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Fundada en 1962

SOC

IEDA

D GEOLOGICA DE CH

ILE

la serena octubre 2015

Peligros del Complejo Volcánico San José, Cajón del Maipo, Región Metropolitana de Santiago, Chile. Carolina Silva Parejas*1, Gabriel Orozco2

(1) Carrera de Geología, Universidad Andrés Bello, Avda. República 252, Santiago, Chile (2) Red Nacional de Vigilancia Volcánica, Servicio Nacional de Geología y Minería, Chile

* email: carolinasilvaparejas@gmail.com Resumen. El Complejo Volcánico San José posee una importante cubierta glaciaria, altas pendientes y es débilmente activo en tiempos históricos. Sus productos, de composición esencialmente andesítica, son principalmente efusivos, además de depósitos piroclásticos de caída en torno a los cráteres. La zona de alto peligro corresponde al edificio volcánico mismo, su entorno más inmediato y las zonas topográficamente más bajas de las cabeceras del río Volcán y río de Colina, los cuales podrían ser afectados por lavas, caída de piroclastos balísticos, lahares de pequeño volumen y en menor medida, flujos piroclásticos de pequeño volumen. Los lahares de mediano y gran volumen podrían afectar las zonas topográficamente más bajas del valle del río Volcán hasta localidades más alejadas (medio y bajo peligro). Escenarios más remotos como flujos piroclásticos de mediano volumen o avalanchas volcánicas podrían producir flujos menos confinados en los valles que descienden del volcán. En cuanto a la dispersión y caída de piroclastos, en todos los casos considerados, e independiente de la época del año en que ocurriera la erupción, la dirección principal de dispersión sería hacia el este - este sureste. Palabras Claves: volcán San José, Cajón del Maipo,

peligros volcánicos 1 Antecedentes generales El Complejo Volcánico San José (33º47’8’’S/ 69º53’35’’W, 5856 m s.n.m.) está ubicado en las nacientes del río Volcán, afluente del río Maipo, unos 80 km al este de Santiago, en el extremo norte de la Zona Volcánica Sur de los Andes (Stern, 2004). Posee varios centros de emisión de distintas edades alineados en dirección nor-noroeste, formando dos edificios volcánicos principales traslapados. El volcán sur de cima achatada es el cono principal activo, con cuatro cráteres centrales traslapados formando una depresión, en cuya mitad norte, se emplaza el cráter activo, con un pequeño domo en su interior y actividad fumarólica casi permanente. El volcán norte posee un ancho cráter y dos pequeños conos en sus flancos sureste y norte. El Complejo volcánico San José está cubierto por extensos glaciares en su flanco oriental y varios de menor volumen hacia el lado occidental. Sus productos, esencialmente andesíticos, son principalmente efusivos (lavas y en menor medida, domos), además de depósitos piroclásticos de caída en torno a los cráteres. Las primeras determinaciones

geocronológicas de las unidades antiguas de este complejo volcánico indican una edad Pleistoceno Medio a Superior (164+9 a 65+6 ka). No se han encontrado depósitos laháricos en las cercanías del complejo volcánico ni en el valle del río Volcán, solamente depósitos de flujo de detritos (a hiperconcentrados) de origen interpretado como no volcánico. 2 Metodología Para generar la zonificación de peligros volcánicos, se realizó un estudio geológico de los productos emitidos por el volcán, en conjunto con técnicas de modelamiento de procesos volcánicos apropiadas. Durante una erupción volcánica, pueden producirse flujos volcánicos gravitacionales (flujos de lava, flujos piroclásticos, avalanchas volcánicas y lahares), que están controlados por mecanismos diferentes y por tanto con movilidad distinta, existiendo diferentes herramientas numéricas para modelarlos, las cuales se explican a continuación. 2.1 Flujos de lava, flujos piroclásticos y caída de

