1LAS POTENCIALES ZONAS DEINUNDACIN POR LAHARES

EN EL VOLCN COTOPAXI

Jorge Ordez (1),

Pablo Samaniego (1, 2)

Patricia Mothes (1)

Steve Schilling (3)

(1) Instituto Geofsico - EPN, Ecuador

(2) Institut de Recherche pour le Dveloppement, Francia

(3) United States Geological Survey, EE UU

2013

2CONTENIDO1. Introduccin....................................................................42. Generalidades del Volcn Cotopaxi.......................53. Historia eruptiva del Volcn Cotopaxi..................74. Tamao del glaciar y escenarios eruptivos.........75. Delimitacin de las zonas que podran ser afectadas por futuros lahares del Volcn Cotopaxi...........................................................................96. Conclusiones................................................................157. Referencias Bibliogrficas.......................................168. Glosario..........................................................................179. Anexo..............................................................................19

Diseo Grfico: Laura Bustamante T. laurabustamantet@gmail.com

Fotografas

Portada: Vista area del crter del volcn Cotopaxi desde el Noroccidente. Silvia Vallejo IG-EPN

Superior: Panormica area de los flancos occidental y sur del Cotopaxi. Al fondo se observan los extintos volcanes Rumiahui, Pasochoa y Sincholahua. Patricio Ramn IG-EPN

Intermedia: Vista de la cumbre del Cotopaxi desde el Refugio Jos Rivas. Jorge Ordez IG-EPN

Inferior: Panormica del Cotopaxi desde la Panamericana Sur, cerca de Lasso, al Occidente del volcn. Patricio Ramn IG-EPN

3AGRADECIMIENTOS Y PREMBULO

Agradecimientos

Los autores de esta publicacin quieren expresar su sincero agradecimiento a:

La Direction de linformation et de la culture scientifiques pour le Sud (DIC), del IRD (Institut de Recher-che pour le Dveloppement), por el apoyo financiero que hizo posible la publicacin de este trabajo.

El BID, por financiar la elaboracin de un nuevo modelo digital de elevacin (DEM) de alta resolucin para el volcn Cotopaxi, dentro del proyecto Sistemas de Alerta Temprana y Gestin del Riesgo Natural, que fue ejecutado por el IG-EPN.

La Secretara Nacional de Gestin de Riesgos (ex Defensa Civil), por su ardua labor para garantizar la proteccin de la sociedad de los efectos negativos provocados por desastres de origen natural o antrpico.

El Servicio Geolgico de los Estados Unidos (USGS), por permitir que Steve Schilling, funcionario del Ob-servatorio Volcanolgico Cascades (CVO), viaje a Ecuador e instruya al primer autor de esta publicacin en el modelamiento de flujos lahricos con el software LAHARZ.

La Escuela Politcnica Nacional (EPN), por el apoyo permanente que brinda al Instituto Geofsico para que desempee sus labores satisfactoriamente.

El Instituto Geofsico (IG-EPN) por todo el esfuerzo que su personal realiza cada da, de manera respon-sable, para mantener funcionando todas las redes de monitoreo volcnico y ssmico en el pas.

El Dr. Daniel Andrade, vulcanlogo del IG-EPN, por sus valiosos comentarios y sugerencias durante el desarrollo de esta publicacin.

El Fsico Jorge Aguilar, Jefe del rea de Informtica del IG-EPN, quien brind su apoyo tcnico en el campo de los Sistemas de Informacin Geogrfica (ArcGIS) durante la ejecucin de las modelizaciones.

Prembulo

Los relatos de las erupciones histricas del Cotopaxi y las investigaciones acerca de su historia ge-olgica han demostrado que se trata de uno de los volcanes ms peligrosos en Ecuador, sobretodo por la constante amenaza relacionada a la generacin de lahares que en el pasado afectaron enormemente a las poblaciones cercanas al volcn.

En las ltimas dcadas, el Instituto Geofsico de la Escuela Politcnica Nacional (IG-EPN) ha realizado varias investigaciones, en colaboracin con otras instituciones, enfocadas a determinar la magnitud, la distribucin y las trayectorias de los lahares que ocurrieron en el volcn Cotopaxi durante pocas pasa-das. La informacin obtenida de estas investigaciones ha sido presentada en publicaciones anteriores como es el caso de revistas especializadas, libros, folletos y mapas de peligros. Adems, esta informacin ha servido para que la comunidad en general conozca un poco ms acerca de las posibles consecuencias que podran ocasionar futuros lahares en el caso de una reactivacin de este volcn.

Durante el perodo 2006-2011, el IG-EPN fue co-ejecutor del proyecto Sistema de Alertas Tempranas y Gestin del Riesgo Natural junto con la Secretara Nacional de Gestin de Riesgos (SNGR) y la Se- cretara Nacional de Planificacin y Desarrollo (SENPLADES) con financiamiento del Banco Interameri-cano de Desarrollo (BID). Uno de los objetivos cumplidos dentro de este proyecto consisti en realizar modelizaciones de lahares en el drenaje Sur del Cotopaxi, los cuales estaran relacionados a diferentes escenarios eruptivos. Por tal motivo se invit al Dr. Steve Schilling, hidrlogo del USGS quien desarroll el software LAHARZ, para que, de manera conjunta con funcionarios del IG e IRD, evalen los posibles escenarios eruptivos del Cotopaxi y delimiten las zonas que podran ser afectadas por inundaciones de lahares a lo largo de los principales sistemas fluviales al Sur del cono volcnico. Dentro del mismo proyecto con el BID se pudo financiar la elaboracin de un modelo digital de elevacin (MDE) de alta resolucin del volcn Cotopaxi y sus drenajes, el cual fue utilizado para ejecutar las simulaciones de los flujos con el programa LAHARZ.

4INTRODUCCIN

El Cotopaxi forma parte del Arco Volcnico Ecuatoriano y es considerado uno de los volcanes ms peligrosos del mundo debido a la frecuencia de sus erupciones, su estilo eruptivo, su relieve y su cobertura glaciar. Actual-mente ms de 300.000 personas viven cerca del volcn o cerca de los drenajes importantes (ros y quebradas) que nacen en sus flancos. Las erupciones histricas del Cotopaxi (1534 DC Presente) y las erupciones de otros volcanes en el mundo (e.g. Santa Helena en 1980, USA; Nevado de Ruiz en 1985, Colombia; Pinatubo en 1991, Filipinas) han demostrado que grandes lahares pueden afectar a pueblos y ciudades que se encuentren a su pa-so con millones de toneladas de escombros volcnicos.

Los lahares son flujos densos que se movilizan ladera abajo por los drenajes de un volcn debido a la accin de la gravedad y consisten de una mezcla de agua (fase lquida) y de materiales volcnicos (fase slida) como grandes rocas, arena, ceniza e incluso troncos de r-boles u otros objetos de origen antrpico, que pueden ser arrastrados por el flujo. Los materiales volcnicos pueden provenir de una erupcin en curso o de erupcio-nes anteriores, mientras que el agua, para el caso del Cotopaxi, puede ser originada directamente de la fusin parcial del casquete glaciar durante la erupcin o de llu-vias intensas que ocurran sobre el volcn. La magnitud

y el potencial destructivo de estos flujos dependen del volumen contenido en las dos fases, as como de los tamaos de las partculas slidas que pueden variar en-tre arena fina hasta rocas de algunos metros de dime- tro (ver fotos en la contra-portada). La probabilidad de ser afectado por los flujos lahricos es mayor mientras ms cerca se est, tanto de los cauces por donde transi-tan los lahares como del volcn.

