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ACTIVIDAD DEL VOLCNTURRIALBA EN EL PERIODO

2007-2011 Y PERSPECTIVAS DESU AMENAZAGerardo J. Soto &Mauricio M. Mora

CAPTULO 12


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ACTIVIDAD DEL VOLCN TURRIALBA EN EL PERIODO2007-2011 Y PERSPECTIVAS DE SU AMENAZA

Gerardo J. Soto1&Mauricio M. Mora2

Resumen

El volcn Turrialba es uno de los volcanes activos de Costa Rica, cuya

ltima erupcin magmtica se registr entre 1864-66. A partir de marzode 1996, la actividad ssmica en el Turrialba ha registrado algunos picos,

y la actividad fumarlica y ssmica se han intensificado desde el 2007.

Una crisis fretica-fumarlica ocurri en enero del 2010, con erupcin de

ceniza no magmtica a travs de una nueva boca fumarlica. El sistema

volcnico del Turrialba es complejo: dos posibles cuerpos magmticos

(somero y profundo) en desgasificacin, un sistema hidrotermal

somero, y fallas activas. No se puede saber cunto durar la actividad

exhalativa y ssmica acentuadas desde el 2007, ni su evolucin futura,

y sus causas son motivo de debate. La sismicidad observada entre abril2009 y abril 2011 refleja un proceso de presurizacin y despresurizacin

general del sistema hidrotermal. Se hipotetiza que la actividad que

se present entre el 2009 y 2010 ocurri por el sobrecalentamiento y

presurizacin del sistema hidrotermal, sea por un posible ascenso de

un pequeo cuerpo magmtico y sus gases en profundidad o bien,

un mejor intercambio de calor entre el cuerpo magmtico antiguo y el

sistema hidrotermal a consecuencia del rompimiento del sello de este

cuerpo.

Las observaciones de los gases emitidos durante este periodo, y la

comparacin con depsitos de erupciones pasadas, han permitido

construir un mapa de peligros volcnicos por balstica, cada de ceniza

y lluvia cida, que muestran que las reas ms susceptibles de ser

afectadas por erupciones futuras se localizaran hacia el oeste y suroeste

del volcn, incluyendo el Valle Central occidental, con una estimacin

de hasta 1,5 millones de personas afectadas.

Palabras claves: Volcn, Turrialba, sismicidad.

1Gerardo Soto es funcionario del rea de Amenazas y Auscultacin Ssmica y Volcnicadel Instituto Costarricense de Electricidad (ICE); Correo: [email protected] M. Mora es profesor de la Escuela Centroamericana de Geologa de laUniversidad de Costa Rica. Correo: [email protected]

CAPTULO 12


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1. Introduccin

El volcn Turrialba es uno de los seis volcanes activos de Costa

Rica. Ha hecho erupcin con trascendencia al menos seis veces en

los ltimos 3.400 aos (Reagan et al., 2006). Previo a 1723, el volcn

echaba humo, y hay testimonios escritos de los aos 1847, 1853

1855, 1858, 1861 y 1863, en los cuales se le describe expulsando gases

y hasta llamaradas. El primer cientfico que lo visit fue el gelogo

alemn Karl von Seebach en 1864, meses despus el volcn hizo su

ltima erupcin, la cual parcialmente l describi. Esta se prolong

por ao y medio (setiembre 1864 - febrero 1866), y lleg a desperdigar

ceniza sobre gran parte del Valle Central y hasta Puntarenas, aunque

no en grandes cantidades. Desde ese entonces ha presentado actividad

fumarlica, cuya temperatura se mantuvo cerca de los 90 C. Desde

1996, el Turrialba ha mostrado un incremento paulatino en su actividad

el cual dio un giro importante desde el 2007 y se ha mantenido con

altibajos hasta setiembre del 2011. La ciudad de Turrialba surgi hacia

1890 con la construccin del ferrocarril, y por eso los turrialbeos en

general no recuerdan haber visto al volcn como lo ven recientemente

pues la anterior actividad exhalativa y eruptiva sucedi un cuarto de

siglo antes del inicio del pueblo.

Este trabajo se centra en los cambios observados durante ese periodo

ltimo y sobre las proyecciones futuras de amenaza. Sus objetivos

son: a) mostrar una sntesis de la actividad en el periodo 2007-2011;

b) presentar una retrospectiva sobre las reas afectadas durante sus

pasadas erupciones, en particular en el Valle Central; y c) con base en

el registro geolgico y lo observado en este ltimo ciclo de actividad

intensa, proponer una proyeccin emprico-determinstica de las reas

amenazadas por la actividad venidera y posibles erupciones futuras

del volcn.


