Miembros
-Bernardo Beate, Ecuador
-Zinzuni Jurado-Chichay, Estados Undios
-Craig Forster, Estados Unidos
-Dina Lopez, Canada
-Luz Luna, El Salvador
-Guillermo Moran, El Salvador
-Alfredo Rene Roldan Manzo, Guatemala
-Carlos Pulinger, El Salvador
-Sharon Templeton, Estados Unidos
Introducción
Al grupo de estudio sobre la interacción volcán-aguas subterráneas se le encargó la misión de identificar los proyectos relacionados con hidrogeología que puedan complementar las investigaciones vulcanológicas en el Volcán de la Década Santa María. Aunque cuatro ideas de proyectos se proponen, ninguna se sostiene sola como un estudio hydrogeológico específico. Cada proyecto, sin embargo, apoya uno o más aspectos de los estudios vulcanológicos.
Proyecto I
Evaluación de la Actividad Explosiva en el Domo Santiaguito
Objetivo General
El objetivo general de este proyecto es la evaluación de los mecanismos de actividad explosiva en el domo Santiaguito y evaluar la probabilidad de que las explosiones inicien el colapso del domo. Una descripsión más detallada de los objetivos generales del proyecto será dada por el grupo de estudio "Crecimiento de Domo".
Objectivos de los Estudios Hydrogeológicos Complementarios
Los objetivos de los estudios hydrogeológicos propuestos incluyen:
1) Estimación de niveles freáticos en la vecindad del domo.
2) Determinación de cambios en las e suelos y muestreo de fumarolas, grabación en video de las explosiones y erupciones,la química de las aguas subterráneas, temperaturáitoreo conjunto de la act 3) Estimación del volúmen de agua subsuperficial que pasa a través del domo.
4) Evaluación de posibles relaciones entre actividad explosiva y variaciones a corto y mediano plazo en la caida de aguas lluvias.
Metodología
Los estudios hidrológicos relativamente rutinarios (mapeo de fuentes, muestreo de aguas subterraneas y monitoreo de la caída de aguas lluvias) y su subsequente análisis pueden proveer la información necesaria para cumplir los objetivos descritos anteriormente. La recolección de datos debe coordinarse muy de cerca con las observaciones vulcanológicas concurrentes (por ejemplo gases de suelos y muestreo de fumarolas, grabación en video de las explosiones y erupciones, caracterización de los productos eruptivos y monitoreo conjunto de la actividad sísmica y crecimiento del domo). Estas actividades son descritas por el grupo de estudio "Crecimiento de Domo".
Los estudios hydrológicos enfatisarían la caracterización de la entrada, salida y flujo através del domo del calor, masa fluida y solutos. La precitación de agua que cae dentro del crater de 1902 y las pendientes adyacentes al Volcán Santa María prodría facilmente formar la fuente primaria de agua moviendose através del domo. Estimaciones de la caida de agua total anual y sus variaciones estacionarias se puede obtener por monitoréo de aguas lluvias cerca del domo (talvés colocando un medidor de aguas lluvias cerca del hotel Magermann). Una estación de monitoreo automático que requiere poca atención durante el año podría proveer el registro detallado necesario para evaluar la manera en que variaciones temporales en las aguas lluvias pueden influenciar variaciones en actividad explosiva. Si el dinero y la mano de obra lo permiten, sería preferible tener una estación meteorológica completa, establecida cerca del domo y al menos cuatro medidores automáticos de aguas lluvias colocados en la pendiente del volcán Santa María. Adoptar estrategia podría proveer una mejor descripción de la distribución de ag lluvias cerca del domo yque datos meteorológicos complementarios (temperatura del aire, velocidad del viento etc.) que podrían ser colectados como información de base que pueden usarse en los estudios del Volcán de la Década Santa María.
La descarga fluída total y las vareaciones temporales en el volúmen de fluido descargado pueden ser estimadas midiendo la velocidad de fluido descargado de las fuentes localizadas pendiente abajo del domo y midiendo las velocidades de descarga de riachuelos encontrados en las aguas arriba de los ríos Nimá I & II y en el río El Tambor. Dificultades asociadas con el mantenimiento de equipo de monitoreo automatico sugieren que estas observaciones es mejor
hacerlas manualmente durante visitas frecuntes y regulares del personal de campo. Los datos de flujo de fuentes y ríos podrían complementarse con estimaciones de las pérdidas de fluído que
ocurren a traves de evaporacion y la actividad explosiva del domo.
