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descripcion y geologia del volcan tacora en el norte de chile
Tipo: Tesis
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ESCUELA DE INGENIERÍA
Memoria para optar al Título de Geóloga Profesor guía: JOSE MANUEL LATTUS SANHUEZA SANTIAGO, CHILE,
Memoria preparada bajo la supervisión de la Comisión integrada por los profesores: JOSE MANUEL LATTUS SANHUESA ADRIAN MORGADO BENIGNO GODOY Quienes recomiendan que sea aceptada Para completar las exigencias del titulo De geóloga SANTIAGO-CHILE, 202 1
Quiero agradecer en primer lugar a mi madre, sin su apoyo incondicional llegar a estas instancias no habría sido posible, por darme animo cuando más lo necesitaba, por ser un pilar fundamental en mi vida y por inspirarme a no rendirme nunca, por apoyarme en mis decisiones, como cambiarme de universidad estando en último año, por creer en mí y que esto sería posible. A Eduardo, por ser mi cable a tierra, apoyarme, distraerme, aconsejarme y levantarme cuando quería dejar todo y rendirme, por hacer los periodos de fin de semestres más llevaderos y menos estresantes y por hacer que este proceso fuera lo más agradable y poco estresante que se podía. A mis abuelos por apoyarme desde el inicio y aportar con su granito de arena para que su primera nieta pudiera ser la primera en salir de la universidad. A mi abuela, mi mami como la llamo, por regalonearme siempre y esperarme con algo rico durante este periodo universitario y a mi familia, por apoyarme incondicionalmente y creer en mí. No puedo dejar de agradecer a todas las personas que me acompañaron en este proceso, tanto a mis compañeros de universidad, como compañeros de trabajo: A mis jefas por comprender y hacerme más llevadero poder complementar mi trabajo con el estudio, a mis compañeros de trabajo por animarme y alegrar los turnos, en donde no faltaron las risas, carretes y desahogos. A mi partner Stefany, por los años de apoyo, risas, llanto, carretes, terrenos y un largo etc., a mis amigas Mimi, Gabi, Lore, Thiare, por las innumerables anécdotas vividas en los terrenos y durante la carrera en general, y por seguir acompañándome. Sin duda este proceso universitario no habría sido lo mismo sin las personas que conocí a lo largo de este hermoso y extenuante proceso. Agradezco a los profesores miembros de la comisión de este trabajo por entregarme el apoyo necesario para la realización de este proyecto, por las críticas que ayudaron a que este trabajo fuera mejorando. No puedo dejar de nombrar a mis hermanos, Rodrigo y Facundo, quienes me inspiran a mejorar día a día, y ser un ejemplo para ellos. Finalmente, quiero dedicar este trabajo a mi abuelo Alfredo, y mis bisabuelos Rosita y Beto, quienes ya no están aquí para verme llegar al final de este largo camino, pero quienes siempre creyeron y me animaron desde el minuto en que elegí estudiar esta hermosa carrera, y por ser esa inspiración que necesitaba en los momentos difíciles.
