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Revista de Trabajos de Investigación. CNDG – Biblioteca
Instituto Geofísico del Perú (2000), Lima, p. 47 - 58.

 MÉTODO DE POTENCIAL ESPONTÁNEO APLICADO EN EL
VOLCÁN UBINAS Y MÉTODOS GEOQUÍMICOS APLICADOS EN
         VIGILANCIA VOLCÁNICA Y SÍSMICA.


                            KATHERINE GONZALES ZUÑIGA.
                                 Area de Vulcanologia - Geofísica
                                    katerine@axil.igp.gob.pe



INTRODUCCIÓN                                         actualmente está siendo utilizado en
                                                     prospección de zonas geotérmicas y en el
       El volcanismo y sismicidad en                 estudio de la actividad volcánica, [White
América del Sur están asociados a procesos           (1964), Zohdy et al. (1973), Corwin y
geodinámicos de subducción de la placa               Hoover            (1979),           Fiterman
oceánica de Nazca por debajo de la placa             (1976,1977,1978)]. Aplicado también por
continental Sudamericana. En el Perú las             Zablocky (1976, 1978), Dzurisin et al.
regiones con actividad volcánica reciente se         (1980), Bof (1984, 1988), mostrando
concentran entre los paralelos 15°30’ y              anomalías positivas relacionadas a zonas de
17°30’ de Latitud Sur en donde se han                fumarolas o a anomalías térmicas de la
reconocido e inventariado más de 400                 superficie situadas en fisuras profundas de
estructuras volcánicas, dispuestas sobre una         las regiones volcánicas. Aplicada también
zona aproximadamente paralela a la costa.            en hidrología por Ogilvy (1968),
Actualmente, 14 de estos edificios                   Bogolovsky (1973), obteniéndose anomalías
volcánicos son considerados activos, siendo          negativas asociadas a circulación de aguas
los volcanes Sabancaya, Ubinas y Misti los           subterráneas y por Fournier (1983), Jackson
volcanes potencialmente más peligrosos               et al. (1988) y Merkler (1989) en la
debido a su actual estado de actividad y             determinación de infiltración subterránea de
cercanía a ciudades, pueblos y/o a                   las aguas.
importantes obras civiles. Como parte de los
esfuerzos que se vienen realizando para la                   Por otro lado también se están
prevención de desastres naturales en caso de         realizando estudios geoquímicos de aguas
alguna eventual erupción volcánica, el               termales asociadas a volcanes activos en el
Instituto Geofísico del Perú realiza estudios        sur del Perú. Al haberse observado en otros
relacionados a Volcanología en el Sur del            lugares del mundo, cambios producidos en
Perú en cooperación con instituciones                la composición química de las aguas antes y
extranjeras tales como el Instituto de               después de la ocurrencia de ciertos eventos
Investigación para el Desarrollo IRD (Ex-            sísmicos, (Tsunagai U. & Wakita H., 1995),
Orstom) y el Istituto di Geochimica dei              el I.G.P. ha decidido iniciar estudios de este
Fluidi (Palermo-Italia). Los estudios se             tipo recurriendo para ello, al análisis de las
refieren principalmente a los volcanes Misti         aguas termales minerales de Socosani. Esta
y Ubinas, sobre los que se han aplicado              investigación podría devenir en un método
diferentes técnicas y métodos geofísicos y           local de vigilancia sísmica por Geoquímica,
geoquímicos.                                         si se llegara a establecer una relación directa
                                                     entre estos cambios químicos y la ocurrencia
       Uno de los estudios geofísicos                de sismos.
realizados, es el de Potencial Espontáneo
(P.E.) en el volcán Ubinas (Moquegua). El            GEOFÍSICA – POTENCIAL
P.E. es uno de los métodos eléctricos más            ESPONTÁNEO APLICADO EN EL
antiguos que ha sido utilizado en                    VOLCÁN UBINAS
prospección geofísica, minera y que


                                                                                                 47
K. Gonzales


Objetivos                                                El volcán Ubinas es un estrato-volcán
                                                   andesítico situado sobre la Cadena de los
El presente estudio tiene como principales         Andes Centrales (16° 22’ S, 70° 54’ W),
objetivos:                                         con una altura de 5672 m.s.n.m. es
                                                   considerado el volcán más activo del Perú,
−  Determinación         de      estructuras       habiéndose reportado 23 pequeñas
  importantes que se encuentren ocultas            erupciones     desde    1550      (actividad
  por material volcánico y análisis de los         fumarólica y emisiones de ceniza).
  efectos que estas estructuras producen en        Estructuralmente, el análisis de imágenes
  las señales de P.E.                              satélites han permitido reconocer 3
− Estudio del sistema hidrotermal del              sistemas de lineamientos que podrían
  volcán mediante el análisis        de las        corresponder a fracturamientos, resaltando
  señales de Potencial Espontáneo (P.E.)           la de dirección N150°, que atraviesa el
− Estudio de la variación de las señales de        cráter y parte de la                caldera.
  P.E. con respecto a la topografía y a los        Geológicamente, el estrato volcán Ubinas
  niveles acuíferos.                               está dividido en tres unidades: Pre-
                                                   Ubinas, con eventos tanto efusivos como
Metodología                                        explosivos,     cuyo    basamento        está
                                                   conformado por ignimbritas soldadas
          La prospección por Potencial             emplazadas      antes   del    pleistoceno,
    Espontáneo (P.E.), se caracteriza por la       conglomerados y flujos de lavas
    facilidad de su ejecución y por la ligereza    andesíticas; posteriormente, una actividad
    de los materiales. Este método consiste en     efusiva dio paso a que se constituyera el
    medir la diferencia de los potenciales         estrato-volcán inferior lávico y eventos
    naturales utilizando un voltímetro y dos       paralelos con emplazamiento y destrucción
    electrodos impolarizables clavados en el       de domos que conforman el Ubinas
    suelo (un electrodo fijo y uno móvil),         antiguo; finalmente se constituyó un cono
    unidos al voltímetro por un cable              super-lávico producto de una actividad
    conductor. Las medidas se tomaron a un         efusiva que conforma el Ubinas Moderno,
    paso de 100 m. La calidad de estos datos       que después experimentó          una etapa
    está en función de diversos fenómenos          explosiva     de    erupciones     plinianas
    naturales y artificiales que podrían           originándose la caldera de explosión actual
    considerarse como fuentes de ruido y que       (Rivera M., 1998.).
    generalmente están ligados a condiciones
    geológicas del terreno como por ejemplo:      Generación del potencial espontáneo
    los fenómenos electrocinéticos, variaciones
    laterales de resistividad eléctrica del             El fenómeno de Potencial Espontáneo
    terreno,      fenómenos     electroquímicos    está asociado a corrientes naturales que
    producidos por diferencia en la                son provocadas por diferentes fenómenos,
    composición de las aguas subterráneas, la      en particular a la interacción geoquímica
    actividad      bioeléctrica  vegetal,   las    con minerales metálicos, a los gradientes
    corrientes magnetotelúricas; los ruidos        de temperatura existentes y a la filtración
    artificiales como la presencia de conductos    del agua en el suelo.
    subterráneos, pozos, cables eléctrico, etc.
    y los ruidos instrumentales (tipo de           Potenciales Electroquímicos. Llamado
    material utilizado).                           también efecto de pila de concentración,
                                                   mediante el cual se genera una diferencia
                                                   de potencial por óxido-reducción de los
    Contexto geológico y volcanológico del         electrolitos en contacto con algún mineral
    volcán ubinas                                  (Sato et Money, 1960).