piroclásticos balísticos: área de impacto proximal

El edificio volcánico y su entorno inmediato es el área más expuesta al efecto de erupciones volcánicas de diferente magnitud. Este entorno proximal puede ser afectado por flujos volcánicos de diferente tipo y por caída de piroclastos balísticos. Para definir esta zona de alto peligro, se utilizó el concepto de línea o cono de energía que se basa en la relación existente entre la altura de inicio de un flujo (H) y el máximo alcance del mismo (L). Dado que el San José corresponde a un complejo volcánico con varios centros de emisión traslapados, la representación del edificio volcánico fue el resultado de la unión de 3 conos H/L (Tabla 1). Valores similares suelen representar flujos piroclásticos densos de pequeño volumen, por ejemplo por colapso de domo (Saucedo et al., 2005; Thouret, 2010; Calder et al., 1999) o por erupciones freáticas o freatomagmáticas (Sheridan & Malin, 1983; Sheridan, 1980). Para la caída de balísticos, se eligió un radio de 3 km partiendo de los distintos cráteres. La envolvente de esos radios se unió con las áreas de los conos H/L, para definir la zona de alto peligro.

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ST 11 TERREMOTOS, VOLCANES Y OTROS PELIGROS GEOLÓGICOS

2.2 Avalanchas volcánicas y flujos piroclásticos

de mediano volumen: área de impacto distal Salvo la presencia local de posibles flujos escoriáceos que habrían descendido sobre glaciares (Moreno et al., 1991), no se han reconocido depósitos de flujo piroclástico importantes ni avalanchas volcánicas dentro de la historia eruptiva de este complejo volcánico. A pesar de esto, se consideró una zona de bajo peligro, dada por el impacto de flujos piroclásticos de mediano volumen, representada por la superposición de dos conos H/L (Tabla 1). Valores similares han representado flujos piroclásticos por colapso de domo pero también por colapso de columna eruptiva (e.g. Calder et al., 1999; Sheridan, 1980). Dado que el Complejo Volcánico San José tiene una gran altura (aprox. 3 km desde su base en el lado chileno) y alta pendiente (~27% del flanco occidental del complejo volcánico supera los 35º de pendiente), se analizó el peligro potencial de colapso sectorial del edificio. Se consideró la avalancha volcánica del volcán Marmolejo ubicado justo al norte y dominado por lavas de morfología y composición química similar al San José. La avalancha del volcán Marmolejo puede ser representada con un cono H/L = 0,18, valor que fue aplicado al Complejo Volcánico San José. Dado que el descenso lineal de la energía a través de conos H/L suele sobredimensionar el efecto en las laderas, se simuló también usando una parábola que representa mejor el confinamiento en los valles (Orozco et al., 2013). 2.3 Lahares: área de impacto distal El modelo computacional LAHARZ (Iverson et al., 1998; Schilling, 1998) predice áreas de inundación por lahares en función de su volumen, a través de análisis estadístico. Se consideraron 3 escenarios de lahares (1, 10 y 50 millones de m3). Se asumió 10 m de profundidad de erosión causada por flujos piroclásticos en glaciares (flujos piroclásticos de erupciones del volcán St. Helens y Nevado del Ruiz erosionaron 2-10 m de nieve desde la superficie de los glaciares; Pierson, 1985; Pierson et al., 1990). Usando el área de los glaciares y una densidad de nieve entre 120 y 500 kg/m3 (no compactada a medianamente compactada), se calcula el volumen de agua equivalente a partir de los drenajes que descienden del cráter activo y finalmente el volumen del lahar, asumiendo un factor de 2. Algunas áreas de inundación obtenidas con LAHARZ fueron modificadas para incluir todos los puntos ubicados 25-30 m sobre el talweg en las zonas proximales. En aquellas áreas en que se presume una mayor inundación considerando la inercia de los flujos en las curvas, se consideró el área de inundación que produciría un lahar de mayor volumen (100-150 millones de m3). 2.4 Caída de piroclastos: área de impacto distal