Este trabajo modela los peligros volcánicos asociados al volcán Tacora, a través de sistemas de información geográfica y teledetección. Este volcán está ubicado en la XV Región de Arica y Parinacota, específicamente en los 17°43’ S, 69°46’ O. Corresponde a un estratovolcán activo, que presenta actividad fumarólica permanente, sin embargo, su actividad histórica es señalada como no confirmada por algunos autores. Para realizar la zonificación de peligro se modelaron los productos volcánicos de flujo, de lava y lahar, a través de los complementos de software Q-LAVHA y LAHARZ. La modelación de lahares fue realizada bajo tres escenarios de magnitud de volumen de lahar, obteniendo tres zonas de peligro volcánico. En base a esto, la eventual ocurrencia de este evento volcánico, considerando la topografía del lugar, arroja como resultado que el área menos afectada por inundaciones de lahar están en el flanco N en dirección NW, mientras que la zona más afectada estaría ubicada en el flanco NE con dirección al S y el flanco W en dirección SE. La probabilidad de inundación por flujos de lava fue modelada con el complemento Q-LAVHA, el cual muestra una probabilidad no mayor al 10% para los datos estudiados. Finalmente, con estos antecedentes se elaboró un mapa de peligro volcánico de escala 1:50.000 el cual muestra las zonas afectadas por diferentes volúmenes de lahar, siendo este último, el producto eruptivo con mayor probabilidad de ocurrencia en la zona, debido a la topografía del lugar, la presencia de zonas nevadas y escasa vegetación. Palabras claves: Volcán Tacora, lahar, flujo de lava
4.2. Mapas de pendiente, orientación y dirección de flujos ................................... 45 4.3. Interpretación de resultados Software Q-LAVHA ........................................... 45 4.4. Interpretación de resultados software LAHARZ ............................................. 46 4.5. Sugerencias para estudios posteriores .......................................................... 46 Capítulo 5 : Conclusión ............................................................................................... 48 Referencias .............................................................................................................. 50
Figura 1:Mapa de ubicación de la zona de estudio. El cuadro rojo representa la zona de estudio. Fuente: Elaboración propia. Sistema de referencia: WGS 84/ UTM zona 19S .................................................................................................................................... 11 Figura 2: Morfología típica de un volcán. Fuente: Tomado de Tarbuck et al.,2005 .... 13 Figura 3: Estructuras típica de un estratovolcán. Fuente: Tomado de SERNAGEOMIN,2018 ................................................................................................ 14 Figura 4: Esquema sobre los procesos volcánicos descritos. Fuente: tomado de SERNAGEOMIN, 2018. .............................................................................................. 16 Figura 5: Principales tipos de erupciones volcánicas. Fuente: Tomado de Sernageomin,
Figura 17: Mapa de inundación por lahar. Elaboración propia. ................................... 44
Tabla 1: Serie de satélites Landsat. Tomado y modificado de (Goward et al., 2006) .. 20 Tabla 2: características de la serie de satélites Landsat. Fuente: elaboración propia a partir de información de (Landsat Satellite Missions, 2021) ........................................ 21 Tabla 3: tabla con los rangos y sus respectivas direcciones, correspondientes al ráster con la dirección de flujo. .............................................................................................. 37
Los sistemas de información geográfica (SIG), vinculados a la teledetección han surgido como una herramienta para apoyar el proceso de toma de decisiones en desastres volcánicos, siendo útiles para (1) la mitigación del riesgo volcánico, (2) proporcionar herramientas durante una crisis inminente, y (3) para proporcionar una base para planes de emergencia (Pareschi et al., 2000) En este trabajo se dará a conocer la relevancia de los mapas de riesgo geológico y de las acciones de mitigación, prevención y monitoreo de volcanes para una mejor preparación ante situaciones de peligro. El caso del Volcán Tacora es una muestra del largo camino a recorrer para levantar información geológica asociada a la gran cantidad de volcanes existentes en nuestro país.
Según Tilling (1989), en la escala geológica del tiempo, la actividad volcánica ha beneficiado a la humanidad creando terrenos fértiles y de gran belleza escénica, los cuales estimulan y proporcionan sustento, permitiendo así el desarrollo de civilizaciones. Sin embargo, en la escala humana del tiempo, las erupciones volcánicas afectan de una manera negativa a la sociedad si estas ocurren en regiones pobladas y/o cultivadas, por lo que es sumamente importante que los ciudadanos cuenten con información relevante de las zonas de riesgo volcánico, con esta motivación y considerando la gran cantidad de volcanes que hay en el país, es que se realiza este estudio. El volcán Tacora, se encuentra en la posición número 42 dentro del ranking de riesgo especifico de volcanes activos de Chile (SERNAGEOMIN, 2019), además es clasificado como un volcán tipo III, es decir, un sistema volcánico con nivel intermedio de riesgo especifico, sin embargo, dentro de la página del servicio nacional de geología y minería, este no está dentro de los volcanes activos y monitoreados (SERNAGEOMIN, 2019). Esto, junto con la poca información en la literatura al respecto de este volcán, excluyendo algunas memorias de título relacionadas a geotermia, geofísica y riesgos geológicos, hacen necesario indagar con más detalle en la información sobre este volcán, específicamente en el área de riesgos y peligros geológicos.
