Geoquímica de Fluidos
La geoquímica de fluidos es una poderosa herramienta que permite conocer el comportamiento de los volátiles provenientes desde reservorios magmáticos y como estos cambian durante su ascenso a la superficie. Adicionalmente, esta área incluye el estudio de la fase líquida emitida desde fuentes termales relacionadas a volcanes y sistemas geotérmicos. El GIV-UCN realiza investigación en fluidos desde tres subáreas:
Técnicas Remotas: La principal técnica utilizada corresponde a la medición de flujos de SO2 mediante Espectrometría de Absorción Óptica Diferencial (DOAS), la cual se realiza en plumas de gas emitidas desde volcanes activos de forma remota. Las mediciones se realizan de forma estática y móvil, esta última mediante el montaje del equipo a una camioneta, la cual se desplaza bajo la pluma de gas.
Técnicas Directas: El muestreo directo basado en Giggenbach y Goguel (1989), Montegrossi et al (2001) y Vaselli et al (2007) ha sido la técnica más ampliamente utilizada por el GIV-UCN. Esta implica el acceso a fumarolas activas para la toma de muestras mediante el uso de un sistema de tubos de titanio y vidrio. Tradicionalmente se toman muestras de gas en botellas de vidrio-Torion©, y muestras de gas condensado en botellas de vidrio y plástico.
Técnicas Petrológicas: Estas técnicas incluyen la medición de fluidos atrapados en defectos de cristales, tanto en inclusiones vítreas como en inclusiones fluidas. Para realizar mediciones en ambos tipos de inclusiones, es necesario realizar toma de muestras de rocas en terreno, desde la cual son separados cristales que potencialmente puedan contener dichas inclusiones, además del vidrio volcánico, desde el cual es posible conocer las cantidades de fluido desgasificado durante las erupciones.
Geofísica Volcánica
La geofísica volcánica permite entender los procesos que ocurren bajo la superficie de un volcán, es decir, al nivel de los reservorios magmáticos, conducto, el propio edificio e incluso a nivel de superficie. Dentro de las técnicas geofísicas, la sismología es la de mayor importancia debido a que permite determinar de forma precisa los movimientos de magma en subsuperficie, y en consecuencia, detectar precursores de una eventual erupción.
Sismología
Redes temporales de equipos sísmicos son desplegadas en diversos volcanes activos con el objetivo de conocer la actividad en subsuperficie, y en particular, correlacionar la información sísmica con otras provenientes de técnicas complementarias, tales como las relacionadas a las áreas de sensores remotos, geoquímica de fluidos y la misma geofísica (infrasonido).
Infrasonido
Redes temporales de equipos de infrasonido (micrófonos) son desplegados en volcanes con desgasificación pasiva con el objetivos de conocer variaciones en los patrones e intensidad de desgasificación, además de detectar y medir posibles explosiones. Esta es utilizada como herramienta complementaria a la sismología y de otras técnicas de áreas tales como sensores remotos y geoquímica de fluidos.
Volcanología Física
La comprensión de la actividad eruptiva de un volcán en particular en el pasado es clave para entender la actividad actual y la posible actividad eruptiva futura del mismo. Es por este motivo que una tarea fundamental del GIV-UCN es el estudio de la evolución geológica de volcanes activos y potencialmente activos. Los principales resultados de estos estudios son mapas geológicos de volcanes, donde se establecen las distintas etapas de construcción del mismo, las características de las erupciones que permitieron su formación y las edades en las cuales estas ocurrieron. El trabajo de esta área podría ser considerada como la base inicial para el trabajo en los peligros volcánicos.