48
Método potencial espontáneo, volcán Ubinas y método geoquímica, vigilancia volcánica.


 Potenciales Electrotérmicos. En una roca                     la velocidad del fluido que va a ser
 puede aparecer un gradiente de potencial                     proporcional al gradiente de presión
 eléctrico por la simple aplicación de un                     impuesto e inversamente proporcional a la
 gradiente de temperatura. Este fenómeno                      viscosidad del fluido
 está ligado a la difusión térmica de los
 iones.                                                             La electrofiltración puede traducirse
                                                              entonces por la acumulación o suma de
 Fenómenos Electrocinéticos. El fenómeno                      estos dos gradientes (Figura 2). La
 o efecto de filtración en el cual el flujo de                cantidad de cargas que van a participar en
 los fluidos a través de un medio poroso                      la circulación depende de la relación entre
 puede causar un gradiente de potencial.                      las fuerzas de adhesión al sólido y aquellas
 Los fenómenos electrocinéticos son                           de convección debido a la circulación.
 generados por la circulación de los fluidos
 (agua, gas y vapor) subterráneo en los                                          SECCIÓN LONGITUDINAL DE UN CAPILAR
 medios porosos (rocas), y se pueden
                                                                    Densidad de cargas +
                                                                                                 0
 explicar por el sistema de doble capa                                                                                                      D.C.E.
 eléctrica (Stern, 1924) , Figura 1.
                                                                                                            Potencial Eléctrico
                                               OHP             Perfíl de velocidad
                                           I HP
              Ión absorbido                              =0


                    Solucion Normal

              Ión hidratado

Mineral
                                                                                                                                  LIQUIDO
                Capa difusa de Gouy
                                                     S
                                                                                                                                  SÓLIDO
                                                                                     Densidad de cargas -
                OHP
                       Capa de Stern       o
                I HP
                                               Xs

          A                            B




                                                              Figura 2. Evolución de densidad de cargas
 Figura 1(A). Distribución ionica esquemá-                    eléctricas, de la velocidad del líquido y del
  tica de la doble capa eléctrica (DCE), y                      potencial eléctrico representados en la
        (B) Evolución del potencial ξ                             sección longitudinal de un “capilar”
  perpendicularmente a la interface; IHP,
     OHP: planos de Helmholtz interno y
 externo; ξ: potencial en el plano de cizalla                 INTERPRETACIÓN DE
                      S.                                      ANOMALÍAS P.E. EN REGIONES
                                                              VOLCÁNICAS
      Los     fenómenos       electrocinéticos
 reflejarán por tanto las relaciones                               En el caso de un estudio geofísico por
 existentes entre el desplazamiento relativo                  Potencial Espontáneo de la estructura
 de dos fases (por ejemplo: sólido / liquido)                 interna de un volcán, se puede esperar dos
 y las características fisico-químicas de su                  contextos bien definidos:
 interface.
                                                              Contexto Hidrogeológico. Las anomalías
 Electrofiltración. El fenómeno deno-                         negativas de P.E., están relacionadas a
 minado        electrofiltración   consiste                   infiltraciones gravi-tatorias de las aguas
 fundamentalmente en la producción de un                      meteóricas hasta la napa acuífera y cuya
 gradiente eléctrico generado por el                          variación       es proporcional a la
 movimiento de un fluido (por ejemplo                         profundidad del acuífero o a la distancia
 agua) dentro de un medio poroso (por                         de la zona no saturada (Jackson &
 ejemplo roca).. Al aplicar un gradiente de                   Kauahikaua, 1987).        Esta anomalía se
 presión en una capilar, se produce una                       produce en las partes bajas (faldas) y
 circulación monofásica laminar del fluido                    alrededores del edificio volcánico.
 y se establece (por tanto) un gradiente en



                                                                                                                            49
K. Gonzales


 Contexto Hidrotermal. Las ano-malías             partes bajas del mismo y en direcciones NE,
 positivas que se dan en la parte central del     NW, SE y SW . Asimismo se realizaron
 edificio, se correlacionan a zonas de            medidas dentro de la caldera y en las partes
 transferencia     hídrica    y      térmica      bajas del volcán para unir los perfiles y
 ascendentes.      El ascenso de fluidos          referirlos a la base situada en la Laguna
 (evaporación del agua que llega próxima al       Piscococha (parte W del volcán),
 magma),        produce      una      mayor       considerada como estable. Mapa 1.
 concentración de cationes en las partes
 altas de las ramas ascendentes convectivas
 y de aniones en las partes bajas de las
 mismas.                                                          P.E.
                                                              8


                                                              6


                                                              4
 Modelo de generación de P.E. en un
volcán activo                                                 2


                                                              0
                                                              0

                                                                                                       4   2   0
                                                                                                   6
        En zonas volcánicas activas, la                                                        8
                                                                                              10
generación del P.E. puede ser producido por
                                                                                     Convección        Conducción
dos fuentes de corriente de electrofiltración:
una ligada al vapor ascendente (parte                                                    10

caliente, efecto hidrotermal), y la otra a la                                    6
                                                                                     8

                                                                             4
infiltración gravitatoria del agua (parte fría,                     0
                                                                         2


efecto hidrogeológico).                                                                Cuerpo
                                                                                      Magmático



Parte Caliente (circulación ascendente). El
vapor de agua proviene de la remobilización
del agua meteórica que se infiltra y entra en
contacto con las zonas calientes. El vapor
de agua es un factor preponderante para la             Figura 3. Modelo de distribución de
disipación térmica por convección bifásica.          isopotenciales asociadas a una fisura
Antraygues (1991) propuso un modelo de                  activa y anomalía P.E. asociada
                                                               (Antraygues, 1991).
generación de P.E. por electrofiltración en
una fisura activa (Figura 3).
                                                  Presentación de medidas de P.E. Las
                                                  medidas de P.E. realizadas en el volcán
Parte Fría (circulación descendente). En
                                                  Ubinas en forma de perfiles radiales, se
esta parte, el agua meteórica se infiltra
                                                  presentan en función de la altura (Figura 4)
gravitatoriamente y en la cual no interviene
                                                  y de la distancia (Figura 5). En general, la
la actividad hidrotermal. La generación de
                                                  tendencia de estos cuatro perfiles es la
las anomalías negativas presentes en esta
                                                  misma. Se muestra una buena correlación
parte,     está   ligada    al    fenómeno
                                                  entre las variaciones de amplitud de la señal
hidrogeológico y varían en forma
                                                  de P.E. y la altura (el potencial P.E.
proporcional a la profundidad a la napa de
                                                  disminuye linealmente con el cambio de
agua subterránea.
                                                  topografía). La mayor amplitud se presenta
                                                  en el perfil SE, donde el potencial alcanza –
PRESENTACIÓN E
                                                  1734 mV.
INTERPRETACIÓN DE
RESULTADOS
                                                         En la Figura 5, se presenta el perfil
Localización de medidas. Las medidas de
                                                  radial SE de P.E. en función de la distancia,
P.E. se realizaron en 4 perfiles radiales
                                                  en comparación con la topografía del
sobre el volcán, desde la cima hasta las