El volcán Tacora se encuentra en los 17º43’ S, 69º46’ O, este volcán se caracteriza por ser el más septentrional del país, ubicándose en el límite norte de Chile con Perú. Este volcán es del tipo estratovolcán con una altitud de 5.980 m.s.n.m (1.721 m desde su base) y se encuentra ubicado específicamente en la XV Región de Arica y Parinacota, a unos ~100 km al NE de Arica, capital regional (Figura 1). Las localidades aledañas al volcán corresponden a Tacora y Villa Industrial. Para acceder a este volcán, desde Arica se toma la ruta 5, hasta Chacalluta, luego se toma la ruta 11, que lleva a Putre, luego a unos ~6 km al norte, la ruta A-23 permite
llegar a la localidad Tacora, finalmente la ruta A- 107 permite llegar a las faldas de este volcán.
Objetivo general Identificar los riesgos asociados al volcán Tacora basado en sus evidencias eruptivas y su geomorfología, para confeccionar un mapa de peligro volcánico a través de imágenes satelitales y sistemas de información geográfica. Objetivos específicos 1 Recopilar antecedentes del volcán Tacora (últimas erupciones, pueblos aledaños, geología de la zona, etc.) 2 Obtener imágenes satelitales de la zona: multiespectrales, radar y modelos de elevación digital. 3 Procesar información recopilada, en conjunto con las imágenes satelitales, en softwares adecuados (como ArcMap, Qgis, Laharz y Q-lavha). 4 Determinar zonas de riesgos y peligros volcánicos. 5 Elaborar un mapa de peligro con los antecedentes recopilados en escala 1:50. Figura 1 :Mapa de ubicación de la zona de estudio. El cuadro rojo representa la zona de estudio. Fuente: Elaboración propia. Sistema de referencia: WGS 84/ UTM zona 19S
bien, un complejo o grupo volcánico es un conjunto de centros de emisión que comparten un sistema alimentador y que pueden considerarse genéticamente relacionados (Lara et al., 2011). El material expulsado se acumula alrededor el centro emisor, logrando relieves positivos con diversas morfologías, tamaños y cada estructura tiene una historia eruptiva única (Tarbuck et al., 2005). VOLCAN ACTIVO: Se considera geológicamente activo a un volcán cuando ha tenido, al menos, una erupción en los últimos 10 mil años (Holoceno), o cuando presenta signos cuantificables de actividad reciente como desgasificación, sismicidad o deformación del terreno. De acuerdo con esta definición según Lara et al., (2011) hay alrededor de 90 volcanes a lo largo del territorio nacional, sin embargo según SERNAGEOMIN, (2018) existen 92 volcanes activos a lo largo del territorio nacional.
