Antecedentes

El Complejo Volcánico Chiles Cerro Negro, se localiza en los dominios de la Cordillera Occidental, provincia de Carchi - Ecuador y departamento de Nariño - Colombia. El complejo volcánico ha sido catalogado como “Potencialmente Activo” según el Mapa de Volcanismo Plio-cuaternario de Bernard y Andrade (2011). Pese a que no existe evidencia de actividad eruptiva explosiva importante en los últimos 6000 años (Santamaría et al., 2017), se tiene descripciones de actividad superficial de tipo fumarólica y de sismos asociados con su actividad en los últimos dos siglos (Monsalve y Laverde, 2014).

Desde 2013, en la zona aledaña al Complejo Volcánico Chiles - Cerro Negro (CV-CCN) empezó a registrarse una serie de eventos sísmicos que fueron incrementando en frecuencia y magnitud desencadenando una crisis con sismos sentidos por los residentes de las poblaciones de Chiles en Colombia y Tufiño en Ecuador.  La sismicidad alcanzó su punto máximo el 20 de octubre de 2014 con la ocurrencia de un sismo de magnitud 5.9 y un número de más de 6000 sismos volcano-tectónicos (VT) por día (IGEPN, 2014a, 2014b). Desde entonces, se han venido registrando varios enjambres de sismos en la zona, incluyendo varios eventos sentidos. Más recientemente, el 25 de Julio de 2022 un sismo de magnitud 5.6 Mw sacudió la zona de influencia del CV-CCN causando importantes daños en la zona de El Ángel y San Gabriel (IGEPN, 2022). Desde entonces la actividad ha decrecido regresando a niveles considerados como “normales” para esta zona.

Figura 1.- Ubicación de las principales fuentes termales del Complejo Volcánico Chiles- Cerro Negro. (Tomado de: Sierra, 2022).

La compleja interacción entre el sistema magmático del CV-CCN, las fallas tectónicas regionales de El Ángel y el sistema hidrotermal (que solamente del lado ecuatoriano cuenta con más de 10 manifestaciones superficiales; Figura 1) juegan un papel crucial para las interpretaciones de los procesos que ocurren en esta zona (IGEPN, 2022).

Reporte de los trabajos efectuados

Los días 21 y 22 de septiembre de 2022, un equipo conformado por técnicos del IG-EPN realizó trabajos de monitoreo en las fuentes termales asociadas al complejo volcánico Chiles- Cerro Negro. Dichos trabajos consistieron en: muestreo de aguas para determinación de componentes mayoritarios, medición de parámetros físico-químicos y la determinación de especies gaseosas mayoritarias usando la técnica multiGAS (Aiuppa et al., 2004; Shinohara, 2005). Las fuentes visitadas durante esta campaña fueron: El Hondón, Aguas Hediondas, Lagunas Verdes, El Artezón, Aguas Negras, Potrerillos, Montelodo y La Ecuatoriana (Figura 1).

Para el presente reporte se tomará en cuenta solo aquellas fuentes en las que se hayan presentado comportamientos inusuales durante este último período de recolección de datos 2019-2022.

El Hondón

Luego de la visita realizada en julio de 2022, se ha podido evidenciar una aparente estabilidad en cuanto a la actividad superficial de la zona (Figura 2). Tanto el número de fuentes como el de las grietas se ha mantenido sin cambios importantes. El comportamiento de la fuente es similar al observado en visitas anteriores, se caracteriza por la ocurrencia de varias “surgentes” de agua en ebullición, que presentan temperaturas de 79 - 84°C (siendo esta última la temperatura de ebullición del agua esperable a la altura de esta fuente (3650 msnm).

En este sitio se obtuvieron datos continuos de medición de concentración de gas. Se posicionó al equipo MultiGAS en dirección de la columna de gas emitida por las fuentes activas. Cabe destacarse que a diferencia de otras veces, en esta ocasión no fue posible percibir olor a huevos podridos (característico de la emisión de H₂S). La concentración de CO₂ en este campo llegó a un máximo de 1649 ppm. Este valor está dentro de los parámetros analizados previamente en este sitio, sin embargo, no se puede descartar que puedan existir emisiones pulsátiles con mayores concentraciones del gas, sin que éstas puedan ser anticipadas.

Figura 2.- Actividades de muestreo, medición de parámetros físico-químicos y mediciones multiGAS en el campo termal de El Hondón. En la imagen se puede apreciar la continua emisión de vapor de agua, que contiene también bajas cantidades de dióxido de carbono (CO₂).  (M Almeida, IGEPN– 22 de septiembre de 2022).

Aguas Hediondas:

En la zona de Aguas Hediondas, se posicionó el equipo MultiGAS a una distancia prudente del sitio de emisión (Fig. 2), sin embargo, se podía percibir que la concentración de los gases era sumamente elevada, con lo cual el equipo se saturó para el H₂S en varias ocasiones. Los valores de concentración para el CO₂ también fueron bastante elevados (alcanzando hasta 7735 ppm), pero ligeramente inferiores a los valores obtenidos con el mismo equipo en campañas anteriores (ej. 8780 ppm en Julio 2022).

Figura 3. Medición de concentración de gas utilizando MultiGAS en Aguas Hediondas/ Medición de parámetros físico químicos y muestreo  en la surgente de Agua en  Aguas Hediondas (Fotos: D Sierra, IGEPN – 21 de septiembre de 2022).

Las razones CO₂/H₂S disminuyeron a partir de marzo de 2022 para volver a incrementarse a partir de julio con una pendiente menor, sugiriendo que la perturbación del sistema hidrotermal continúa. Estos valores se muestran en la gráfica de la figura 3.  

Figura 4. Gráfico de la razón CO2/ H2S obtenida en la pluma de gas de los campos fumarólicos de Lagunas Verdes (naranja), Aguas hediondas (azul) y Aguas Negras (gris).