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2. Productos volcnicos: gases y piroclastos

Los principales productos emitidos por los volcanes son gases y slidos

(piroclastos y lavas). De los gases emitidos, la mayora es vapor de agua

(> 90%) y el resto son CO2, SO2, H2S (los ms comunes) y cantidades

menores de Cl, F, He, CH4, Ra, H, Ar y B (cf. Wallace & Anderson,

2000; Delmelle & Stix, 2000). La evacuacin de los gases puede ocurrir

a travs de fracturas, en forma difusa a travs del suelo en el edificio

volcnico, o bien centralizada en reas fumarlicas pericratricas o

intracratricas. Durante los periodos intereruptivos de los volcanes, la

desgasificacin del magma acompaado de vapor de agua del entorno

es uno de los fenmenos ms comunes del volcanismo activo.

La mezcla de los gases emitidos con la humedad ambiental y las nubes

promueve la formacin de nubes cidas y su consecuente precipitacin

como lluvia cida (pH


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Figura 1. Volcanes de Costa Rica con afectacin por gases y lluviacida. Se muestran las reas ms severamente afectadas. A: Rincnde la Vieja (foto de la dcada de 1970). B: Pos (foto de 1998). C:Arenal. D: Turrialba (foto de 1998). 1/

Finalmente, durante el volcanismo explosivo, los gases desempean

un papel preponderante en el grado de explosividad, de modo que

se considera que los voltiles son los que manejan el comportamiento

general del volcanismo. Al ocurrir explosiones volcnicas, se originan

bloques y bombas (balsticos) que acompaan usualmente la salida

de ceniza y lapilli (conocidos como piroclastos o tefra), lanzados a

la atmsfera como un chorro de alta velocidad de varios kilmetros

de altura, dependiendo de la magnitud de la erupcin. Una vez en

la atmsfera, los piroclastos son arrastrados por el viento y luego

caen por gravedad. Son los piroclastos de cada. Pueden afectar

reas muy grandes, o insignificantes, dependiendo del tamao. Los

efectos principales son carga de cenizas en techos, falta de visibilidad

afectacin de la salud (ante exposiciones prolongadas pueden causar

problemas pulmonares) y en la maquinaria.

Los piroclastos de cada del Turrialba se orientan preferencialmente al

oeste y al suroeste del cono, debido a los vientos que soplan hacia esa

direccin (cf. Paniagua & Soto, 1986). En estos flancos se han medido

espesores de hasta 14 m de cenizas sobre yaciendo a las ltimas coladas

lvicas, mientras que en el flanco meridional, slo alcanzan 4 m a 3 km

de la cima. La mayora de los eventos explosivos son estrombolianos2 ,

2Erupcin explosiva moderada con componentes magmticos, con columnasexplosivas de algunos kilmetros de altura.

Notas: 1/El norte est hacia arriba entodas las imgenes.

Fuente: Fotos areas para A, B y Dson del Instituto Geogrfico Nacional.C es a partir de Soto & Sjbohm, 2005.


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aunque los depsitos freticos3y freatomagmticos4 son abundantes,

y solo se han observado depsitos de un evento subplinian006F5.

Los piroclastos finos de dos eventos (el subpliniano y uno anterior;

de entre 2-3 mil aos) se han identificado en turberas en Siquirres, 35

km al ENE del volcn (cf. Cohen et al, 1986; Soto, 1988; Obando &

Soto, 1994). Con base en los datos observados en el campo y recabados,

se ha construido la figura 2, que muestra las principales direcciones

hacia donde se han orientado los piroclastos del Turrialba durante las

erupciones antiguas, previas a la del siglo XIX.

Figura 2. Distribucin de cenizas del Turrialba. Los contornos negrosmarcan los posibles lmites de tefra cada y preservada durante losltimos 3.400 aos1/

La figura 2 corrobora que las direcciones ms importantes de

distribucin de tefra son hacia el oeste y suroeste, y en menor cuanta

hacia el noreste. Adems, con base en las descripciones de la erupcin

de 1864-66 contenidas en Gonzlez Vquez (1910), se ha hecho una

proyeccin del rea principal con la ceniza cada, que se muestra en la

figura 3, con distribuciones anlogas.