Evolución geológica de estratovolcanes
Uno de los principales tipos de edificios volcánicos que son estudiados corresponden a los estratovolcanes, mayoritarios a lo largo de todo Chile, y los que concentran la mayor cantidad de actividad eruptiva en tiempos históricos. El orden de priorización para el estudio de estos volcanes se realiza en virtud del ranking de peligrosidad para volcanes en Chile establecido por Lara et al (2011). Campañas de campo son llevadas a cabo para realizar el mapeo de estratovolcanes, donde se incluyen las técnicas tradicionales tales como el muestreo de rocas, realización de columnas estratigráficas, distribución de tipos y tamaños de piroclastos, entre otros. Posteriormente las muestras son analizadas para la determinación de sus características petrográficas, geoquímicas, isotópicas y edades. Adicionalmente, mediante la utilización de Modelos de Elevación Digital (DEM), y en conjunto con los resultados de las técnicas aplicadas en terreno, son determinados los volúmenes eruptivos, y en consecuencia, las características de las erupciones que construyeron el respectivo edificio volcánico.
Volcanismo monogenético
Los centros monogenéticos están definidos como volcanes de poco volumen, los cuales se han emplazado durante una o varias erupciones en un período de tiempo determinado, ya sean días, meses, años o décadas. A pesar que el número de volcanes monogenéticos en el norte de Chile es relativamente bajo, estos han tenido un impacto importante en la historia del volcanismo de la región. Debido a lo anterior, y sumado al escaso conocimiento que aún se tiene hasta ahora de este tipo de volcanes en la zona, nos ha llevado a considerarlos como objetos de estudio relevantes. Tecnología de punta, tal como el uso de drones, es utilizada para la estimación con alta precisión de los volúmenes de dichos edificios volcánicos. Lo anterior se suma a las técnicas clásicas de campo ya descritas para el estudio de la evolución geológica de estratovolcanes.
Depósitos de ignimbritas
Los depósitos ignimbríticos son uno de los rasgos más característicos del volcanismo del norte de Chile, siendo prácticamente las unidades más abundantes del basamento de los volcanes de la región. La vasta extensión de los depósitos ignimbríticos (algunos incluso reconocidos en las costas del territorio Chileno), y en muchos casos la ausencia de las estructuras volcánicas que las generaron, ha impedido tener un conocimiento completo de su historia eruptiva. En consecuencia, hemos abordado el estudio de estos depósitos realizando estratigrafía, sedimentología, petrografía, geoquímica, paleomagnetismo, entre otros.
Sensores Remotos
Volcanes con desgasificación pasiva persistente debido a la presencia de campos fumarólicos, lagos de lava y lagos cratéricos, pueden generar anomalías termales que pueden ser eventualmente detectadas mediante imágenes satelitales. Adicionalmente, estas imágenes tienen la habilidad de detectar la presencia de plumas de gas emitidas continuamente desde volcanes activos, anomalías termales esporádicas producto actividad eruptiva, o bien, realizar el seguimiento de plumas de tefra asociadas a erupciones de tipo explosiva.
VOLCANOMS (Volcanic Anomalies Monitoring System)
GIV-UCN ha desarrollado esta plataforma en línea basado en el uso de imágenes Satelitales Landsat TM, ETM+ y OLI, donde diversos parámetros tales como radiancia termal, área de la anomalía, temperatura efectiva de radiación, flujos de calor y flujos de masa son obtenidos de forma periódica, lo que lo transforma en una herramienta de vigilancia en tiempo casi real. Visita la plataforma VOLCANOMS en presionando aquí.
Técnicas remotas de medición de fluidos
La principal técnica utilizada corresponde a la medición de flujos de SO2 mediante Espectrometría de Absorción Óptica Diferencial (DOAS), la cual se realiza en plumas de gas emitidas desde volcanes activos de forma remota. Las mediciones se realizan de forma estática y móvil, esta última mediante el montaje del equipo a una camioneta, la cual se desplaza bajo la pluma de gas.
Petrología y Mineralogía
Complementario al trabajo de terreno, se realizan estudios petrológicos basados en la geoquímica e isotopía de rocas y depósitos volcánicos. Estos permiten determinar principalmente las características y evolución del magma que originó dichas rocas y depósitos. En consecuencia, es una forma de ver los procesos que han ocurrido en el pasado, y por lo tanto, son un apoyo al trabajo realizado en las áreas de volcanología física y peligros volcánicos, principalmente. Por otra parte, el trabajo en mineralogía consiste tanto en el reconocimiento preciso de fases minerales y como la química de estos. Actualmente, el trabajo se desarrolla en minerales presentes en campos fumarólicos activos, con el objetivo de relacionar su presencia, composición y distribución con los fluidos emitidos desde estas fumarolas.
Geología Estructural
Las estructuras geológicas tales como fallas son uno de los principales responsables del emplazamiento de magma en la corteza y su eventual emisión en superficie, debido a que precisamente facilitan el ascenso de este. Por otra parte, estas misma estructuras pueden facilitar la modificación de los edificios volcánicos, llegando incluso a producir el “rompimiento” de este, mediante el colapso de sus laderas.
En consecuencia, el estudio de las estructuras permite reconocer cuales han permitido la formación de los edificios volcánicos actualmente presentes, potenciales sitios donde eventualmente podría ocurrir ascenso de nuevo magma y posibles estructuras que podrían afectar la morfología de edificios volcánicos ya existentes. De esta forma, el trabajo de esta área se enfoca en el mapeo de estructuras (mediante trabajo de campo y uso de modelos de elevación digital), y el uso de paleomagnetismo para el reconocimiento de zonas con deformación sin rasgos evidentes en superficie.
Peligros Volcánicos
Una de las tareas de mayor importancia en volcanología es el desarrollo de mapas de peligros volcánicos, debido a que estos permiten sintetizar las posibles zonas que serían afectadas por eventuales erupciones. Estos mapas son de vital importancia para el trabajo que realiza la protección civil ante erupciones, ya que estos son los que permiten acotar las áreas de acceso restringido, áreas de evacuación, entre otros.
Los mapas de peligros son una mezcla de trabajo de campo, principalmente obtenido desde los trabajos realizados por el área de volcanología física, una síntesis de los resultados obtenidos por otras áreas de trabajo complementarias (geoquímica de fluidos, geofísica, entre otros) y el modelamiento de dichos eventos mediante rutinas computacionales, con parámetros obtenidos desde el trabajo de campo. Actualmente, GIV-UCN utiliza los software/módulos Ash3D, LaharZ, Q-lavHA, Titan2D, Ballistic y TephraProb (enlace próximamente) para el modelamiento de los peligros. El orden de priorización para el estudio de estos volcanes se realiza en virtud del ranking de peligrosidad para volcanes en Chile establecido por Lara et al (2011).
Difusión
Un elemento clave en la labor científica es la difusión de sus trabajos y actividades no sólo a la comunidad científica, sino que también a la comunidad en general. De esta forma, el GIV-UCN ha comenzado a realizar diversas actividades de difusión en las que se incluyen las redes sociales como: Facebook, Instagram, Twitter y You Tube, mediante entrevistas y reportajes publicados en medios nacionales y locales, noticias y reportajes publicados por la Unidad de Comunicaciones de la UCN (sección difusión), documentales para televisión (sección difusión), y de forma personalizada mediante actividades de diverso tipo, tales como ferias y visitas a comunidades en general (tales como juntas vecinales, colegios, universidad, entre otros).
Comunidad
El GIV-UCN ha comenzado un trabajo con la comunidad en general, inicialmente con comunidades altiplánicas cercanas a volcanes activos.
El plan contempla la enseñanza a niños y comunidad en general de conceptos básicos de volcanología y del volcán en específico con el cual conviven. Parte de este trabajo también puede ser accedido por toda la comunidad a través de nuestra plataforma llamada “Volcanología para Todos”.
En paralelo, se lleva a cabo trabajo con la comunidad para conocer sus percepciones con respecto a los peligros volcánicos, con el objetivo de llevar a cabo un programa de comunidad resiliente basado en el respecto de la cultura de los poblados altiplánicos.
LABORATORIOS
La Universidad Católica del Norte, institución que alberga al GIV-UCN, cuenta con múltiples laboratorios a los cuales el grupo puede acceder para la realización de diversos tipos de análisis. Dentro de este conjunto de laboratorios, las principales técnicas aplicadas son Fluorescencia de Rayos X (FRX), difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica (SEM-EDX y QEMSCAN®) y paleomagnetismo.