Lagunas Verdes

Mediciones Geoquímicas

La zona de Lagunas Verdes, lleva su nombre por la existencia de al menos 6 lagunas cuya coloración ha sido tradicionalmente azul verdosa. Las lagunas tenían áreas aproximadas de 18800, 9700, 3660, 950, 890 y 240 m² respectivamente, calculadas en base a imágenes Satelitales de Google Earth del 20/11/2016 (Figura 3). Desde los años 70 se ha reconocido esta zona como un campo de emisión de gas, se sabe que en el pasado el flujo era abundante sobretodo en la zona marcada con el punto amarillo (Figura 3). Hoy en día las emisiones se caracterizan por la presencia de gas difuso (Villarroel et al., 2021) principalmente CO₂ y H₂S generando un fuerte olor a huevos podridos perceptible desde la carretera.  Las emisiones gaseosas han provocado alteración en las rocas que incluyen minerales como caolinita y alunita (CELEC EP & ISAGEN, 2012; Sierra, 2022), las zonas de alteración han sido delimitadas con color rojo en la Figura 3.

Utilizando el MultiGAS se realizaron mediciones en la zona de mayor flujo de gas (punto amarillo Figura 3). La concentración máxima de CO₂ alcanzó 30 000 ppm, muy alta respecto a concentraciones medidas en campañas anteriores, cuyos valores no superan los 15 000 ppm.  Del mismo modo los valores de H₂S fueron tan altos que llegaron a saturar el equipo (H₂S > 120 ppm). Las razones obtenidas en este sitio son claras únicamente para CO₂/H₂S. En comparación con los valores obtenidos en julio, las nuevas razones CO₂/ H₂S son más altas.

Las emisiones gaseosas de Lagunas Verdes no muestran contenidos significativos de vapor de agua, los valores de H₂O obtenidos están a la par del agua presente en el ambiente. En tal virtud, las proporciones volumétricas no muestran resultados confiables, por consiguiente, no pueden ser comparadas con las que se han obtenido anteriormente.

Figura 5.- Zona de Lagunas Verdes mostrando el contorno de las Lagunas y las zonas de alteración hidrotermal. La imagen muestra además la zona escarpada de donde ocurrieron los deslizamientos el 19 de agosto de 2022 y el punto donde se puede encontrar la mayor emisión de gases.

Figura 6.- Medición de especies gaseosas mayoritarias en la zona de Lagunas Verdes con el equipo multiGAS (S Hidalgo, IGEPN– 21 de septiembre de 2022).

Observaciones Visuales

En lo que respecta a las observaciones visuales, la comparación entre la última campaña de mediciones realizada en julio 2022 (a pocos días del sismo de magnitud 5.6Mw) y la campaña del 22 de agosto muestran una dramática disminución en el nivel de agua de las Lagunas Verdes. Se estima un descenso de casi 0,5m en el nivel de las lagunas, lo que se podría traducir como la pérdida de al menos unos 10 mil metros cúbicos de agua. El descenso del agua ha provocado incluso que las Lagunas pierdan su color verdoso característico, hoy se muestran con un tono negruzco (Figura 5).

La zona de Lagunas Verdes y sus aguas son vigiladas por el IG-EPN desde el año 2014 y desde que se tiene registros no se ha visto una disminución tan abrupta en el nivel del agua. Con un pH promedio de 6,25, una conductividad promedio de 46 µS/cm y temperaturas de entre 7 y 15°c (fluctuantes con el clima) en adición de  las firmas isotópicas de isótopos estables (Sierra, 2022) se ha interpretado que estas lagunas corresponden a un cuerpo de agua superficial recargado por lluvia con escaso o nulo aporte de fluidos de origen profundo.

Siendo que la principal recarga de agua de estas lagunas es la lluvia, los factores climáticos como la ausencia de precipitaciones en la zona pudieran contribuir a la disminución del nivel otra explicación plausible y que justificaría más fácilmente el vertiginoso descenso en los niveles es que la frecuente sismicidad haya fracturado el piso a la base de las lagunas aumentando la permeabilidad de las rocas y facilitando la percolación del agua hacia afuera de las lagunas.

Figura 7.- Fotografía comparativa de la zona de Lagunas Verdes el 28 de Julio de 2022, versus el estado actual de las Lagunas el 21 de septiembre de 2022. Se observa una importante disminución en el nivel de las lagunas, así como el afloramiento de la base del islote intermedio.

Deslizamientos en la zona

Tras la ocurrencia de un sismo de magnitud 4,3 del 18 de agosto de 2022 a las 19:22 TL se produjo un deslizamiento en la zona cercana a Lagunas Verdes que provocó un bloqueo en la vía Tulcán- Maldonado. Aunque los escombros fueron removidos rápidamente por las autoridades (Figura 6-A), aún se pueden observar las cicatrices de los fenómenos de remoción en masa de tipo caída, el más grande de ellos puede ser observado en la Figura 6-B, pero se observan otras zonas de inestabilidad y de deslizamientos de menor magnitud, en el borde del escarpe (línea amarilla Figura 3).

Figura 8.- Remoción de escombros del deslizamiento del 18/08/22 en la zona de Lagunas Verdes, foto cortesía de Diario “El Universo” 20/08/22. Cicatriz de deslizamiento tipo caída en el escarpe lateral de la carretera Tulcán-Maldonado, Foto: D. Sierra / IG-EPN 21/09/2022.

Aguas Negras:

Durante las últimas campañas se ha evidenciado una aparente similitud en cuanto a las razones gaseosas medidas en la zona de Aguas Negras comparándolas con las mediciones de las Lagunas Verdes. El equipo MultiGAS fue posicionado cerca de la zona de burbujeo, donde se percibía con mayor intensidad el olor a H₂S (Figura 7). Las concentraciones máximas de CO₂ y H₂S, fueron 2822 y 118 ppm respectivamente. Estos valores son similares a los registrados en la campaña de julio, pero elevados respecto a campañas anteriores.