Esta publicacin tiene como objetivo dar a conocer al pblico los resultados obtenidos de las modelizaciones matemticas de lahares que fueron efectuadas en el vol-cn Cotopaxi. Para este fin se utilizaron cuatro posibles escenarios eruptivos que fueron planteados en base del conocimiento geolgico que se tiene del volcn. Adicio-nalmente, trabajos relacionados con la evaluacin del tamao del casquete glaciar del Cotopaxi tambin fue- ron valiosos para estimar posibles volmenes lahricos en cada uno de estos escenarios. Las modelizaciones de lahares en el Cotopaxi fueron efectuadas mediante un modelo matemtico (LAHARZ) que es ejecutado den-tro de un Sistema de Informacin Geogrfica (ArcGIS) sobre un modelo digital de elevacin de alta resolucin. Los resultados de este modelaje permitieron determinar cules son las zonas con mayores posibilidades de ser afectadas por inundaciones de lahares a lo largo de las trayectorias de los principales sistemas hdricos que na-cen en el volcn Cotopaxi.

GENERALIDADES DEL VOLCN COTOPAXI

VOLCANES DEL ARCOECUATORIANO CENTRAL

1. Cotopaxi (5897 msnm)2. Chalupas (4214 msnm)3. Quilindaa (4876 msnm)4. Sincholahua (4873 msnm)5. Pasochoa (4199 msnm)6. Rumiahui (4722 msnm)7. Antisana (5758 msnm)8. Quilotoa (3915 msnm)9. Santa Cruz (3978 msnm)10. Ilinizas (5105 msnm)11. Corazn (4782 msnm)12. Atacazo-Ninahuilca (4455 msnm)13. Pichincha (4776 msnm)14. Ilal (3188 msnm)15. Casitahua (3519 msnm)16. Pululahua (3356 msnm)17. Cayambe (5790 msnm)18. Chacana (4493 msnm)19. Almas Santas (3745 msnm)

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Figura 1. Modelo digital de elevacin (Souris M., IRD) del Arco Volcnico ecuatoriano en la regin centro-norte del pas. El volcn Cotopaxi est delimitado en color anaranjado y est localizado en el lmite occidental de la Cordillera Real. La lnea roja representa la red vial principal. A la derecha se encuentra una lista de los volcanes que estn incluidos en el

mapa. Q: Quito, L: Latacunga, A: Ambato, R: Riobamba, G: Guayaquil, C: Cuenca

5Figura 2. Izquierda: Ortofotografa del casquete glaciar del volcn Cotopaxi en 1997, tomada de Jordan et al. (2005). Derecha: Retroceso glaciar del volcn Cotopaxi, modificado de Cceres (2010). En el mapa se observa la variacin de los lmites de los 19 glaciares durante el perodo 1976-2006. Note que en ambas figuras el glaciar se extiende hasta cotas ms

bajas en el flanco suroriental.

GENERALIDADES DEL VOLCN COTOPAXI

El Cotopaxi tiene una altitud de 5.897 metros sobre el nivel del mar (msnm) y es considerado uno de los volcanes activos ms alto del mundo. Est ubicado a 0 38 S y 78 26 O, sobre la Cordillera Oriental (Real), a una distancia de 35 km al Noreste de Latacunga y de 45 km al Sureste de Quito. Su edificio forma un cono simtrico con pendientes de hasta 35 y un dimetro basal de ~20 km, mientras que el dimetro del crter vara entre 800 m en sentido Norte-Sur y 650 m en sen-tido Este-Oeste. El Cotopaxi est rodeado por pramos que bordean los 3000 msnm y por otros volcanes como Sincholahua (4873 msnm), Quilindaa (4876 msnm) y Rumiahui (4722 msnm) (Figura 1).

La red hidrogrfica que nace en los flancos del Coto-paxi es compleja y est controlada principalmente por su topografa y su geologa local. Las vertientes que nacen en la parte ms alta del cono se unen para crear otras de mayores dimensiones, formando de esta manera tres sub-redes principales (Norte, Oriental y Sur) que depen-den de los deshielos de las 19 lenguas glaciares que conforman el casquete (Hastenrath, 1981; Cceres et al., 2004 y Jordan et al., 2005) (Figuras 2 y 3).

Drenaje Norte: depende de las vertientes que nacen en los glaciares 1 6 (Figura 2), que a su vez conforman los ros El Salto y Pita. Aguas abajo se unen con los ros Santa Clara y San Pedro y sus aguas cruzan los pobla-dos de Sangolqu, el Valle de los Chillos, Cumbay y otros barrios del Distrito Metropolitano de Quito (Figura 3).

Drenaje Oriental: sus aguas nacen en los glaciares 7 9 y conforman los ros Tamboyacu y Tambo (Figuras 2 y 3). La unin de estos torrentes forma otro ro, tam-bin llamado Tambo, el cual cruza la Cordillera Oriental (Real) hasta desembocar en el ro Jatunyacu, que es el afluente principal del ro Napo. La poblacin ms grande en esta regin es Puerto Napo, aunque existen tambin otros asentamientos menores.

Drenaje Sur: los deshielos de los glaciares 10 19 proveen el agua a este drenaje (Figuras 2 y 3). Las que-bradas menores conforman los ros Cutuchi, Saquimala y Alaques. Numerosas poblaciones estn asentadas en zonas cercanas a estos ros; entre las ms importantes se destacan Latacunga, Salcedo, Belisario Quevedo, Alaques, Tanicuchi, Lasso, Pastocalle, Barrancas, Jos Guango Bajo, Mulal y San Agustn de Callo.

6Figura 3: Modelo digital de elevacin de la regin de influencia del volcn Cotopaxi. En rojo se observa la zona de los peligros proxi-males (ZPP). Los drenajes principales por donde transitaran los potenciales lahares (excepto el ro Machngara), son los siguien-tes: R-1: El Salto, R-2: Pita, R-3: Santa Clara, R-4: San Pedro, R-5: Machngara, R-6: Cutuchi, R-7: Pucahuaycu, R-8: Seca, R-9: San Lorenzo, R-10: San Diego, R-11: Burrohuaycu, R-12: Alaques, R-13: Saquimala, R-14: Tamboyacu, R-15: Ponzaguano, R-16: Tambo.

7TAMAO DEL GLACIAR Y ESCENARIOS ERUPTIVOS

HISTORIA ERUPTIVA DEL VOLCN COTOPAXI

Breve Historia Geolgica

El origen de este volcn se remonta aproximadamente a 500.000 aos en el pasado. La actividad eruptiva en esta poca fue muy explosiva y sus vestigios pueden ser ob-servados en los flancos Sureos del volcn, los cuales consisten de depsitos de tefra y de flujos piroclsticos de ceniza y pmez (Hall and Mothes, 2007). Poco se conoce acerca de la historia geolgica del Cotopaxi du-rante los siguientes 400.000 aos de su desarrollo. Sin embargo, segn Hall and Mothes (2007), el Cotopaxi reanud su actividad hace 13.000 aos AP y produjo seis erupciones explosivas importantes, la ltima de las cuales ocurri hace 4500 aos AP y estuvo acompaa-da de un deslizamiento de enormes proporciones que afect a gran parte del flanco Noreste del volcn. Este evento gener una avalancha de escombros y un lahar de gran magnitud denominado Lahar del Valle de Los Chillos (Mothes et al., 1998). El depsito de este lahar es tan voluminoso que ha sido encontrado en regiones tan alejadas del volcn como en la provincia de Esmeral-das (Mothes et al., 1998; Hall and Mothes, 2007).

En los ltimos 4.000 aos, el volcn experiment varios ciclos eruptivos que estuvieron caracterizados por erup-ciones recurrentes de tamaos moderados a grandes. Desde la llegada de los conquistadores espaoles en 1.534 DC, el Cotopaxi experiment al menos un ciclo eruptivo en cada siglo, incluidos varios episodios explo-sivos muy violentos con un VEI entre 3 y 4 (VEI: siglas en ingls para ndice de Explosividad Volcnica). Los cinco perodos ms importantes ocurrieron entre: 1532-1534, 1742-1744, 1766-1768, 1853-1854 y 1877-1880. En cada uno de estos perodos de actividad fueron frecuentes los flujos piroclsticos, las cadas de ceniza a nivel regional, pequeos flujos de lava y grandes lahares muy destructivos (Hall and Mothes, 2007).