Las sucesivas erupciones de lava, materiales piroclásticos o frecuentemente, una combinación de ambas, a menudo separadas por largos periodos de inactividad forman la estructura del volcán. Durante la actividad volcánica el magma fuerza su camino a la superficie a través de una grieta o fisura, el camino recorrido por este corresponde al conducto o tubo, el cual termina en una apertura en la superficie denominada chimenea (Figura 2). Además, en la cima de muchos volcanes se forma una depresión de paredes empinadas, llamada cráter, que se construye paulatinamente a medida que los fragmentos expulsados se acumulan alrededor de la chimenea (Tarbuck et al., 2005). La actividad volcánica continua genera diversas morfologías volcánicas. A continuación, se describe la morfología del volcán en estudio (figura 3). Figura 2 : Morfología típica de un volcán. Fuente: Tomado de Tarbuck et al.,
ESTRATOVOLCÁN: Es un edificio volcánico formado por una alternancia de lavas y depósitos piroclásticos, emitidos en erupciones sucesivas. Este tipo de volcán se encuentra en todos los ambientes tectónicos, pero es más común en zonas de subducción, como lo es el caso de nuestro país. Su altura comúnmente alcanza de 1-3 km sobre la base, con volúmenes entre 10 y 100 km^3 (SERNAGEOMIN, 2018)
A continuación, se describirán los distintos productos emitidos en una erupción volcánica (Figura 4): FLUJO DE LAVA: corresponde al material incandescente, de alta temperatura (700-1200ºC), formado cuando el magma sale a la superficie de forma pasiva y fluye por los efectos de la gravedad, formando flujos de distintas viscosidades que escurren a diferentes velocidades, en general son inferiores a 1 km/día o hasta 10 km/h (SERNAGEOMIN, 2017). La composición y proporción de elementos formadores de magma, junto con la tasa de emisión, determinan su viscosidad, donde las lavas con menor contenido de sílice (composición basáltica) suelen ser más fluidas o menos viscosas (SERNAGEOMIN, 2018). PIROCLASTOS: corresponde a los fragmentos que expulsan los volcanes cuando presentan erupciones explosivas, este corresponde a un material incandescente fragmentado, que se solidifica en el aire o a ceniza y polvo de Figura 3 : Estructuras típica de un estratovolcán. Fuente: Tomado de SERNAGEOMIN,
Figura 4 : Esquema sobre los procesos volcánicos descritos. Fuente: tomado de SERNAGEOMIN, 2018.
Existen al menos cuatro principales tipos de erupciones volcánicas, estas se clasifican de acuerdo con su comportamiento, las que se describen a continuación (figura 5): HAWAIANA: este tipo de erupción es efusiva (tranquila) con escasa o nula actividad explosiva, se asocia con magmas de composición basáltica o andesítico-basáltica y es común en los volcanes escudo (SERNAGEOMIN, 2018). ESTROMBOLIANA: son erupciones moderadamente explosivas que alternan periodos de gran actividad con otros de calma conocidas como “explosiones rítmicas”. Generalmente las lavas de este tipo de erupción suelen ser fluidas y los materiales que emiten están conformados por escoria, bombas y pocas cantidades de ceniza. Su composición magmática varía desde basáltica a andesítica (SERNAGEOMIN, 2018). VULCANIANA: esta es una erupción explosiva y de corta duración, asociada con la expulsión violenta de piroclastos, que generan columnas eruptivas menores a 10 km de altura sobre el volcán. Pueden ser generadas por cualquier
composición magmática, sin embargo las más comunes son de composición andesítica y dacítica (SERNAGEOMIN, 2018). PLINIANA: este tipo de erupción se caracteriza por ser muy violenta con importante emisión de piroclastos y generación de columna eruptiva que pueden alcanzar alturas entre los 15 y 35 km sobre el volcán y puede prolongarse por periodos de horas hasta días. El volcán y sus zonas aledañas se ven afectados por el emplazamiento de flujos piroclásticos, y la ceniza puede afectar miles de km^2 de superficie, puede llegar a provocar efectos en localidades ubicadas lejos del centro de emisión. Además la inyección de ceniza fina y aerosoles en la estratosfera puede alterar el sistema climático global (SERNAGEOMIN, 2018). Figura 5 : Principales tipos de erupciones volcánicas. Fuente: Tomado de Sernageomin, 2019. Erupción Hawaiana Erupción Estromboliana Erupción Vulcaniana Erupción Pliniana
Originalmente llamado Radar de apertura sintética (SAR) de banda L tipo Phased Array, ALOS es un satélite de observación japonés lanzado en 2006 por la agencia espacial japonesa (JAXA), PALSAR fue uno de los tres instrumentos del satélite de Observación Terrestre Avanzado- 1 (ALOS), este estuvo operativo entre los años 2006 y 2011. Este satélite ha contribuido a los campos del mapeo, observación de la cobertura terrestre regional, monitoreo de desastres y prospección de recursos (ASF, 2022).
Landsat es una serie de misiones de observación de la tierra por satélites, encabezadas por la NASA y el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS). Siendo Landsat- 1 el primer satélite enviado por los Estados Unidos, poniéndose en órbita en Julio de 19 72, este ha contribuido significativamente a la comprensión del medio ambiente de la Tierra, además alentó a una nueva generación de satélites comerciales que proporcionan imágenes espaciales regionales de alta resolución (Williams et al., 2006). La generación de satélites Landsat ha evolucionado con el paso del tiempo, siendo su última misión el Landsat-9, la cual fue lanzada el 27 de septiembre de 2021 (ciencia NASA, 2021) La primera fase de la misión Landsat, estableció una serie de dos satélites de tecnología de recursos terrestres para probar esta serie de satélites. Más tarde, se agrega un tercer satélite a la serie. Los sensores Landsat- 1 consistían en un Return Beam Vidicon (RBV) y el Multiespectral Scanner Experimental (MSS), donde el sistema RBV era considerado el principal instrumento de la misión, sin embargo, este sistema fallo poco después de su lanzamiento, quedando el MSS como el instrumento principal. Para el Landsat 2 y 3 el MSS era considerado el instrumento principal, usando poco el sensor RBV de tres bandas en el Landsat-2. Para el Landsat-3, el sensor RBV se convirtió en un sensor pancromático de 40 m (Goward et al., 2006). Landsat-4 fue lanzado en 1982, seguido por Landsat-5 lanzado en 1984, estos dos satélites llevaban instrumentos MSS y un nuevo instrumento Thematic Mapper (TM), de 30 m y siete bandas espectrales. El Landsat-6 se perdió durante su lanzamiento en 1993, y a principios de 1999 fue lanzado el Landsat- 7 (Tabla 1), ambos satélites llevaban un sensor Enhanced Thematic Mapper (EMT), el cual mejora la banda térmica infrarroja de 60 m a 120 m (Goward et al., 2006).
Tabla 1 : Serie de satélites Landsat. Tomado y modificado de (Goward et al., 2006) Las misiones Landsat continúan en la actualidad, los dos satélites más actuales son el Landsat 8 y 9, los que fueron lanzados en 2013 y 2021 respectivamente. Landsat 8 tiene un ciclo de repetición de 16 días y utiliza los sensores Operational Land Imager (OLI) el cual tiene 9 bandas espectrales y un sensor infrarrojo térmico (TIRS) que tiene dos bandas espectrales. Landsat 9 opera con los sensores Operational Land Imager 2 (OLI-2) y el sensor infrarrojo térmico 2 (TIRS-2), que al igual que el satélite 8, presentan la misma cantidad de bandas espectrales, estos sensores son una versión mejorada de los sensores del satélite anterior (Landsat 8), además recopila las imágenes de la Tierra cada 16 días (Landsat Satellite Missions, 2021). A continuación, se puede ver una tabla que resume las características de la misión satelital Landsat (Tabla 2), esta tabla fue realizada en base a información recopilada en la USGS. Satélite Fecha lanzamiento Fecha desactivación Carga útil del sensor Landsat- 1 22/07/1992 06/01/1978 MSS/RBV Landsat- 2 22/01/1975 25/02/1982 MSS/RBV Landsat- 3 05/03/1978 31/03/1983 MSS/RBV Landsat- 4 16/07/1982 01/06/2001 MSS/TM Landsat- 5 01/03/1984 MSS/TM Landsat- 7 15/04/1999 EMT +