Nota: 1/La elipse blanca muestra laisopaca6 de 10 cm de los depsitos de la

erupcin subpliniana de hace unos 2 ka(Reagan et al., 2006).Fuente: Adaptado de Soto et al, 2010 yReagan et al, 2006.

3Erupcin explosiva pequea a moderada sin componentes magmticos, dondepredomina el vapor y los bloques de rocas previas, con columnas explosivas dedecenas a centenas de metros de altura.4Erupcin explosiva desde pequea a violenta con interaccin de componentemagmticos y no magmticos, con columnas explosivas de decenas a miles de metrosde altura.5Erupcin explosiva violenta con componentes magmticos, con columnas explosivasde hasta unos veinte kilmetros de altura.6Curvas de igual espesor de ceniza depositada por un evento volcnico.


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Figura 3. Distribucin de la ceniza eruptada entre 1864-66

3. Actividad reciente del volcn Turrialba (1996-2011)

A partir de marzo de 1996, la actividad ssmica en el volcn Turrialbaha registrado algunos mximos, especialmente en octubre del 2000, y

ocho adicionales hasta el 2004 (Barboza et al., 2003). Anteriormente,

en setiembre de 1982, otro enjambre ssmico haba ocurrido en las

vecindades, subsecuente al de junio de ese ao, que se registr en

el sector del Iraz (Gendel, 1985). Ambos se interpretaron como

causados por fallas tectnicas en la vecindad (Alvarado et al., 1986;

Barquero & Alvarado, 1989; Fernndez et al., 1998). Desde estos aos

la actividad fumarlica se ha intensificado y particularmente desde el

2003, con la aparicin de nuevas fumarolas, ms intensas, y fracturasen el terreno entre los crteres central y suroeste (cf. Vaselli et al., 2010;

Martini et al., 2011; y datos propios).

La actividad fumarlica y ssmica se ha intensificado dramticamente

desde el 2007. Desde marzo del 2007 se ha observado un incremento

del rea cubierta por las fumarolas, su presin de salida y temperatura

y de la sismicidad en el rea del volcn. Hay sismicidad relacionada

Fuente:Adaptado de Soto et al., 2010.


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con el sistema hidrotermal y movimientos de fluidos desde julio del

2007 hasta el presente.

Una crisis fretica-fumarlica ocurri en enero del 2010, con erupcin

de ceniza no magmtica a travs de una nueva boca fumarlica abierta.

Estuvo acompaada de un ascenso en la actividad ssmica (Soto et

al., 2010). Otros eventos menores de salida de ceniza fina, que solo ha

alcanzado la periferia inmediata del volcn se presentaron el 12 de

junio del 2010 (tarde-noche), el 13 de julio del 2010 (durante la tarde,

alcanz San Gerardo al noreste del Iraz) y el 14 de enero del 2011

(maana-tarde). Se originaron posiblemente a la cada de material

rocoso de las paredes de la boca fumarlica en su interior, lo cual fue

retrabajado por las fumarolas y expulsados como ceniza fina luego

de ser molido, siendo luego esparcido por el viento hacia el oeste. La

actividad ssmica y fumarlica persisten hasta la actualidad (setiembre

del 2011).

4. Emanaciones gaseosas, lluvia cida y ceniza del Turrialba (2007-

2011)

Desde finales de marzo del 2007 y hasta el presente, como ya se

mencion, se han presentado una serie de cambios de importancia en

la actividad fumarlica de la cima y la sismicidad en los alrededores

del volcn, como se muestra en este captulo , as como algunas

deformaciones en la cima (cf. Martini et al., 2010; Vaselli et al., 2010). Enla cima y periferia del Turrialba hay cambios notorios y en ascenso, que

siguen un patrn de cambios observados desde hace 15 aos. Otras

pequeas fumarolas y salidas de vapor se han identificado en el sector

sur del volcn, en el trazo de la falla Ariete (las dos fallas que forman

el graben de la cima y alrededor del volcn son la Elia y la Ariete,

aproximadamente paralelas, con direccin noreste (NE) descritas por

primera vez por Soto, 1988; ver figura 1D).