La razón CO₂/H₂S obtenida en este sitio mantiene la tendencia observada desde enero de 2020 (Fig. 3), tal como se observa en la figura 3. Si bien no se observa un cambio en la tendencia general, se observa una disminución en la pendiente de la curva, respecto a las 2 últimas mediciones que también pudiera relacionarse a la perturbación observada en el sistema.

Figura 9. Muestreo de aguas y medición de parámetros físico-químicos en la surgente termal de Aguas Negras (S. Hidalgo, IGEPN– 21 de septiembre de 2022).

Montelodo

La fuente termal de Montelodo, se ubica unos 3 km al sur de Tufiño (Figura 1), dentro de una propiedad agrícola privada. La fuente termal de Montelodo es vigilada periódicamente por el IG-EPN desde enero de 2017. Históricamente, esta fuente se ha caracterizado por temperaturas modestas de aproximadamente 27°C, conductividades promedio de 400 µS/cm y pH de 6,5. Tradicionalmente la fuente consistía en una emanación de agua de bajo flujo desde la pared de roca que posteriormente se mezclaba con un riachuelo de agua fría.

Los pobladores reportan que después del sismo del 25 de Julio de 2022, al menos tres nuevos ojos de agua aparecieron en la pared de roca a escasos metros de la fuente principal, la cual también incrementó significativamente su caudal.  Las nuevas surgentes parecen tener características muy similares a la fuente original, por lo que se presume un origen común.

Lo más probable es que tras el sismo el fracturamiento de las rocas haya permitido un incremento en la permeabilidad, abriendo nuevos caminos para la salida del agua, así mismo el cambio en el estado de esfuerzos pudiera haber generado mayor presión en el interior aumentando el flujo de agua.

Figura 10.- Aparecimiento de nuevas surgentes de agua en la zona de Montelodo, la primera emana directamente de la pared de roca, la otra se encuentra en una pendiente y ha sido entubada por los comuneros para su aprovechamiento.

Concentración de SO₂:

En ninguno de los casos en los que se utilizó el equipo MultiGAS (Lagunas Verdes, Hondón, Aguas Hediondas y Aguas Negras) se detectó la presencia de SO₂, lo cual indica que los 4 puntos de muestreo presentan una actividad principalmente hidrotermal. Los valores de SO₂ que se obtuvieron en los tres sitios (Lagunas Verdes, Aguas Hediondas y Aguas Negras) están en el rango de valores considerados como valores de base o cero, según la precisión del equipo.

Parámetros físico – químicos:

Se presentan los datos de los parámetros físico-químicos en Aguas Hediondas por ser la fuente en la que mejor se han evidenciado cambios a lo largo del tiempo (Figura 9). En cuanto al pH, se observa una tendencia al descenso, lo que se traduce como la emanación de aguas más ácidas.  Por otra parte, la temperatura ha sufrido ligeros incrementos, pasando de 56.6 a 59 °C. La conductividad se mantiene estable en alrededor de 2800 µS/cm. Tanto Lagunas Verdes como Aguas Negras no muestran una variación en estos parámetros. Para el caso del Hondón la temperatura ha disminuido a 83.4 °C, casi dos grados por debajo del valor promedio medido desde 2019 (85 °C). La conductividad no ha mostrado mayor variación y el pH ha disminuido de 7.59 a 6.97.

Figura 11. Gráfico de evolución de los parámetros físico – químicos de las fuentes termales en el campo termal de Aguas Hediondas, desde el 2013 hasta septiembre de 2022.

Evaluación de la amenaza por proximidad a los campos fumarólicos

En las zonas de Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes: La proporción de CO₂ y H₂S en el ambiente aún alcanza valores bastante elevados, incluso mayores que los detectados las últimas campañas. Respirar aire contaminado con estos gases puede ser perjudicial para la salud sobretodo en concentraciones altas y tiempos de exposición prolongados, puede causar: mareos, malestar general y en casos extremos hasta asfixia, envenenamiento y muerte.

Como se detalló anteriormente en la descripción de cada una de las fuentes de emisión, las concentraciones del gas son sumamente elevadas, por tal razón representan un peligro para quienes se acerquen a estos sitios, por ello se recomienda el uso de máscaras antigás con filtros especiales, las cuales ofrecen protección para gases ácidos y halogenuros. Sin embargo, incluso estas máscaras no resultan de utilidad ante la presencia del CO₂, un gas inoloro, e incoloro, que cuando alcanza altas cantidades se acumula en zonas bajas y reemplaza al oxígeno causando asfixia.

CONCLUSIONES

• Las emisiones gaseosas de las manifestaciones del CV-CCN no muestran concentraciones de SO₂, lo que indica que no existe un aporte evidente de gases de tipo magmático sino únicamente un aporte de gases del sistema hidrotermal.
• La proporción volumétrica y concentración de dióxido de carbono (CO₂) y ácido sulfhídrico (H₂S) en Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes es extremadamente elevada. Por lo cual representa una amenaza para la seguridad y salud de quienes se acerquen a las surgentes de agua y gas.
• En las zonas de Aguas Hediondas, Aguas Negras y Lagunas Verdes es notoria una perturbación en el sistema hidrotermal, perceptible mediante la razón CO₂/H₂S, la cual se muestra contraria a la tendencia observada entre 2020, hasta marzo de 2022.
• En los últimos tiempos, los parámetros físico químicos de las fuentes termales del Complejo Volcánico Chiles - Cerro Negro no han mostrado cambios significativos, con excepción de Aguas Hediondas que ha mostrado un descenso en el pH y un incremento de temperatura de 56 a 59 °C, aunque cabe destacarse que estas variaciones no difieren de las que ya se han observado en años pasados.
• El campo termal de El Hondón, no ha mostrado cambios respecto a lo observado el mes de julio, es decir, no hay evidencias de nuevo fracturamiento o aparecimiento de nuevas surgentes termales. Sin embargo, la alta inestabilidad del sitio y las altas temperaturas del agua constituyen una potencial amenaza para las personas que se acerquen a la zona.
• Luego del sismo de 25 de julio (Magnitud 5.6Mw) se han evidenciado cambios morfológicos y variaciones en el sistema hidrotermal. Buenos ejemplos son la disminución en el nivel de agua las Lagunas Verdes, los deslizamientos en la misma zona y el reporte de nuevas surgentes de agua en la zona de Montelodo. Todo esto se atribuye presuntamente al fracturamiento de las rocas favorecido por la sismicidad

