Uno de los volcanes más activos de Alaska ha estado en erupción desde mayo de 2021, pero la ubicación de la intensa actividad sísmica se ha movido durante ese tiempo.
por Cheryl Pierce, Universidad de Purdue
Los científicos se han preguntado por qué, y ahora, nuevas imágenes subterráneas revelan que el volcán en realidad tiene dos cámaras de magma, que han impulsado la erupción en constante cambio.
Al igual que un árbol, lo que ves sobre el suelo con volcanes puede palidecer en comparación con lo que sucede debajo de la superficie de la Tierra. Todo el magma y la actividad se acumulan debajo de la superficie y los científicos usan datos sísmicos para medir esta actividad con la esperanza de aprender más sobre la mecánica de un volcán e intentar predecir su comportamiento. Un volcán activo puede montar un espectáculo de fuego o esparcir cenizas por todo el mundo.
Estas erupciones pueden causar caos regional, pero también alterar los patrones climáticos a escala global. Pueden ser socialmente desastrosos, según el Dr. Xiaotao Yang, profesor asistente del Departamento de Ciencias Terrestres, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) de la Universidad de Purdue. Estudia sismología, tectónica y peligros sísmicos.
Yang y un equipo de investigadores estudiaron los datos sísmicos del Gran Volcán Sitkin en el Arco de las Aleutianas de Alaska, que ha estado en erupción desde el 26 de mayo de 2021 (Tiempo Universal Coordinado) con efusión de lava en curso desde finales de julio de 2021. El equipo publicó recientemente sus hallazgos. , “Reservorios dobles fotografiados debajo del gran volcán Sitkin, Alaska, explican la migración de la sismicidad volcánica“, en las Cartas de investigación geofísica de la Unión Geofísica Estadounidense .
En el Gran Volcán Sitkin, la actividad sísmica (terremotos) antes y durante la erupción actual alternó entre regiones al noroeste y al sureste de la cima del volcán, dentro de una zona sísmica con tendencia noroeste-sureste en toda la isla. Yang y sus colegas querían identificar la causa de esta variabilidad espacial, que puede dificultar la advertencia de terremotos y peligros volcánicos.
El equipo construyó una estructura de velocidad sísmica para los 6 kilómetros superiores del Gran Volcán Sitkin, recopilando datos con datos sísmicos de 2019 a 2020 (más de un año antes de que comenzara la erupción) recopilados por el Observatorio de Volcanes de Alaska.
Este artículo investiga cómo se desarrollan estas erupciones volcánicas con el tiempo y qué las controla. El equipo abordó estos problemas mediante la construcción de la estructura de velocidad sísmica de los 6 km superiores por debajo del Gran Volcán Sitkin en el arco central de las Aleutianas. Los hallazgos de este estudio ayudan a comprender mejor el control de los comportamientos de erupción por parte del sistema de tuberías de magma subyacente en los volcanes activos. Esto ayudará a la predicción de erupciones volcánicas ya la evaluación de peligros volcánicos .
El equipo está formado por Yang y Cody Kupres, estudiante de maestría de la Universidad de Purdue, Diana C. Roman del Laboratorio de Tierra y Planetas de la Institución Carnegie para la Ciencia, y Matt Haney del Observatorio de Volcanes de Alaska, Servicio Geológico de EE. UU. Yang realizó imágenes sísmicas para obtener el modelo sísmico del subsuelo del Gran Volcán Sitkin y dirigió el análisis formal del catálogo de terremotos y el modelo de velocidad sísmica. Kupres contribuyó a la selección del sitio de estudio y ayudó a interpretar el modelo de sismicidad y velocidad sísmica.
El equipo propone que el Gran Volcán Sitkin no tiene uno, sino dos depósitos de magma que burbujean en las profundidades de la superficie de la Tierra y tiene un ciclo de erupción de seis etapas. Por lo general, el sistema magmático pasa por cinco etapas: acumulación de magma, aumento de la actividad sísmica , erupción inicial (puede ser explosiva o efusiva), erupciones continuas con una fuente o flujo de lava y actividad decreciente a medida que la erupción llega al final.
Sin embargo, el equipo propone que el Gran Volcán Sitkin en realidad tiene una etapa adicional con la segunda cámara de magma (más superficial) que se activa después de la erupción inicial que probablemente se originó en la cámara más profunda. Esta es una adición importante ya que implica la interacción entre las cámaras que contribuyen al derrame de lava. Se ha propuesto tocar las cámaras de magma en otros lugares. Juntos, este ciclo de erupción de seis etapas y las cámaras de magma dual explican la evolución de la sismicidad en el espacio y el tiempo en toda la isla y la erupción alterna de dos depósitos.
“Este fenómeno de cambiar la ubicación de los terremotos con el tiempo, denominado migración espaciotemporal, también se ha observado en otros volcanes. Sin embargo, la migración vertical de la sismicidad volcánica es más común”, dice Yang. “La clara migración lateral de la sismicidad debajo del volcán Gran Sitkin brinda una oportunidad importante para estudiar el control de la sismicidad de erupción y lo que nos dice sobre el desarrollo de las erupciones volcánicas. El nuevo modelo de velocidad sísmica revela dos depósitos de magma de la corteza, con velocidades sísmicas claramente bajas. (la velocidad de una onda sísmica que viaja a través del medio).”
El equipo atribuyó observaciones adicionales de la erupción a la presencia de cámaras duales de magma. Primero, la sismicidad en el volcán (antes y durante la erupción) muestra una clara migración lateral en diferentes momentos. Además, el embalse del sureste alcanzó su nivel máximo de sismicidad un año antes de la erupción del 26 de mayo de 2021, aunque la erupción inicial estuvo acompañada de un aumento del nivel de sismicidad solo al noroeste de la cumbre. También observaron que la erupción inicial fue explosiva, aunque solo hizo erupción un magma insignificante.
El derrame de lava máximo comenzó aproximadamente dos meses después de la erupción inicial, lo que dejó una brecha de dos meses entre la erupción inicial y el derrame de lava. Esta fase de efusión de lava coincidió con el aumento de la sismicidad hacia el sureste. Aproximadamente un año después de la erupción inicial, hubo una segunda fase de derrame de lava que es consistente con un aumento de la sismicidad hacia el noroeste.
“Estas observaciones sugieren una actividad volcánica alterna entre los dos reservorios de magma, que es una adición importante que proponemos en comparación con las etapas típicas basadas principalmente en un modelo de reservorio único o un modelo que involucra principalmente la migración vertical de la sismicidad”, dice Yang. “Sin embargo, argumentamos que el fenómeno que observamos en el Gran Volcán Sitkin no es exclusivo de este volcán. Se puede generalizar para ayudarnos a comprender cómo múltiples reservorios, que pueden tener diferentes tamaños, podrían interactuar e influir en la inicialización y el desarrollo del erupción, así como el flujo de magma”.
La naturaleza impredecible de la actividad volcánica puede liberar lava, ceniza, agua y gases a la atmósfera rápida o lentamente con el tiempo. Yang dice que el uso de datos sísmicos por sí solo no es suficiente para una investigación exhaustiva. Los científicos necesitan monitorear las emisiones de gases, la deformación de la superficie, los cambios de temperatura y otros datos. Cada volcán requiere una investigación exhaustiva para que los científicos puedan predecir mejor cómo y cuándo podrían entrar en erupción en el futuro.
“Nuestro trabajo en el Gran Volcán Sitkin demuestra la complejidad de los sistemas magmáticos activos y la importancia del monitoreo en tiempo real de los volcanes activos, incluidas las actividades sísmicas, las emisiones de gases, la deformación de la superficie y la temperatura de la superficie, basándose en el conocimiento sobre la distribución de reservorios de magma activos”, dice Yang.
Más información: Xiaotao Yang et al, Imágenes de depósitos dobles debajo del gran volcán Sitkin, Alaska, explican la migración de la sismicidad volcánica, Cartas de investigación geofísica (2023). DOI: 10.1029/2022GL102438
