Científicos de instituciones de gran prestigio, como la Universidad de Edimburgo (Escocia), el Instituto Alfred Wegener de Bremen (Alemania), el consorcio EarthScope (Estados Unidos) y el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) unieron esfuerzos para el desarrollo de trabajos orientados a la mejora y optimización de varias estaciones de monitoreo sísmico y geodésico, ubicadas en puntos estratégicos de la caldera del volcán Sierra Negra, en Galápagos.

Figura 1. Estación de monitoreo geodésico y meteorológico GV10: reemplazo de paneles solares, baterías y sistema de control, instalación de sensor meteorológico y mejora del sistema de telecomunicaciones. Los datos de esta estación se envían a la repetidora principal en Volcán Chico y son retransmitidos a la Estación Científica Charles Darwin.

Figura 2. Instalación y configuración de equipos, como parte de las actividades de fortalecimiento y optimización en la estación geodésica GV10.

Figura 3. Mapa de las islas Fernandina e Isabela con sus volcanes (izquierda). Mapa del Sierra Negra (derecha) y su caldera con forma elipsoidal de casi 10 km en su eje mayor. Los puntos rojos corresponden a las bases de monitoreo GNSS.

El volcán Sierra Negra es uno de los más activos del Ecuador y del mundo. Sus frecuentes erupciones han moldeado paisajes impresionantes y representa un escenario natural de gran interés científico, siendo al mismo tiempo, un riesgo potencial para las comunidades y la biodiversidad local. Por eso, su estudio minucioso con el objetivo de entender mejor sus erupciones y el monitoreo continuo mediante redes sísmicas, geodésicas, técnicas satelitales, cámaras y sensores de gas es fundamental para detectar señales tempranas sobre cambios en su dinámica interna.

Figura 4. Estación GV10, un día despejado, con vista a la caldera del Sierra Negra y los relieves de escarpe generados por las fallas que la atraviesan.

Figura 5. Desarrollo de trabajos en las estaciones sísmicas SN14 (interior de la caldera) y SN17 (borde de la caldera, flanco suroeste).

Figura 6. Trabajos en la estación geodésica GV12. Traslado de equipos (imagen superior). Mejoras de los sistemas de la estación (imagen intermedia). Estación GV12 operativa, con un sistema de transmisión diaria de datos (imagen inferior).

Figura 7. Trayecto hacia la estación GV14 a través de terrenos de lavas solidificadas y ascenso por medio de enormes rocas.

Figura 8. Estación GNSS GV14 para el análisis de la deformación en la parte superior del escarpe de la falla al oeste de la caldera.

Figura 9. Antena GNSS de la estación GV14, dedicada a la detección de desplazamientos y de la deformación. Al fondo, se observa el borde de la caldera del Sierra Negra y sobre las nubes, aparece la cumbre del volcán Cerro Azul.

Figura 10. Mantenimiento de estación multiparamétrica VCH1 (flanco nororiental), que incluye sensores sísmicos, GPS y sistemas de transmisión de datos.

Figura 11. Optimización de la estación sísmica SN02 en medio de un terreno de lavas solidificadas.

Estas estaciones funcionan gracias a la dedicación y apoyo de instituciones internacionales y complementan la red de monitoreo del IG-EPN, fortaleciendo así la vigilancia en varios de los volcanes en Galápagos. Gracias a esta colaboración, científicos de todo el mundo estudian los procesos volcánicos y tectónicos que han edificado y dado forma a estas islas.

Figura 12. Sobrevuelo con dron para la obtención de imágenes que son aplicadas en el desarrollo de Modelos Digitales de Elevación (DEM).

De manera complementaria, se realizaron varias misiones de sobrevuelo con naves no tripuladas para adquirir imágenes de la superficie. El uso de drones permite generar modelos 3D de alta resolución, que facilitan la identificación de fallas, fracturas y flujos de lava, aportando información clave para la compresión de la dinámica del suelo.