La erupcin del 26 de Junio de 1877

Los relatos histricos de Sodiro (1877) y Wolf (1878) permitieron conocer algunos detalles de la erupcin que ocurri el 26 de Junio de 1877 y el impacto que provoc en las poblaciones aledaas al volcn. A continuacin se presenta un resumen de dichos relatos.

A inicios de 1877 se produjeron las primeras cadas de ceniza que se mantuvieron hasta las primeras semanas de Junio. En la maana del da 26, la actividad incre-ment sbitamente hasta alcanzar niveles muy altos en los cuales se produjeron extensos flujos piroclsticos ri-cos en escoria y una gran columna eruptiva de gases y de ceniza volcnica (erupcin sub-pliniana).

Esta erupcin provoc que una parte significativa del glaciar se derrita y forme potentes flujos de lodo y escom-bros que descendieron por todos los flancos del volcn. Estos flujos inundaron y destruyeron muchos poblados e infraestructura (puentes, fbricas, graneros, sistemas de riego, haciendas y casas) que haban sido reconstruidos en dcadas anteriores, tanto al Norte como al Sur del volcn, y que tambin fueron afectados por erupciones pasadas del Cotopaxi. Cientos de personas murieron a causa de este fenmeno. Despus de esta erupcin vio-lenta, el volcn se mantuvo activo durante algunos aos ms y produjo erupciones menores con cadas de ceniza y pequeos lahares. Los ltimos vestigios de actividad (fumarolas activas y pequeas emisiones de gases) ocu- rrieron en 1940 y 1976 (M. Hall, com. pers.).

TAMAO DEL GLACIAR YESCENARIOS ERUPTIVOS

El origen de los lahares asociados a una futura erupcin del Cotopaxi, as como su tamao, su alcance y su grado de afectacin, dependen de dos factores importantes: 1) el tipo de erupcin, que determinar su magnitud, su intensidad y el volumen de magma expulsado, y, 2) el volumen de agua producida durante la erupcin, que est relacionada al tamao actual del casquete glaciar.

Estimacin del tamao actual del glaciar del volcn Cotopaxi

En las ltimas dcadas, varios glacilogos han tenido gran inters en estudiar el comportamiento y sobretodo el retroceso de los glaciares en Ecuador (Hastenrath, 1981; Jordan, 1983; Cceres et al., 2004; Jordan et al., 2005; Cadier et al., 2007; Collet, 2010 y Cceres, 2010). Jordan (1983) realiz la primera estimacin cuantita-tiva del rea de cada una de las 19 lenguas glaciares identificadas en el volcn Cotopaxi (Figura 2). En aos recientes, Jordan et al. (2005) y Cceres (2010) rea- lizaron la restitucin ortofotogramtrica de diferentes se-ries de fotografas areas que fueron tomadas en 1997 y en 2006 (Figura 2). Con esta informacin, Samaniego et al. (2011) estimaron el porcentaje de disminucin del rea de cada glaciar en los perodos 1976-1997 y 1997-2006. Estos autores determinaron la tasa de reduccin anual del rea de cada lengua glaciar para el perodo 1997 2006, y considerando que este valor se mantieneconstante hasta el ao 2011, proyectaron el rea su-perficial de cada una de las 19 lenguas glaciares del Cotopaxi para ese ao, 2011. Segn estos resultados, Samaniego et al. (2011) sugieren que el rea total del glaciar tendra entre 10 y 11 km2. Por otro lado, Cceres et al. (2004) y Cadier et al. (2007) reportaron rangos de variacin de espesores de algunas lenguas glaciares, los mismos que oscilan entre 30 y 50 m.

8La informacin obtenida sobre la superficie y el espesor del glaciar, permiti que Samaniego et al. (2011) esti-men un rango de volmenes que oscila entre 260 a 520 millones de m3. Posteriormente, estos autores evaluaron los factores que pueden intervenir en la fusin del cas-quete glaciar durante una erupcin y concluyeron que la interaccin entre los diferentes fenmenos volcnicos, especialmente los flujos piroclsticos, con la superficie del glaciar puede contribuir de manera eficiente para incrementar su grado de fusin. Adems, en base a comparaciones con las erupciones de los volcanes Ne-vado de Ruiz en Colombia (13 de Noviembre de 1985) y del volcn Mount Saint Helens en EEUU (18 de Mayo de 1980), que tambin tienen casquetes glaciares, Sa-maniego et al. (2011) sugirieron posibles rangos de volmenes de agua que pueden originarse en diferentes escenarios eruptivos, con los cuales a su vez, estimaron potenciales volmenes lahricos para cada uno de estos escenarios.

Potenciales escenarios eruptivos del volcn Cotopaxi

Segn los registros geolgicos de la actividad del volcn Cotopaxi, en los ltimos milenios fueron comunes las erupciones de carcter andestico, con eventos cuyo VEI oscil entre los niveles 3 y 4 (Hall and Mothes, 2007). As por ejemplo, la erupcin del 26 de junio de 1877 tuvo un VEI ~4. Por lo tanto, es muy probable que un escenario eruptivo similar se repita en el futuro.

Segn el conocimiento de la historia eruptiva del Coto-paxi (Mothes, 1998; Mothes et al., 2004; Hall and Mothes, 2007), cuatro escenarios eruptivos potenciales fueron propuestos por Andrade et al. (2005) y Samaniego et al. (2011). Los parmetros que fueron considerados para definir estos escenarios son: 1) el dinamismo eruptivo, 2) la magnitud de la erupcin, 3) el tamao del glaciar y su grado de fusin, 4) el grado de interaccin entre los productos volcnicos y el glaciar, y 5) analogas con volcanes andesticos similares.

Cabe sealar que los volmenes lahricos propuestos en cada uno de los siguientes escenarios representan un orden de magnitud y no un valor exacto. Adicio-nalmente, se debe sealar que, a medida que un escenario eruptivo incrementa en magnitud e intensidad, el glaciar sera afectado de manera ms drstica, y por tanto, el volumen de agua producido sera liberado ms rpidamente para mezclarse con los piroclastos, forman-do as lahares ms grandes y destructivos.

Escenario 1: Evento pequeo (VEI 1-2).- Con-siste en una actividad poco explosiva, casi permanente, caracterizada por fuentes de lava y explosiones del tipo estromboliano, similar al comportamiento del volcn Tungurahua desde su reactivacin en 1999. La activi-dad estromboliana puede generar columnas eruptivas

de algunos cientos de metros hasta de pocos kilme- tros de altura, de manera que las cadas de ceniza es-taran restringidas a las zonas ms cercanas al volcn. Se tiene que recalcar que en este escenario no se ge- neraran flujos piroclsticos. Las fuentes de lava arro-jaran proyectiles balsticos sobre el glaciar, provocando avalanchas mixtas de hielo, nieve y roca que podran transformarse en pequeos lahares. En este caso el volcn emitira un volumen relativamente pequeo de tefra (< 0.01 km3) (Figura 4). Adicionalmente, segn la evaluacin previa del tamao del glaciar, en este esce-nario se podran generar lahares con volmenes entre 1 a 3 millones de m3.

Figura 4: Esquema del Escenario 1 para el caso de una erupcin del volcn Cotopaxi. Modificado de Andrade et al. (2005).