La dispersión y caída de piroclastos es un proceso controlado tanto por las características de la erupción como por las condiciones meteorológicas imperantes, en particular el viento (altura, dirección y velocidad). Se eligieron 3 escenarios correspondientes a erupciones de magma máfico de características conocidas con columnas eruptivas de 4, 8 y 12 km (IEV=2 a 3-4) (Tabla 2). Para cada escenario, se delimitó la zona donde se depositó más de 1 cm de espesor (umbral de daño potencial para vegetación y casas). Para reflejar la variación estacional, se consideraron 20 años de información de vientos a distintas alturas (4 datos/día y para 17 alturas). El depósito de 1 cm para cada escenario fue rotado según la moda de los ejes de vientos de esa base de datos para cada trimestre. 3 Peligros volcánicos del Complejo Volcánico San José Los registros de erupciones históricas varían entre 7 y 21 eventos entre 1822 y 1960 (Brüggen, 1921, 1950; Casertano, 1963; González-Ferrán, 1995; Petit-Breuilh, 2004), las cuales habrían sido de baja explosividad (índice de explosividad volcánica 1 ó 2) caracterizadas principalmente por explosiones y columnas de gases y cenizas. Pero, a pesar de ser un complejo volcánico históricamente activo, una revisión actualizada del registro histórico (Petit-Breuilh, comunicación escrita 2011) indica que no existen evidencias claras de erupciones importantes y más aún, ningún dato de la actividad volcánica histórica del Complejo Volcánico San José es claramente actividad eruptiva (con magma fresco). Equipos de monitoreo instalados en el entorno del complejo volcánico, han detectado sismos de tipo VT y en menor medida LP en los alrededores de este, con niveles considerados bajos y que indican estabilidad del sistema volcánico (alerta verde). Los principales peligros del Complejo Volcánico San José en caso de una erupción futura, corresponden a caída de piroclastos, lavas, lahares, y en menor medida, flujos piroclásticos y avalanchas volcánicas. De acuerdo a la zonificación de peligros (Figura 1), el área más susceptible de ser afectada por erupciones futuras corresponde al edificio volcánico mismo y su entorno más inmediato (cajón de La Engorda y estero Colina o Marmolejo), los cuales pueden ser afectados por lavas, caída de piroclastos balísticos y en menor medida, flujos piroclásticos de pequeño volumen. Como de alto peligro, también son catalogadas las zonas topográficamente más bajas de las cabeceras del río Volcán y río de Colina, las cuales pueden ser afectadas por lahares de pequeño volumen (<1 millón de m3). La zona de alto peligro incorpora la totalidad de las lavas y proyecciones balísticas, emitidas durante todas las erupciones de este complejo volcánico, desde el Pleistoceno hasta tiempos históricos.

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AT 4 Impacto de las GeocIencIas en la socIedad

En el caso de lahares de mediano volumen (<10 millones de m3), estos podrían afectar las zonas topográficamente más bajas del valle del río Volcán hasta localidades más alejadas y finalmente escenarios de menor probabilidad relativa, como los asociados a la generación de lahares de gran volumen (<50 millones de m3) podrían afectar una parte importante del valle del río Volcán. Escenarios más remotos como flujos piroclásticos de mediano volumen o avalanchas volcánicas podrían producir flujos menos confinados en los valles que descienden del volcán. En cuanto a la dispersión y caída de piroclastos, en todos los casos considerados, e independiente de la época del año en que ocurriera la erupción, la dirección principal de dispersión sería hacia el este - este sureste. Para columnas más bajas, en el caso de viento Raco del este y durante erupciones prolongadas, podría eventualmente existir dispersión y removilización oeste (hacia Santiago), pero dado que serían dispersiones de baja altura, estas serían de poco volumen. 4 Limitaciones y alcances Esta zonificación de peligros volcánicos fue generada para orientar y apoyar la toma de decisiones por parte de la autoridad y organismos involucrados, en el marco de la atención de una eventual crisis volcánica. En estas situaciones, esta información debe usarse como una primera aproximación que se actualizará con información nueva y adecuada a las condiciones específicas del ciclo eruptivo concreto. La zonificación propuesta no debe ser utilizada para la toma de decisiones estratégicas en el ámbito de la planificación territorial o ambiental. Los escenarios de bajo peligro escogidos para el análisis son los de mayor magnitud, esperados dentro de lo razonable para este centro volcánico, de acuerdo a sus características e historia eruptiva. En el caso de una erupción con acumulación de material piroclástico en los sectores proximales, este análisis no considera la removilización post-eruptiva de este material piroclástico a sectores distales. Agradecimientos Esta contribución cuenta con el patrocinio de la Subdirección Nacional de Geología del Servicio Nacional de Geología y Minería. Referencias Brüggen, J. 1921. El volcán San José de Maipo. Historia de su