50
Método potencial espontáneo, volcán Ubinas y método geoquímica, vigilancia volcánica.


   volcán. El potencial va disminuyendo en                                    perfiles, se ajusta a la descripción que se
   función de la altura hasta el punto P (4175                                había dado anteriormente sobre la generación
   m.s.n.m.), desde donde empieza a disminuir                                 del P.E. en el caso de un volcán activo. El
   bruscamente hasta llegar a su máximo de                                    efecto topográfico y el efecto de convección
   amplitud (-1734 mV). Posteriormente va                                     hidrotermal (Aubert, 1989) se encuentran
   aumentando hasta –32mV. (5060 m.s.n.m.),                                   presentes en los cuatro perfiles.
   y la variación del potencial que se observa
   desde esta altura hasta la parte sumital                                          En el perfil de la Figura        6, se
   volcán es en forma de “W”, llegando a                                      observa la buena correlación entre la
   hacerse positivo (34 mV.) en el borde de la                                amplitud P.E. y la altura (topografía). El
   caldera. Esta “W” se observa en los cuatro                                 efecto hidrogeológico que se da en la parte
   perfiles.                                                                  fría del volcán está asociado al efecto
                                                                              electrocinético producido por la infiltración
                                                                              de las aguas meteóricas. En la parte alta
                                                                              del volcán (zona caliente) el potencial
8198                                                                          aumenta en forma proporcional a la altura, y
                                                                              la variación del P.E. que se da en esta parte
8196
                                                                              esta asociada a la convección hidrotermal.
                                                                              La zona comprendida entre la zona fría y la
                                                                              caliente, podría corresponder a la zona de
8194
                                                                              transición entre el efecto hidrogeológico y la
                                          V. UBINAS
                                        (5672 m.s.n.m.)                       convección hidrotemal.
                                                                R. P




8192
                                                                 a ra




       Lag.                                                                           En la parte sumital el comportamiento
       Piscococha
                                                                              de la señal de P.E., “W”, podría estar
8190
                                                                              relacionado      a    diferencias   en     las
                                                                              características litológicas del material
8188
                                                           UBINAS
                                                                              volcánico, cuya variación de permeabilidad
                                                                              y porosidad se traducen como variaciones de
8186
                                                                              resistividad eléctrica y por consiguiente, del
                                                                              potencial natural.
8184
                                                                                    La anomalía concéntrica observada en
         292        294       296    298       300        302           304   el volcán Ubinas (a la altura de 4500
                                                                              m.s.n.m.) podría interpretarse como una
                 Mapa 1. Volcán Ubinas.                                       antigua caldera de forma circular de 6 Km.
           Cruces = Localización de medidas de                                de diámetro.
                           P.E.
                                                                                     El método de Potencial Espontáneo es
          Se ha obtenido un mapa de                                           aplicado para localizar zonas de
   isopotenciales en base a los datos de P.E.                                 transferencia     hídricas     subterráneas,
   (Mapa 2), en el cual se observa una                                        asociadas a grandes estructuras de edificios
   anomalía negativa de forma concéntrica                                     volcánico, y puede por tanto, permitir el
   entre los 4100 y 4750 m. de altura y cuya                                  estudio de la actividad volcánica actual en
   mayor amplitud se localiza en el lado SW                                   volcanes activos.
   del volcán.

   Interpretación de anomalías. La forma
   como se presenta la señal de P.E. en los




                                                                                                                     51
K. Gonzales




                                                                                                     0




           -250




                                                                                   P.E. (mV)
     P.E. (mV)




                                                                                               -250

           -500




           -750



                                                                                                             4500           4750             5000          5250
                         4500      4750         5000          5250                                                                   ALTURA (m).
                                        ALTURA (m)


                                Perfil NE                                                                                            Perfil NW



                                                                                                         0
                   0
                                                                        REF.CIMA
                                                                        SW
                                                                                                    -250



                                                                                                    -500


     )
                                                                                      P.E. (mV).




     V                                                                                              -750
     m -250
     (
     .
     E
     .
     P
                                                                                                   -1000



                                                                                                   -1250



                                                                                                   -1500
                 -500


                                                                                                   -1750

                        4500     4750        5000      5250          5500                                           3750   4000    4250     4500    4750   5000   5250
                                          ALTURA (m)                                                                                      ALTURA (m)




                                Perfil SW                                                                                            Perfil SE


                                   Figura.4. Perfiles radiales realizados en el volcán Ubinas.




52
Método potencial espontáneo, volcán Ubinas y método geoquímica, vigilancia volcánica.




                              Perfiles P.E. y topográfico del cono del V. Ubinas.
                                                                               Altura (m)
                                                                                      5500


                                      TOPOGRAFÍA                                      5000


                                                                                      4500


                                                                                      4000


                 PS (mV.)                                                             3500

                         0
                                                                        "W"
                                                              P.E.

                       -500



                      -1000



                      -1500



                      -2000


                                      40                    30                  20
                                                   DISTANCIA (en Km.)




               Figura. 5. Perfíl P.E. SE y perfíl topográfico del V. Ubinas.




8197
                                                                                                            SP (mV)
8196

                                                                                                                   200

8195
                                                                                                                   0


                                                                                                                   -200
8194

                                                                                                                   -400

8193
                                                                                                                   -600

       Lag.                                                                                                        -800
8192   Piscococha
                              Limite de Caldera                                                                    -1000

8191
                                                                                                                   -1200


                                                                                                                   -1400
8190

                                                                                                                   -1600

8189
                                                                                                                   -1800
                                                                                             UBINAS
8188
          0       1             2          3 Km

         292     293           294      295       296      297          298   299      300    301     302



                    Mapa 2. Mapa de isopotenciales de P.E. en el volcán Ubinas.




                                                                                                              53
K. Gonzales




        Perfiles P.E. y topográfico del cono del V. Ubinas.                         Geoquímica aplicada a vigilancia sísmica
                                                                         PS (mV.)
                                                   "W"                     0              El I.G.P. realiza un muestreo de 116
                                         P.E.
                                                                           -500
                                                                                    fuentes termales en el sur del Perú asociadas
                                                                                    a los volcanes Sabancaya, Misti, Ubinas,
                                                                           -1000
                                                                                    Chachani, Pichu Pichu, Yucamane y
                                                                           -1500    Tutupaca. Una de las fuentes termales cuyo
Altura (m)
                                                                           -2000
                                                                                    muestreo se realiza diariamente pertenece a
 5500
                              TOPOGRAFÍA                                            la vertiente N° 2 de la Empresa
 5000        efecto hidrogeológico
                                                                                    embotelladora de agua mineral natural
                                                                                    Socosani S.A. Actualmente, y luego de un
 4500
                                       zona de                                      monitoreo geoquímico efectuado durante
                                     transición
 4000                                           convección hidrotermal              algunos meses, se tiene indicios que la
 3500
                                                                                    composición química de las aguas de
                            Acuifero
                                                                                    Socosani, varía en algunos casos antes o
 3000
              10                  8                      6                          después de la ocurrencia de algún evento
                              DISTANCIA (en Km.)
                                                                                    sísmico local