Escenario 2: Evento moderado (VEI 2-3).- Este escenario representa un estado ms explosivo del vol-cn, con erupciones del tipo estromboliano a vulcania-no. Las emisiones de ceniza seran temporalmente ms prolongadas, y algunos flujos piroclsticos pequeos a moderados podran formarse junto con las explosiones, de manera similar a la actividad eruptiva del Tungurahua durante 2008 a 2012, o a la erupcin del Reventador del ao 1976 (INECEL, 1988). Adicionalmente, es pro- bable que tambin se originen coladas de lava de poca extensin desde el vento principal o desde una fisura de algn flanco, tal como ocurri en la erupcin del Coto-paxi durante 1853-1854. El impacto de los fragmentos balsticos sobre el glaciar continuara afectndolo pero en proporciones menores comparado con la afectacin por los flujos piroclsticos y los flujos de lava. El volumen de tefra emitido en este escenario estara dentro de un rango entre 0.01 a 0.1 km3. (Figura 5), mientras que el volumen mximo de los lahares sera del orden de los 10 millones de m3.

Figura 5: Esquema del Escenario 2 para el caso de una erupcin del volcn Cotopaxi. Modificado de Andrade et al. (2005).

Escenario 3: Evento grande (VEI 3-4).- Se con-sidera un evento similar a la erupcin del 26 de Junio de 1877, que fue de carcter sub-pliniano. La historia geolgica del volcn confirma que un evento parecido

9DELIMITACIN DE LAS ZONAS QUE PODRAN SER AFECTADAS POR FUTUROS LAHARES DEL COTOPAXI

Uno de los objetivos de la vulcanologa es evaluar y delimitar las zonas que pueden ser afectadas por los diferentes fenmenos volcnicos, tanto en regiones amenazadas por volcanes activos o por volcanes que pueden reactivarse en el mediano o largo plazo. A es-tas superficies afectadas se las denominan zonas depeligros y pueden ser proximales o distales, depen- diendo del alcance que tengan los diferentes fenmenos volcnicos respecto a su centro de emisin.

Zona de Peligros Proximales

La zona de los peligros proximales (ZPP) est represen-tada en color rojo en la Figura 3 y en los mapas poste- riores. La ZPP comprende la superficie que, dependien-do de la topografa local, circunda el crter del Cotopaxi entre 8 y 11 km. Durante una crisis eruptiva esta regin sera severamente afectada por diferentes fenmenos volcnicos devastadores como flujos piroclsticos, flujos de lava, bombas y bloques balsticos, abundante cada de ceniza y lahares, por lo que debera ser evitada y/o evacuada debido al elevado riesgo que representa.

Por otro lado, segn el grado de explosividad del volcn, dentro de la ZPP pueden generarse grandes lahares que transitaran por los principales drenajes que nacen de la parte alta del cono, movilizndose fcilmente hacia re-giones ms bajas y alejadas de los lmites de la ZPP. Es-tas regiones constituyen las zonas de peligros distales.

Zona de Peligros Distales

Para el caso de los lahares, la zona de los peligros dis-tales (ZPD) est constituida por los drenajes (cauces y orillas) que nacen en las regiones ms altas del volcn y que continan pendiente abajo fuera de los lmites de la ZPP. Como se mencion anteriormente, las erupcio-nes explosivas pueden generar lahares con volmenes lo suficientemente grandes como para canalizarlos por estos drenajes, pudiendo viajar decenas de kilmetros aguas abajo. La topografa de sus valles y de sus ori- llas son factores importantes para evaluar el peligro que representan en zonas ms bajas donde comnmente existen asentamientos humanos. Por ejemplo, si las quebradas o los ros son profundos y los lahares tienen volmenes relativamente pequeos, los flujos no po-drn desbordarse y seguiran su curso sin causar daos significativos; sin embargo, si los volmenes lahricos son grandes y/o si la topografa exhibe drenajes poco profundos, es muy probable que los flujos lahricos se desborden e inunden superficies importantes alrededor de los cauces.

Figura 6: Esquema del Escenario 3 para el caso de una erupcin del volcn Cotopaxi. Modificado de Andrade et al. (2005).

Escenario 4: Evento muy grande (VEI >4).- Corresponde a una actividad eruptiva pliniana, como aquellas fases pre-histricas de actividad del volcn. Las emisiones de ceniza resultantes tendran una dis-persin y un impacto a nivel regional, mientras que los flujos piroclsticos, originados por el colapso de la co-lumna eruptiva, se desplazaran por todos los flancos del volcn y podran tener un gran alcance (10-12 km). El volumen de los piroclastos emitidos en este caso sera mayor, con valores superiores a 1.0 km3 (Figura 7). Por otro lado, para el caso de los lahares que se origi-naran en este escenario, sus volmenes podran alcan-zar valores que se aproximan a los 60 millones de m3.

tendra una alta probabilidad de ocurrencia en caso de una futura reactivacin del Cotopaxi. Esta erupcin dara lugar a importantes emisiones de ceniza que podran afectar tanto a los alrededores del volcn como a la regin distal, al Occidente del mismo. En este escena- rio descenderan flujos piroclsticos por todos los flan-cos del volcn y su origen estara asociado al desbor-damiento del magma desde el crter (boiling over) o por el colapso de una columna eruptiva, como ocurri en el volcn Tungurahua durante la erupcin del 16 de Agosto del 2006. El volumen de material piroclstico ex-pulsado en este escenario tendra valores entre 0.1 y 1.0 km3 (Figura 6) y los lahares asociados a este escenario seran ms voluminosos, con valores cercanos a los 30 millones de m3.

DELIMITACIN DE LAS ZONAS QUE PODRAN SER AFECTADAS POR

FUTUROS LAHARES DEL COTOPAXI

Figura 7: Esquema del Escenario 4 para el caso de una erupcin del volcn Cotopaxi. Modificado de Andrade et al. (2005).

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Dos elementos adicionales permiten evaluar el grado de peligro por inundacin de lahares en zonas amenazadas por volcanes: 1) la cartografa geolgica de los depsitos lahricos antiguos (histricos y pre-histricos), y 2) las modelizaciones computacionales de los flujos realizadas con programas especializados. Con estas herramientas se pueden elaborar los mapas de peligros volcnicos, los cuales constituyen una fuente de informacin valiosa para que las autoridades correspondientes planifiquen y organicen las diferentes actividades alrededor de las zonas de influencia del volcn y para que efecten un adecuado manejo del riesgo volcnico.

Delimitacin de las zonas que estnamenazadas por inundaciones de lahares

Como se mencion en la parte introductoria, el objetivo principal de esta publicacin es presentar los resultados que fueron obtenidos de las modelizaciones matemti-cas efectuadas para estimar la extensin de las zonas que podran ser afectadas por inundaciones de la-hares alrededor de los drenajes que nacen en el volcn Cotopaxi. El modelo matemtico aplicado se denomina LAHARZ y fue desarrollado por hidrlogos y vulca-nlogos del Servicio Geolgico de los Estados Unidos (USGS). LAHARZ calcula las superficies planimtricas (en el plano horizontal) y transversales (en el plano verti-cal) de inundacin, a lo largo de un drenaje especificado por el usuario, mediante dos relaciones matemticas que involucran un volumen lahrico hipottico que es prove-do como dato de entrada en el programa. LAHARZ es ejecutado desde un Sistema de Informacin Geogrfica (ArcGIS) sobre un modelo digital de elevacin del terre-no (MDE) para generar diferentes zonas de inundacin, correspondientes a diferentes escenarios, donde se es-perara que los flujos de menor volumen ocurran con mayor frecuencia.

En base a la cartografa geolgica de los lahares histricos, representada en los mapas de los pelig-ros volcnicos del Cotopaxi (Hall et al., 2004a, b), se seleccionaron doce drenajes del cono volcnico para ejecutar el programa LAHARZ, utilizando como datos de entrada los volmenes lahricos que fueron pro-puestos previamente en cada escenario eruptivo. Los resultados de las modelizaciones fueron comparados con la cartografa de los depsitos lahricos de Hall et al. (2004a, b), y como consecuencia se determin que para el caso del Cotopaxi, LAHARZ es particularmente til para delimitar la extensin lateral de las zonas de inundacin, por tal motivo, en las modelizaciones pre-sentadas en este trabajo, se utiliz nicamente la relacin matemtica que delimita las reas transver-sales de inundacin por lahares.