exploración y de su actividad volcánica. Rev. Chil. Hist. Natural Año XXV, pág. 62-67.

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Thouret, J.C. 2010. Volcanic hazards and risks: a geomorphological perspective. Geomorphological hazards and disaster prevention, eds. Irasema Alcántara-Ayala and Andrew S. Goudie, Cambridge University Press 2010.

Tabla 1. Parámetros considerados en la evaluación de peligros de la zona proximal del Complejo Volcánico San José

Tabla 2. Parámetros eruptivos considerados en la evaluación de dispersión y acumulación de piroclastos en la zona proximal-distal (isópaca mayor a 1 cm) del Complejo Volcánico San José

Eje  Mayor Eje  Menor

M1 Vn.  Lonquimay,  diciembre  de  1988 ~2 24 12 4000 2800 Moreno  y  Gardeweg,  1989

M2 Vn.  Hudson,  9  agosto  1991 ~3 44 14 8000 5600 Naranjo  et  al.,  1993

M3 Vn.  Fuego,  octubre  de  1974 3-­‐4 74 48 12000 8400 Rose  et  al.,  2007

Hb  (m)Ht  (m)Tipo  de  

erupción

Dimensiones  Elipse  *ReferenciaVEIEjemplo

Figura 1. Detalle del sector proximal del mapa de peligros del Complejo Volcánico San José (modificado de Silva et al., 2012)

UBICACIÓN

PELIGROS VOLCÁNICOS

Conos Parábolas

Peligro Alto Peligro Bajo Peligro Bajo

Volcán Longitud Latitud Altura m snm H/L Altura

adicional (m) H/L Altura adicional (m) p Altura adicional

(m)

1 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 0,35 250 0,3 500 180 0

2 Cráter central volcán norte -69,915 -33,762 5544 0,35 250 0,3 500

3 Cono sureste volcán norte -69,905 -33,769 5604 0,35 250

4 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 220 250

Tabla 1. Parámetros considerados en la evaluación de peligros de la zona proximal del Complejo Volcánico San José

Tabla 2. Parámetros eruptivos considerados en la evaluación de dispersión y acumulación de piroclastos en la zona proximal-distal (isópaca mayor a 1 cm) del Complejo Volcánico San José

Eje  Mayor Eje  Menor

M1 Vn.  Lonquimay,  diciembre  de  1988 ~2 24 12 4000 2800 Moreno  y  Gardeweg,  1989

M2 Vn.  Hudson,  9  agosto  1991 ~3 44 14 8000 5600 Naranjo  et  al.,  1993

M3 Vn.  Fuego,  octubre  de  1974 3-­‐4 74 48 12000 8400 Rose  et  al.,  2007

Hb  (m)Ht  (m)Tipo  de  

erupción

Dimensiones  Elipse  *ReferenciaVEIEjemplo

Figura 1. Detalle del sector proximal del mapa de peligros del Complejo Volcánico San José (modificado de Silva et al., 2012)

