ATENUACIÓN SÍSMICA EN EL ÁREA DEL
VOLCÁN PETEROA, MENDOZA.
M.C.Manassero (1), J.A.Casas (1), G.A.Badi (1), M.Gomez (3),D.Draganov (2), J.Ruzzante (3)
[1] Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Universidad Nacional de La Plata, Argentina. [2] Department of Geoscience and Engineering, Delft University of Technology, Netherlands. [3] ICES, CNEA, Buenos Aires, Argentina.
La sismicidad de un volcán es uno de los elementos que mejor caracterizan su dinámica. Los fluidos presentes, tales como magma, agua y gases, modifican el estado de tensiones en el medio sólido generando diversas señales sísmicas cuyas características dependen del tipo de fuente y varían según el estado de actividad volcánica (Wassermann, 2011). A su vez, dichos fluidos sumados a la alta heterogeneidad y fracturación típica de los suelos volcánicos, afectan a la energía de las ondas sísmicas modificando notoriamente la señal según dónde se registre. En su trayectoria la amplitud de las ondas es atenuada por la absorción del medio y por la dispersión en las heterogeneidades encontradas. El análisis de este decaimiento de la amplitud revela las variaciones dentro de la estructura volcánica. Información indispensable para la caracterización de la actividad, el modelado de fuentes y el monitoreo de cualquier región con riesgo volcánico.
El objetivo del presente trabajo es obtener información de las características del subsuelo en el área del volcán Peteroa (35°15’ S ,70° 35’ O), provincia de Mendoza, mediante análisis de atenuación sobre datos de actividad sismovolcánica. Este estudio es realizado en el marco del proyecto de cooperación internacional MalARRgue cuyo fin es la caracterización de la subsuperficie para la instalación de una red de estaciones permanentes en el área. Durante el año 2012 se instalaron dos antenas sísmicas compuestas por sismómetros de corto período (fc. 2 Hz y fm. 100 mps) del programa IRIS-PASSCAL (EEUU), una de las cuales se desplegó en el flanco oriental del volcán (Draganov et al., 2012). Se determinan entonces, los factores de calidad del medio contando con datos de seis estaciones ubicadas unos 6 km al E del cráter activo.
El volcán Peteroa, con eventos eruptivos recientes, es el sistema activo actual del Complejo Volcánico Planchón-Peteroa. En los últimos años se dieron una serie de reactivaciones freáticas asociadas a gases y agua con ocasional emisión de ceniza fina, tales como los eventos de 2010 y 2011 que motivaron al Servicio Nacional de Geología y Minería de Chile (OVDAS-SERNAGEOMIN) a instalar estaciones sismológicas sobre el flanco occidental del mismo. Se han detectado desde entonces, gran cantidad de eventos sísmicos asociados a fractura de rocas y a dinámica de fluidos cuyas fuentes fueron estimadas sobre el flanco argentino del Peteroa. Por esta razón y dada la gran atenuación característica de los suelos volcánicos, resulta indispensable conocer la capacidad de absorción del subsuelo para la correcta caracterización de la actividad, la comprensión de su dinámica y la implementación de su vigilancia volcánica.
El factor de calidad del medio (Q) reúne los efectos de la atenuación intrínseca, debida a la absorción de energía por la anelasticidad del medio, y los efectos de la atenuación por scattering, generada por la redistribución de energía en las heterogeneidades halladas en la propagación. Este factor se encuentra íntimamente ligado a parámetros del medio como la viscosidad, densidad, temperatura, grado de fusión y presencia de fluidos. En los sismogramas de eventos cercanos, Q varía con la frecuencia y puede estimarse para ondas directas y ondas coda. Las ondas directas son aquellas que no se desvían en su trayectoria fuente-receptor mientras que la coda es superposición de ondas dispersadas y reflejadas, provenientes de numerosas direcciones, que arriban al receptor después de las ondas directas. Las variaciones espaciales y temporales de Q pueden ayudar a entender la dinámica volcánica así como las modificaciones en la estructura volcánica causadas por factores externos o internos.
Para la determinación del Q de ondas directas, Qd, se utiliza una nueva implementación del método de los cocientes espectrales que analiza la variación del contenido espectral de la señal con la distancia recorrida (Tsujiura, 1966, Rojas Arce, 2013). Se estima el factor de calidad en función de la frecuencia para ondas P y S de eventos volcanotectónicos y para ondas elásticas de eventos de tipo explosivo, todos ellos previamente localizados (Casas et al., 2013). El método permite estimar el Q analizando todos los eventos registrados por cada estación en función del tiempo de viaje de las ondas consideradas. Realizando los cocientes de amplitudes espectrales entre intervalos de frecuencias consecutivos se obtiene una estimación del factor de calidad en función de la frecuencia. Dicha dependencia se asume de la forma Q = Qof α, siendo Qo el factor de calidad para
f = 1Hz y α un exponente relacionado con la distribución de las heterogeneidades.
