Incasciences 1 (1): 52-58. Octubre, 2023 doi:10.47347/incasciences.v1i1.28

PROCESO ERUPTIVO DOCUMENTADO DE LA ÚLTIMA ERUPCIÓN DEL VOLCÁN UBINAS – JULIO DEL 2019

Rafael Miranda1, Mayra Ortega1, Fredy Apaza1, Luis Cruz2

1Instituto Geológico Minero y Metalúrgico (INGEMMET), Av. Canadá 1470 Lima, Perú. 2Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa (UNSA), Av. Independencia s/n Arequipa, Perú. Corresponding author: Rafael Miranda (rmiranda@ingemmet.gob.pe)

RESUMEN

El estratovolcán Ubinas, situado en el segmento de la ZVC de los andes centrales, es uno de los 10 volcanes más activos del Perú, con más de 26 episodios eruptivos con magnitudes de bajas a moderadas (VEI 1-3), desde 2 a 7 erupciones por siglo. Después de 02 años de tranquilidad, en el año 2019, inicia una nueva etapa eruptiva el 19 de julio del 2019. A diferencia de erupciones anteriores, este proceso eruptivo cuenta con monitoreo instrumental multiparamétrico continuo, que permite documentar e identiﬁcar los primeros signos de intranquilidad volcánica, para el que se han documentado tres etapas: (1) Periodo de intranquilidad, en la que se identiﬁcan señales sísmicas muy energéticas y de altas frecuencias, asociado a un cambio en la dinámica del volcán, (2) Actividad Precursora, etapa en la que se detectan variaciones en la deformación y periodos de deﬂación de -12±6 cm e inﬂación de 75±15mm y actividad sísmica baja, mientras el 18 de junio se registran pequeños enjambres de sismicidad VT, que caracterizan una etapa de transición magmática con intrusiones en las regiones superﬁciales del Ubinas, (3) Periodo Eruptivo, caracterizado por un incremento gradual de sismicidad de baja frecuencia (LP), con valores de SO2 en incremento desde valores moderados a valores grandes, que presurizan el sistema de conductos volcánicos y dan paso a la erupción del 19 de julio, que liberó una energía sísmica acumulada de 336 MJ y un volumen recalculado de 4.6x106 m3 de productos volcánicos. La magnitud de la erupción se clasiﬁcó con un VEI de 2. Un monitoreo instrumental multiparámetro permanente permitió registrar datos relevantes para el entendimiento de los procesos internos en el sistema volcánico del Ubinas y documentó señales asociadas a desplazamientos de los magmas.

Palabras clave: Volcán Ubinas Erupción del 2019 Etapas Eruptivas

1. INTRODUCCIÓN

El volcán Ubinas (5611 msnm) se sitúa geográﬁcamente entre las coordenadas 16º 22’ S, 70º 54’ O, a ~65 km al este de la ciudad de Arequipa (Figura 1). La geología y estratigrafía del volcán están construidas en base a lavas andesíticas, con emplazamientos de ﬂujos de pómez y cenizas dáciticas (370 ka BP), el piso de la caldera está formado por depósitos de lapilli, cenizas y piroclastos (Thouret et al., 2005 y Rivera et al., 2010); y a diferencia de otros volcanes de la cordillera volcánica de los Andes, el volcán Ubinas no está controlado, asociado a estructuras geológicas regionales. Hoy en día el monitoreo volcánico se ha convertido en una de las herramientas de mucha importancia en este tipo de estudios, debido a que se logra identiﬁcar, analizar y documentar los ciclos eruptivos de un volcán, para ﬁnalmente entender cómo los magmas se desplazan y generan esfuerzos en su paso hacia la superﬁcie. Estos esfuerzos pueden identiﬁcarse empleando diferentes técnicas de monitoreo. Sin embargo, dada la naturaleza cambiante de cada sistema volcánico y en especíﬁco del volcán Ubinas, el objetivo es entender sus diferentes etapas de sus ciclos eruptivos, debido a que presentan comportamientos poco conocidos y que varían de una erupción respecto a otra, y desde corta duración a prolongados intervalos de años.

Figura 1 Mapa de localización y distribución instrumental de monitoreo. a) Mapa de ubicación del volcán Ubinas dentro de la zona volcánica central (ZVC) de los Andes. b) Distribución de la red instrumental de monitoreo multiparamétrico permanente.