    Figura 6. Interpretación de anomalía P.E.                                              Básicamente las rocas que pueden
                en el volcán Ubinas                                                 albergar aguas subterráneas para alimentar
                                                                                    fuentes termales en el área de estudio son las
                                                                                    rocas sedimentarias consolidadas (areniscas
  GEOQUÍMICA                                                                        del Grupo Yura y las calizas de la Fm.
                                                                                    Socosani). La recarga de los acuíferos
         Los estudios de Geoquímica en el                                           sucede por la infiltración de aguas de
  Perú han sido inicial y tradicionalmente                                          precipitación que migran a través de fallas y
  aplicados para trabajos de prospección.                                           fracturas a unidades geológicas permeables.
  Pero ahora se esta desarrollando en el                                            Durante su migración, estas aguas se
  Instituto Geofísico del Perú, dos aspectos                                        calientan por el calor producido por la
  importantes: uno de los cuales es la parte                                        actividad volcánica arrastrando consigo
  relacionada a la Volcanología para la                                             elementos químicos, los cuales bajo ciertas
  identificación de sistemas hidrotermales de                                       condiciones de presión y temperatura, son
  las diferentes estructuras volcánicas, áreas                                      más fáciles o difíciles de ser disueltos.
  geotermales y por consiguiente el                                                 Estas aguas son transportadas por sistemas
  hidrotermalismo asociado; y el otro aspecto                                       de fracturación para después emerger a la
  importante es la ayuda que la Geoquímica                                          superficie.
  puede brindar cuando es aplicada a estudios
  de Sismología. En la parte de Geoquímica se                                              Esta facilidad que presentan los
  desarrollaron dos aspectos: Geoquímica                                            elementos químicos (componentes de las
  aplicada a Vigilancia Sísmica a través de un                                      rocas sedimentarias del área de estudio) a
  muestreo sistemático de las fuentes termales                                      ser disueltos por las aguas subterráneas,
  de Socosani y Muestreo de Gas del Suelo                                           está en función de los procesos
  CO2 (sobre la caldera del volcán Ubinas)                                          geodinámicos de subducción de la placa de
  para encontrar las zonas de mayor emisión                                         Nazca bajo la Sudamericana. Este proceso
  de gas del suelo; cuyo objetivo esencial es                                       de subducción da lugar a la acumulación de
  el de prevención de desastres mediante la                                         esfuerzos produciendo cambios        en las
  determinación de los cambios producidos en                                        condiciones físicas y químicas de la corteza
  las aguas termales previos a erupciones                                           terrestre antes y después de ser liberados
  volcánicas y a la ocurrencia de eventos                                           (ocurrencia de eventos sísmicos).
  sísmicos.



  54
Método potencial espontáneo, volcán Ubinas y método geoquímica, vigilancia volcánica.


       En la Figura       7 se muestra la             se postula una relación entre los cambios
variación de la relación en concentración             químicos que experimentan las aguas y la
Na/Ca con respecto al tiempo. Se observa              ocurrencia de sismos. Relación que no esta
que la composición correspondiente a las              completamente establecida hasta después de
muestras tomadas los días 6, 24 de febrero y          hacer un análisis más detallado de los
los días 3 y 31 de marzo de 1998 cambian              sismos y de los elementos químicos.
notablemente, cambios que podrían estar
relacionados a los sismos ocurridos los días
5, 22 de febrero y 31 de marzo y cuyas
magnitudes son 4.0, 3.8, y 4.0 mb                                                                 Socosani vertiente N°2
                                                       2.0
respectivamente. Se observa que el cambio
                                                              Ca/Na
en la composición química de las muestras
de los días 6 y 24 de febrero de 1998 se
producen días después de ocurrido el evento            1.8
sísmico..

       Sin embargo, el cambio en la                    1.6                                     06/2/98
composición química de la muestra tomada
el día 31 de marzo de 1998 es progresivo.
                                                                                                                     2/03/98
De la Figura 7 se deduce que este
importante    cambio       se     manifiesta           1.4
                                                                                                             24/2/98
gradualmente con diez días de anterioridad
                                                                                                                                            31/03/98
       Este tipo de análisis podría ayudar             1.2
                                                                  DIC-97       ENE-98             FEB-98                 MAR-98 ABR-98
significativamente en la prevención de
desastres en caso de sismo si se llega a
establecer una relación directa de los
cambios en composición química con la
ocurrencia de sismos (sismo del día 31 de
marzo de 1998), relación que no se puede         15
                                                        AYACUCHO
generalizar debido a que no todos los                                                            22/02/98     14/01/98

eventos sísmicos producen o preceden un                                                                                                     PUNO
                                                                                                                                                       LAGO
cambio en la composición química de las                                                                 12/04/98                                       TITICACA
                                                 16
                                                                                   AREQUIPA
aguas, tal es el caso del día 02 de marzo de                                                 05/04/98
                                                                                                                   Socosani V-1,V-2 y V-3


1998 (no está relacionado a algún evento
                                                                  O
                                                                                                                          31/03/98

sísmico).                                                             CÉ                                                  MOQUEGUA
                                                                            AN                                                                                 B
                                                                                                           30/12/97
                                                                                                         05/02/98
                                                 17                            O                    14/04/98
                                                                                                                                                               O
                                                                                   PA
                                                                                        CÍ                                                                     L
      En el mapa        3 se muestra los                                                     FI                                                                I
                                                                                                  CO                                                           V
                                                                                                                                            TACNA
epicentros de los sismos ocurridos desde                Fuente Termal
                                                        Epicentro sísmico
                                                                                                                                                               I
                                                                                                                                                               A
Diciembre de 1997 hasta Abril de 1998.           18                                                                                                    CHILE
Existe información de los sismos localizados      75                  74                73                         72                       71          70

cerca a la fuente de Socosani ocurridos en
este periodo de tiempo, pero que no pueden
ser tomados en cuenta debido a la falta de                    Figura 7. Socosani Vertiente N° 2.
muestras tomadas en el mes de Enero y                         Variación de parámetros químicos
parte Diciembre de 1997.                                     asociado a la ocurrencia de sismos.


      De los resultados hasta ahora
obtenidos de la Vertiente. N° 2 de Socosani,




                                                                                                                                            55
K. Gonzales




                      8193


                      8193


                      8193


                      8193                                        1900
                                                               1850                                800     750
                                                                                             850                 700
                                                            1800                                                    650
                                                                                               900
                                                       1750
                                                                                    1000
                                                     1700                        1050
                                                                              1100                                        500
                                                1650
                      8193                     1600
                                                                            1150
                                                                         1200
                                                                       1350                                                400
                                              1550
                                                                     1300                                                  350
                                             1500
                                                                                                                            300
                                             1450                                                                               250
                                                              1400
                      8192                                                                                                       200
                                                                                                                                 150
                                                                                                                                  100
                                                                       Fumarolas                                                      50
                                                                                                                                       0
                      8192
                                                                                                                             Falla
                      8192                                                                                                  Probable


                      8192

                                   Muestreo de Fumarolas
                      8192
                                   Muestreo de CO2

                             297     297   297                297              297                         298            298                    298      298



              Mapa 4. Caldera del volcán Ubinas. Muestreo de gas CO2 del suelo.


       En setiembre de 1998 se realizó un                                       emisión de CO2 del suelo sobre la caldera y
muestreo del gas CO2 del suelo sobre la                                         en las laderas del volcán Ubinas para
caldera del volcán Ubinas, para poder tener                                     determinar y delimitar la existencia de
evidencias de este alineamiento o de algún                                      posibles fallas asociadas a este sistema.
otro fallamiento sobre la caldera del volcán,
para determinar las zonas anómalas de                                                                                                                  Cráter Ubinas
                                                                                              2500


       Se realizó un perfil y medio (de forma
                                                                                              2000
semicircular bordeando el cráter activo)
sobre la caldera del volcán Ubinas con                                                        1500
                                                                                   CO2 ppm




distancias de 50 m. entre cada punto de                                                       1000

muestreo (Mapa 4). El muestreo se hizo en
tubos de vidrio cuyo análisis se realizó en el                                                 500



IGF de Italia. Los resultados obtenidos se                                                         0


muestran en la Figura 8                                                                                0         200       400             600     800    1000
                                                                                                                                                         metros
                                                                                                                                                                  1200   1400   1600   1800   2000




      En la Figura 8 los puntos con valores
elevados en concentración de CO2
corresponden a los puntos de muestreo
1100, 1800 1850, y 1900, los cuales se                                              Figura 8. Muestreo de CO2 en la caldera
encuentran alineados con la probable falla                                            del volcán Ubinas. mapa 4 para la
de dirección NW en la caldera del volcán                                                    ubicación de los puntos.
Ubinas.


