El Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) en colaboración con el Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC, LMV, CNRS) de Francia y dentro del marco del Laboratorio Mixto Internacional del IRD – Sismos y Volcanes en los Andes del Norte (LMI-SVAN) instaló una red sísmica en el flanco norte del volcán Cotopaxi.

Esta instalación fue posible gracias a la colaboración del personal del Parque Nacional Cotopaxi (MAE), el Club de Andinismo Politécnico (CAP) y del Refugio José Ribas.

Esta red incorpora 7 estaciones de banda ancha pertencientes al OPGC. La instalación tomó 4 días completos y finalizó el día miércoles 18 de abril. El objetivo es incrementar la cantidad de datos en la zona norte para afinar el análisis y entendimiento de los eventos sísmicos que ocurren a diario en el volcán. Es de interés principal caracterizar de mejor manera los sismos que se originan en el glaciar. El tiempo de permanencia de las estaciones será de aproximadamente 4 meses y posteriormente serán retiradas y los datos registrados serán analizados en conjunto por científicos ecuatorianos.y franceses.

El Laboratorio Conjunto Internacional Sismos y Volcanes en los Andes del Norte “LMI-SVAN”, tuvo su reunión de evaluación del 11 al 13 de Octubre en el Hemiciclo de la Escuela Politécnica Nacional. Durante este encuentro se presentaron 40 charlas y 5 posters sobre los avances más relevantes de este Laboratorio en los últimos cuatro años.  Investigadores franceses y ecuatorianos tuvieron nuevamente la oportunidad de intercambiar experiencias y planificar las próximas investigaciones científicas en los ámbitos de la Sismología, Vulcanología, Geodinámica y Neotectónica en función de los resultados obtenidos y las preguntas que aun quedan por responder.

En esta oportunidad se encontraron también los comités de seguimiento y evaluación que están compuestos por científicos extranjeros y nacionales experto en la temática del LMI y en el manejo de proyectos de investigación inter-universitarios.

El LMI SVAN ha solicitado una prolongación de las acciones conjuntas por cinco años más. La decisión sobre su renovación será emitida en las próximas semanas.

El Laboratorio Conjunto International Sismos y Volcanes en los Andes del Norte “LMI-SVAN” realizará un encuentro científico con el fin de presentar los resultados de las investigaciones llevadas a cabo en el marco de este convenio desde Junio de 2012. El LMI-SVAN es un instrumento de colaboración científico-técnico entre el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional y el Instituto Francés para el Desarrollo (IRD). Este encuentro se realizará en el Hemiciclo de Escuela Politécnica Nacional del 11 al 13 de Octubre de 9:00 a 17:00. Los temas desarrollados en el LMI – SVAN tratan sobre la actividad sísmica y volcánica. El detalle del programa científico se lo puede descargar desde este link.

APOYO AL SEGUIMIENTO DE CRISIS VOLCANICAS

La zona Nor-andina es un sitio de actividad volcánica importante, con numerosas erupciones de intensidades variables a lo largo de los últimos años. Así, actividades explosivas y efusivas han sido observadas y monitorizadas en el Tungurahua, Reventador y Sangay; y crisis sismo-volcánicas preocupantes, sin llegar a actividad eruptiva, se han producido en Cuicocha (2013) y a proximidad de la frontera Colombo-Ecuatoriana en el Chiles-Cerro Negro (2013-14). Además, una actividad volcánica importante se ha dado en el Perú, con una erupción notable del Ubinas (2013-14), y una reactivación progresiva del Sabancaya desde el 2013. En el marco de esta temática, el objetivo del LMI es aportar un apoyo una experticia científica y técnica para el estudio, el seguimiento y el monitoreo de las crisis volcánicas que se puedan producir en el Ecuador y en los países vecinos, favoreciendo las acciones Sur-Sur.   

Dos subtemas son el objeto de una atención más específica. Por un lado, la actividad eruptiva es estudiada a partir de los productos emitidos (gas, ceniza, lava). En este caso se trata de calificar la tipología de la actividad y de establecer los balances de masa (cantidad de gas y de magma emitido). Por otro lado, se trata de llevar a cabo estudios sismológicos diversos para seguir y caracterizar la actividad volcánica pre-eruptiva o en curso. En ambos casos, el objetivo es ayudar a establecer pronósticos sobre la evolución de la actividad volcánica.

ESTRUCTURAS Y FLUJOS VOLCÁNICOS

Los trabajos realizados en el marco de este tema en el LMI tratan sobre el crecimiento y la destrucción de edificios volcánicos (p.e. producción magmática, procesos de construcción y desmantelamiento, etc.), sobre la influencia de la tectónica local o regional sobre la estructura de los edificios y sus implicaciones con respecto a las amenazas volcánicas a largo, medio y corto plazo. Además, este tema aborda interrogantes sobre el emplazamiento de flujos volcánicos gravitatorios (corrientes piroclásticas de densidad, flujos de lava), utilizando el enfoque del modelaje físico y numérico, para mejorar la comprensión de los mecanismos que controlan la movilidad de dichos flujos. Complementados con estudios de campo, estos enfoques permiten establecer nuevos mapas de amenaza volcánica para los edificios seleccionados en el marco del LMI. Finalmente, un sub-tema adicional trata sobre los procesos y condiciones físicas de almacenamiento de los magmas en el contexto de las estructuras orogénicas andinas.