Desde el 2007, el penacho de gases se haba hecho ms alto, llamativoy visible desde varios puntos del Valle Central Oriental. Desde enero

del 2010, una vez abierta la boca fumarlica 05012010 (nominada as

por la fecha de apertura), la salida de los gases (a alta temperatura de

entre 500-700 C, de la cual emanan varias centenas de toneladas de

gases diariamente) se ha centralizado all, y los penachos de gases, ms

vigorosos y de mayor presin, suben a la atmsfera y son visibles desde


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muchos lugares del Valle Central Occidental, Oriental y la Zona Caribe

(figura 4). La altura y robustez del penacho depende principalmente

de las condiciones atmosfricas, como la temperatura ambiente, que

permite mayor o menor condensacin de vapor de agua, la presencia

o no de nubes y la consiguiente visibilidad por ellas, y de la altura y

velocidad de los vientos predominantes. Estos varan en el transcurso

del da y estacionalmente.

Figura 4. Proceso de desgasificacin en la cima del volcn Turrialba

Los gases emanados del volcn entre 1998 y 2009 se pueden caracterizar

con base en los datos publicados por Vaselli et al. (2010) y Hilton et al

(2010). Estos autores consideran que antes del 2001 las emanaciones

eran netamente hidrotermales, entre 2001 y 2007 un mezcla con gases

magmticos y desde el 2007 predominan los gases magmticos.

Sin embargo, no es posible establecer si hay magma en ascenso o

corresponde con un almacenamiento profundo (5 o ms km) en

desgasificacin. Los datos sismolgicos parecen sustentar la segunda

Notas: A: Condiciones cambiantesdel penacho de gases segn el

perfil de vientos predominantes,que varan segn hora, estacin y

altura, y por lo tanto se distribuyendiferentemente en el tiempo.B: La nueva boca fumarlica

(05012010) instalada en enero del2010.C: Ejemplo de penacho alto (el de laizquierda; a la derecha el Iraz con

nubes) con amplia distribucin yvisible desde vastas reas.

D: Ejemplo de penacho rasero sobreel crter visible casi solo desde las

cercanas del volcn.Fuente: Foto C, de Ral Mora desde

San Rafael de Heredia, 08-04-2010.Foto D, desde La Pastora, 11-06-2010. Fotos B y C propias de los

autores.


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hiptesis-como se indica ms adelante-. De tal manera, aparte del

sempiterno alto contenido de agua, entre 1998 y 2001 predominaba el

CO2 (950-990 mil partes por milln: ppm) y haba H2S (1-10 mil ppm).

Del 2001 al 2007 apareci SO2 (2 a 25 mil ppm) de fuente magmtica,

y del 2007 al 2008 baj el CO2 (hasta 680 mil ppm) y subi el SO2 (230

mil ppm), el H2S (35-62 mil ppm), el HCl (9 mil ppm) y el HF (10-20mil ppm). No hay datos fehacientes para el 2010-2011, salvo algunos de

Daz et al. (2010), que no se consideran de utilidad comparativa.

El resultado ms notorio de la creciente salida de gases, es que pas de

1 ton/da de SO2 en el 2002 a 740 ton/da en enero del 2008 (Martini et

al., 2010). La mezcla de gases cidos (SO2 y Cl principalmente) con la

humedad ambiental y las nubes han promovido la formacin de nubescidas (con cido sulfrico y clorhdrico) y su consecuente precipitacin

como lluvia cida (pH


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Figura 5. Distribucin de lluvia cida en los alrededores del volcnTurrialba1/

Figura 6. Distribucin de la ceniza fina eruptada en enero del 2010

.

5. Actividad ssmica del Turrialba (2007-2011)

Los estudios sismolgicos en el Volcn Turrialba se iniciaron en 1982

(Gendel, 1985) y desde entonces se han registrado varios enjambres

de sismos tectnicos dentro del edificio volcnico a lo largo de las

mencionadas Falla Ariete (1982, 1991, 1996, 2007) y la Falla Elia (2007)

(ver las fallas en la figura 1D). En 1996 particularmente, ocurri un

aumento importante en la actividad ssmica y se pas de algunos

eventos espordicos a 1786 eventos registrados (OVSICORI, 1996). A

Nota: 1/La lnea continua marca el rea conlluvia cida frecuente, y la l nea discontinua

marca el rea con lluvia cida ocasional.Fuente: Mediciones entre abril del 2007 ysetiembre del 2011 llevadas a cabo por el

Instituto Costarricense de Electricidad (veragradecimientos).

Fuente: Adaptado de Soto et al., 2010.