56
Método potencial espontáneo, volcán Ubinas y método geoquímica, vigilancia volcánica.


       El muestreo de gas CO2 del suelo ha          Klaus Steinmüller & Bilberto Zavala C.
contribuido a determinar los lugares de             (1997): Hidrotermalismo en el sur del Perú.
mayor emisión de CO2 en la caldera del              Boletín N° 18, Serie D, INGEMMET.
volcán Ubinas y poner en evidencia el
alineamiento de los puntos de mayor emisión         Maurice Aubert & Ishia Nurrahma Dana
de gas con la falla de dirección N30°W              (1994) Interprétacion des profils radiaux de
sobre la caldera del volcán.                        polarisatión spontanée (PS) en volcanologie.
                                                    Possibilités d’application de la méthode PS
       La aplicación conjunta de diferentes         a la surveillance des volcans actifs. Bull.
técnicas y métodos geofísicos y geoquímicos         Soc. Géol. Fr., N°2.
en el estudio de volcanes activos nos permite
lograr un mejor conocimiento de su                  Rivera M. (1998). Tesis: “El volcán Ubinas
estructura y sistema hidrotermal.                   (sur del Perú): geología, historia eruptiva y
                                                    evolución de las amenazas volcánicas
BIBLIOGRAFIA.                                       actuales”.

Ishido T. & Mizutani H. (1981).                     Tsunogai U. & Wakita H. (1995).
Experimental and theorical basis of                 Precursory Chemical Changes in Ground
electrokinetic phenomena in rock-water              Water: Kobe Earthquake, Japan. Science,
systems and its applications to geophysics –        Vol. 269 – 7 July 1995.
J. Geophys. Res., 86. 1763 – 1775.
                                                    Zablocki, c.j., (1976 - 1979). Mapping
Jackson D. & Kauahikaua J. (1987). –                thermal anomalies on an active volcano by
Regional SP anómalies at Kilahuea. In :             the Self-potential method, Kilauea, Hawaii
Volcanism in Hawaii. – USGS. Prof. Paper            Proceedings 2nd U.N. Symposium of the
1350 chapter 40, 947-959.                           development and use of geothermal sources,
                                                    San Francisco, California, May 1975, 2,
                                                    1299 – 1309.




                                                                                          57

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Metodo del potencial espontaneo aplicado al volcan ubinas y metodos geoquimicos. katherine gonzales zuñiga