2. HISTORIA ERUPTIVA DEL VOLCÁN UBINAS

La historia eruptiva del volcán Ubinas es reconocida mediante dataciones radiométricas del isótopo de Argón 40Ar/39Ar(Thouret et al., 2005 Rivera et al., 2014), que datan desde los 370 ka, y como estas fueron evolucionado a lo largo del tiempo geológico, en la que se describen periodos explosivos violentos (1667 DC con VEI 3) y efusivas, persistentes durante varios intervalos de años 2006 – 2009 y 2013 – 2017, y con erupciones sostenidas a intermitentes, de constantes a inestables (Siebert et al., 2015). El registro histórico de las erupciones del Ubinas se basa en dataciones, permitiendo determinar el tiempo de ocurrencia de una erupción respecto a otra erupción. Mas no se describen si estos procesos eruptivos fueron de corta duración o persistentes durante décadas. Las erupciones históricas del Ubinas fueron de tipo plinianas, freatomágmaticas, freáticas y vulcanianas, con periodos de construcción y destrucción del domo y caldera del volcán. Se trata de episodios eruptivos de tipo efusivos, de ﬂujos piroclásticos de bloques y cenizas, que corresponden al periodo entre 370 a 270 ka, durante el period entre 270 y 16 ka, y que se caracterizaron por emisiones de ﬂujos de ceniza, piedra pómez, lava y episodios explosivos, a lo largo del periodo que se extiende del año 16 ka a 1000 d.C. antes de 1,550, las dataciones e investigaciones geológicas reﬁeren erupciones plinianas, freatomagmáticas y vulcanianas, y se han registrándose hasta la actualidad 26 episodios eruptivos explosivos (Thouret et al., 2005, Rivera et al., 2010, 2014 y Lavalle et al., 2009).

3. HISTORIA ERUPTIVA DEL VOLCÁN UBINAS

Con el inicio de la actividad eruptiva del 2013, el Observatorio Vulcanológico (OVI) del INGEMMET dio paso a la implementación de estaciones de monitoreo multiparamétrico permanente, con la ﬁnalidad de conocer de manera oportuna los cambios en la dinámica del volcán Ubinas. En la Figura 1, se observa la distribución de la red de monitoreo en tiempo real, que ha permitido documentar y analizar los cambios en su nueva etapa eruptiva del 19 de julio del 2019, para el que se emplearon datos entre enero y diciembre del 2019.

Considerándose cinco conjuntos de datos, estos son: (1) estadística diaria de eventos VT (Vulcano Tectónico) y LP (Largo Periodo) de la estación sísmica 04 (UBN04), (2) serie temporal de deformación volcánica de la línea base de la Estación Oeste (UBGW)–Huayna Ubinas (UBHU), (3) ﬂujos de gas magmático SO2 de las estaciones escáner DOAS 1 y DOAS 2 (4) altura de emisiones de gases volcánicos y cenizas. Los resultados presentados en el presente resumen corresponden al análisis y tratamiento de datos de esta red.

4. RESULTADOS DE LA RED DE MONITOREO

Un monitoreo multiparamétrico permite medir parámetros relevantes en el volcán, como la emisión de gases magmáticos, emisiones de ceniza, deformación, ﬂujos de calor, señales sísmicas, etc, estos datos nos permiten detectar, documentar e identiﬁcar el inicio y el ﬁnal de una erupción, determinar el estilo de la erupción, su duración y cómo estos magmas ascienden hacia la superﬁcie o cómo se almacenan en los reservorios distribuidos en la corteza terrestre (National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, 2017) y la capacidad de ascender a la superﬁcie directamente sin almacenarse en las cámaras magmáticas. Los procesos eruptivos del Ubinas evidenciaron precursores meses antes de entrar en erupción. Probablemente, los magmas ascendieron, se almacenaron en los reservorios superﬁciales y evolucionaron antes de entrar en erupción. Estas etapas eruptivas fueron identiﬁcadas en procesos eruptivos anteriores, por ejemplo, las erupciones del 2013-2017.

4.1 Etapas del Procesos Eruptivo

La actividad presente del volcán Ubinas en el 2019 se caracterizó por resenter señales sísmicas de alta frecuencia, que evidenciaron un cierto grado de inestabilidad, y dieron paso a un incremento de la actividad asociado a movimientos magmas. En esta etapa de cambio e incremento de la actividad, se han distinguido tres etapas:

4.1.1 Etapa de Intranquilidad Volcánica

Sucedió entre enero y abril, periodo en la que se registran 5 señales sísmicas importantes ligeramente energéticas de altas frecuencias (11 de enero 2019, Figura 2D, estrellas de color negro), asociadas a una inestabilidad en la dinámica del volcán por suministro de magma nuevo, lo que genera una señal sísmica registrada con mayor energía en las estaciones sísmicas 02 y 08, probablemente asociada a la inestabilidad generada en las regiones profundas a raíz de una nueva inyección de magma desde la corteza o el límite de las placas, que ha estado interactuando con magmas antiguos, en los sistemas magmáticos profundos del Ubinas (Figura 2A).

