Bengoa, Cintia

Caselli, Alberto T.

Forte, Pablo

Repositorio Digital Sernageomin

Análisis preliminar de la actividad sísmica del com plejo volcánico Copahue-Caviahue mediante técnicas de arr ay Pablo Forte (1)*, Cintia L. Bengoa (1), Alberto T. Caselli (1) (1) Departamento Ciencias Geológicas, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad de Buenos Aires, Argentina.  *E-mail: fortepablo.gl@gmail.com   Resumen.  En el presente trabajo se presentan los resultados preliminares que surgen del análisis de la actividad sísmica del complejo volcánico Copahue-Caviahue durante el período mayo-agosto 2010 mediante la aplicación de técnicas de array. El complejo volcánico Copahue- Caviahue, ubicado en la zona volcánica Sur de la cordillera de los Andes, representa uno de los sistemas volcánicos con mayor actividad del territorio argentino. Sus manifestaciones más evidentes están representadas por el volcán Copahue y su campo geotermal asociado. Para la obtención del registro de la actividad sísmica del mismo se dispuso la utilización de un array sísmico ubicado a 9 km del cráter del volcán Copahue. La metodología utilizada consistió en el empleo del método de Correlación Cruzada con retraso cero (Zero Lag Cross Correlation- ZLCC). Los parámetros obtenidos fueron la lentitud aparente (slowness) y la dirección de donde proviene la señal (back-azimuth). Se observaron tanto terremotos volcano-tectónicos como eventos de Largo Período. Las direcciones de proveniencia dominante de estos últimos fueron N 45º E y N 55º O. Palabras claves:  Copahue, sísmologia volcánica, array sísmico. 1 Introducción La identificación, análisis y caracterización de señal s sísmicas relacionadas a sistemas volcánicos es hoy una de las herramientas más importantes para la comprensión de los mismos y el estudio de su evolución. La particularidad de estos ambientes es que las señales sísmicas no se limitan a eventos relacionados con fractura de roca (Terremotos volcano-tectónicos o VT), que presentan llegada de fases P y S definidas, y que pueden ser explicados por mecanismos de doble par. También involucran señales relacionadas con la dinámica de fluidos del propio sistema volcánico (LP y Tremor). Para una comprensión más detallada sobre los modelos de fuente asociados a los distintos tipos de señales se  puede consultar Chouet, (2003). Estas señales asociadas a l  dinámica de fluidos se caracterizan por ser señales emergentes, de contenido espectral limitado y carentes de fases distinguibles P y S. Esta última característica es una limitante al momento de querer localizar estas señales  partir de registros obtenidos a  través de redes sísmicas. Es aquí  cuando adquiere relevancia la utilización de arrays sísmicos (antena sísmica). La utilización de un array sísmico tiene como objetivo la obtención, a lo largo de un período de tiempo, de un muestreo espacial coherente del campo de ondas (Almendros, 1999). La coherencia de la señal entre las trazas registradas en los distintos sensores es la hipótesis básica que sustenta todo el análisis de los registros obtenidos. El análisis de coherencia entre los distinto  canales del array sísmico permite incrementar eficientemente la relación señal-ruido del registro, facilitando el estudio de señales de pequeña amplitud que de otro modo pasarían desapercibidas. Además, permite determinar el azimut epicentro-estación de la señal coherente registrada. Es sabido ya que el complejo volcánico Copahue- Caviahue, ubicado la zona volcánica Sur de la cordille a de los Andes, representa uno de los sistemas volcánicos con mayor actividad del territorio argentino. Sus manifestaciones más evidentes están representadas por elvolcán Copahue y su campo geotermal asociado. La  historia eruptiva reciente del Copahue (1992-1995 y 2000) sustenta lo recién mencionado. En adición a esto, la ocurrencia del terremoto del 27/02/10 (Mw 8,8) con epicentro en la región del Maule, Chile, disparó un aumento en la actividad sísmica local en la zona del volcán Copahue (Bengoa, 2012). Teniendo en cuenta que los grandes terremotos pueden causar el disparo de erupciones volcánicas o sismicidad, incluso a grandes distancias (por ej. Linde y Sacks, 1998), es importante evaluar las perturbaciones que este evento puede haber generado n el sistema haciendo necesario el estudio y análisis de la evolución de la sismicidad del complejo volcánico. Para dicha tarea se montó un array en las cercanías de la localidad de Caviahue, a 9km del cráter del volcán Copahue.  2 Caracterización geológica del área de estudio  El Complejo Volcánico Copahue-Caviahue se encuentra localizado en  la Cordillera de los Andes en el límite Chile- Argentina y formando parte de lo que se ha denominado Zona Volcánica Sur (SVZ: 33,3º- 46ºS). Este Complejo Volcánico,  desplazado aproximadamente  30 km al estedel actual arco volcánico, está integrado por la cader  de Caviahue y el volcán Copahue.  