Dada la distribución homogénea de los eventos en torno a las estaciones y las cortas distancias hipocentrales resultantes de la localización, se asignan los valores de Qo obtenidos a las coordenadas de cada estación asumiendo que las variaciones observadas en los mismos se asocian a los efectos locales en cada una de ellas (Ver figura) .Los valores de α encontrados varían entre 0.12 y 0.41.
Los valores de Qo muestran una alta atenuación de las ondas que atraviesan el flanco oriental del volcán, como es de esperarse en suelos de tipo volcánico y con una geomorfología regulada por el mismo volcán, la erosión glaciaria y la presencia de cursos de agua. Se observa una variación lateral de Qo dentro de la antena al comparar la atenuación entre las estaciones más próximas al volcán y aquellas más alejadas. Dicha variación podría estar asociada a la ubicación relativa de las mismas y los rasgos geomorfológicos.
Se presentarán también los valores del factor de calidad de ondas P y de ondas coda, Qc. Estos últimos estimados asumiendo el modelo de backscattering simple propuesto por Aki y Chouet (1975). Una vez conocidos los valores de Qd y Qc, podrán separarse los efectos de atenuación intrínseca y de scattering mediante la aproximación de Wennerberg (1993) al scattering múltiple de Zeng (1991) más real que el modelo de scattering simple antes asumido. De esta manera podrá definirse la influencia cada uno de dichos procesos en la atenuación de las ondas a través de la estructura volcánica del Peteroa.
Aki K., B. Chouet, 1975. Origin of Coda Waves: Source, Attenuation and Scattering Effects. J. Geophys. Res. 80, 23, 3322-3342.
Badi, G., 2011. : Atenuación sísmica en la región de Nuevo Cuyo. Tesis doctoral, Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Universidad Nacional de La Plata. http://sedici.unlp.edu.ar/ARG-UNLP-TPG-0000002966.
Benavente Zolezzi, O.M., 2010. Actividad Hidrotermal asociada a los Complejos Volcánicos Planchón-Peteroa y Descabezado Grande-Quizapu-Cerro Azul, 36°S y 37ºS, Zona Volcánica Sur, Chile. Memoria para optar al título de geólogo, Universidad de Chile, 204 pp.
Casas, J.A. G.A. Badi, M.C. Manassero, E. Ruigrok, M. Gomez, D. Draganov, J. Ruzzante, I. Lopez Pumarega, D.Torres, 2013. Caracterización de la actividad sismovolcánica en el Volcán Peteroa, Mendoza. Actas Trabajos Completos E-ICES 9 (José Ruzzante et al. Eds). Buenos Aires, Comisión Nacional de Energía Atómica. En prensa
Draganov, D., M. Gómez, E. Ruigrok, D. Torres, J. Ruzzante, 2012. Diseño y avance del Proyecto MalARRgue. Actas Trabajos Completos E-ICES 7 (José Ruzzante et al. Eds), 1a ed., Buenos Aires, Comisión Nacional de Energía Atómica – CNEA, 127-131.CD-ROM. ISBN 978-987-1323-27-2.
Gonzales Contreras, A.C, Selman D.C, 2008. Análisis estructural entre los valles del río Tinguiririca y Teno, Cordillera Principal de Chile central: Microsismicidad y geología superficial.
Rojas Arce, D.N., 2013. Atenuación Sísmica Espectral de ondas P y S: una nueva metodología, y sus resultados para la Región de Nuevo Cuyo. Tesis de grado en Geofísica, Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Universidad Nacional de La Plata.
Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN), 2013. http://www.sernageomin.cl/volcan.php?iId=37. Tsujiura, M., 1966. Frequency analysis of seismic waves: 1. Bull. Earthquake Res. Inst., Tokyo Univ. 44, 873-891.
Wassermann, J., 2011. Volcano Seismology. In P. Bormann (Ed.), New Manual of Seismological Observatory Practice (NMSOP) (68 pp.). Potsdam: Deutsches
Wennerberg, L., 1993. Multiple-scattering interpretations of coda-Q measurements. Bull. Seism. Soc. Am. 83, 279-290. Zeng, Y., 1991. Compact solutions for multiple scattered wave energy in time domain. Bull. Seism. Soc. Am., 81, 1022-1029 Este trabajo fue parcialmente subvencionado por el Min. de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de Argentina, por la Comisión de Investigaciones Científicas de la pcia. de Bs. As. y por el PICT 2007-001769: "Emisión Acústica y Precursores Sísmicos". Se agradece a IRIS PASSCAL por haber provisto el instrumental sismológico.
Figura. Se indican los valores de Qo estimados a partir de las ondas S de todos los
eventos volcanotectónicos
localizados (puntos rojos). Los valores de Qo han sido asignados a las coordenadas de cada estación (triangulos negros). Las líneas de color negro representan el sistema de fallas asociadas a la
distribución de volcanes
(triangulos rojos) (Gonzales Contreras y Selman, 2008; Benavente Zolezzi, 2010).