Equipo de investigadores y colaboradores:

• Andrew Bell (University of Edimburgh)
• Anaís Vásconez (Instituto Geofísico EPN / University of Edimburgh)
• Jim Normandeau, (EarthScope Consortium)
• Luis Bonilla (Parque Nacional Galápagos)
• Marco Yépez (Instituto Geofísico EPN)
• Peter LaFemina (Alfred Wegener Institute, University of Bremen)
• Stephen Hernández, (Instituto Geofísico EPN)

Figura 13. Participantes en la optimización de las redes de vigilancia sísmica y geodésica en el volcán Sierra Negra. Arriba: Stephen Hernández, Luis Bonilla, Anaís Vásconez, Andrew Bell. Abajo: Andrew Bell, Jim Normandeau, Peter LaFemina, Anaís Vásconez, Stephen Hernández, Marco Yépez.

El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional agradece de manera especial la colaboración del Parque Nacional Galápagos, cuya gestión hizo posible la realización de estas actividades.

M. Yépez
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Como parte de las tareas de monitoreo de los volcanes activos del Ecuador, un equipo del Área de Vulcanología y el Área Técnica del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) en coordinación con el Parque Nacional Galápagos, llevó a cabo un control de la actividad superficial del campo fumarólico Minas de Azufre en la caldera del Volcán Sierra Negra el día jueves 11 de agosto de 2022. Las actividades realizadas fueron:

1. Reubicación de la estación DOAS (Espectroscopía de absorción óptica diferencial por sus siglas en inglés) de medición de flujo de dióxido de azufre (SO₂).
2. Medición de concentración de especies gaseosas y obtención de razones entre ellas utilizando un equipo MultiGAS (Sistema de análisis de gas multicomponente).
3. Medición de temperaturas utilizando una termocupla y una cámara térmica.
4. Mediciones móvil-DOAS para estimar el flujo de SO₂ emitido por el campo fumarólico mientras se realizaron los trabajos de monitoreo.

Adicionalmente de forma general se realizó una verificación de los cambios morfológicos y superficiales que ha sufrido la zona de los campos fumarólicos, el más llamativo es la falta de emisiones en la fumarola más baja en comparación con la última visita técnica en Nov. 2019, donde esta fumarola fue reportada como activa.

El volcán Sierra Negra ha presentado 7 erupciones en los últimos 70 años, siendo las más recientes las ocurridas en: 1979, 2005 y 2018. La erupción del 26 de junio de 2018 estuvo precedida por casi un año de persistente agitación. Actualmente, el volcán ha retornado a sus niveles de base, sin embargo, el sistema magmático asociado mantiene una tendencia inflacionaria, que, a pesar de ser leve, sugiere el ingreso de magma a su reservorio. El objetivo de contar con una estación de medición de SO₂ permanente es identificar concentraciones anómalas de este gas que pudieren indicar una nueva agitación volcánica.

Figura 1. A) Mapa de reubicación de la estación DOAS Azufral. Nótese la anterior ubicación versus la nueva ubicación de la estación, la cual está más próxima al polígono que define la predominancia en la dirección de los vientos en la zona. B) escaneo resultante correspondiente al día 14 de agosto 2022, muestra una distribución bastante simétrica y similar a una campana de Gauss, lo cual indica la medición de una pluma completa y con datos de alta confiabilidad. C) Fotografía de la estación reubicada con vista directa a la pluma de gas (Minas de Azufre). (Imágenes: M. Almeida, IG-EPN).

Dadas las condiciones actuales, como la existencia de una vía carrozable que conduce al campo fumarólico de Minas de Azufre fue factible reubicar y repotenciar la estación DOAS permanente de Mina Azufral (Fig. 1a). Dicha estación había estado históricamente ubicada en el borde suroccidental de la caldera, pero un análisis estadístico de la dirección de los vientos tanto mensual como anual, ha demostrado que para esta zona la mayor parte del tiempo el viento sopla en dirección aproximadamente NW. El instrumento fue relocalizado en el piso de la caldera en dirección N325° respecto a la fuente de emisión, con lo cual seguramente mejorará su la capacidad de detección de gas emanado desde el campo fumarólico (Fig. 1).