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partir de ese ao, la actividad ssmica de fondo aument de nivel hasta

que en el 2001 ocurri otro incremento significativo. En esta ocasin se

identificaron seales sismo-volcnicas con frecuencias predominantes

entre los 2 y 4 Hz, algunas de ellas son de tipo hbrido, por lo que

contienen una fase de alta frecuencia al inicio del evento entre los

5 y 7 Hz (Mora et al., 2001). Muchos de estos eventos se originaron

en fuentes no destructivas (formas de onda similares con coherencia

superior a 0,95 segn Mora et al., 2001) y localizadas dentro de un radio

de 4 km alrededor del crter activo y menos de 6 km de profundidad

(OVSICORI, 2001a y 2001b). En el 2007 un nuevo repunte en la

actividad ssmica se present a partir de abril y alcanz un mximo

entre julio y mediados de setiembre de 2007 (datos propios) y marc

un cambio importante en la dinmica del volcn, ya que se pas de

fuentes ssmicas someras, antes de julio, a ms profundas posteriores

al mes de setiembre (Martini et al., 2010).

A partir de la figura 7 se observa que entre abril e inicios de julio del

2009, la actividad ssmica aument paulatinamente. Luego de un

periodo sin registro (julio y setiembre) de ese mismo ao, se observa

que en octubre y noviembre se mantuvo un nivel relativamente alto de

sismicidad. La inspeccin de los registros del 2009 revelan una gran

variedad de seales sismo-volcnicas, dentro de las cuales destacan

los eventos de muy largo periodo (VLP o very long period events)

superpuestos a eventos de baja frecuencia caracterizados por una

fase inicial impulsiva (figura 8) que podran asociarse con pulsos de

presin (cambios volumtricos en los conductos) debido a la apertura

de fracturas por el movimiento de fluidos. La fuente de los eventos

VLP se presume que puede ser superflua y localizada bajo el crter

activo con base en los anlisis realizados por Eyre et al. (2011). Otro

tipo de seal muy significativa es el tremor, el cual ocurra de manera

aislada o, en algunos casos, en pulsos sucesivos de hasta 10 minutos de

duracin (figura 9).


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Figura 7. RSAM (Real-time Seismic-Amplitude Measurement) oMedida de la Amplitud en Tiempo Real1/

Figura 8: Evento VLP (muy largo periodo)1/

Figura 9. Registro de 6 horas del 23 de junio de 2009 (entre las 06:00 ylas 12:00 UTC en la estacin CIMA)

Nota: 1/ Calculado con una ventanamvil y a partir del registro continuo

de la estacin CIMA, ubicada al sur delcrter central y que se compone de unsismmetro GURALP 6TD de 30s. Lafrecuencia de muestreo es de 100 Hz.

Fuente: A partir de datos de la RedSismolgica Nacional (RSN: UCR-ICE).

Nota: 1/Registrado el 24 de juniode 2009 a las 00:32 UTC en la

estacin CIMA. A) Forma de onda.B) Espectrograma de Fourier fue

calculado con una ventana mvil de2,56 s con un traslape de 1,28 s. C)Espectro de Fourier con amplitud

normalizada. El anlisis de esta seal,se realiz con base en la aplicacin

realizada por Lesage (2009).Fuente: A partir de datos de la Red

Sismolgica Nacional y elaboracin apartir de Lesage (2009).

Notas: A) Forma de onda. B)Espectrograma de Fourier

calculado con una ventana mvilde 5,12 s y un traslape de 2,56 s. C)

Periodograma calculado con unaventana mvil de 10,24 s.

Fuente: A partir de datos de la RedSismolgica Nacional y elaboracin

propia a partir de Lesage (2009).


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A finales de diciembre del 2009 la actividad ssmica decay

significativamente (figura 7) y aparecieron eventos VLP acompaados

de tremor armnico en la coda y una frecuencia fundamental de 4 Hz

con nmero de sobretonos variable entre 2 y 4.

Estos eventos continuaron a inicios de enero del 2010. A las 11:00 UTC

(5:00 a.m. hora local) del 3 de enero del 2010 las seales ssmicas cesaron

y a las 17:00 horas UTC la actividad ssmica reanud con eventos debanda ancha de frecuencias acompaados por tremor armnico en la

coda, pero esta vez con una frecuencia fundamental centrada a 1,5 Hz

y mayor nmero de sobretonos (> 5) (figura 10).