  • 1. Revista de Trabajos de Investigación. CNDG – Biblioteca Instituto Geofísico del Perú (2000), Lima, p. 47 - 58. MÉTODO DE POTENCIAL ESPONTÁNEO APLICADO EN EL VOLCÁN UBINAS Y MÉTODOS GEOQUÍMICOS APLICADOS EN VIGILANCIA VOLCÁNICA Y SÍSMICA. KATHERINE GONZALES ZUÑIGA. Area de Vulcanologia - Geofísica katerine@axil.igp.gob.pe INTRODUCCIÓN actualmente está siendo utilizado en prospección de zonas geotérmicas y en el El volcanismo y sismicidad en estudio de la actividad volcánica, [White América del Sur están asociados a procesos (1964), Zohdy et al. (1973), Corwin y geodinámicos de subducción de la placa Hoover (1979), Fiterman oceánica de Nazca por debajo de la placa (1976,1977,1978)]. Aplicado también por continental Sudamericana. En el Perú las Zablocky (1976, 1978), Dzurisin et al. regiones con actividad volcánica reciente se (1980), Bof (1984, 1988), mostrando concentran entre los paralelos 15°30’ y anomalías positivas relacionadas a zonas de 17°30’ de Latitud Sur en donde se han fumarolas o a anomalías térmicas de la reconocido e inventariado más de 400 superficie situadas en fisuras profundas de estructuras volcánicas, dispuestas sobre una las regiones volcánicas. Aplicada también zona aproximadamente paralela a la costa. en hidrología por Ogilvy (1968), Actualmente, 14 de estos edificios Bogolovsky (1973), obteniéndose anomalías volcánicos son considerados activos, siendo negativas asociadas a circulación de aguas los volcanes Sabancaya, Ubinas y Misti los subterráneas y por Fournier (1983), Jackson volcanes potencialmente más peligrosos et al. (1988) y Merkler (1989) en la debido a su actual estado de actividad y determinación de infiltración subterránea de cercanía a ciudades, pueblos y/o a las aguas. importantes obras civiles. Como parte de los esfuerzos que se vienen realizando para la Por otro lado también se están prevención de desastres naturales en caso de realizando estudios geoquímicos de aguas alguna eventual erupción volcánica, el termales asociadas a volcanes activos en el Instituto Geofísico del Perú realiza estudios sur del Perú. Al haberse observado en otros relacionados a Volcanología en el Sur del lugares del mundo, cambios producidos en Perú en cooperación con instituciones la composición química de las aguas antes y extranjeras tales como el Instituto de después de la ocurrencia de ciertos eventos Investigación para el Desarrollo IRD (Ex- sísmicos, (Tsunagai U. & Wakita H., 1995), Orstom) y el Istituto di Geochimica dei el I.G.P. ha decidido iniciar estudios de este Fluidi (Palermo-Italia). Los estudios se tipo recurriendo para ello, al análisis de las refieren principalmente a los volcanes Misti aguas termales minerales de Socosani. Esta y Ubinas, sobre los que se han aplicado investigación podría devenir en un método diferentes técnicas y métodos geofísicos y local de vigilancia sísmica por Geoquímica, geoquímicos. si se llegara a establecer una relación directa entre estos cambios químicos y la ocurrencia Uno de los estudios geofísicos de sismos. realizados, es el de Potencial Espontáneo (P.E.) en el volcán Ubinas (Moquegua). El GEOFÍSICA – POTENCIAL P.E. es uno de los métodos eléctricos más ESPONTÁNEO APLICADO EN EL antiguos que ha sido utilizado en VOLCÁN UBINAS prospección geofísica, minera y que 47
  • 2. K. Gonzales Objetivos El volcán Ubinas es un estrato-volcán andesítico situado sobre la Cadena de los El presente estudio tiene como principales Andes Centrales (16° 22’ S, 70° 54’ W), objetivos: con una altura de 5672 m.s.n.m. es considerado el volcán más activo del Perú, − Determinación de estructuras habiéndose reportado 23 pequeñas importantes que se encuentren ocultas erupciones desde 1550 (actividad por material volcánico y análisis de los fumarólica y emisiones de ceniza). efectos que estas estructuras producen en Estructuralmente, el análisis de imágenes las señales de P.E. satélites han permitido reconocer 3 − Estudio del sistema hidrotermal del sistemas de lineamientos que podrían volcán mediante el análisis de las corresponder a fracturamientos, resaltando señales de Potencial Espontáneo (P.E.) la de dirección N150°, que atraviesa el − Estudio de la variación de las señales de cráter y parte de la caldera. P.E. con respecto a la topografía y a los Geológicamente, el estrato volcán Ubinas niveles acuíferos. está dividido en tres unidades: Pre- Ubinas, con eventos tanto efusivos como Metodología explosivos, cuyo basamento está conformado por ignimbritas soldadas La prospección por Potencial emplazadas antes del pleistoceno, Espontáneo (P.E.), se caracteriza por la conglomerados y flujos de lavas facilidad de su ejecución y por la ligereza andesíticas; posteriormente, una actividad de los materiales. Este método consiste en efusiva dio paso a que se constituyera el medir la diferencia de los potenciales estrato-volcán inferior lávico y eventos naturales utilizando un voltímetro y dos paralelos con emplazamiento y destrucción electrodos impolarizables clavados en el de domos que conforman el Ubinas suelo (un electrodo fijo y uno móvil), antiguo; finalmente se constituyó un cono unidos al voltímetro por un cable super-lávico producto de una actividad conductor. Las medidas se tomaron a un efusiva que conforma el Ubinas Moderno, paso de 100 m. La calidad de estos datos que después experimentó una etapa está en función de diversos fenómenos explosiva de erupciones plinianas naturales y artificiales que podrían originándose la caldera de explosión actual considerarse como fuentes de ruido y que (Rivera M., 1998.). generalmente están ligados a condiciones geológicas del terreno como por ejemplo: Generación del potencial espontáneo los fenómenos electrocinéticos, variaciones laterales de resistividad eléctrica del El fenómeno de Potencial Espontáneo terreno, fenómenos electroquímicos está asociado a corrientes naturales que producidos por diferencia en la son provocadas por diferentes fenómenos, composición de las aguas subterráneas, la en particular a la interacción geoquímica actividad bioeléctrica vegetal, las con minerales metálicos, a los gradientes corrientes magnetotelúricas; los ruidos de temperatura existentes y a la filtración artificiales como la presencia de conductos del agua en el suelo. subterráneos, pozos, cables eléctrico, etc. y los ruidos instrumentales (tipo de Potenciales Electroquímicos. Llamado material utilizado). también efecto de pila de concentración, mediante el cual se genera una diferencia de potencial por óxido-reducción de los Contexto geológico y volcanológico del electrolitos en contacto con algún mineral volcán ubinas (Sato et Money, 1960). 48
  • 3. Método potencial espontáneo, volcán Ubinas y método geoquímica, vigilancia volcánica. Potenciales Electrotérmicos. En una roca la velocidad del fluido que va a ser puede aparecer un gradiente de potencial proporcional al gradiente de presión eléctrico por la simple aplicación de un impuesto e inversamente proporcional a la gradiente de temperatura. Este fenómeno viscosidad del fluido está ligado a la difusión térmica de los iones. La electrofiltración puede traducirse entonces por la acumulación o suma de Fenómenos Electrocinéticos. El fenómeno estos dos gradientes (Figura 2). La o efecto de filtración en el cual el flujo de cantidad de cargas que van a participar en los fluidos a través de un medio poroso la circulación depende de la relación entre puede causar un gradiente de potencial. las fuerzas de adhesión al sólido y aquellas Los fenómenos electrocinéticos son de convección debido a la circulación. generados por la circulación de los fluidos (agua, gas y vapor) subterráneo en los SECCIÓN LONGITUDINAL DE UN CAPILAR medios porosos (rocas), y se pueden Densidad de cargas + 0 explicar por el sistema de doble capa D.C.E. eléctrica (Stern, 1924) , Figura 1. Potencial Eléctrico OHP Perfíl de velocidad I HP Ión absorbido =0 Solucion Normal Ión hidratado Mineral LIQUIDO Capa difusa de Gouy S SÓLIDO Densidad de cargas - OHP Capa de Stern o I HP Xs A B Figura 2. Evolución de densidad de cargas Figura 1(A). Distribución ionica esquemá- eléctricas, de la velocidad del líquido y del tica de la doble capa eléctrica (DCE), y potencial eléctrico representados en la (B) Evolución del potencial ξ sección longitudinal de un “capilar” perpendicularmente a la interface; IHP, OHP: planos de Helmholtz interno y externo; ξ: potencial en el plano de cizalla INTERPRETACIÓN DE S. ANOMALÍAS P.E. EN REGIONES VOLCÁNICAS Los fenómenos electrocinéticos reflejarán por tanto las relaciones En el caso de un estudio geofísico por existentes entre el desplazamiento relativo Potencial Espontáneo de la estructura de dos fases (por ejemplo: sólido / liquido) interna de un volcán, se puede esperar dos y las características fisico-químicas de su contextos bien definidos: interface. Contexto Hidrogeológico. Las anomalías Electrofiltración. El fenómeno deno- negativas de P.E., están relacionadas a minado electrofiltración consiste infiltraciones gravi-tatorias de las aguas fundamentalmente en la producción de un meteóricas hasta la napa acuífera y cuya gradiente eléctrico generado por el variación es proporcional a la movimiento de un fluido (por ejemplo profundidad del acuífero o a la distancia agua) dentro de un medio poroso (por de la zona no saturada (Jackson & ejemplo roca).. Al aplicar un gradiente de Kauahikaua, 1987). Esta anomalía se presión en una capilar, se produce una produce en las partes bajas (faldas) y circulación monofásica laminar del fluido alrededores del edificio volcánico. y se establece (por tanto) un gradiente en 49