El volcán Copahue (37,9ºS-71,2ºO, 2977 m s.n.m.) es un estratovolcán activo, de composición andesítica a basáltica-andesítica, elongado en la dirección N40°E y con un diámetro de 8 x 22 km en su base. Comenzó a 574edificarse en el sector occidental de la caldera hace 1,2 millones de años (Muñoz y Stern, 1988; Linares et al., 1999) y concentra la mayor parte de la actividad volcánica reciente del complejo. Presenta 9 cráteres orientados en dirección NE en la cima y de los cuales el ubicado en el extremo este es el más activo en la actualidad y es donde han tenido lugar las últimas manifestaciones volcánicas.  Durante los últimos 250 años, este volcán ha experimentado al menos 12 erupciones freáticas y freatomagmáticas de baja magnitud (Martini et al., 1997; Naranjo y Polanco, 2004). Sus últimos dos ciclos eruptivos han tenido lugar durante el período comprendido entre agosto de 1992 y septiembre de 1995 y  entre julio y octubre del 2000 respectivamente. El ciclo eruptivo comprendido entre agosto de 1992 y septiembre de 1995 estuvo caracterizado por erupciones freáticas con explosiones, oleadas piroclásticas y caídas de piroclastos asociados. Por su parte, el proceso eruptivo que tuvo lugar en el año 2000 comenzó con explosiones freatomagmáticas de baja intensidad para luego evolucionar a una erupción de tipo estromboliana conpresencia de emisiones piroclásticas.   3 Instrumentación, metodología y resultados 3.1 Instrumentación Se dispuso la utilización de un array sísmico compuesto por 6 sensores de corto período,  5 de ellos verticales y uno de tres componentes. Son sensores Mark L28 de 4,5 Hz extendidos electrónicamente a 1 Hz y dispuestos en el terreno con un arreglo aproximadamente triangular. Dicho instrumental fue instalado en las cercanías de la loc lidad de Caviahue, a 9km del cráter del volcán Copahue. Los datos sísmicos fueron obtenidos y almacenados de man ra continua por el array sísmico.  3.2 Metodología La metodología utilizada en este trabajo consistió en la aplicación de técnicas de array para la determinación de los parámetros de propagación de onda. Más específicamente, se ha empleado el método de Correlación Cruzada con retraso cero (Zero Lag Cross Correlation- ZLCC) (Frankel et al., 1991, Almendros et al., 1997, Almendros, 1999; Del Pezzo et al., 1997). Los parámetros obtenidos fueron la lentitud aparente (slowness) y la  dirección de donde proviene la señal (back-azimuth). Para el análisis de correlación de la señal registrada se realizó una separación en 3 bandas de frecuencia (L= 1-3 Hz, M= 3-8 Hz, H= 8-12 Hz) en función del contenido espectral observado en estudios preliminares. Finalmente, una vez obtenidos los resultados del análisis de correlación se procedió a representar gráficamente aquellas señales qu  presentaban un factor de correlación superior a 0,8. Dichos gráficos permitieron la obtención de las direcciones de proveniencia de las señales en las tres bandas de frecuencia seleccionadas. A su vez, se caracterizó el contenido espectral de las señales y la evolución temporal de as mismas partir de la realización de espectros y espectrogramas.  Para la localización de los terremotos volcano-tectóni os (VT), una vez obtenidos los parámetros de onda y las diferencias de tiempo de arribo de las fases P y S a partir de la utilización del software SEISAN, se procedió a la localización hipocentral de los mismos a partir del trazado inverso del rayo. Es importante en este procedimiento tener en consideración el modelo de velocidad utilizado. Dado que no existe un modelo de velocidad específico desarrollado para el complejo volcánico Copahue-Caviahue se utilizaron dos modelos de velocidad aplicados en otros volcanes. Uno considera una estructura de c l ra, y otro una capa de baja velocidad. Para el caso de los eventos en los cuales no se pueden identificar el arribo de las fases, como los eventos de baja frecuencia (LP y Tremor) no es posible aplicar esta metodología y solo es posible obtener direcciones d proveniencia de las ondas.   3.3 Resultados  Los resultados obtenidos provienen del análisis de las señales registradas en el período comprendido entrel 13 de mayo y el 4 de agosto de 2010. Dado a las características de registro y almacenamiento continuo que presenta este array sísmico se dispuso de 1800 horas de registro.   3.3.1 Eventos de Largo Período A partir de los análisis de correlación realizados para la banda de bajas frecuencias (L) se representaron las direcciones de proveniencia para aquellas señales qu  presentaron un factor de correlación mayor a 0,8 (Figura 1). En dicha figura es posible distinguir la predominancia de dos componentes direccionales: N 45º E y N 55º O.  