Los volmenes lahricos correspondientes a los cuatro escenarios planteados son:

Escenario 1 (E-1): 3 x 106 m3Escenario 2 (E-2): 10 x 106 m3Escenario 3 (E-3): 30 x 106 m3Escenario 4 (E-4): 60 x 106 m3

Resultados de las modelizaciones de lahares aplicando LAHARZ

En el mapa de la Figura 8 se presentan las zonas que podran ser inundadas por lahares alrededor del Coto-paxi, segn los resultados de las modelizaciones efec-tuadas con LAHARZ. No obstante, es muy importante destacar que ante cualquier erupcin futura, es impo-sible pronosticar el alcance y la extensin que tendran los lahares en el terreno debido a que son muchas las variables que pueden modificar tanto el rumbo como la energa de los flujos durante su trayectoria. Por tanto, los lmites de las zonas de inundacin obtenidos con LAHARZ no representan lmites precisos y deben ser interpretados como guas para un adecuado manejo del riesgo asociado a lahares.

Para tener un mejor detalle visual de las modelizaciones a lo largo de los drenajes, la red hidrogrfica del Coto-paxi (Figura 8) fue dividida en cinco zonas (A1, A2, A3, A4 y A5) que se describen a continuacin.

Los lahares en el drenaje norte

Zona A1: al pie del flanco Norte del volcn, fuera de la ZPP, existe una extensa planicie de pen-dientes bajas (Llanura de Limpiopungo) donde los cau-ces son amplios y poco profundos (Figura 9). Estas ca- ractersticas morfolgicas son favorables para que los potenciales lahares puedan desbordarse fcilmente tan-to en el ro El Salto como en el ro Pita. Para el caso del ro El Salto, las simulaciones de LAHARZ forman am-plias zonas de inundacin desde la Hostera Tambopaxi hasta el campamento de la EMAAP. Por otro lado, en el ro Pita los modelos de zonas de inundacin se ex-tienden desde Proao hasta La Bocatoma. Aproximada-mente a 1 km aguas abajo de este sitio (La Bocatoma) ambos ros confluyen y mantienen el nombre de ro Pita con un cauce ms profundo, lo cual mantiene canaliza-dos a los lahares simulados hasta el sector de Casha-pamba (Figura 10).Sin embargo, Mothes et al. (2004) mencionan que en el sector de La Caldera (4,5 km al Norte de la Bocatoma, Figura 9) algunos lahares pasados (con caudales pico >40.000 m3/s) no fueron completamente canalizados debido a que su cauce forma una curva cerrada y por tanto una parte de los flujos se desbord por el ro Santa Clara. La cartografa geolgica de sus depsitos sugiere que los lahares llegaron hasta el Valle de Los Chillos. Mothes et al. (2004) reportaron que entre el 20 % y 30 % del caudal pico del lahar del 26 de Junio de 1877 se desbord por el ro Santa Clara. Con este dato, se efec-tuaron las modelizaciones de lahares en este drenaje

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considerando el 30 % de los volmenes utilizados en los escenarios E-3 y E-4 (10 y 20 millones de m3, respecti- vamente), asumiendo que en los escenarios pequeos (E-1 y E-2) no se producira tal desborde. En el mapa de la Figura 9, tambin estn representados los modelos lahricos en el ro Santa Clara para los escenarios E-3 y E-4, donde se observa que LAHARZ genera una zona de inundacin de poca extensin en el sector de Rumi-pamba. Adicionalmente, la carretera de acceso al flanco Norte del volcn, que viene desde Sangolqu, podra ser afectada por los lahares potenciales en cualquiera de los escenarios.

Zona A2: La Figura 10 representa la continuacin de los modelos de LAHARZ de las zo-nas de inundacin en el drenaje Norte del Cotopaxi. A lo largo del ro Santa Clara, los modelos lahricos, para los escenarios E-3 y E-4, permanecen dentro del cauce desde el sector La Moca (Figura 9) hasta la al-tura de Loreto (Figura 10), y ms adelante LAHARZ forma otra zona de desborde importante en la orilla iz-quierda del cauce que inicia en el sector Selva Alegre, inundando parte de Sangolqu, San Rafael y Conocoto, hasta la unin de los ros San Pedro y Pita. Por otro lado, las simulaciones de lahares en el drenaje del

ro Pita tambin forman amplias zonas de inundacin en el Valle de los Chillos para los cuatro escenarios, lo cual podra afectar a numerosos barrios del sector, incluyendo a vas y carreteras de segundo orden (Figura 10). Las simulaciones de LAHARZ continan hacia el Norte por el ro San Pedro y, para los casos de los esce-narios E-1 y E-2, los flujos transitaran sin desbordarse; sin embargo, si se consideran los escenarios E-3 y E-4, LAHARZ reprodujo zonas de inundacin de poca exten-sin pero que podran afectar a los barrios de Cumbay que se encuentren cerca del cauce del ro San Pedro.

Los lahares en el drenaje Sur

Zona A3: Las quebradas Cutuchi y Pucahuaycu presentan cauces profundos y angostos en los primeros kilmetros de trayecto fuera de la ZPP. En el tramo que cada drenaje recorre hasta su confluencia (~2 km al Norte de San Agustn de Callo), los lahares modelizados forman zonas de inundacin relativamente amplias, en especial para los escenarios E-3 y E-4. A partir de la con-fluencia de los ros Cutuchi y Pucahuaycu, los cauces se ensanchan y atraviesan una llanura muy vasta desde el Cerro de Callo hasta Latacunga (Figuras 8, 11 y 12).

Figura 10. Zona A2. El mapa exhibe el segundo segmento del drenaje Norte que sera afectado por lahares. Note que los lahares

que transiten por el ro Santa Clara seran producidos por el desbor-damiento parcial de los flujos, desde el ro Pita, en el sector de La

Caldera. La simbologa es la misma que en la Figura 8.

Figura 9. Zona A1. En el mapa se observan las zonas que seran potencialmente inundadas por lahares en los primeros kilmetros de

los drenajes del flanco Norte del volcn Cotopaxi. La simbologa es la misma que en la Figura 8.

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La Figura 11 muestra los resultados de las simulaciones donde extensas zonas inundadas por lahares pueden ser generadas a lo largo del ro Cutuchi. De manera si- milar que en los drenajes anteriores, para el caso de las quebradas Seca, San Lorenzo, San Diego y Burruhuay-cu (cuya unin forma el ro Saquimala) sus cauces son profundos y angostos en los primeros 3-5 km fuera de la ZPP, lo cual podra favorecer a que los flujos lahricos no se desborden. Sin embargo, cuando estos ros llegan a la llanura comprendida entre San Agustn de Callo y Mulal, el programa reproduce extensas zonas de inun-dacin a lo largo del ro Saquimala.

Otro resultado importante es que, para el escenario E-1, LAHARZ genera zonas de inundacin a lo largo de los ros Cutuchi y Saquimala, cuya extensin es relati-vamente pequea en comparacin con los otros esce-narios. Por el contrario, para los escenarios E-2, E-3 y E-4, LAHARZ crea zonas de inundacin ms amplias, lo cual resulta de desbordes que podran ocurrir por ambos drenajes hasta su confluencia (~3 km al Sur de Guayta-cama, Figura 11). Para el caso del ro Alaques, su cauce atraviesa profundos caones que estn conformados por depsitos volcnicos antiguos del Cotopaxi (Figura 11). Los lahares que transiten por este can, se man-tendran dentro del cauce sin generar desbordes hasta que llegue a la llanura de Latacunga (Figura 12).