  • 4. K. Gonzales Contexto Hidrotermal. Las ano-malías partes bajas del mismo y en direcciones NE, positivas que se dan en la parte central del NW, SE y SW . Asimismo se realizaron edificio, se correlacionan a zonas de medidas dentro de la caldera y en las partes transferencia hídrica y térmica bajas del volcán para unir los perfiles y ascendentes. El ascenso de fluidos referirlos a la base situada en la Laguna (evaporación del agua que llega próxima al Piscococha (parte W del volcán), magma), produce una mayor considerada como estable. Mapa 1. concentración de cationes en las partes altas de las ramas ascendentes convectivas y de aniones en las partes bajas de las mismas. P.E. 8 6 4 Modelo de generación de P.E. en un volcán activo 2 0 0 4 2 0 6 En zonas volcánicas activas, la 8 10 generación del P.E. puede ser producido por Convección Conducción dos fuentes de corriente de electrofiltración: una ligada al vapor ascendente (parte 10 caliente, efecto hidrotermal), y la otra a la 6 8 4 infiltración gravitatoria del agua (parte fría, 0 2 efecto hidrogeológico). Cuerpo Magmático Parte Caliente (circulación ascendente). El vapor de agua proviene de la remobilización del agua meteórica que se infiltra y entra en contacto con las zonas calientes. El vapor de agua es un factor preponderante para la Figura 3. Modelo de distribución de disipación térmica por convección bifásica. isopotenciales asociadas a una fisura Antraygues (1991) propuso un modelo de activa y anomalía P.E. asociada (Antraygues, 1991). generación de P.E. por electrofiltración en una fisura activa (Figura 3). Presentación de medidas de P.E. Las medidas de P.E. realizadas en el volcán Parte Fría (circulación descendente). En Ubinas en forma de perfiles radiales, se esta parte, el agua meteórica se infiltra presentan en función de la altura (Figura 4) gravitatoriamente y en la cual no interviene y de la distancia (Figura 5). En general, la la actividad hidrotermal. La generación de tendencia de estos cuatro perfiles es la las anomalías negativas presentes en esta misma. Se muestra una buena correlación parte, está ligada al fenómeno entre las variaciones de amplitud de la señal hidrogeológico y varían en forma de P.E. y la altura (el potencial P.E. proporcional a la profundidad a la napa de disminuye linealmente con el cambio de agua subterránea. topografía). La mayor amplitud se presenta en el perfil SE, donde el potencial alcanza – PRESENTACIÓN E 1734 mV. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS En la Figura 5, se presenta el perfil Localización de medidas. Las medidas de radial SE de P.E. en función de la distancia, P.E. se realizaron en 4 perfiles radiales en comparación con la topografía del sobre el volcán, desde la cima hasta las 50
  • 5. Método potencial espontáneo, volcán Ubinas y método geoquímica, vigilancia volcánica. volcán. El potencial va disminuyendo en perfiles, se ajusta a la descripción que se función de la altura hasta el punto P (4175 había dado anteriormente sobre la generación m.s.n.m.), desde donde empieza a disminuir del P.E. en el caso de un volcán activo. El bruscamente hasta llegar a su máximo de efecto topográfico y el efecto de convección amplitud (-1734 mV). Posteriormente va hidrotermal (Aubert, 1989) se encuentran aumentando hasta –32mV. (5060 m.s.n.m.), presentes en los cuatro perfiles. y la variación del potencial que se observa desde esta altura hasta la parte sumital En el perfil de la Figura 6, se volcán es en forma de “W”, llegando a observa la buena correlación entre la hacerse positivo (34 mV.) en el borde de la amplitud P.E. y la altura (topografía). El caldera. Esta “W” se observa en los cuatro efecto hidrogeológico que se da en la parte perfiles. fría del volcán está asociado al efecto electrocinético producido por la infiltración de las aguas meteóricas. En la parte alta del volcán (zona caliente) el potencial 8198 aumenta en forma proporcional a la altura, y la variación del P.E. que se da en esta parte 8196 esta asociada a la convección hidrotermal. La zona comprendida entre la zona fría y la caliente, podría corresponder a la zona de 8194 transición entre el efecto hidrogeológico y la V. UBINAS (5672 m.s.n.m.) convección hidrotemal. R. P 8192 a ra Lag. En la parte sumital el comportamiento Piscococha de la señal de P.E., “W”, podría estar 8190 relacionado a diferencias en las características litológicas del material 8188 UBINAS volcánico, cuya variación de permeabilidad y porosidad se traducen como variaciones de 8186 resistividad eléctrica y por consiguiente, del potencial natural. 8184 La anomalía concéntrica observada en 292 294 296 298 300 302 304 el volcán Ubinas (a la altura de 4500 m.s.n.m.) podría interpretarse como una Mapa 1. Volcán Ubinas. antigua caldera de forma circular de 6 Km. Cruces = Localización de medidas de de diámetro. P.E. El método de Potencial Espontáneo es Se ha obtenido un mapa de aplicado para localizar zonas de isopotenciales en base a los datos de P.E. transferencia hídricas subterráneas, (Mapa 2), en el cual se observa una asociadas a grandes estructuras de edificios anomalía negativa de forma concéntrica volcánico, y puede por tanto, permitir el entre los 4100 y 4750 m. de altura y cuya estudio de la actividad volcánica actual en mayor amplitud se localiza en el lado SW volcanes activos. del volcán. Interpretación de anomalías. La forma como se presenta la señal de P.E. en los 51
  • 6. K. Gonzales 0 -250 P.E. (mV) P.E. (mV) -250 -500 -750 4500 4750 5000 5250 4500 4750 5000 5250 ALTURA (m). ALTURA (m) Perfil NE Perfil NW 0 0 REF.CIMA SW -250 -500 ) P.E. (mV). V -750 m -250 ( . E . P -1000 -1250 -1500 -500 -1750 4500 4750 5000 5250 5500 3750 4000 4250 4500 4750 5000 5250 ALTURA (m) ALTURA (m) Perfil SW Perfil SE Figura.4. Perfiles radiales realizados en el volcán Ubinas. 52
  • 7. Método potencial espontáneo, volcán Ubinas y método geoquímica, vigilancia volcánica. Perfiles P.E. y topográfico del cono del V. Ubinas. Altura (m) 5500 TOPOGRAFÍA 5000 4500 4000 PS (mV.) 3500 0 "W" P.E. -500 -1000 -1500 -2000 40 30 20 DISTANCIA (en Km.) Figura. 5. Perfíl P.E. SE y perfíl topográfico del V. Ubinas. 8197 SP (mV) 8196 200 8195 0 -200 8194 -400 8193 -600 Lag. -800 8192 Piscococha Limite de Caldera -1000 8191 -1200 -1400 8190 -1600 8189 -1800 UBINAS 8188 0 1 2 3 Km 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 Mapa 2. Mapa de isopotenciales de P.E. en el volcán Ubinas. 53
