Vigilancia de emisiones Se?ales precursoras en el volc¨¢n Usu

Durante los ¨²ltimos tres a?os, investigadores del Instituto Tecnol¨®gico y de Energ¨ªas Renovables (ITER) de Tenerife y de la Universidad de Tokio (Jap¨®n) hemos investigado la utilidad de la emisi¨®n o desgasificaci¨®n difusa de di¨®xido de carbono (CO2) y otras especies vol¨¢tiles en volcanes activos para los programas de vigilancia y predicci¨®n de erupciones volc¨¢nicas. Estas investigaciones se llevan a cabo en volcanes situados en diferentes ambientes geotect¨®nicos y climatol¨®gicos: Canarias, Cabo Verde, Jap¨®n, Am¨¦rica Central y Pap¨²a Nueva Guinea. Los resultados reflejan no s¨®lo que los volcanes emiten a la atm¨®sfera importantes niveles de emisi¨®n difusa de CO2, sino que adem¨¢s la vigilancia continua de estos niveles puede ser muy ¨²til para los programas de reducci¨®n del riesgo volc¨¢nico, como se est¨¢ viendo ahora en la actividad eruptiva del volc¨¢n japon¨¦s Usu.La emisi¨®n difusa de CO2 en ¨¢reas volc¨¢nicamente activas est¨¢ siendo de un especial inter¨¦s para la volcanolog¨ªa. El CO2 es uno de los componentes mayoritarios de los gases disueltos en los magmas, y su baja solubilidad en los mismos hace que este gas se escape con suma facilidad hacia la superficie a trav¨¦s de penachos volc¨¢nicos, fumarolas, o en forma difusa a trav¨¦s de los suelos. Detectar y delimitar aquellas zonas que presentan niveles an¨®malos de desgasificaci¨®n difusa de CO2, as¨ª como cuant¨ªficar la cantidad total de CO2 que emite un volc¨¢n a la atm¨®sfera es muy importante para los programas de vigilancia volc¨¢nica. Cambios significativos en los niveles de emisi¨®n de CO2 en ¨¢reas volc¨¢nicamente activas, as¨ª como cambios de la distribuci¨®n espacial de las anomal¨ªas de CO2 en superficie van a estar siempre ligados a movimientos de magma en el subsuelo y/o cambios de la actividad s¨ªsmica en los edificios volc¨¢nicos.

Registro continuo

Debido al car¨¢cter innovador de estas investigaciones, muy pocos son los volcanes que disponen de un programa geoqu¨ªmico que implique el registro en modo continuo de los niveles de emisi¨®n difusa de CO2: Teide (Tenerife, Espa?a), Santorini (Grecia), Campi Flegrei, Vesuvio (Italia) y Long Valley (California, EE UU). Ninguno de estos volcanes se encuentra en la actualidad en una crisis preeruptiva. Por lo tanto, otra forma de evaluar la utilidad de este tipo de estudios para la vigilancia volc¨¢nica es comparar los niveles de emisi¨®n difusa an¨®malos entre volcanes con distintos registros eruptivos. Para ello se han seleccionado volcanes activos en funci¨®n del ambiente geotect¨®nico y condiciones climatol¨®gicas como consecuencia del m¨²ltiple origen que puede tener el CO2 en el ambiente superficial.

Un primer grupo de volcanes estudiados lo constituyen el Teide (Tenerife), Cumbre Vieja (La Palma), El Hierro, Timanfaya (Lanzarote) y Pico do Fogo (Cabo Verde), situados en zonas de intraplaca y semi¨¢ridas. Los resultados indican la existencia de tres poblaciones geoqu¨ªmicas (niveles de fondo, intermedios y an¨®malos) en cada uno de los volcanes. La existencia de una poblaci¨®n an¨®mala de emisi¨®n difusa de CO2 refleja una clara perturbaci¨®n de origen profundo sobre el modelo de desgasificaci¨®n superficial, y por consiguiente, ¨¦stos son los valores m¨¢s representativos de un CO2 volc¨¢nico. Los volcanes que han experimentado un mayor n¨²mero de erupciones tambi¨¦n presentan mayores niveles de emisi¨®n difusa de CO2. Este tipo de estudios han sido tambi¨¦n desarrollados en volcanes situados en zonas de subducci¨®n: Am¨¦rica Central y Jap¨®n, reflej¨¢ndose tambi¨¦n una estrecha relaci¨®n entre los niveles de emisi¨®n difusa an¨®malos de CO2 y la actividad eruptiva.