Esta condicin de sismicidad se mantuvo hasta que a las 16:58 UTC

(10:58 a.m. hora local) del 4 de enero del 2010 ocurri una seal de gran

amplitud que luego gener tremor con una banda ancha de frecuencia

(0 a 20 Hz), que podra asociarse al inicio, al interior del edificio

volcnico, de la apertura del conducto que al da siguiente, generarala explosin fretica (figura 11).

Posterior a la erupcin ocurrieron varios cambios abruptos en la

sismicidad. El 9 de febrero del 2010 se registr un aumento en la

actividad ssmica, esta vez caracterizada por VLP con superposicin

de eventos hbridos con frecuencias dominantes alrededor de los 4,3

Hz los 10 Hz y eventos de baja frecuencia con frecuencias dominantes

alrededor de los 4,2 a 4,4 Hz. Del mismo modo se registraron tremores

precedidos por estos eventos.

Figura 10. Eventos de banda ancha de frecuencias asociados contremor armnico en la coda1/

Notas: 1/ Registrados el 03 de enerode 2010 en un registro de 40 minutosa partir de las 20:10:26 UTC en laestacin CIMA. A) Forma de onda. B)Espectrograma de Fourier calculadocon una ventana mvil de 5,12 s y untraslape de 2,56 s.Fuente: A partir de datos de la RedSismolgica Nacional.


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Figura 11. Seal sismo-volcnica del 4 de enero de 2010 1/

En marzo del 2010 la actividad ssmica volvi a cambiar abruptamente

esta vez hacia un patrn donde se alternaron periodos donde se

registran eventos VLP y de baja frecuencia con periodos de tremor de

algunas decenas de minutos hasta varias horas de duracin (figura 12)

Posterior a este mes, la sismicidad comenz a disminuir paulatinamente

hasta llegar al nivel de abril del 2009 (figura 7).

Figura 12. Registro ssmico en el volcn Turrialba el 8 de marzo de2010 1/.

Notas: 1/ Registrada a las 16:58UTC (10:58 a.m. hora local). A)

Forma de onda. B) Espectrogramade Fourier calculado con unaventana mvil de 5,12 s y un

traslape de 2,56 s.Fuente: A partir de datos de la Red

Sismolgica Nacional.

Notas: A) Registro de 12 horasa partir de las 00:03 UTC, de laestacin VTR0 (periodo corto y

frecuencia de muestreo de 50 Hz)ubicada al ESE del crter activo,

donde se observa la alternancia debandas de tremor con bandas de

eventos VLP y de baja frecuencia.B) Forma de onda de una secuencia

de eventos VLP y LP del da04/03/2010 a partir de las 18:03

UTC. C) Espectrograma de Fouriercalculado con una ventana mvil

de 1,28 s y un traslape de 0,64 s.

Fuente: A partir de datos de la RedSismolgica Nacional.


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6. reas afectables en el futuro: peligro volcnico

La actividad que se ha manifestado en el volcn Turrialba desde el ao

2007 parece implicar un cuerpo magmtico en desgasificacin, con una

interaccin cercana con un sistema hidrotermal superficial. Anlogo

a situaciones histricas y conocidas en otros volcanes, no es posible

establecer patrones de pronstico eruptivo, al menos para un futuro

cercano, pero la situacin de desgasificacin intensa podra perdurar

por aos o dcadas.

Con base en el registro de los depsitos de las erupciones de los ltimos

5-10 mil aos en el Turrialba (cf. Reagan et al., 2006; Soto et al., 2010;

Ruiz et al., 2010), es posible hacer sin embargo, unas extrapolaciones

para el peligro volcnico (figura 13). En el Turrialba se han observado

bloques balsticos a diferentes distancias de los crteres (p. ej. 50 cm de

dimetro a 1,2 km de distancia), por lo que se han hecho proyecciones

de reas afectables por balstica. Claramente, las erupciones futuras, en

el orden de aos o dcadas, ya sean freticas o magmticas, representan

una amenaza muy importante a las fincas y viviendas en los 5 km de

radio alrededor del volcn, y una amenaza e impactos significativos

sobre la agricultura, el pastoreo, las viviendas, los sistemas de cableado

elctrico y las telecomunicaciones en el sector occidental del volcn.