Los trabajos de monitoreo consistieron en la medición de especies gaseosas mayoritarias con MultiGAS; H2O, ácido sulfhídrico (H2S), dióxido de azufre (SO2) y dióxido de carbono (CO2), así como el flujo de SO₂ emitido mediante DOAS móvil (Fig. 2). La medición de estos gases permite definir cambios en la actividad del volcán, así como hacerse una idea de las condiciones internas del reservorio.

Figura 2. Fotografías de los trabajos de medición de gases en el campo fumarólico de Minas de Azufre del volcán Sierra Negra. Izquierda: Medición de concentración y razones entre especies gaseosas con el equipo MultiGAS (Foto: D. Sierra, IG-EPN). Derecha: Medición de flujo de SO₂ utilizando un equipo móvil DOAS (Foto: M. Almeida, IG-EPN).

Finalmente, se realizaron mediciones puntuales de temperatura utilizando una termocupla en las zonas accesibles del campo fumarólico, siendo éstas la zona de: baja, media y alta temperatura. La temperatura más alta obtenida por medición directa en el campo fumarólico fue de casi 270 °C (Fig. 3). Estas temperaturas son muy elevadas y por lo tanto constituyen zonas peligrosas, en este sentido la cámara térmica se utiliza para medir las temperaturas en zonas distales o inaccesibles. La mayor temperatura registrada mediante cámara térmica fue de aproximadamente 380 °C (Fig. 3) y corresponde al vapor super-calentado emitido por la fumarola.

Figura 3. Medición de temperaturas en el campo fumarólico de Minas de Azufre. Izquierda: Imagen térmica obtenida con la cámara infrarroja, la temperatura del gas alcanzó los 380°C (Imagen IR: OPTRIS PI640). Derecha: Fotografía de la zona de alta temperatura, en la que la termocupla obtuvo un valor máximo de 268 °C correspondiente a la roca calentada por el gas (Foto: M. Almeida, IG-EPN).

El Instituto Geofísico agradece a las autoridades del Parque Nacional Galápagos, quienes dieron su aval para que las tareas de monitoreo y mantenimiento puedan realizarse adecuadamente y respetando las normas de conservación del ecosistema. Así también, extiende su agradecimiento a los guardaparques quienes acompañaron a los grupos de trabajo y participaron activamente de las tareas.

Al momento de la emisión del presente reporte, la actividad del Volcán Sierra Negra es catalogada como: superficial baja tendencia sin cambio e interna moderada tendencia sin cambio.

M. Almeida, D. Sierra, S. Hidalgo
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Durante la semana del 8 al 14 de agosto un grupo de técnicos del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional realizó trabajos de instalación y mantenimiento en las estaciones de la red de vigilancia sísmica y volcánica en las islas Galápagos.

Las Galápagos componen un archipiélago de islas de origen volcánico, localizado unos 1000km al oeste de la costa ecuatoriana. Son famosas por su biodiversidad y sus hermosos paisajes, así también por su frecuente actividad volcánica. Se sabe que en las Galápagos existen al menos 22 volcanes, varios de los cuales muestran actividad frecuente, reportándose más de 70 erupciones en los últimos dos siglos. El IG-EPN mantiene una red de estaciones sísmicas, cGPS y medidores de gases para monitorizar tanto la actividad sísmica como la volcánica que ocurre en las islas.

Figura 1.- Mapa de estaciones en las que se realizaron los trabajos de mantenimiento.