GENESIS Y EVOLUCIÓN DE LOS MAGMAS DEL ARCO

El arco ecuatoriano se caracteriza por una importante densidad de centros eruptivos con una gran diversidad en la naturaleza petro-geoquímica de los magmas emitidos. La composición de estos magmas determina en gran parte el comportamiento eruptivo en superficie y en consecuencia la amenaza volcánica asociada. Es por esto que es importante comprender de mejor manera los mecanismos que controlan la génesis y evolución de los magmas implicados en el volcanismo ecuatoriano, focalizándose tanto en los procesos de fuente (a nivel de la placa subducida y del manto sobreyacente), como en los procesos que operan en la corteza profunda, intermedia y superior. Sobre este tema existen extensos estudios bibliográficos en Hidalgo et al. (2012) y Martin et al. (2014).

CRONOLOGIA DEL VOLCANISMO CUATERNARIO

El peligro volcánico constituye una de las variables fundamentales de la ecuación de riesgo en Ecuador en particular, y en los Andes del Norte en general. El arco volcánico ecuatoriano se caracteriza por una densidad importante de centros volcánicos de edad Cuaternaria, los cuales están distribuidos a lo largo de las diferentes unidades morfo-estructurales de la Cordillera de los Andes (figura V1-1). Estos edificios volcánicos están construidos sobre el basamento de la Cordillera Occidental, el Valle Interandino, la Cordillera Oriental (Real) y la Zona Sub-andina (Hall et al., 2008). Un inventario actualizado de los volcanes del arco ha permitido la identificación de 84 edificios volcánicos (Bernard y Andrade, 2011), la mayoría de los cuales se encuentran ubicados cerca de zonas densamente pobladas (rurales y urbanas), así como infraestructuras económicas importantes. Este primer tema de investigación del LMI SVAN trata de entender cómo, cuándo y porqué este segmento del arco volcánico andino adquirió estas características, para lo cual nos hemos focalizado en primer lugar en el desarrollo cronológico de los principales complejos volcánicos del arco. Adicionalmente, se trata de identificar los edificios potencialmente activos y peligrosos del arco, y de determinar la frecuencia y la magnitud de las erupciones de los volcanes activos durante el Holoceno.

Esta temática involucra de forma estrecha a los investigadores del IG-EPN y del LMV e incluye el aporte analítico de nuestro laboratorio asociado en Orsay (X. Quidelleur, Univ. Paris Sud), que realiza las dataciones K-Ar y Ar-Ar. Adicionalmente, otras determinaciones radiométricas (especialmente el 14C) han sido adquiridas en otros laboratorios académicos como la plataforma ARTEMIS en Saclay, así como el Centro de Investigación Isotópica de la Universidad de Groningen (Paises Bajos) y el Laboratorio comercial Beta analytics (USA).

AMENAZAS SÍSMICAS Y MOVIMIENTOS FUERTES

Este tema está focalizado en los movimientos del suelo generados por los sismos potencialmente destructores en Ecuador y de manera más amplia en los Andes del Norte. El tema se apoya en los resultados obtenidos a partir de los temas precedentes y en los datos de redes sismológicas y geodésicas. La estimación de la amenaza sísmica está en el corazón de la misión del Instituto Geofísico. Dicha estimación permite poner en práctica las medidas de prevención tendientes a reducir el riesgo (código de construcción sismorresistente, organización de la gestión de las crisis), y de elevar la percepción del riesgo sísmico. Durante los dos primeros años del LMI se concluyeron las etapas preliminares necesarias para el cálculo del peligro sísmico probabilístico para el territorio ecuatoriano (desarrollo de un catálogo de sismicidad y de una zonificación sismotectónica), habiéndose obtenido una primera estimación del peligro sísmico. La etapa siguiente consistirá en mejorar el modelo de sismicidad de tal manera de integrar los últimos avances en tectónica activa, sismología y geodesia. De igual manera, se orientarán los esfuerzos hacia la predicción del movimiento del suelo en la ciudad de Quito en caso de un sismo fuerte a partir de simulaciones basadas en los registros de movimientos pequeños. El análisis de los registros de la red acelerométrica permitirá estimar de manera precisa los efectos de sitio den la ciudad de Quito, efectos que deberán ser integrados en el cálculo del peligro. Finalmente, se aborda el aspecto de la vulnerabilidad de los edificios mediante una primera aplicación proveniente del estudio de la respuesta de un edificio instrumentado con sensores sísmicos en Quito.