El volcán Ubinas presenta dos regiones magmáticas: una profunda y otra superﬁcial (Rivera et al., 2014, Thouret et al 2014). Probablemente, los magmas fueron migrando desde la fuente profunda hacia la superﬁcial a través de los conductos prexistentes, y generaron diferentes tipos de señales sísmicas a diferentes intervalos de tiempo. Sin embargo, este proceso de migración del magma no ha mostrado mayores cambios en los diferentes parámetros de monitoreo, probablemente debido a la profundidad del escenario, sin modiﬁcaciones importantes en la deformación (Figura 2B), con ﬂujos de gas magmático SO2 en niveles moderados (1342 t/d, Cárdenas y Delgado, 2002.), y una actividad sísmica en niveles bajos de 10 VT/ día (sismicidad asociado al fracturamiento interno del ediﬁcio volcánico) y 11 LP/día (asociado a la dinámica de ﬂuidos a través de conductos volcánicos) y esporádicas emisiones de gases volcánicos (Figura 2E).

4.1.2 Actividad Precursora

Considerada entre abril y junio del 2019, periodo asociado al ascenso de los magmas hacia la superﬁcie, y presurizando probablemente el reservorio superﬁcial del Ubinas, asociada a inyecciones intermitentes de magma desde la fuente profunda (Figura 2A) hacia el reservorio superﬁcial a medida que el magma se transportaba por los conductos preexistentes, esta actividad generó tensiones en la cámara magmática superﬁcial debido al desplazamientos de los magmas y provocó cambios en la estructura del reservorio y conductos volcánicos. Se registraron señales signiﬁcativas en la serie temporal de línea base de deformación observadas entre la estación UBGW-UBHU (Figura 2B), con una deﬂación de -12±6cm entre el 05 y 18 de abril, lo que consecuentemente muestra un periodo inﬂacionario de hasta 75±15mm entre abril y junio. Las emisiones de vapor de agua y gases no superaron los 500 m sobre el cráter (Figura 2E), y mostraron una actividad sísmica baja (con 5 VT y 2 LP/d). El día 18 de junio se registran pequeños enjambres de sismos VT proximales localizados a <5km de profundidad, que probablemente indicaban fracturamiento de la zona de transición debido al ascenso de los magmas, con un incremento gradual en las emisiones del gas magmático SO2 (1776 t/d, Figura 2C).

4.1.3 Periodo Eruptivo

Ocurrida entre junio y diciembre del 2019, esta etapa inició con una explosión violenta, asociada al arribo del magma a la superﬁcie (Figura 2A) que eventualmente sobrepresurizó los conductos volcánicos con continuas inyecciones de magma que terminaron por romper la resistencia del conducto principal el 19 de julio del 2019 a horas 07:28, lo cual constituyó una de las explosiones más potentes del volcán del Ubinas. Los registros de la red de monitoreo evidenciaron que la fuente superﬁcial fue presurizándose paulatinamente a un continuo aporte de magma, con valores de la desgasiﬁcación del gas SO2 que se incrementó desde niveles moderados a grandes (1,800 a 4,000 t/d) y alcanzó un máximo de 9,900 t/d (23 de setiembre). En esta etapa, el sistema liberó el gas acumulado, y disminuyó paulatinamente después del 17 de setiembre (Figura 2C) hasta alcanzar niveles bajos (< 1,000 t/d), mientras la actividad sísmica se caracterizó por un incremento gradual de eventos de baja frecuencia (LP) y eventos asociados a fracturamiento interno de rocas (VT). Sin embargo, después del 9 de setiembre, la sismicidad alcanzó los niveles de un volcán en reposo (Figura 2D). Las columnas eruptivas de gases y cenizas superaron los 6,500 m. sobre el cráter el 19 de julio. Finalmente, las emisiones fueron decreciendo en el tiempo, mientras que la tasa de deformación del volcán mostraba un periodo de relajación, sin mayores cambios en la tasa de suministro de nuevo magma o magma.