RECOMENDACIONES:

Con base en las observaciones de campo se recomienda:

• Informar a la población sobre los peligros asociados a la emisión de gases en las fuentes termales de: “El Hondón”, “Aguas Negras” y la zona de emisión de aguas y gas que está amurallada en “Aguas Hediondas”.
• Dado que el Balneario de Aguas Hediondas se ubica a una distancia prudente de la zona de emisión (misma que ha sido tradicionalmente restringida al público y se encuentra amurallada) y considerando además que en la zona de las piscinas no se han registrado concentraciones anómalas de gas ni cambios morfológicos que sugieran algún peligro para la integridad de las personas, por el momento no existen motivos que ameriten suspender las actividades turísticas y recreacionales en el Balneario de Aguas Hediondas.
• Tomar acciones preventivas en la zona de Lagunas Verdes, la cual se caracteriza por la fuerte emisión de gases pero que no puede ser fácilmente restringida, por estar directamente sobre la carretera, además de ser una zona de actividad minera (canteras).
• Revisar la estabilidad de los taludes en las zonas aledañas a Lagunas Verdes, pues en caso de ocurrir nuevos movimientos sísmicos es probable que se den nuevos deslizamientos dada la inestabilidad de los taludes.
• Aunque la sismicidad ha disminuido hasta alcanzar niveles de base, las complejas interacciones entre el sistema magmático del CV-CCN, el sistema de fallas regional del El Ángel y el sistema hidrotermal, podrían conducir a nuevos episodios de elevada actividad sísmica, por lo que se recomienda mantenerse siempre informados sobre posibles cambios en la actividad del volcán.

Al momento de emisión del presente informe los niveles de actividad de volcán son: SUPERFICIAL MUY BAJA sin cambio, e INTERNA BAJA sin cambio. En caso de presentarse novedades respecto a la actividad del CV-CCN, el IG-EPN informará oportunamente.

REFERENCIAS:

• Aiuppa, A., Burton, M., Murè, F., Inguaggiato, S., 2004. Intercomparison of volcanic gas monitoring methodologies performed on Vulcano Island, Italy. Geophysical Research Letters 31.
• Bernard, B., Andrade, D., 2011. Mapa del volcanismo Cuaternario del Ecuador.
• CELEC EP & ISAGEN, 2012. Plan de desarrollo Integral y preparación del alcance de los estudios técnicos de la fase de prefactibilidad del Prospecto Tufiño-Chiles-Cerro Negro. Segundo Informe Fase II.
• IGEPN, 2022. INFORME ESPECIAL COMPLEJO VOLCÁNICO CHILES – CERRO NEGRO No. 2022-03.
• IGEPN, 2014a. Informe de Actividad del Volcán Chiles - Cerro Negro N^o23.
• IGEPN, 2014b. Informe de Actividad del Volcán Chiles - Cerro Negro N^o27.
• Monsalve, L.M., Laverde, C.A., 2014. CONTRIBUCIÓN AL REGISTRO HISTÓRICO DE ACTIVIDAD DE LOS VOLCANES CHILES Y CERRO NEGRO (FRONTERA COLOMBO-ECUATORIANA.
• Santamaría, S., Telenchana, E., Bernard, B., Hidalgo, S., Beate, B., Córdova, M., Narvaez, D., 2017. Registro de erupciones ocurridas en los Andes del Norte durante el Holoceno: Nuevos resultados obtenidos en la turbera de Potrerillos, Complejo Volcánico Chiles-Cerro Negro.
• Shinohara, H., 2005. A new technique to estimate volcanic gas composition: plume measurements with a portable multi-sensor system. Journal of Volcanology and Geothermal Research 143, 319–333.
• Sierra, D., 2022. Estudio geoquímico de fluidos de los sistemas volcánicos e hidrotermales activos del Norte de los Andes Ecuatorianos (Tesis Doctoral). Universidad de Buenos Aires, Argentina.
• Villarroel, M., Mandon, C., Viveiros, M.F., Guillen, D., Nelson, K., 2021. Soil CO2 emissions at Chiles volcano, Ecuador: Survey from Aguas Hediondas and Lagunas Verdes, in: AGU Fall Meeting Abstracts. pp. V41A-06.

Realizado por: D. Sierra, M. Almeida, S. Hidalgo
Revisado por: M. Ruiz
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Incremento en la actividad superficial e interna del volcán Cotopaxi

Resumen
El día 21 de octubre a las 19h44, las estaciones sísmicas en los flancos del Cotopaxi empezaron a registrar una señal sísmica de tipo tremor de baja frecuencia de larga duración y pequeña amplitud. Esta señal, se mantuvo hasta las 00h40 del sábado 22 de octubre y fue acompañada por la emisión de gases y ceniza, produciendo una caída moderada de este material en el Refugio José Rivas. La columna volcánica fue detectada por el Centro de Avisos de Cenizas Volcánicas de Washington (W-VAAC), indicando una dirección de la nube de ceniza hacia el nororiente. Desde este evento se ha observado una emisión continua de gases desde el cráter del volcán alcanzando una altura variable entre 200 y 1000 m sobre el nivel del mismo.