GEOFÍSICA MARINA

En acuerdo con los temas de investigación del LMI, el tema S4 está relacionado con el estudio de la amenaza sísmica y la geodinámica de la subducción usando los métodos de las geociencias marinas, así como el apoyo a la formación de grado de Maestría y Doctorado con el objetivo de promover la creación de un grupo ecuatoriano dedicado a la investigación en geología-geofísica marina. Las campañas francesas de geofísica marina se iniciaron en los años 2000 (IRD-CNRS-IFREMER) y se han realizado en cooperación con el INOCAR y estudiantes de la EPN y de la ESPOL. Estas campañas han permitido la obtención de conocimientos importantes sobre la geometría y las propiedades físicas de la interface de subducción, así como sobre la geomorfología y el régimen tectónico de la margen ecuatoriano-colombiana, especial-mente gracias al tratamiento de los datos adquiridos durante la campaña ATACAMES (figura S4-1). Actualmente, la dinámica del LMI permite continuar estas investigaciones en el marco de un conocimiento mejorado de la sismicidad, del acoplamiento intersísmico y de la neotectónica costera. Estas investigaciones tocan cuatro subtemas: a) la evolución temporal de la sismicidad mediante instrumentación mar-tierra; b) el rol del canal de la subducción en la sismo-génesis; c) la influencia de las relaciones tectónica-clima sobre la dinámica de construcción destrucción de un margen convergente; d)  la paleosismología submarina y el ciclo sísmico.

Los equipos científicos y técnicos que participan en este tema comprenden miembros de Geoazur, del IG-EPN y del INOCAR. El IG-EPN ha brindado equipamiento y un apoyo técnico importante para la instalación y el mantenimiento de la red de 6 sismómetros en tierra. El INOCAR ha brindado la infraestructura para la preparación de los OBS en tierra, el almacenaje de los equipamientos y sobre todo los barcos que han permitido el lanzamiento y recuperación de los instrumentos en mar. En total nos hemos beneficiado de 20 días de barco. Es importante también precisar que algunos aspectos de este tema son abordados dentro del marco de la convención SHE-IRD que permite el acceso a los datos petroleros, y de una convención ESPOL-IRD para el desarrollo de un laboratorio de geociencias marinas.

SISMOTECTÓNICA

El contexto tectónico de los Andes del Ecuador está sujeto a los efectos de la subducción de las placas Nazca y Cocos bajo la placa Sud Americana y probablemente influenciada también por el marco geodinámico del Caribe. La convergencia oblicua de la subducción frente al Ecuador es contemporánea con la expulsión del Bloque Andino hacia el NNE (Nocquet et al, 2014, Alvarado et al, sometido). Debido a que el Ecuador está sometido a un proceso de subducción rápida (velocidad de convergencia de 6 cm/año), está expuesto a un nivel de peligro sísmico elevado. La sismicidad relacionada al proceso de subducción está siendo estudiada desde hace varios años y es el objetivo de varios estudios, sin embargo la sismicidad cortical debido a la deformación de la placa superior (figura S3-1) ha sido poco estudiada  y a veces hasta considerada como débil, en comparación a los sismos producidos en la interface de subducción. Pero la población está directamente expuesta a esta sismicidad intra-continental, que a pesar de no ser tan importante como la de subducción, es peligrosa, debido a que ella ocurre a poca profundidad y cerca de zonas densamente pobladas. El ejemplo más reciente es Haití en donde se mostró que las fallas activas deben ser consideradas dentro de los modelos de peligro sísmico. Las fallas que producen estos sismos, definidos por la sociedad como catástrofes naturales, son el objeto de nuestros proyectos, encuadrados dentro del LMI SVAN.

Los métodos que hemos usado para las investigaciones de este tema son muy diversos e incluyen trabajos de terreno (trincheras sismológicas, geomorfología y tectónica activa), técnicas geofísicas (sismología, principalmente en la relocalización de la microsismicidad, sísmica de reflexión, georadar), geocronología (dataciones con radiocarbón (C14) y potasio-argón (K-Ar)) y finalmente GPS e INSAR. Los primeros resultados obtenidos por estos métodos a  lo largo del sistema de fallas NE-SW, que se extienden en los Andes ecuatorianos muestran un movimiento general del bloque Nord Andino hacia el NE con respecto a América del Sur, con una tasa en el orden de 10 mm/año. Por sus longitudes y sus velocidades individuales, algunas estructuras de este sistema son comparables a ciertas grandes fallas continentales conocidas en América del Norte (falla de San Andrés), en Turquía (falla Nor-Anatolia), o en Asia (ex. Faille de Kunlun).

Las actividades resumidas a continuación del tema S3 implican muchos participantes principalmente IG-EPN, UMR ISTerre y el IRD (particularmente la DSI, Dirección de Servicios Informáticos), pero además el Observatorio de Ciencias del Universo de Grenoble (OSUG), el Instituto de Radioprotección y Seguridad Nuclear (IRSN), el Instituto de Geología de Investigaciones Mineras y Metalúrgicas del Perú (INGEMMET), también el Laboratorio de Geocronología Multi-técnicas de Orsay (LGMT, Universidad de Paris 11), Geoazur y ISTep, Universidad Pierre et Marie Curie (Paris).