Zona A4: el mapa de la Figura 12 muestra la continuacin de las simulaciones que fueron ejecutadas en el drenaje Sur del volcn Cotopaxi. Para los esce-

Figura 11. Zona A3. El mapa muestra las zonas de inundacin por lahares en el drenaje Sur del volcn Cotopaxi. Los flujos transitaran por los ros Cutuchi, Saquimala y Alaques, donde varias poblaciones estn

amenazadas. La simbologa es la misma que en la Figura 8.

narios E-3 y E-4, LAHARZ genera extensas zonas de inundacin desde la unin de los ros Cutuchi y Saqui-mala hasta la ciudad de Latacunga, mientras que, para los escenarios E-1 y E-2, las zonas de inundacin son ms restringidas. Por otro lado, los lahares simulados en el ro Alaques, en los cuatro escenarios, tambin contribuyen a formar las zonas de inundacin en el ro Cutuchi. La topografa que controla este drenaje cambia al Sur de Latacunga (Figura 12). Las extensas planicies que rodean a este ro, al Norte de Latacunga, se trans-forman a un valle relativamente ms angosto, donde el cauce del Cutuchi es ms profundo y encaonado, aunque existen planicies que podran ser inundables. Las simulaciones de LAHARZ para los escenarios E-3 y E-4, en el tramo entre Latacunga y Salcedo, muestran zonas de inundacin que cubren casi por completo el valle del ro Cutuchi, pero, para los dos escenarios menores (E-1 y E-2), los lahares prcticamente no se desbordaran, excepto en lugares donde las orillas sean topogrficamente bajas, lo cual podra resultar en la for-macin de zonas de inundacin ms restringidas. Algu-nas poblaciones como Latacunga, Salcedo y muchos poblados menores podran ser severamente afectados por las inundaciones de lahares, as como vas y ca- rreteras de acceso hacia otros poblados de la regin.

Figura 12. Zona A4. En el mapa se observa que en el tramo del ro Cutuchi, entre Saquisil y Salcedo, pueden formarse extensas zonas de inundacin por lahares que afectaran a poblaciones como Latacunga y Salcedo, as como a la Va Panamericana Sur. La simbologa es la misma que en la

Figura 8.

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En base a algunos parmetros como: el dinamismo eruptivo, la magnitud de la erupcin, el tamao del gla-ciar y su grado de fusin, el grado de interaccin entre los productos volcnicos y el glaciar, y las analogas con volcanes andesticos similares, se propusieron cuatro posibles escenarios eruptivos en el caso de una reac-tivacin del Cotopaxi. Adems, varias investigaciones glaciolgicas, que fueron efectuadas en las ltimas dcadas, permitieron estimar las dimensiones actuales del glaciar y los posibles volmenes lahricos asociados a cada uno de los escenarios eruptivos.

La evaluacin del peligro volcnico asociado a inunda-ciones por lahares en el volcn Cotopaxi estuvo basada, en aos anteriores, en la delimitacin cartogrfica de los depsitos de flujos lahricos histricos. Actualmente existen programas computacionales que permiten simu-lar o modelar varios parmetros fsicos y reolgicos de este tipo de flujos. Uno de ellos es LAHARZ, el cual de-limita las zonas de inundacin a lo largo de un drenaje en particular segn diferentes volmenes lahricos es-pecificados por el usuario.Con el software LAHARZ se modelizaron los flujos la-hricos, a lo largo de los drenajes que nacen del vol-cn, con el objetivo de pronosticar cuales podran ser las potenciales zonas de inundacin en cada uno de los cuatro escenarios eruptivos. Los resultados muestran que, de manera general, la probabilidad de ser afectado por lahares incrementa cuando la distancia al volcn y/o al drenaje (ro o quebrada) disminuye.

En los escenarios con erupciones relativamente peque-as (E-1 y E-2), los lahares potenciales podran tener volmenes que oscilen entre 3 y 10 millones de m3 y, segn los resultados de LAHARZ, se formaran impor-tantes zonas de inundacin en las llanuras ubicadas al

Los lahares en el drenaje oriental

Zona A5: Al pie oriental del Cotopaxi existe una gran llanura o planicie por donde los flujos lahri-cos transitaran, sin embargo ninguna poblacin impor-tante habita en esta regin, aunque algunas haciendas locales podran ser gravemente afectadas por lahares durante una erupcin. En el mapa de la Figura 13 se observa que los ros Tambo y Tamboyacu son los prin-cipales drenajes por donde descenderan los flujos la-hricos. Para el escenario E-1, LAHARZ crea vastas zonas de inundacin de lahares en estos drenajes y recorren aproximadamente 8 km desde que salen de la ZPP. En los tres escenarios restantes (E-2, E-3 y E-4) los modelos lahricos inundaran superficies ms ex-tensas, movilizndose por el ro Tambo hacia la cuenca amaznica, y debido a que a partir de este sitio el dre-naje atraviesa los caones angostos y profundos de la Cordillera Real (ro Verdeyacu), no existen llanuras de depositacin, por lo cual los lahares podran llegar hasta Puerto Napo, la poblacin ms grande de esta zona.

CONCLUSIONES

El grado de conocimiento geolgico de los ltimos 4000 aos de actividad del volcn Cotopaxi, sobretodo de las erupciones histricas, permiti determinar que una erup-cin explosiva con un VEI>4 ocurri aproximadamente cada siglo en los ltimos 500 aos. Con cada erupcin de este tipo, se generaron flujos piroclsticos que derri-tieron parcialmente la nieve y el hielo que cubra al cono volcnico, formando de esta manera enormes lahares que fluyeron por los principales drenajes que nacen del volcn, destruyendo e inundando a las poblaciones ubicadas cerca de sus cauces con millones de toneladas de escombros volcnicos.

Figura 13. Zona A5. El mapa presenta las zonas de inundacin por lahares que se formaran en el drenaje oriental del Cotopaxi. En esta regin del volcn existe una extensa planicie donde los lahares podran desbordarse fcilmente. Ningn asentamiento humano importante

habita esta zona, con la excepcin de algunas haciendas. La simbologa es la misma que en la Figura 8.

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pie del cono, en los flancos Norteo, Suroccidental y Oriental. Sin embargo, aguas abajo en los diferentes drenajes, las zonas de inundacin son relativamente ms pequeas que en los otros escenarios. Las pobla-ciones que podran ser afectadas por lahares en los es-cenarios E-1 y E-2 son aquellas que estn ms cerca de los cauces de los ros Pita y San Pedro en el Norte; de los ros Cutuchi, Saquimala y Alaques en el Sur; y de los ros Tambo, Verdeyacu, Jatunyacu en el drenaje oriental.

En los escenarios que presenten erupciones modera-das a grandes (E-3 y E-4), los lahares podran tener volmenes entre 30 y 100 millones de m3. Acorde con LAHARZ, estos flujos podran generar desbordes que inundaran superficies ms extensas que en los escenarios E-1 y E-2, a lo largo de los mismos dre-najes definidos en el prrafo anterior. Para estos casos, existe la posibilidad que ms poblaciones e infraestructura (vas, caminos de segundo orden y puentes) puedan ser afectados por este tipo de fenmeno, as, en el drenaje Norte los lahares podran inundar parcialmente a los valles de Los Chillos y de Cumbay (barrios cercanos al ro San Pedro); en el drenaje Sur seran afectadas po-

blaciones como Latacunga, Salcedo y muchos poblados menores; para el caso del drenaje Oriental los lahares atravesaran la Cordillera Real y al llegar a la Amazona podran afectar a Puerto Napo.

Fotos Contraportada:

1. Vista del flanco Noroccidental del volcn Cotopaxi. Note el profundo can de la quebrada Yanasacha, que forma parte de los tributarios del ro El Salto. Foto: Patricia Mothes.

2. Restos de la fbrica San Gabriel ubicada en la margen derecha del ro Cutuchi en el cantn Latacunga. La fbrica fue destruida y enterrada por el lahar del 26 de Junio de 1877.

3. Gran bloque lvico que fue arrastrado por lahares pasados y depositado cerca del pueblo de Mulal, al Suroccidente del volcn.

4 - 5. Canteras localizadas a lo largo del cauce del ro Cutu-chi, al Sur de Salcedo, donde se observan diferentes depsitos de lahares histricos.