Esta reactivación volcánica no ha presentado señales premonitoras de mediano plazo. Al momento, los parámetros de vigilancia analizados (sismicidad, gases y ceniza) indican un aporte magmático para esta reactivación. Si bien la actividad superficial del 21 de octubre es la mayor registrada en los últimos siete años, es muy pequeña en comparación con lo observado entre agosto y noviembre de 2015.

La incertidumbre con respecto a la evolución de esta actividad es muy grande debido a la falta de señales premonitoras claras de estos eventos. En este sentido es importante mantener activo el sistema de vigilancia y continuar con las tareas de prevención y mitigación relacionadas con los escenarios eruptivos del volcán Cotopaxi. El IGEPN se mantiene atento a cambios en las condiciones presentadas por el volcán para dar, en lo posible, información oportuna a las autoridades y la población en general.

Emisión de gases del volcán Cotopaxi tomada durante el sobrevuelo provisto por las Fuerzas Armadas, el 27 de octubre de 2022 (Foto: S. Hidalgo).

Anexo técnico-científico
Registro Sísmico
El viernes 21 de octubre, aproximadamente a las 19h44 hora local, se registró un episodio de tremor volcánico en la red local de vigilancia sísmica, especialmente en la estación sísmica BREF, situada 2.4 km al norte de la cumbre del volcán. La secuencia se inicia a las 19h44 con un evento de alta frecuencia de magnitud 0.7 (Fig. 1, flecha negra). Minutos más tarde, comienza el episodio de tremor volcánico. La fase más intensa del tremor duró aproximadamente 4 horas.

La amplitud del tremor se caracteriza como pequeña. Como comparación, el tremor del 21 de octubre 2022 apenas sobrepasó la mitad de las amplitudes de los episodios de tremor que se registraron durante el proceso eruptivo de 2015. Además, el tremor del 21 de octubre constituyó un solo pulso de 4 horas, mientras que en 2015 esos episodios duraron varios días. Esto significa que el tremor del 21 de octubre fue energéticamente pequeño comparado con otros episodios del pasado.

Figura 1. Traza sísmica de la estación BREF, ubicada cerca al Refugio José Ribas en el flanco norte del volcán Cotopaxi. Cada línea corresponde a una hora de datos en tiempo local. A partir de las 19h44 (flecha negra), se nota un evento que parece dar inicio al episodio de tremor. Los datos están filtrados entre 0.5-16 Hz para resaltar el episodio de tremor volcánico de esa noche.

En los días y semanas anteriores, la sismicidad diaria no mostró anomalías ni cambios relevantes fuera del nivel de base establecido posterior a la erupción del 2015.

Deformación
Para el análisis de deformación, se realizó el procesamiento de estaciones GPS que están ubicadas en los flancos del volcán, de inclinómetros y de imágenes satelitales procesados con el método InSAR. En ninguna de estas técnicas se observa evidencia de deformación en el edificio volcánico.

En el procesamiento InSAR de las imágenes TerraSAR-X no se observa ninguna evidencia de inflación en las semanas precedentes al evento del 21 de octubre (Fig. 2).

Figura 2: Imagen InSAR de Cotopaxi, Satélite TerraSAR-X (20201106-20220930), track descendente. La barra del lado derecho muestra que las zonas azules están asociadas con “deflación” en el flanco occidental del cono. La velocidad del cambio en los flancos ha sido negativa.

El procesamiento de los GPS continuos tampoco muestra evidencia de deformación desde el año 2016, manteniéndose una tendencia horizontal. Esto se muestra en la Figura 3 para la estación ubicada en el flanco oriental del volcán.

Figura 3.- Gráfico del registro de la componente E-W de una estación GPS en el flanco oriental del Cotopaxi.

El inclinómetro del Refugio presenta en la actualidad únicamente el patrón cíclico que responde a las variaciones anuales del clima. Para el mes de octubre en los últimos años, se observa que el valor relativo de inclinación en promedio alcanza los 75 urad, con un valor máximo de 80 urad (Fig. 4).

Figura 4.- Serie temporal del inclínómetro instalado en las cercanías del Refugio del Volcán Cotopaxi.

Nubes y caídas de cenizas
El Centro de Avisos de Cenizas Volcánicas de Washington (W-VAAC por sus siglas en inglés) reportó una difusa nube de ceniza visible en el satélite GOES-16 dirigida hacia el nororiente (Fig. 5) a las 22h00 tiempo local el 21 de octubre (03h00 UTC el 22/10) con una altura estimada entre 1.7 y 2.3 km sobre el nivel del cráter del Cotopaxi (7.6-8.2 km sobre el nivel del mar). Desde el final de la erupción de 2015, la W-VAAC ha reportado cuatro nubes adicionales (04/07/2016; 23/01/2017; 15/07/2018; 10/01/2020), sin embargo, no hubo actividad sísmica ni depósito de ceniza asociado a estos eventos.

Figura 5. Aviso de nube de ceniza de las 03h00 UTC del 22/10/2022 (fuente: W-VAAC).

La caída de ceniza fue reportada desde el refugio norte del volcán por un grupo de andinistas de la Asociación Ecuatoriana de Guías de Montaña (ASEGUIM). El 22 de octubre un grupo de técnicos del IG-EPN realizó una visita de campo al refugio y tomo una muestra sobre el techo del refugio (Fig. 6A). Adicionalmente, Cristian Rivera, guía de ASEGUIM, también muestreó la caída de ceniza sobre su vehículo parqueado durante la caída de ceniza en el parqueadero del refugio (Fig. 6B). Finalmente, técnicos del IG-EPN recuperaron una muestra adicional el día 25 de octubre, gracias a la acumulación de este material sobre el panel solar de una estación del INAMHI ubicada en el flanco del volcán (Fig. 6C). Cabe recalcar que los andinistas que suben al Cotopaxi han reportado depósitos de ceniza en ocasiones anteriores, más recientemente el 27/11/2021. Sin embargo, la caída de ceniza del 21/10/2022 se destaca como la más intensa.