UBICACIÓN

PELIGROS VOLCÁNICOS

Conos Parábolas

Peligro Alto Peligro Bajo Peligro Bajo

Volcán Longitud Latitud Altura m snm H/L Altura

adicional (m) H/L Altura adicional (m) p Altura adicional

(m)

1 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 0,35 250 0,3 500 180 0

2 Cráter central volcán norte -69,915 -33,762 5544 0,35 250 0,3 500

3 Cono sureste volcán norte -69,905 -33,769 5604 0,35 250

4 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 220 250

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Thouret, J.C. 2010. Volcanic hazards and risks: a geomorphological perspective. Geomorphological hazards and disaster prevention, eds. Irasema Alcántara-Ayala and Andrew S. Goudie, Cambridge University Press 2010.

Tabla 1. Parámetros considerados en la evaluación de peligros de la zona proximal del Complejo Volcánico San José

Tabla 2. Parámetros eruptivos considerados en la evaluación de dispersión y acumulación de piroclastos en la zona proximal-distal (isópaca mayor a 1 cm) del Complejo Volcánico San José

Eje  Mayor Eje  Menor

M1 Vn.  Lonquimay,  diciembre  de  1988 ~2 24 12 4000 2800 Moreno  y  Gardeweg,  1989

M2 Vn.  Hudson,  9  agosto  1991 ~3 44 14 8000 5600 Naranjo  et  al.,  1993

M3 Vn.  Fuego,  octubre  de  1974 3-­‐4 74 48 12000 8400 Rose  et  al.,  2007

Hb  (m)Ht  (m)Tipo  de  

erupción

Dimensiones  Elipse  *ReferenciaVEIEjemplo

Figura 1. Detalle del sector proximal del mapa de peligros del Complejo Volcánico San José (modificado de Silva et al., 2012)

UBICACIÓN

PELIGROS VOLCÁNICOS

Conos Parábolas

Peligro Alto Peligro Bajo Peligro Bajo

Volcán Longitud Latitud Altura m snm H/L Altura

adicional (m) H/L Altura adicional (m) p Altura adicional

(m)

1 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 0,35 250 0,3 500 180 0

2 Cráter central volcán norte -69,915 -33,762 5544 0,35 250 0,3 500

3 Cono sureste volcán norte -69,905 -33,769 5604 0,35 250

4 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 220 250

Tabla 1. Parámetros considerados en la evaluación de peligros de la zona proximal del Complejo Volcánico San José

Tabla 2. Parámetros eruptivos considerados en la evaluación de dispersión y acumulación de piroclastos en la zona proximal-distal (isópaca mayor a 1 cm) del Complejo Volcánico San José

Eje  Mayor Eje  Menor

M1 Vn.  Lonquimay,  diciembre  de  1988 ~2 24 12 4000 2800 Moreno  y  Gardeweg,  1989

M2 Vn.  Hudson,  9  agosto  1991 ~3 44 14 8000 5600 Naranjo  et  al.,  1993

M3 Vn.  Fuego,  octubre  de  1974 3-­‐4 74 48 12000 8400 Rose  et  al.,  2007

Hb  (m)Ht  (m)Tipo  de  

erupción

Dimensiones  Elipse  *ReferenciaVEIEjemplo

Figura 1. Detalle del sector proximal del mapa de peligros del Complejo Volcánico San José (modificado de Silva et al., 2012)

UBICACIÓN

PELIGROS VOLCÁNICOS

Conos Parábolas

Peligro Alto Peligro Bajo Peligro Bajo

Volcán Longitud Latitud Altura m snm H/L Altura

adicional (m) H/L Altura adicional (m) p Altura adicional

(m)

1 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 0,35 250 0,3 500 180 0

2 Cráter central volcán norte -69,915 -33,762 5544 0,35 250 0,3 500

3 Cono sureste volcán norte -69,905 -33,769 5604 0,35 250

4 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 220 250