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AC: Antes de Cristo, se emplea este trmino para refe- rirse a fechas anteriores a la era cristiana.

Andesita (andestico, a): roca de origen volcnico de color gris, que contiene entre 53 y 63 % de slice. El color, la viscosidad, la composicin qumica y el carcter eruptivo son intermedios entre un basalto y una dacita.

AP: Antes del Presente, abreviacin que es utilizada en ciencias de la Tierra para referirse a una fecha pasada. Por motivos prcticos se considera que el presente co- rresponde al ao 1950.

Arco volcnico: cadena de volcanes (insulares o conti-nentales) ubicada cerca de los lmites convergentes de las placas tectnicas, que son formados como conse-cuencia del magmatismo asociado a las zonas de sub-duccin.

Avalancha de escombros: fenmeno de remocin en masa que resulta de un deslizamiento de gran magnitud en algn flanco de un volcn. La masa removida se mo-viliza principalmente por accin de la gravedad y/o por otros factores internos. Una avalancha de escombros puede viajar grandes distancias y sobrepasar barreras topogrficas. Este tipo de deslizamientos se produce por la inestabilidad de los flancos de un edificio volcnico, lo cual puede ser originado por una intrusin magmtica, un sismo de gran magnitud, el relieve del volcn con pendientes muy empinadas, el debilitamiento estructural del edificio inducido, por ejemplo, por alteraciones hidro-termales.

Bloques y bombas volcnicas: fragmentos de lava con tamaos superiores a los 64 mm que son expulsados de forma explosiva durante una erupcin. Si al momento de la erupcin estos fragmentos se encuentran en estado slido se llaman bloques, pero si se encuentran en es-tado semi-slido o plstico se denominan bombas.

Ceniza: fragmentos de rocas volcnicas menores a 2 mm que son expulsados a la atmsfera durante erup-ciones explosivas (emisiones constantes o eventos dis-cretos).

Ceniza (cada): fenmeno controlado por la gravedad y por la direccin/velocidad de los vientos sobre el volcn, en el cual la ceniza volcnica cae a la superficie terrestre desde una columna eruptiva o pluma de ceniza.

Columna eruptiva: nube compuesta por piroclastos (cenizas y lapilli) y gases de origen volcnico que se forma sobre el vento o crter de un volcn durante una erupcin explosiva y que tiene un fuerte componente de movimiento vertical por conveccin (intercambio de calor con la atmsfera).

DC: Despus de Cristo, trmino empleado para referirse a fechas correspondientes a la era cristiana.

Domo de lava: estructura topogrfica en forma de co-lina con pendientes fuertes ( 25) y relieves que pueden variar entre decenas y centenas de metros. Los domos

de lava se forman por la acumulacin de lava de alta viscosidad alrededor del vento volcnico por donde es extruida. Generalmente los domos estn formados de lavas de composicin andestica, dactica o rioltica.

Escoria: fragmentos fuertemente vesiculados de roca basltica o andestica (color gris obscuro o negro) que tienen una baja densidad y que son expulsados a la at-msfera durante erupciones explosivas.

Estratovolcn: edificio volcnico cuyos flancos presen-tan pendientes muy fuertes (25-35) y estn compues-tos por el apilamiento alternante de los depsitos de flu-jos de lava, flujos piroclsticos, capas de tefra, lahares, etc, que son generados a lo largo de su larga historia eruptiva (miles a cientos de miles de aos).

Estromboliana (erupcin): tipo de erupcin volcnica caracterizada por un dinamismo eruptivo un poco ms explosivo que una erupcin hawaiiana. En este tipo de erupciones se producen grandes cantidades de ceniza y escoria, la cual se acumula alrededor del crter para formar un cono. El trmino estromboliano proviene del volcn Stromboli de Italia.

Flujo de lava (colada de): derrame de un volumen de roca fundida (magma desgasificado) que se origina en el crter de un volcn o en alguna fractura de la superficie terrestre, con un carcter no explosivo, y que se moviliza ladera abajo con velocidades relativamente bajas.

Flujos de lodo y escombros (lahares): Aluvin de ori-gen y composicin escencialmente volcnica. Consisten de una mezcla de agua y materiales volcnicos (ceniza y rocas) que son removilizados por accin de la gravedad y que se transportan por los drenajes de un volcn. El agua puede originarse por la fusin parcial de un glaciar, por lluvias muy intensas o por el desfogue violento de un lago cratrico.

Flujos piroclsticos (nubes ardientes): flujo de carc-ter granular caliente (300-800 C) compuesto de gases, ceniza y fragmentos de rocas que descienden por los flancos de un volcn a grandes velocidades (75-150 km/h). Generalmente ocurren durante erupciones explo-sivas o por el colapso del frente de un flujo o un domo de lava.

Fuente de lava: emisin moderadamente explosiva de gases y materiales piroclsticos en estado fundido que pueden ascender varias decenas o centenas de metros sobre el crter. La gran mayora de los fragmentos pro-ducidos tienen trayectorias balsticas y caen dentro o en las cercanas del crter donde ocurre la actividad.

Lapilli: fragmento de roca volcnica comprendido entre 2 y 64 mm de dimetro que es expulsado a la atmsfera durante erupciones explosivas.

Lava: trmino utilizado para referirse al magma que al-canza la superficie terrestre en forma lquida y que ha perdido la mayora de sus gases. Roca fundida que es emitida desde el crter de un volcn o desde una fisura cortical.

Magma: mezcla de tres fases que consiste de una par-

GLOSARIO

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te de roca fundida (fase lquida) enriquecida en slice, gases disueltos (fase gaseosa) y cristales de minerales (fase slida). Los diferentes tipos de magmas se forman a grandes profundidades, en los lmites entre la corteza terrestre y el manto superior. Cuando el magma ha per-dido su fase gaseosa y ha alcanzado la superficie se de-nomina lava, y si el magma se enfra y cristaliza dentro de la corteza, forma las rocas gneas intrusivas.

Mapa de peligros: mapa que es utilizado para represen-tar, sobre una base topogrfica, las zonas que pueden ser afectadas por los diferentes fenmenos volcnicos.

Peligros volcnicos: fenmenos potencialmente dai-nos que pueden ocurrir durante una erupcin volcnica (p.e. flujos de lava, flujos piroclstios, cada de ceniza, lahares, avalanchas de escombros, etc.). En trminos probabilsticos, los peligros volcnicos representan la probabilidad de ocurrencia de un fenmeno potencial-mente peligroso.

Piroclastos (piroclstico): se refiere a todo fragmento slido o casi slido que es expulsado fuera de un volcn durante una erupcin explosiva. El material piroclstico puede estar compuesto de vidrio volcnico (materiales sin estructura cristalina), cristales de minerales y frag-mentos de rocas volcnicas (p.e. bombas, escoria, p-mez, etc). Segn su tamao, los piroclastos pueden cla-sificarse en ceniza (< 2 mm), lapilli (2-64 mm) o bloques (> 64 mm).

Placas tectnicas: son segmentos de la litsfera te- rrestre que se comportan como bloques rgidos y se mo-vilizan sobre la astensfera, que tiene comportamiento dctil, a razn de algunos centmetros por ao. En los lmites de las placas tectnicas ocurren fenmenos co-mo sismicidad, volcanismo y orognesis.

Pliniana (erupcin): tipo de erupcin volcnica ca- racterizada por una fuerte explosividad, y que expulsa enormes cantidades de gases y piroclastos a la atms-fera de manera sostenida y continua por perodos de varias horas. Estas erupciones forman columnas erup-tivas que pueden alcanzar entre 20 y 30 kilmetros de altura sobre el crter y forman depsitos de cada que pueden cubrir superficies de centenas a miles de km2. El trmino pliniano hace referencia a la erupcin del volcn Vesubio (Italia) que ocurri en el ao 79 DC, descrita con gran detalle por Plinio El Joven, y que destruy las ciu-dades romanas de Pompeya y Herculano (entre otras).