Figura 6. Fotos de los depósitos asociados a la caída de ceniza del 21/10/2022. A: Refugio del Cotopaxi (foto: Benjamin Bernard, IG-EPN); B: Carro cubierto de ceniza (foto: Cristian Rivera, ASEGUIM); C: panel solar de una estación del INAMHI (foto: Marco Solís, IG-EPN).

Las muestras fueron secadas y pesadas en el laboratorio del IG-EPN. Los resultados indican que la caída de ceniza fue moderada en el sector del refugio (Fig. 7A). La imagen del satélite Sentinel-2 en colores naturales muestra el depósito de ceniza en el flanco norte el 23 de octubre de 2022 (Fig. 7B). Depósitos de ceniza en el glaciar se han visto también previamente en las imágenes del satélite Sentinel-2 desde 2015 como el 27/11/2021. Sin embargo, es la primera vez desde la erupción de 2015 que la ceniza cubre un área tan extensa.

Figura 7. A) Mapa de ubicación y carga de los sitios de muestreo de la caída del 21/10/2022 (fondo: Google Earth); B) Imagen satélite Sentinel 2 (Bandas visible 4, 3, 2) de la caída de ceniza en el glaciar del Cotopaxi del 23/10/2022 (fuente: Sentinelhub Playground).

La muestra más pura (sin evidencia de removilización ni contaminación) correspondiente al refugio fue analizada en el laboratorio del IG-EPN con el fin de caracterizar sus componentes. El análisis de la distribución granulométrica (Fig. 8) realizado con tamizaje manual (entre 1000 y 63 µm) y difracción láser (entre 5000 y 0.03 µm) muestra que la ceniza es extremadamente fina (tamaño medio 55 µm) y bimodal (modo grueso a 152 µm y modo fino a 15 µm). Las cantidades de ceniza inhalable (PM100 = <100 µm, pueden ingresar al sistema respiratorio), torácica (PM10 = <10 µm; puede ingresar a los pulmones) y respirable (PM4 = <4 µm; puede ingresar en los alvéolos), indican que la ceniza tiene un potencial patológico moderado.

Figura 8. Distribución granulométrica de la muestra recolectada en el refugio del Cotopaxi el 22/10/2022 (tamizaje: Anaís Vásconez y Edwin Telenchana; difracción láser: Benjamin Bernard; síntesis y deconvolución: Benjamin Bernard; software deconvolución DECOLOG 6.0).

El análisis de los componentes de la ceniza realizado al microscopio binocular muestra que en la fracción de 125 a 180 µm, los componentes dominantes (78%) son fragmentos accidentales (rocas antiguas del conducto volcánico con diferentes grados de alteración; A1 a A3 en Fig. 9). Sin embargo, aproximadamente 22% de los componentes son fragmentos juveniles (partículas con vidrio volcánico sin evidencia de alteración (J1 a J3 en Fig. 9), lo cual indica la participación directa de magma en el proceso eruptivo. Tanto al nivel de tamaño de grano como al nivel de componentes, la ceniza emitida el 21/10/2022 es comparable a la ceniza emitida el 14/08/2015. Una diferencia observada en el campo es un menor olor a azufre para el depósito del 21/10/2022.

Figura 9. Componentes de la ceniza caída en el refugio del Cotopaxi el 21/10/2022 visto en microscopio binocular (fotos: Benjamin Bernard, IG-EPN). A1: fragmento accidental gris; A2: fragmento accidental hidrotermal con pirita; A3: fragmento accidental rojizo oxidado; J1: fragmento juvenil oscuro; J2: fragmento juvenil gris; J3: fragmento juvenil miel.

Anomalías térmicas satelitales
Hasta el momento los sistemas satelitales MIROVA y FIRMS no han detectado anomalías térmicas en el volcán Cotopaxi. En la imagen de infrarrojo de Sentinel-2 del 23/10/2022 se observa un pequeño punto caliente en el cráter debajo de una pequeña emisión de gas (Fig. 10). Este punto caliente ha sido observado de manera repetitiva desde 2015. Sin embargo, es la primera vez que se le observa desde el 12/11/2020.

Figura 10. Imagen satélite Sentinel 2 (Bandas visible 12, 11, 8) del punto caliente en el cráter del Cotopaxi del 23/10/2022 (fuente: Sentinelhub Playground).

Mediante el monitoreo térmico aéreo se pudo constatar que los campos fumarólicos loca-lizados al exterior del cráter se encuentran activos y presentan temperaturas similares a las de años anteriores (post 2015), con valores máximos de 40°C (Fig. 11). Por otro lado, el conducto presenta anomalías térmicas tanto en las paredes como en la base del mismo, de las cuales no se puede estimar la temperatura real debido a la gran cantidad de gases que son emitidos continuamente.

Figura 11. Imagen térmica-visual aérea del cráter del volcán Cotopaxi desde el noroccidente. Se observa las anomalías térmicas correspondientes a esta zona, en especial la emisión de gases y la pared del conducto.

Desgasificación y medidas de dióxido de azufre (SO2)
Luego de la fase eruptiva de 2015, el volcán Cotopaxi continuó con la emanación de gases volcánicos (por ejemplo, SO2: dióxido de azufre, CO2: dióxido de carbono H2S: ácido sulfhídrico) y vapor de agua. La red de DOAS del IGEPN es capaz de medir únicamente los flujos de SO2. En algunas ocasiones, estas emisiones (flujo máximo diario) se intensificaron debido a la influencia de la velocidad del viento en el cálculo del flujo y por lo tanto se observa un patrón de variación estacional con mayores valores en los meses de verano que presentan vientos de altas velocidades (Fig. 12). Estas mediciones son procesadas y evaluadas diariamente y son reportadas en los informes volcánicos correspondientes.