Para realizar las actividades el equipo de trabajo se dividió en varios grupos. Uno de ellos permaneció en la isla Santa Cruz para realizar las actividades de recepción de señales y el reemplazo de algunos equipos en la zona de El Chato como por ejemplo el cambio de la caseta que alberga la estación. Se realizaron también nuevas conexiones eléctricas con las baterías y el reemplazo de algunos radios para las telecomunicaciones. Además, se cambiaron 2 antenas parabólicas y sus cables, debido a que se encontraban en mal estado. Finalmente, se realizó la limpieza de la estación, corte de la maleza y se reordenaron los cables para garantizar un adecuado funcionamiento del sistema.

Figura 2.- Trabajos de Mantenimiento en la zona del Chato, Isla Santa Cruz (foto: D. García IG-EPN).

Un segundo grupo se trasladó a Puerto Villamil en la Isla Isabela. Este grupo se dirigió a la zona de volcán Chico, desde donde se establecieron enlaces de transmisión con El Chato. Además, se realizó el reemplazo de baterías, cambio de antenas y mantenimiento de sus tensores. Este mismo grupo se trasladó a la zona de minas de azufre, donde se verificaron los enlaces con la estación de Caleta Webb. Por otra parte, se procedió con la relocalización de la estación de medición de gases DOAS, con el fin de ubicarla en una posición preferencial respecto a la dirección del viento y que pueda recolectar una mayor cantidad de datos, de mejor calidad. Finalmente, se realizaron trabajos en la estación Papayas (PVIL), donde, al igual que en otros sitios, se realizó el cambio de baterías y descarga de datos. Posteriormente se procedió a realizar pruebas sísmicas y de transmisión, solventando los problemas que aparecieron durante el mantenimiento.

Figura 3.- Izquierda, mantenimiento en la estación Volcán Chico, reparación de tensores de antena (foto: M. Mendoza. PNG). Derecha, relocalización de estación DOAS en Minas de Azufre, Isla Isabela (foto: D Sierra, IG-EPN).

Un tercer grupo partió desde Pto. Villamil y se desplazó en un bote autorizado por el PNG hacia la Isla Fernandina, dando mantenimiento a las estaciones de Punta Mangle (FER2) y Espinoza (FER1), en la cual, adicionalmente a los trabajos de mantenimiento como por ejemplo el cambio de baterías, se procedió a la instalación de una base cGPS para el monitoreo geodésico del volcán La Cumbre.

Figura 4.- Izquierda, trabajos de Mantenimiento en la estación Mangle. A la derecha, restablecimiento de las conexiones en la estación de Punta Espinoza, Isla Fernandina (foto: E. Pinajota. IG-EPN).

Posteriormente el grupo se trasladó hacia la estación Caleta WebB en (CAEZ) en Isla Isabela. Allí, se reemplazó el digitalizador sísmico y el regulador de voltaje que se encontraban averiados por la fuerte salinidad del ambiente.

Figura 5.-Instalación de la base de monitoreo geodésico del volcán La Cumbre en Isla Fernandina. Derecha: instalación de antena geodésica de la estación FER1 (Punta Espinoza). Izquierda: trabajos de mantenimiento de la estación sísmica e instalación de la estación geodésica FER2 (Punta Mangle) (foto: M. Yépez. IG-EPN).

Para finalizar se dio mantenimiento a la estación sísmica Alcedo (ALCE). A pesar de que esta estación se encontraba funcional, se realizó mantenimiento preventivo y un ajuste al rumbo de la antena de transmisión, para que los datos puedan ser recibidos en la sede del IG-EPN en Quito.

El Instituto Geofísico agradece a las autoridades del Parque Nacional Galápagos, quienes dieron su aval para que las tareas de mantenimiento puedan realizarse adecuadamente y respetando las normas de conservación del ecosistema. Así también, extiende su agradecimiento a los guardaparques quienes acompañaron a los grupos de trabajo y participaron activamente de las tareas de mantenimiento e instalación de equipos.