Pmez (piedra): fragmentos fuertemente vesiculados de lava dactica a rioltica, de baja densidad y colores claros (gris, crema, blanco).

Riesgo volcnico: representa los efectos dainos de un peligro volcnico. En trminos probabilsticos, consti-tuye la probabilidad de prdida de vidas humanas, des-truccin de la propiedad o de los medios de produccin de una zona que est amenazada por algn fenmeno volcnico.

Riolita (rioltico, a): tipo de roca volcnica de color gris claro que contiene ms de 68% de slice. En estado fun-dido presenta una viscosidad muy alta.

Slice: molcula formada por un tomo de silicio y dos de oxgeno (SiO2) que constituye el compuesto ms abundante en las rocas volcnicas terrestres. El con-tenido de slice en un magma es uno de los factores que controla su viscosidad y potencialmente su carcter ex-plosivo, mientras mayor sea el contenido de slice, la explosividad del magma ser potencialmente ms alta.

Subduccin: proceso que ocurre en los lmites conver-gentes entre dos placas tectnicas, donde la placa con mayor densidad pasa por debajo de la placa de menor densidad antes de introducirse en el manto. Las placas pueden ser ambas de origen ocenico (Islas de Japn, Las Antillas) o pueden ser de origen ocenico y conti-nental (Los Andes). La subduccin entre dos placas pue-de generar grandes y destructivos terremotos como el de Indonesia (2004), Hait (2010), Chile (2010) y Japn (2011), pero adems el proceso de subduccin tambin puede generar magmas en profundidad que, cuando lle-gan a la superficie, dan origen a los arcos volcnicos.

Tefra: trmino genrico que implica a todo material s-lido que es expulsado a la atmsfera durante erupciones explosivas.

VEI (Volcanic Explosivity Index): ndice de Explosivi-dad Volcnica, es una escala ampliamente utilizada para cuantificar la explosividad de una erupcin volcnica. La escala VEI es logartmica y vara entre los niveles 0 y 8. La clasificacin del VEI de una erupcin est basada en algunos parmetros como el volumen de tefra expul-sada, la altura de la columna eruptiva y el grado de frag-mentacin de los materiales.

Vidrio volcnico: se refiere a las partes de las rocas volcnicas que carecen de estructura cristalina. Gene-ralmente se forma debido al enfriamiento rpido de un magma en superficie, que no da tiempo al desarrollo de cristales. Puede presentarse en diferentes tonalidades, segn su composicin qumica. (p.e. obsidiana)

Volcn: cualquier fractura u orificio en la superficie te-rrestre por donde sale magma. Con el mismo nombre se denomina a la estructura topogrfica que se forma por la acumulacin de material volcnico emitido por un crter.

Volcn Compuesto: se trata de volcanes que estn for-mados por algunos edificios volcnicos de edades y si-tios de emisin diferentes. Ejemplos de este tipo de vol-canes en Ecuador seran el Pichincha (Rucu y Guagua Pichincha) y el Imbabura (Taita y Huarmi Imbabura).

Volcn Escudo: es un tipo de volcn que presenta flancos con pendientes de poca inclinacin que estn formados principalmente por flujos de lavas (general-mente basaltos). Muchos de los volcanes de Galpagos pertenecen a este grupo.

Vulcaniana (erupcin): tipo de erupcin que est ca-racterizada por la ocurrencia de eventos explosivos de corta duracin pero que emiten cantidades importantes de material piroclstico y gases a la atmsfera hasta al-titudes cercanas a los 20 km. Es muy comn que este tipo de actividad est relacionada a la interaccin entre el agua subterrnea y el magma.

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ANEXO

El Sistema de Monitoreo en el Volcn Cotopaxi

Los sitemas de monitoreo volcnico se han desarrollado en las ltimas dcadas de manera eficiente alrededor del mundo y generamente consisten de varios componentes que, al ser evaluados de manera conjunta, permiten cumplir algunos ob-jetivos fundamentales: 1) proveer informacin cientfica bsica para mejorar el anlisis de la amenaza volcnica a corto plazo (das a semanas); 2) pronosticar posibles escenarios erupti-vos; 3) evaluar los diferentes fenmenos o peligros volcni-cos; y 4) brindar herramientas tiles (p.e. mapas de peligros volcnicos) a las autoridades civiles que estn a cargo de la mitigacin del riesgo a largo plazo (aos a dcadas).Algunos de los parmetros bsicos que son objeto de estudio en un sistema de monitoreo volcnico son descritos breve-mente a continuacin:

Observaciones directas: se las realiza con los sentidos hu-manos y no son asistidas por instrumentos de medicin. Se trata de describir cualquier cambio morfolgico en el volcn o

Figura 14. Sistema de Monitoreo en el Volcn Cotopaxi.

de caracterizar la actividad eruptiva superficial, como presencia de fumarolas; altura, color o presencia de ceniza en una columna eruptiva; ruidos internos en el volcn o durante una erup-cin; olor a azufre en las cercanas del volcn, etc.

Sismicidad volcnica: con la ayuda de sism-metros, que estn instalados alrededor del volcn, se pueden detectar las vibraciones pro-ducidas por el movimiento y/o el ascenso de fluidos magmticos al interior del edificio vol-cnico.

Deformacin volcnica: cuando un volu-men de magma se acerca a la superficie, un edificio volcnico puede experimentar cambios morfolgicos (inflacin o deflacin) que son im-perceptibles al ojo humano, sin embargo exis-ten instrumentos que pueden detectar estos cambios con precisiones milimtricas. Entre los ms usados estn los distancimetros y los inclinmetros electrnicos, los GPS (Sistemas de Posicionamiento Glo-bal), los satlites espe-cializados (metodologa INSAR).

Emisin de gases: un proceso fsico asociado al ascenso de magma a la superficie es la ex-solucin de gases (vapor de agua, SO2, CO2, etc.) y su posterior escape a la atmsfera. La medicin diaria de estos gases, por ejem-plo SO2, mediante sensores remotos como COSPEC (Correlation Spectrometer) o DOAS (Differential Optical Absortion Spectrometer) permiten cuantificar la tasa de emisin de dicho gas para una posterior evaluacin de posibles escenarios eruptivos.

Para el caso del Cotopaxi, se cuenta con un sistema de monitoreo eficiente que vigila a dia-rio los parmetros descritos anteriormente. En la Figura 14 est representada la red de moni-toreo del volcn Cotopaxi:

Vigilancia de Lahares en el Volcn Cotopaxi

Existen varios instrumentos y mtodos de vigilancia para de-tectar la ocurrencia y el trnsito de lahares. Un instrumento muy utilizado en otros volcanes alrededor del mundo es el de-nominado AFM (Acoustic Flow Monitor), cuyo funcionamiento es similar a un sismmetro porque detecta las vibraciones que producen los lahares al transitar por una quebrada o ro.

El IG-EPN ha utilizado los instrumentos AFM durante las crisis eruptivas de otros volcanes en el pas (Tungurahua, Reventa-dor) y ha sido exitoso comunicando alertas tempranas cuando se han generado lahares. Actualmente, el volcn Cotopaxi cuenta con una importante red de 13 instrumentos AFM que estn instalados en zonas altas de varios drenajes alrededor del cono (Figura 14), lo cual permitir identificar la ocurrencia de lahares antes de que stos lleguen a zonas pobladas. Sin embargo, es importante crear y reforzar un Sistema de Alerta Temprana que involucre activamente a las poblaciones poten-cialmente afectadas de manera conjunta con las autoridades y los organismos de emergencia encargados de la mitigacin de riesgos (Gobernaciones, Municipios, Juntas Parroquiales, Secretara de Gestin de Riesgos, Cruz Roja, Cuerpos de Bomberos, Polica Nacional, Fuerzas Armadas, etc.)

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Instituto Geofsico - Escuela Politcnica Nacional

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