Con base en los datos de la distribucin de cenizas arrastradas por el

viento en 1864-66 (ver figura 2), la ceniza fina distribuida por el viento

en enero del 2010 (figura 6) (Soto et al., 2010) y los mapas de lluvia

cida, es posible hacer extrapolaciones sobre las reas expuestas a esta

amenaza en el futuro, si el volcn contina o incrementa su actividad

exhalativa e incluso si llega a hacer erupcin, tal como se ve en la

Figura 13, donde se orientan hacia el oeste y suroeste principalmente.

Los gases afectaran severamente sobre todo en el radio de 5-10 km al

oeste y suroeste del volcn (figura 5). No obstante, como se vio en la

erupcin de 1963-65 del Iraz (cf. Alvarado, 1993), otras direcciones

son posibles, en particular hacia el sureste, hacia Santa Cruz y la

ciudad de Turrialba. El escenario de mayor erupcin posible podra

afectar hasta 1,5 millones de personas en el Valle Central, as como el

transporte areo (cf. Soto et al., 2010).

Tambin, con base en proyecciones de la distribucin de gases y cenizas

por una erupcin futura del Turrialba (ver figura 13), pueden hacerse

comparaciones epidemiolgicas plausibles con la erupcin del volcn

Iraz entre 1963-65. Horton & McCaldin (1964), quienes estudiaron


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la erupcin del Iraz en 1963, establecieron que cerca del 60% de las

partculas en el aire en San Jos, tenan dimetros >10 m, y que en

ciertos momentos los niveles de partculas eran de 800 g/m3.

Tambin, detectaron de manera cualitativa contenidos de SO2 en e

ambiente cercanos a 0,3 ppm. Los principales efectos epidemiolgicos

fueron conjuntivitis agudas, irritacin de vas respiratorias y cuadros

acelerados de bronquitis y asma, aunque no se lleg a muertes por

estos efectos, tambien se detectaron cuadros de neumoconiosis

desarrolladas.

Bajo tales circunstancias, estando ubicada la cuidad de San Jos a

tan solo 35 km del volcn Turrialba, con su densidad y crecimiento

urbano, con una profusa y creciente infraestructura y poblacin de

Valle Central hacia el oriente; los efectos podran ser de diversa ndole

y sobre todo, crnicos, en caso de erupcin futura o de intensificacin

de la actividad fumarlica.

Figura 13. Mapa de amenaza volcnica por balstica, cada de cenizay lluvia cida

7. Discusin y conclusiones

No se puede saber cunto durar la actividad exhalativa y ssmica

acentuadas desde el 2007, ni su evolucin exacta, y seran esperables

otros sntomas para pronosticar una erupcin magmtica futura. El

sistema volcnico del Turrialba es complejo, sobre todo porque implica

Fuente: Modificado de Soto etal. (2010), con base en nuevainformacin discutida en el

texto.


18/24304

un posible cuerpo magmtico somero probablemente remanente de la

erupcin de 1864-66, an enfrindose y emanando fluidos al entorno y

un posible cuerpo magmtico profundo en desgasificacin.

Muestra un sistema hidrotermal calentado por uno, otro o ambos

cuerpos y alimentado por agua pluvial, que adems aporta gases e

interaccin de los fluidos con las rocas del entorno, y fallas activas

que aportan dinmica ssmica al sistema. La aparicin y crecimiento

porcentual de emanaciones con una firma magmtica (Vaselli et

al., 2010), ms vigorosas y calientes, podran implicar que la cantidad

de gases del sistema hidrotermal se est consumiendo ms rpido

por la fracturacin intensa del carapacho impermeable y fracturado

que sobreyace al sistema hidrotermal (posiblemente ocurrida en julio

del 2007), alimentados asimismo por el posible cuerpo magmtico

profundo.

Los cambios en la actividad del Volcn Turrialba se vienen gestando

desde hace varias dcadas, a juzgar por la sismicidad registrada desde

la dcada de 1980, y principalmente desde el 2007. La sismicidad

observada entre abril del 2009 y abril del 2011 refleja un proceso de

presurizacin y despresurizacin general del sistema hidrotermal del

volcn Turrialba. El clmax de ese proceso se inici en enero del 2010

con la explosin fretica ocurrida el 5 de enero de ese ao y contina

hasta abril de 2011, y se caracteriza por dos ciclos bien definidos de

aumentos y disminuciones de la actividad ssmica en donde el tipo de

eventos registrados vara de uno a otro.