Figura 12. Flujo de dióxido de azufre (SO2) diario registrado en las 4 estaciones del volcán Cotopaxi (Refugio Norte, Refugio Sur, Cami y San Joaquín). Nótese los picos de flujo correlacionados con las épocas del año con mayor velocidad del viento (mayo – septiembre/año) (Elaborado por: M. Almeida).

Luego del reporte de caída de ceniza en la zona del Refugio José Rivas (21/Oct/2022) se realizaron travesías con un instrumento móvil DOAS (instrumento para medir flujo de SO2), que funciona bajo el mismo principio de las estaciones permanentes, pero que puede ser transportado en un auto siguiendo la columna de emisión. Previo al 21 de octubre de 2022, no era posible registrar valores de flujo utilizando este instrumento, sin embargo, luego de este episodio, la pluma pudo ser detectada en el tramo de la vía Panamericana E35, desde el sector Tiopullo, entrada occidental del Parque Nacional Cotopaxi (Caspi), hasta la zona de la Laguna de Limpiopungo (dentro del PNC); confirmando la presencia de este gas en cantidades considerables (> 1580 ton/d), cerca al volcán y un poco más disperso sobre la Panamericana, como se observa en la figura 13 .

Figura 13. Flujo de SO2 medido utilizando el instrumento Móvil DOAS el 22 de octubre de 2022 (Elaborado por: M. Almeida).

De igual forma, el satélite pudo detectar estas emisiones del gas en la atmósfera, con anomalías puntuales sobre el volcán. Sin embargo, en este método es difícil discriminar la fuente del gas, en particular en nuestro país, donde dos volcanes más lo emiten de manera diaria (Reventador y Sangay), y, por consiguiente, la anomalía fue más evidente entre los días 20 a 21 y 22 a 23 de octubre (Fig. 14). Desafortunadamente este método no funciona como un precursor, ya que sus datos son obtenidos con uno o dos días de diferencia desde su captura.

Figura 14. Masa de SO2 presente en la atmósfera sobre el volcán Cotopaxi (estrella amarilla). Los datos son obtenidos en un intervalo de tiempo de 24 horas, por ende, no constituyen un parámetro obtenido a tiempo real (Base Google Engine Code Editor, Script: C. Laverde-SGC. Elaborado por: M. Almeida).

Finalmente, durante los dos sobrevuelos llevados a cabo entre el 26 y 27 de octubre, se pudo utilizar un equipo multiGAS (equipo para medir concentración de gases). El equipo multiGAS permitió medir las concentraciones de CO2, SO2 y H2S en la pluma de gas volcánico (Fig. 15). Como resultado, las razones obtenidas de SO2/H2S están alrededor de 4, mientras que las de CO2/SO2 están entre 2 y 3, siendo ligeramente mayores a las obtenidas en 2015 durante la última erupción del volcán. Estos valores indican un aporte magmático para el gas emitido por el volcán Cotopaxi.

La emisión de vapor de agua y otros gases volcánicos como el CO2, SO2 y H2S, se visualiza continuamente en los últimos días indicando un incremento con respecto a lo observado en los meses pasados.

Figura 15. Fotografía de la columna de gas medida durante el sobrevuelo del 27 de octubre, en recuadro se pueden observar los picos de los gases volcánicos (CO2, SO2) detectados (Foto: M. Almeida – IG EPN).

Interpretación de datos

En base a la información disponible, se concluye que el volcán Cotopaxi presentó una actividad eruptiva muy pequeña con un índice de explosividad volcánica (VEI) inferior a 1. El análisis conjunto de los diferentes datos de vigilancia muestra que la actividad reciente del Cotopaxi está provocada por la presencia de magma en el conducto volcánico, el cual interactúa con el sistema hidrotermal del volcán. Sin embargo, hasta el momento no hay evidencia de un ingreso de un mayor volumen de magma hacia el sistema.

Los datos de monitoreo obtenidos desde el 21 hasta el 28 de octubre indican una diminución paulatina de la actividad superficial caracterizada mayormente por columnas de gases y vapor de agua alcanzando hasta 1000 m sobre el cráter. Al momento la actividad interna no muestra un cambio significativo. La sismicidad sigue dominada por pequeños sismos de tipo LP; no hay deformación detectable en los flancos y los gases magmáticos, si bien están presentes, se encuentran en niveles moderados. No hay evidencia todavía de un cambio significativo en el comportamiento del volcán Cotopaxi.

Escenarios eruptivos

En base a los parámetros de vigilancia volcánica se propone dos escenarios principales, en orden de probabilidad:

1) La emisión de ceniza del 21 de octubre de 2022 correspondería a un evento aislado, similar a otros menores durante estos últimos 7 años, por ejemplo el del 27/11/2021. Este tipo de eventos puede repetirse en el corto y mediano plazo (días a semanas), sin mostrar signos precursores. En este escenario no se espería actividad superficial mayor a corto plazo.

2) La emisión de ceniza del 21 de octubre de 2022 correspondería al inicio de un periodo eruptivo, relativamente equivalente a la actividad del 14/08/2015. Al momento la incertidumbre es demasiado alta para estimar el tamaño de este posible periodo eruptivo, así como la velocidad de los cambios que el volcán podría experimentar. Es importante destacar que la presencia del magma en el conducto y la desgasificación indican un sistema abierto. Bajo estas condiciones los signos premonitores de eventos eruptivos son muy sutiles e incluso inexistentes, limitando la anticipación o pronóstico de eventos mayores.

Estos escenarios podrán ser cambiados de acuerdo a la evolución de los parámetros que se vigila en el volcán
El IG-EPN se mantiene pendiente de lo que pasa en el volcán, basado en la experiencia de las erupciones pasadas (Pichincha, Tungurahua, Cotopaxi) y presentes (Reventador, Sangay).