El primer estudio sobre desgasificaci¨®n difusa de CO2 en un volc¨¢n activo japon¨¦s, el Miyake-jima, fue hecho por investigadores del ITER: Pedro A. Hern¨¢ndez y Jos¨¦ M. L. Salazar. En la actualidad, Pedro A. Hern¨¢ndez lleva tres a?os investigando volcanes activos japoneses gracias a un contrato de investigador posdoctoral de la Uni¨®n Europea y del Gobierno japon¨¦s en la Universidad de Tokio. Este marco le ha dado la oportunidad de materializar este tipo de estudios en varios volcanes japoneses: Usu, Hakkoda, Izu-Oshima y Sakura-jima.

En el caso del volc¨¢n Usu se han realizado dos campa?as cient¨ªficas consecutivas, en 1998 y 1999, por ser uno de los volcanes m¨¢s activos de Jap¨®n. Desde 1626 se han registrado 9 erupciones explosivas en el volc¨¢n Usu y la mayor parte han generado flujos pirocl¨¢sticos. Las erupciones volc¨¢nicas ocurridas en 1663, 1822, 1910, 1944-45 y 1977-82 en Usu llegaron a causar la p¨¦rdida de vidas humanas como consecuencia de los productos arrojados por el volc¨¢n: cenizas volc¨¢nicas, flujos pirocl¨¢sticos y flujos de lodo. El tiempo de duraci¨®n para cada una de estas erupciones fue de un mes a dos a?os, y el tiempo de reposo entre ellas, de treinta a cientos de a?os. La actual actividad eruptiva en Usu tiene lugar 23 a?os despu¨¦s de la ¨²ltima erupci¨®n.

Seg¨²n Akihiko Tomiya, del Servici¨® Geol¨®gico Japon¨¦s, "los fen¨®menos precursores de estas erupciones hist¨®ricas ocurridas en Usu han sido principalmente los terremotos volc¨¢nicos ocurridos desde 32 horas a 6 meses antes de las erupciones", pero es preciso reconocer que la actividad eruptiva ocurrida en Usu en el pasado pudo haber generado otro tipo de se?ales precursoras, adem¨¢s de las s¨ªsmicas; muy posiblemente ¨¦stas nunca fueron detectadas por la carencia de sistemas de vigilancia de otra naturaleza o fundamento. Los sistemas naturales como los volcanes siempre generan se?ales precursoras relacionadas con un cambio de las condiciones termodin¨¢micas en profundidad, y estas se?ales premonitorias pueden ser tanto geof¨ªsicas como geoqu¨ªmicas. Otro hecho muy diferente es que los que trabajamos en esta ¨¢rea cient¨ªfica estemos vigilando todo lo necesario y suficiente para detectar estas se?ales precursoras.

Crisis s¨ªsmica

Los estudios realizados por Pedro A. Hern¨¢ndez y colaboradores en el Usu han proporcionado importantes datos que en la actualidad se est¨¢n aceptando como claras se?ales premonitorias de su reciente actividad eruptiva. La emisi¨®n difusa de CO2 en la zona sumital del Usu en septiembre de 1998 era de 120 toneladas diarias, mientras que estos niveles llegaban casi a triplicarse en septiembre de 1999, alcanz¨¢ndose las 330 toneladas diarias de CO2 emitidos a la atm¨®sfera. Estas variaciones detectadas tienen que estar relacionadas con incrementos significativos de la presi¨®n del sistema volc¨¢nico en profundidad antes de entrar Usu en erupci¨®n.

La reciente crisis s¨ªsmica ocurrida en este volc¨¢n tuvo lugar s¨®lo 72 horas antes que ocurriera la erupci¨®n volc¨¢nica del 31 de marzo, pero estos trabajos reflejan que cambios significativos en la emisi¨®n difusa de gases se han detectado varios meses antes de que ocurriera esta crisis volc¨¢nica.

Nemesio P¨¦rez es vulcan¨®logo.