La presurizacin del sistema hidrotermal inducira fracturamiento al

interior del edificio volcnico y la consecuente generacin de VLP y

eventos de baja frecuencia por la vibracin de las fracturas. Eyre et

al. (2001) indican que los eventos VLP previos a la explosin tienen

profundidades someras, lo cual es consistente con la actividad del

sistema hidrotermal y no de algn otro proceso ms profundo. Sin

embargo, los resultados de dichos autores an no son definitivos, por

lo que no es posible asegurarlo.

El tremor de los VLP se asociara a la vibracin del o los conductos

por donde circula el fluido. Es interesante el cambio de la frecuencia

fundamental de los tremores de 4 Hz, previo a la explosin, a 1,4 Hz

posterior a ella. Esto justamente podra ser reflejo de la formacin

del nuevo conducto. Sin embargo no se cuenta con informacin para

corroborarlo.


19/24305

A manera de hiptesis, la actividad que se present en el volcn

Turrialba entre el 2009 y 2010 ocurre producto del sobrecalentamiento

y consecuente presurizacin del sistema hidrotermal ya sea por un

posible ascenso de un pequeo cuerpo magmtico y sus gases en

profundidad o bien, un mejor intercambio de calor entre el cuerpo

magmtico antiguo y el sistema hidrotermal a consecuencia de

rompimiento del sello de este cuerpo. No obstante, no hay informacin

suficiente para corroborar uno u otro caso. Adicionalmente, este proceso

coincide tambin con la poca seca en Costa Rica, lo cual, podra ser un

elemento que pudo haber coadyuvado con el aumento de la actividad

observado, debido a la disminucin de agua en el sistema.

Las observaciones de los productos gaseosos emitidos durante

este ltimo periodo, y la comparacin con depsitos de erupciones

pasadas, han permitido construir un mapa de peligros volcnicos por

balstica, cada de ceniza y lluvia cida, que muestran que las reas

ms susceptibles de ser afectadas por erupciones futuras seran hacia

el oeste y suroeste del volcn, incluyendo el Valle Central occidental,

con hasta 1,5 millones de personas afectadas.

8. Recomendaciones y desafos

Resulta claro que los motivos que han disparado la actividad intensa

entre el 2007-2011 en el volcn Turrialba, estn an oscuros y deben

analizarse con base en mayor informacin. Tambin, habr que revisar

su evolucin para entender mejor los mecanismos que transforman y

dirigen estos aumentos de actividad, no solo en este, sino en los otros

volcanes complejos y masivos de Costa Rica.

Hasta el momento, para la construccin de los mapas y modelos de

amenaza volcnica, se han aplicado solamente la experiencia de los

hechos y el anlisis geolgico-estratigrfico de los depsitos, de

tal manera que son mapas emprico-determinsticos. Es preciso y

relevante aplicar modelos en el transcurso futuro, para validar y afinar

las reas correspondientes de amenazas, sobre todo para otros peligros

importantes como son los flujos piroclsticos y lahares, que pueden ser

muy destructivos, aunque a una escala ms local que los aqu tratados

Este proceso est en camino.

Por tanto, las explicaciones a mayor profundidad de las relaciones

causa/efecto de este volcn present un relevante y pertinente desafo

cientfico para alentar procesos decisores de prevencin.


20/24306

9. Agradecimientos

Este trabajo se enmarca dentro de los proyectos Estudio de la evolucin

geolgica y petrolgica del volcn Turrialba: implicaciones para la

evolucin volcnica de Costa Rica y prevencin de riesgos volcnicos,

N 113-A9-509 y Atenuacin ssmica en el volcn Turrialba y su

implicacin para terrenos volcnicos y en la generacin de grandes

deslizamientos, N 113-A9-508, financiados por CONARE. Se agradece

la colaboracin del personal tcnico de la Seccin de Sismologa,

Vulcanologa y Exploracin Geofsica (UCR), particularmente Carlos

Redondo y Luis Fernando Brenes por su colaboracin en el trabajo de

campo; a Alberto Vargas y Linda Sjbohm por la asistencia cartogrfica

para las figuras 2, 6 y 13; a Servicio al Cliente ICE Turrialba (Claudio

Paniagua, Augusto Martnez y Geovanny Valverde) por la recoleccin

mensual de muestras de lluvia en los alrededores del volcn, a Jos

Francisco Fernndez, del Laboratorio Qumico del ICE por el anlisis

de las muestras de lluvia cida, y las sugerencias de Guillermo E.

Alvarado (ICE).


21/24307

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