Elaborado por: P. Mothes, B. Bernard, S. Hidalgo, M. Almeida, S. Hernández, M. Córdova, F. Naranjo, J. Salgado, S. Vallejo.
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

En los días 26 y 27 de octubre, personal del IG-EPN efectuó dos sobrevuelos de reconocimiento alrededor del volcán Cotopaxi. Estos sobrevuelos se realizaron gracias al apoyo de las Fuerzas Armadas, la Presidencia, el Ministerio de Defensa, la Secretaría de Comunicación de la Presidencia y del Servicio Nacional de Gestión de Riesgos y Emergencias (Foto 1).

Foto 1.- Personal del IGEPN, las Fuerzas Armadas y Ministerio de Medio Ambiente que participó en el sobrevuelo al volcán Cotopaxi (27 de octubre 2022, FFAA).

Durante estos sobrevuelos se realizó imágenes térmicas usando una cámara infrarroja portátil, medidas de CO₂, SO₂ y H₂S usando un equipo MultiGAS y observaciones mediante cámaras visuales convencionales.

Debido a las condiciones climáticas se pudo hacer imágenes térmicas únicamente la mañana de hoy 27 de octubre. Gracias a éstas, se pudo medir la temperatura aparente de la emisión de gases que alcanzó un valor > 50 °C (Foto 2). Además, se constató que las temperaturas de la zona del cráter se mantienen en niveles similares a los medidos en ocasiones anteriores.

Foto 2.- Imagen térmica del cráter del volcán Cotopaxi (27 de octubre 2022, S. Vallejo).

El equipo multiGAS permitió medir las concentraciones de CO₂, SO₂ y H₂S en la pluma de gas volcánico (Foto 3). Las razones SO2/H2S están alrededor de 4, mientras que las de CO₂/SO₂ están entre 2 y 3, siendo ligeramente mayores a las obtenidas en 2015 durante la última erupción del volcán. Estos valores indican un origen principalmente magmático para el gas emitido por el volcán Cotopaxi.

Foto 3.- Pluma de gases volcánicos emitida desde el cráter del volcán Cotopaxi (27 de octubre, S. Hidalgo).

La emisión de vapor de agua y otros gases volcánicos como el CO₂, SO₂ y H₂S, se visualiza continuamente en los últimos días indicando un incremento con respecto a lo observado en los meses pasados.

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

El día 24 de octubre del presente año, un grupo de técnicos del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IGEPN) realizaron un recorrido por las quebradas del flanco nororiental del volcán Cotopaxi.

El objetivo de este trabajo fue realizar una inspección y verificación en los drenajes nororientales del volcán. Se verificó que no existieron evidencias de lahares secundarios que hayan descendido hasta la zona baja del volcán por estas quebradas o hacia las afluentes del río Pita que se encuentra en esta dirección.

Figura 1: Quebrada de Jatabamba al nororiente del volcán Cotopaxi, sin evidencias de descenso de lahares. (Fotografía: J. Salgado, IGEPN).

Durante el recorrido también se verificó el correcto funcionamiento de uno de los puntos de monitoreo instalados en este flanco del volcán. La estación visitada fue VC1, una de las primeras estaciones de vigilancia instaladas en el volcán Cotopaxi.

Este punto de monitoreo multiparamétrico cuenta con equipos de vigilancia sísmica, de deformación, de gases y de detección de lahares.

Un grupo de periodistas acompañaron a los técnicos del IGEPN y fueron partícipes de estos trabajos. Adicionalmente, se brindó explicaciones acerca de la vigilancia del volcán y de los equipos con los que cuenta la red de monitoreo.

Figura 2: Explicaciones de los técnicos a los miembros de la prensa, acerca de la vigilancia del volcán Cotopaxi. (Fotografías: M. Córdova, IGEPN).

D. García, M. Córdova, J. Salgado
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Cerca del mediodía del domingo 23 de octubre de 2022, se registró una señal de alta frecuencia de pequeña amplitud en las estaciones sísmicas ubicadas en el flanco norte del volcán, relacionada con el descenso de flujos de lodo (lahares secundarios) pequeños. El día lunes 24 de octubre, técnicos del Instituto Geofísico inspeccionaron los drenajes ubicados en los flancos norte y nororiental del volcán, no se encontraron evidencias de lahares secundarios que hayan descendido hasta la zona baja del volcán por estas quebradas. Suponemos que las huellas quedaron más arriba de estos flancos. Es probable que estos flujos se originaron por un derretimiento limitado de la superficie del glaciar, por la presencia de un leve manto de ceniza negra y de las lluvias presentes en la zona.

Desde la noche del domingo hasta el día de hoy, miércoles 26 de octubre, la sismicidad se ha mantenido en niveles moderados y ha disminuido progresivamente desde 187 a 78 sismos por día.

Los gases emitidos desde el cráter están en niveles moderados y tampoco hay indicios de deformación en los flancos del edificio. Se debe enfatizar que la nubosidad en la zona del volcán ha sido permanente, excepto por breves momentos en las mañanas.

Durante la mañana de hoy, en la cámara de Sincholagua (al NNE del volcán) se observó una débil columna blanca de gases y vapor de agua que alcanzó 200 msnc.

Foto: Cámara Sincholagua. Emisión de gases y vapor de agua. 2022/10/26 07:01 TL.

En el sismograma se observa el registro sísmico de la estación BREF donde se observa principalmente la ocurrencia de sismos locales de tipo LP (asociados al movimiento de fluidos) y menos de tipo VT (fracturamiento de rocas); adicionalmente, se observan algunos sismos regionales (marcados en naranja).

P. Mothes, M. Segovia
Corrector de Estilo: G. Pino
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional