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Fundada en 1962

SOC

IEDA

D GEOLOGICA DE CH

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la serena octubre 2015

“b-value” en el volcán Copahue: Periodo eruptivo (2012-2014) Jonathan Lazo* y Daniel Basualto SERNAGEOMIN, Observatorio Volcanológico de Los Andes del Sur (OVDAS), RNVV, Chile. * email: jonathan.lazo@sernageomin.cl Resumen. Con base en el catálogo de Sismos VT registrados desde Dic-2012 hasta Oct-2014 en el volcán Copahue, se utilizaron 2073 eventos para el cálculo del parámetro b. Los resultados del mapeo bidimensional y tridimensional revelan dos zonas con anomalías: una zona extensa, localizada a 9 km al NE del cráter activo del Copahue a profundidades entre los 3 y 6 km, con altos valores de b (>1,2) que estarían asociados con una mayor producción de eventos de menor magnitud, evidenciando una zona con características más frágiles, la cual es correlacionada con el campo geotermal activo en la zona. Una segunda zona de bajos valores de b (~0,7) se reconoce al E del edifico volcánico a profundidades menores a 3 km, asociada a una producción de eventos de mayor magnitud y posiblemente reveladora de una zona de mayor estrés, la cual tiende a generar sismos de mayor energía que coincide con la zona de mayor deformación superficial detectada mediante InSAR. Esta última puede interpretarse como la fuente magmática que interactúa en superficie con el sistema hidrotermal presente en el edificio volcánico. Palabras Claves: Parámetro b, Copahue, Campos

geotermal y Sistema hidrotermal 1 Introducción El Volcán Copahue es un estratovolcán activo andesítico a andesitico-basáltico que se ha construido sobre el margen occidental de la caldera de Caviahue, localizado en el límite fronterizo entre Chile y Argentina, albergando un importante campo geotérmico activo. Estudios registran cinco campos geotérmicos en la región, localizados al noreste (NE) del edificio volcánico, el cual muestra manifestaciones de “boiling pools” y bubbling pools” con temperaturas que alcanzan hasta 96°C y fumarolas que alcanza hasta 135°C (Agusto et al., 2007). Además el volcán Copahue se encuentra en una estructura de cola de caballo de la Zona de Falla Liquiñe-Ofqui. Variaciones tanto temporales como espaciales del valor de b han sido interpretadas como cambios en el estrés regional de una zona tectónica (Gőrgün 2013) o asociados con ascenso de magma y/o circulación de fluidos hidrotermales que afectan de manera importante al arco volcánico activo (Enescu & Ito 2003). Incrementos en la presión de fluidos, heterogeneidades del medio (Mogi, 1962) o cambios de temperatura (Warren y Latham, 1970), podrían ser la causa de tales variaciones. Bajos valores de

b son atribuidos a zonas de asperezas en la corteza a nivel regional (Wiemer & Wyss, 1997; Wyss et al., 1999), las que se han mantenido trabadas durante un largo tiempo, considerándose, estas últimas, como potenciales áreas de futura actividad sísmica. En las zonas tectónicas, el valor de b es generalmente alrededor de 1.0 (Frolich y Davis, 1993); por el contrario, zonas volcánicas se caracterizan por presentar valores de b que pueden estar sobre 1,0 o por debajo de 1,0; con máximos que pueden llegar incluso a 3.0 (McNutt, 2005). En general, el valor de b es una medida que cuantifica la producción sísmica en términos de sus magnitudes tanto espacial como temporalmente para un área determinada. Por lo tanto, la naturaleza prefracturada de su basamento, así como la presencia del campo geotérmico, generan condiciones complejas para el tránsito de fluidos que son exploradas usando el Parámetro b de la serie sísmica registrada para el ciclo 2012-2014, periodo en el cual el volcán entró en un proceso eruptivo. 2 Métodología, datos y resultados 2.1 Métodología El método utilizado para calcular la “Distribución de la Frecuencia de Magnitudes” (DFM) fue propuesto por Ishimoto & Lida, (1939) y Gutemberg & Richter, (1944), log10N = a - bM (1) Donde N es el número acumulativo de sismos con magnitudes mayores o iguales a M, a y b son constantes. El parámetro “a” representa la actividad en un volumen específico y “b” el decaimiento del tamaño de los sismos en ese mismo volumen. El valor de b se calcula a partir de la pendiente de una línea recta, la que se construye mediante la aproximación de una línea recta sobre la curva de acumulación de la frecuencia de magnitudes de los sismos localizados. El cálculo de b tanto temporal como espacial fue propuesto por Wiemer, (1994; 1996, 2001), en el cual se mapea la distribución temporal o espacial de b, este último tanto en planta como en profundidad, utilizando un número de sismos (Nº) predeterminado (50<Nº<300, normalmente=100). La totalidad de los sismos son grillados en un reticulado espacial cuyas dimensiones dependerán del número de sismos y del área de la zona de estudio.

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La metodología utilizada para calcular los errores asociados a nuestros resultados (estimación de la incertidumbre), es obtenida por la propuesta de Aki (1965): (2) Donde N es el número de eventos símicos en cada cálculo. 2.2 Datos La base de datos utilizada para el cálculo del valor de b en el volcán Copahue, fue obtenida por los datos suministrados por la red de monitoreo sismológico del Observatorio Volcanológico de Los Andes del Sur (OVDAS). Con un total de 2073 eventos tipo vulcano tectónico (VT) registrados desde Dic-2012 hasta Oct-2014, cuya localización es representada en la Figura 1, donde se aprecia una mayor producción de eventos en el año 2014 hacia el noreste (NE) del edificio volcánico. Con ésta base de datos se procedió a realizar el barrido espacial del valor de b para esta zona.

Fig. 1. Localización de los eventos tipo VT, donde la estrella roja representa el cráter activo del Volcán Copahue, los triángulos negros son las estaciones sismológicas y los puntos de colores representan la localización epicentral de dichos eventos, y su profundidad es representada en las graficas adyacentes al mapa. 2.3 Resultados En el mapeo en 2D y 3D del parámetro b, la magnitud de completitud de la red es de 0,8. EL mapeo en 2D se realizó con un engrillado de 100x100 metros, tomado un radio de 2 km y un número mínimo de 65 eventos para cada cálculo. Los resultados obtenidos son visualizados en la siguiente figura:

Figura 2. Mapeo del valor de b en 2D, la paleta de colores indica los valores de b, la estrella roja representa el cráter activo del Volcán Copahue, los triángulos negros son las estaciones sismológicas, los puntos blancos representan la localización epicentral de los eventos y la línea negra es el límite internacional entre Chile y Argentina.

Los resultados obtenidos en 3D, se realizó con un engrillado de 100x100 metros, tomado un radio de 2 km y un número mínimo de 50 eventos para cada cálculo. Los resultados obtenidos en 3D son visualizados en la siguiente figura:

Fig. 3. Mapeo del valor de b en 3D, la paleta de colores indica los valores de b, los cubos de color plomo representan la localización hipocentral de los eventos y su tamaño indica la magnitud. La flecha indica el Norte y los resultados son ploteados en capas cada 500 metros.

Para poder evaluar la confiabilidad de nuestros datos, se calculó la estimación de la desviación estándar propuesta por Aki, expresada en valores b, calculado con las mismas condiciones de engrillado y radio para cada mapeo. Ver Fig. 4 para el mapeo en 2D y ver Fig. 5 para el mapeo en 3D.

3 Discusión y Conclusiones Se visualiza una zona con altos valores de b (>1,2) localizada a 9 km al noreste (NE) del cráter activo del Copahue a profundidades entre los 3 y 6 km, las cuales son relacionadas con una producción de sismos de menor magnitud, esto indicaría zonas más frágiles posiblemente

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AT 4 Impacto de las GeocIencIas en la socIedad

alteradas por incrementos en la presión de fluidos en las heterogeneidades del medio (Mogi, 1962) o cambios de temperatura (Warren y Latham, 1970), estos resultados concuerdan con los campos geotermales presentes en la zona. Las zonas de bajo valor de b (~0,7) visualizadas hacia el este (E) del edificio volcánico activo, son localizadas a profundidades menores a 3 km, estas estarían relacionadas con una producción de sismos de mayor magnitud, lo cual sugiere una zona de mayor estrés, concordante con la zona de mayor deformación presentada por InSAR (P. Lundgren, 2014) y propensa a generar sismos de mayor magnitud, la cual se puede interpretar como la fuente magmatica que interactúa en superficie con el sistema hidrotermal presente en el edificio volcánico. La buena cobertura de nuestros resultados se puede observar en el cálculo de la estimación de la incertidumbre propuesta por Aki (1965), mostrando que los máximos errores varían solo en el orden de los 0,16 para el mapeo 2D y 0,2 para el mapeo en 3D. Agradecimientos A Don Fernando Gil Gruz por ser el mentor y que levantó el Observatorio Volcanológico de Los Andes del Sur (OVDAS) y a todo su equipo de sismólogos, que día a día nos esforzamos por realizar un monitoreo volcánico de calidad en Chile. Referencias Agusto, M., Tassi, F., Caselli, A., Vaselli, O., Tedesco, D., Poreda,

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Fig. 4. Resultado del calculó la estimación de la desviación estándar propuesta por Aki, expresada en valores b, calculado con las mismas condiciones de grillado y radio en el mapeo 2D del parámetro b.    

Fig. 5. Resultado del calculó la estimación de la desviación estándar propuesta por Aki, expresada en valores b, calculado con las mismas condiciones de grillado y radio en el mapeo 3D del parámetro b.

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Fig. 4. Resultado del calculó la estimación de la desviación estándar propuesta por Aki, expresada en valores b, calculado con las mismas condiciones de grillado y radio en el mapeo 2D del parámetro b.    

Fig. 5. Resultado del calculó la estimación de la desviación estándar propuesta por Aki, expresada en valores b, calculado con las mismas condiciones de grillado y radio en el mapeo 3D del parámetro b.