5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Los diferentes parámetros volcánicos registrados evidenciaron que una nueva intrusión magmática recargó los depósitos profundos, interactuando allí con magmas antiguos. Para su descripción, una brigada de campo recolectó muestras de tefras expulsadas por la erupción desde 3 a 6 km respecto al cráter del volcán de la erupción del 19 de julio. A partir de las muestras, han diferenciado tres tipos de clastos juveniles: escorias gris oscuros, gris claro y líticos gris oscuro muy densos. Estos clastos juveniles presentan bandas de material oscuro y gris, lo cual sugiere una mezcla parcial de magmas de composiciones diferentes (R. Aguilar et al., 2019). Para la ocurrencia de este tipo de mezcla, debe existir magma nuevo en accenso. Una composición de diferentes magmas evolucionó y se desarrolló en un periodo de tiempo muy corto que ha caracterizado una nueva etapa en la erupción del Ubinas (Figura 3A). Probablemente, esta mezcla de magmas se dio inició en la cámara profunda del Ubinas, asociada a grandes temperaturas y presiones debido a la mezcla de magmas que fueron ascendiendo hacia la cámara secundaria, quizá de forma intermitente y generando explosiones conﬁnadas sin mostrar cambios evidentes en los parámetros de monitoreo en superﬁcie (Figura 2A, estrellas color negro).

Esta mezcla parcial de magmas de composición diferente ascendió hacia la superﬁcie por los conductos preexistentes (Figura 3B), sin mostrar una clara señal de sismicidad tipo VT/LP que pueda identiﬁcar el paso del magma, sin una clara ocurrencia de VT importantes que indicarían un claro proceso de intrusión (Figura 2D). Sin embargo, se registró deformación por sobrepresión de la fuente superﬁcial del Ubinas (Figura 2B). Este proceso (Figura 3C) evidenció el ascenso de los magmas evolucionados en su paso hacia la superﬁcie por los conductos volcánicos con fracturamiento interno de rocas 23 días antes de la erupción, mientras los ﬂuidos magmáticos evidenciaron su paso un día después de la erupción (240 eventos LP el día 20 julio).

escala de Índice de Explosividad Volcánica (VEI, en inglés) de Nenwall 1982, la erupción del Ubinas se clasiﬁcó de un VEI 2 y es una de las erupciones más violentos conocidas hasta ahora.

La erupción del año 2019 marcó una nueva etapa poco conocida del volcán Ubinas. De acuerdo a la National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (2017), el comportamiento de los magmas depende de cada ambiente volcánico. Dónde se almacenan cómo se desplazan y cómo evolucionan en el tiempo son desafíos por comprender así. Tomando estas premisas y la correlación de datos de monitoreo que generan información relevante de cómo se comportan los magmas así como el entendimiento de datos instrumentales de la red de monitoreo permiten documentar y registrar cambios o patrones en diferentes parámetros de monitoreo volcánico (Figura 2) que permiten identiﬁcar cómo los magmas se desplazan en su paso desde una fuente profunda hacia una fuente superﬁcial y generan señales poco frecuentes durante sus procesos de diferenciación entre magmas de composición diferentes.

6. CONCLUSIONES

El registro histórico y los datos de un monitoreo permanente continuo permitieron identiﬁcar, detectar y documentar las tres etapas del proceso eruptivo de la erupción del 19 de julio del 2019, que ha marcado uno de los periodos eruptivos poco conocidos del Ubinas. Este volcán, dentro de la escala histórica de su actividad, presentó un comportamiento completamente variable en el tiempo, con explosiones violentas de corta duración respecto a los episodios eruptivos de 1969, 2005- 2008 y 2013–2017, que presentaron periodos prolongados de erupción. Probablemente, las nuevas intrusiones magmáticas en su paso hacia la superﬁcie evolucionaron violentamente al entrar en contacto con los magmas antiguos desde las regiones más profundas del Ubinas. Esta nueva fase evolutiva generó una tensión por acumulación de presión y temperatura, y una energía sísmica acumulada de 336 MJ. El volumen recalculado de magma erupcionado fue de 4.6x106 m3, lo que permite clasiﬁcar esta erupción como un VEI2, en comparación con el proceso eruptivo del intervalo de los años 2006–2009 (719 MJ, volumen erupcionado de 4x106 m3 en 4 años), y el 2013–2017 (484 MJ, un volumen estimado de 2.0x106 m3 en 5 años).

Agradecimientos

Los autores queremos expresar nuestra gratitud al Instituto Geológico Minero y Metalúrgico y al Observatorio Vulcanológico (OVI) del INGEMMET por brindarnos el apoyo institucional y disponer de los datos e información bibliográﬁca.

Referencias

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