A su vez, se procedió a la inspección visual de las trazas y  a la realización de espectrogramas Se observó la presencia de eventos con señales emergentes, envolventes ahusad s, carentes de fases distinguibles y  frecuencias dominantes entre 1 y 2 Hz. Se han distinguidos tanto eventos individuales (Figura 2), con una duración de entre 3 a 10 segundos, como en forma de enjambre con duraciones mayores al minuto. 3.3.2 Terremotos volcano-tectónicos Durante el período en estudio se han registrado terremotos con diferencias de tiempo S–P superiores a 30 segundos. Solo han sido considerados para el análisis aquellos eventos cuya diferencia S-P es inferior a 10 segundos.  Este criterio busca limitar el análisis únicamente a los eventos relacionados con el sistema volcánico y sus estructuras asociadas.  A partir de la inspección vsual de las trazas se han identificado predominantemente eventos con diferencias S-P inferiores a los 2 segundos (Figura 3). 575Los mismos presentan un contenido espectral que en algunos casos alcanza los 25 Hz.  Figura 1.  Direcciones de proveniencia de señales de baja frecuencia (L) para el periodo mayo-agosto 2010 con correlaciones mayores a 0,8.  Figura 2.  Enjambre de eventos de Largo Período (15/05/10, 12:04 hs. GMT)   Figura 3.  Trazas de evento VT 19/05/10 22:38 hs GMT. (S-P: 0,6 s) en las tres componentes vertical, NS y EO, fases P y S.  4. Discusión Si bien los resultados presentados son parciales (mayo-agosto 2010), es importante destacar que existen variaciones en la procedencia de las señales de baja frecuencia respecto a las mencionadas por Ibañéz et al. (2008). Estos autores obtuvieron una dirección dominante para estas señales, N-NO, la cual fue asociada al cmpo geotermal del volcán. En el análisis aquí presentado, las direcciones dominantes son N 45º E y N 55º O. La dirección NE estaría relacionada a procesos que tienen lugar en el edificio volcánico y su sistema geotermal asociado. En base a estos resultados y teniendo presente los resultados de Bengoa (2012), es importante considerar la influencia que el terremoto de Maule podría haber tenido en las variaciones significativas en la dinámica del sistema volcánico-hidrotermal de Copahue observadas en el presente análisis. En este sentido, es necesario continuar y profundizar los análisis aquí presentados con el objetivo de obtener resultados que permitan aseverar con mayor certeza la reactivación del sistema. Referencias  Almendros, J., Ibañez, J.M., Alguacil, G., Del Pezzo, E., Ortiz, R. 1997. Array tracking of the volcanic tremor source at Deception Island, Antarctica. Geophys. Res. Lett. 24, 3069-3072.  Almendros-González, F.J. 1999. Análisis de señales si mo-volcánicas mediante técnicas de array (Tesis). Instituto Andaluz de Geofísica-Universidad de Granada, Granada. España.  Bengoa, C.L. 2012. Estudio de la sismicidad volcano-tectónica del volcán Copahue, cordillera neuquina-Argentina (Tesis n prep.). Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires- Argentina. Chouet, B. 2003. Volcano Seismology. Pure Appl. Geophys. 160 (3-4), 739-788. Del Pezzo, E., Ibañez, J.M., La Rocca, M. 1997. Observations of high frequency scattered waves using dense arrays at Teide volcano. Bull. Seism. Soc. Am., 87, 1637-1647. Frankel, A., Hough, S., Friberg, P., Busby, R. 1991. Observations of Loma Prieta aftershocks from a dense array in Sunnyvale California. Bull. Seism. Soc. Am., 81, 1900-1922.  Ibañez, J.M.; Del Pezzo, E.; Bengoa, C.; Caselli, A.; Badi, G.; Almendros, J. 2008. Volcanic tremor and local earthquakes at Copahue volcanic complex, Southern Andes, Argentina. Journal of South American Earth Science 174, 284-298. Linares, E.; Ostera, H.A; Mas, L.C. 1999. Cronología potasio-argón del Complejo Efusivo Copahue-Caviahue, Provincia del Neuquén. Revista de la Asociación Geológica Argentina 54 (3), 240-247. Linde, A.T y I.S. Sacks. 1998. Triggering of volcanic eruptions. Nature 395, 888-890. Martini,M. 1997. The termal manifestations of Copahue volcano area. Neuquén, Argentina. VIII Congreso Geológico Chileno (Antofagasta), Abstracts 1, 352-356. Naranjo, J.A.; Polanco, E. 2004. The 200 AD eruption of Copahue volcano, Southern Andess. Revista Geológica de Chile 31, 279- 576

Análisis preliminar de la actividad sísmica del complejo volcánico Copahue-Caviahue mediante ténicas de array

https://repositorio.sernageomin.cl/bitstreams/a5badac5-ba1b-458a-9a98-c40127c26618/download

Análisis preliminar de la actividad sísmica del complejo volcánico Copahue-Caviahue mediante ténicas de array

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Repositorio Digital Sernageomin