C. Espín., D. Sierra, M. Yépez, M. Almeida, C. Cisneros
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

El volcán Sierra Negra, localizado en la Isla Isabela de la provincia de Galápagos, se ubica a 23 km al NO del centro de la ciudad de Puerto Villamil. El 26 de junio de 2018 inició un nuevo proceso eruptivo y su actividad se mantuvo hasta mediados del mes de agosto del mismo año, con la emisión de flujos de lava que se dirigieron principalmente hacia la parte norte del volcán.

Fig. 1: Caldera del volcán Sierra Negra, con las lavas emitidas en el proceso eruptivo del 2005 y las nuevas lavas emitidas durante el proceso 2018. Vista hacia el Occidente. (Fotografía: E. Gaunt IG-EPN).

Entre el 24 de febrero y el 09 de marzo de 2022, técnicos del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) y de la Universidad Simon Fraser (SFU) en Canadá, realizaron una campaña de monitoreo gravimétrico en el Sierra Negra. La campaña que se realizó tanto en al interior de la caldera como en las zonas circundantes del volcán consistió en realizar medidas con dos micro-gravímetros (un Scintrex CG-5 y un LaCoste & Romberg G) en varias estaciones localizadas en los flancos norte, nororiental, oriental y suroccidental. El objetivo fue medir anomalías en el campo gravitacional local, asociadas al proceso eruptivo del volcán.

Mediante las medidas gravimétricas se pueden percibir las diminutas variaciones de gravedad asociadas a cambios de masa producidos antes, durante y después del proceso eruptivo de un volcán.

Durante la campaña, el equipo estableció dos nuevos puntos de medición en Sierra Negra, adicionales a las estaciones previamente medidas, uno en el borde sur de la cardera (SN33) y el segundo en el borde norte (SN34) (Fig. 2).

Fig. 2: Mapa de los puntos de medición, con las nuevas estaciones establecidas en esta campaña (SN33 y SN34).

Durante la campaña se realizaron 9 recorridos, 2 hacia la parte norte, 2 hacia la parte nororiental y 2 hacia la parte oriental del volcán, 2 hacia el lado sur y suroccidental y uno al interior de la caldera.

Fig. 3: Personal del Instituto Geofísico y SFU realizando mediciones con los dos micro-gravímetros en el flanco nororiental, sur occidental y en el centro de la caldea del volcán Sierra Negra respectivamente (Fotografías: E. Gaunt y M. Córdova IG-EPN).

Adicionalmente, se realizó el mantenimiento de los cenizómetros instalados en los flancos del volcán Sierra Negra y dentro de la caldera de este.

Fig 4. Personal del Instituto Geofísico realizando mantenimiento de un cenizómetro instalado en el punto SN31 localizado en el flanco Sur del volcán Sierra Negra, y el cenizómetro instalado en la estación sísmica de Volcán Chico en el flanco nororiental. (Fotografía: M. Córdova y E. Gaunt IG-EPN).

El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional mantiene el monitoreo permanente en el volcán Sierra Negra e informará oportunamente de presentarse anomalías en la actividad de dicho volcán.

AGRADECIMIENTO: El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) y la Universidad Simon Fraser (SFU), quieren extender un profundo agradecimiento al Parque Nacional Galápagos, a la Unidad Técnica Operativa Isabela y a los Guardaparques por las autorizaciones y facilidades prestadas para el desarrollo de la campaña.

EG/AC/MC/FM
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Del 3 al 18 de marzo del 2020, un grupo de vulcanólogos del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) y del Instituto Francés de Investigación para el Desarrollo (IRD por sus siglas en francés) realizaron una misión de campo en el volcán Sierra Negra, ubicado en la isla Isabela (Galápagos). El objetivo de esta misión era estudiar las fisuras eruptivas y los productos volcánicos de la erupción ocurrida entre el 26 de junio y el 23 de agosto del 2018.