  • 8. K. Gonzales Perfiles P.E. y topográfico del cono del V. Ubinas. Geoquímica aplicada a vigilancia sísmica PS (mV.) "W" 0 El I.G.P. realiza un muestreo de 116 P.E. -500 fuentes termales en el sur del Perú asociadas a los volcanes Sabancaya, Misti, Ubinas, -1000 Chachani, Pichu Pichu, Yucamane y -1500 Tutupaca. Una de las fuentes termales cuyo Altura (m) -2000 muestreo se realiza diariamente pertenece a 5500 TOPOGRAFÍA la vertiente N° 2 de la Empresa 5000 efecto hidrogeológico embotelladora de agua mineral natural Socosani S.A. Actualmente, y luego de un 4500 zona de monitoreo geoquímico efectuado durante transición 4000 convección hidrotermal algunos meses, se tiene indicios que la 3500 composición química de las aguas de Acuifero Socosani, varía en algunos casos antes o 3000 10 8 6 después de la ocurrencia de algún evento DISTANCIA (en Km.) sísmico local Figura 6. Interpretación de anomalía P.E. Básicamente las rocas que pueden en el volcán Ubinas albergar aguas subterráneas para alimentar fuentes termales en el área de estudio son las rocas sedimentarias consolidadas (areniscas GEOQUÍMICA del Grupo Yura y las calizas de la Fm. Socosani). La recarga de los acuíferos Los estudios de Geoquímica en el sucede por la infiltración de aguas de Perú han sido inicial y tradicionalmente precipitación que migran a través de fallas y aplicados para trabajos de prospección. fracturas a unidades geológicas permeables. Pero ahora se esta desarrollando en el Durante su migración, estas aguas se Instituto Geofísico del Perú, dos aspectos calientan por el calor producido por la importantes: uno de los cuales es la parte actividad volcánica arrastrando consigo relacionada a la Volcanología para la elementos químicos, los cuales bajo ciertas identificación de sistemas hidrotermales de condiciones de presión y temperatura, son las diferentes estructuras volcánicas, áreas más fáciles o difíciles de ser disueltos. geotermales y por consiguiente el Estas aguas son transportadas por sistemas hidrotermalismo asociado; y el otro aspecto de fracturación para después emerger a la importante es la ayuda que la Geoquímica superficie. puede brindar cuando es aplicada a estudios de Sismología. En la parte de Geoquímica se Esta facilidad que presentan los desarrollaron dos aspectos: Geoquímica elementos químicos (componentes de las aplicada a Vigilancia Sísmica a través de un rocas sedimentarias del área de estudio) a muestreo sistemático de las fuentes termales ser disueltos por las aguas subterráneas, de Socosani y Muestreo de Gas del Suelo está en función de los procesos CO2 (sobre la caldera del volcán Ubinas) geodinámicos de subducción de la placa de para encontrar las zonas de mayor emisión Nazca bajo la Sudamericana. Este proceso de gas del suelo; cuyo objetivo esencial es de subducción da lugar a la acumulación de el de prevención de desastres mediante la esfuerzos produciendo cambios en las determinación de los cambios producidos en condiciones físicas y químicas de la corteza las aguas termales previos a erupciones terrestre antes y después de ser liberados volcánicas y a la ocurrencia de eventos (ocurrencia de eventos sísmicos). sísmicos. 54
  • 9. Método potencial espontáneo, volcán Ubinas y método geoquímica, vigilancia volcánica. En la Figura 7 se muestra la se postula una relación entre los cambios variación de la relación en concentración químicos que experimentan las aguas y la Na/Ca con respecto al tiempo. Se observa ocurrencia de sismos. Relación que no esta que la composición correspondiente a las completamente establecida hasta después de muestras tomadas los días 6, 24 de febrero y hacer un análisis más detallado de los los días 3 y 31 de marzo de 1998 cambian sismos y de los elementos químicos. notablemente, cambios que podrían estar relacionados a los sismos ocurridos los días 5, 22 de febrero y 31 de marzo y cuyas magnitudes son 4.0, 3.8, y 4.0 mb Socosani vertiente N°2 2.0 respectivamente. Se observa que el cambio Ca/Na en la composición química de las muestras de los días 6 y 24 de febrero de 1998 se producen días después de ocurrido el evento 1.8 sísmico.. Sin embargo, el cambio en la 1.6 06/2/98 composición química de la muestra tomada el día 31 de marzo de 1998 es progresivo. 2/03/98 De la Figura 7 se deduce que este importante cambio se manifiesta 1.4 24/2/98 gradualmente con diez días de anterioridad 31/03/98 Este tipo de análisis podría ayudar 1.2 DIC-97 ENE-98 FEB-98 MAR-98 ABR-98 significativamente en la prevención de desastres en caso de sismo si se llega a establecer una relación directa de los cambios en composición química con la ocurrencia de sismos (sismo del día 31 de marzo de 1998), relación que no se puede 15 AYACUCHO generalizar debido a que no todos los 22/02/98 14/01/98 eventos sísmicos producen o preceden un PUNO LAGO cambio en la composición química de las 12/04/98 TITICACA 16 AREQUIPA aguas, tal es el caso del día 02 de marzo de 05/04/98 Socosani V-1,V-2 y V-3 1998 (no está relacionado a algún evento O 31/03/98 sísmico). CÉ MOQUEGUA AN B 30/12/97 05/02/98 17 O 14/04/98 O PA CÍ L En el mapa 3 se muestra los FI I CO V TACNA epicentros de los sismos ocurridos desde Fuente Termal Epicentro sísmico I A Diciembre de 1997 hasta Abril de 1998. 18 CHILE Existe información de los sismos localizados 75 74 73 72 71 70 cerca a la fuente de Socosani ocurridos en este periodo de tiempo, pero que no pueden ser tomados en cuenta debido a la falta de Figura 7. Socosani Vertiente N° 2. muestras tomadas en el mes de Enero y Variación de parámetros químicos parte Diciembre de 1997. asociado a la ocurrencia de sismos. De los resultados hasta ahora obtenidos de la Vertiente. N° 2 de Socosani, 55
  • 10. K. Gonzales 8193 8193 8193 8193 1900 1850 800 750 850 700 1800 650 900 1750 1000 1700 1050 1100 500 1650 8193 1600 1150 1200 1350 400 1550 1300 350 1500 300 1450 250 1400 8192 200 150 100 Fumarolas 50 0 8192 Falla 8192 Probable 8192 Muestreo de Fumarolas 8192 Muestreo de CO2 297 297 297 297 297 298 298 298 298 Mapa 4. Caldera del volcán Ubinas. Muestreo de gas CO2 del suelo. En setiembre de 1998 se realizó un emisión de CO2 del suelo sobre la caldera y muestreo del gas CO2 del suelo sobre la en las laderas del volcán Ubinas para caldera del volcán Ubinas, para poder tener determinar y delimitar la existencia de evidencias de este alineamiento o de algún posibles fallas asociadas a este sistema. otro fallamiento sobre la caldera del volcán, para determinar las zonas anómalas de Cráter Ubinas 2500 Se realizó un perfil y medio (de forma 2000 semicircular bordeando el cráter activo) sobre la caldera del volcán Ubinas con 1500 CO2 ppm distancias de 50 m. entre cada punto de 1000 muestreo (Mapa 4). El muestreo se hizo en tubos de vidrio cuyo análisis se realizó en el 500 IGF de Italia. Los resultados obtenidos se 0 muestran en la Figura 8 0 200 400 600 800 1000 metros 1200 1400 1600 1800 2000 En la Figura 8 los puntos con valores elevados en concentración de CO2 corresponden a los puntos de muestreo 1100, 1800 1850, y 1900, los cuales se Figura 8. Muestreo de CO2 en la caldera encuentran alineados con la probable falla del volcán Ubinas. mapa 4 para la de dirección NW en la caldera del volcán ubicación de los puntos. Ubinas. 56
  • 11. Método potencial espontáneo, volcán Ubinas y método geoquímica, vigilancia volcánica. El muestreo de gas CO2 del suelo ha Klaus Steinmüller & Bilberto Zavala C. contribuido a determinar los lugares de (1997): Hidrotermalismo en el sur del Perú. mayor emisión de CO2 en la caldera del Boletín N° 18, Serie D, INGEMMET. volcán Ubinas y poner en evidencia el alineamiento de los puntos de mayor emisión Maurice Aubert & Ishia Nurrahma Dana de gas con la falla de dirección N30°W (1994) Interprétacion des profils radiaux de sobre la caldera del volcán. polarisatión spontanée (PS) en volcanologie. Possibilités d’application de la méthode PS La aplicación conjunta de diferentes a la surveillance des volcans actifs. Bull. técnicas y métodos geofísicos y geoquímicos Soc. Géol. Fr., N°2. en el estudio de volcanes activos nos permite lograr un mejor conocimiento de su Rivera M. (1998). Tesis: “El volcán Ubinas estructura y sistema hidrotermal. (sur del Perú): geología, historia eruptiva y evolución de las amenazas volcánicas BIBLIOGRAFIA. actuales”. Ishido T. & Mizutani H. (1981). Tsunogai U. & Wakita H. (1995). Experimental and theorical basis of Precursory Chemical Changes in Ground electrokinetic phenomena in rock-water Water: Kobe Earthquake, Japan. Science, systems and its applications to geophysics – Vol. 269 – 7 July 1995. J. Geophys. Res., 86. 1763 – 1775. Zablocki, c.j., (1976 - 1979). Mapping Jackson D. & Kauahikaua J. (1987). – thermal anomalies on an active volcano by Regional SP anómalies at Kilahuea. In : the Self-potential method, Kilauea, Hawaii Volcanism in Hawaii. – USGS. Prof. Paper Proceedings 2nd U.N. Symposium of the 1350 chapter 40, 947-959. development and use of geothermal sources, San Francisco, California, May 1975, 2, 1299 – 1309. 57