Las velocidades y patrones de flujo de agua subterránea son controlados en parte por el nivel freático tanto dentro del volcán Santa María como del domo Santiaguito. La localizacion de las elevaciones de las fuentes frías y calientes cerca del domo y en las pendientes adyacentes del Santa María proveerán una base para estimar elevaciones míNimás de los niveles de agua en la vecindad inmediata del domo. Esta información ayudará en la determinacion de la profundad de la actividad freática eruptiva y proveerá una visión de los gradientes hidráulicos que dirigen el flujo de fluído a traves del domo. La obtención de estimaciones razonables de flujo de fluido a traves del domo ayudará en el cálculo del balance de energía térmica porque un porcentaje significativo del calor que entra al domo es probablemente disipado por transporte advectivo en el sistema de flujo de agua subterránea.
El monitoreo de temperatura, química y características isotópicas de varias fuentes termales localizadas pendiente abajo del domo pueden proveer indicaciones directas de cambios en los regímenes químico y termal dentro del domo que, a su vez, pueden presagiar importantes cambios en la actividad explosiva. Debido que la informacion popular sugiere que los cambios medibles en la temperatura de las fuentes y las velocidades de descarga se encontraran con los estaciones, sería importante hacer frecuentes observaciones (al menos 20 veces por año) para separar las variaciones relacionadas con el domo de aquellas causadas por las estaciones.
Los datos colectados en el estudio propuesto podrán utilizarce para construir posibles modelos conceptuales (y posiblemente modelos numéricos) del flujo de fluido y la transferencia de calor al sitio del domo activo volcánico. Estudios de modelado que incorporen una representación simplificada de los procesos físicos podrian darnos una visión de la manera en que diferentes regímenes hidrotermales podrian llevar últimadamente al colapso del domo.
Recomendaciones
1) El estudio hidrológico propuesto podría ser designado e implementado en conjunto con estudios vulcanológicos asociados del crecimiento del domo Santiaguito.
2) El monitoreo de las actividades podría llevarse a cabo al menos por un periodo de dos años para proveer una base razonable para determinar la posible magnitud de las variaciones debidas a las estaciones en nuestras observaciones.
3) El monitoreo regular debería llevarse a cabo por el INSIVUMEH con asistencia estacionaria de estudiantes universitarios y científicos extranjeros.
4) Un mínimo esfuerzo deberia incluir al menos dos visitas mensuales para recolectar manualmente la caída de agua lluvia, muestras de aguas subterráneas y mediciones de los flujos de fuentes y ríos.
5) Los estudios hidrogeológicos de campo deberian ser financiados como una parte integral de los estudios del crecimiento de domo, o al menos como un estudio claramente conectado.
6) Los estudios de modelado que sigan a este estudio deberian llevarse a cabo por personal del INSIVUMEH o por estudiantes universitarios dentro de los programas de entrenamiento supervisados por científicos extranjeros.
Aplicación de los Resultados del Estudio
Este estudio hidrogeológico no produce directamente una dterminación de la probabilidad de que la actividad explosiva del domo Santiaguito pudiera iniciar un colapso de domo peligroso, en vez de eso se obtiene información de apoyo para hacer esa determinación.
Proyecto II
Estudios Hidrogeológicos de Base
Objetivos
Los estudios de base de los sistemas de flujo de agua subterránea regional y local deberian implementarse para hacer una mejor determiniación de cómo el sistema de aguas subterráneas podria modificar los regímenes termales, influenciar los sistemas hidrotermales locales e influenciar los procesos Volcánicos profundos en la vecindad del volcán Santa María. Estos estudios podrían formar un componente integral de una secuencia completa de estudios vulcanológicos llevados a cabo como parte de los estudios del Volcán de la Década Santa María.
Metodología
Estudios hidrológicos relativamente rutinarios (mapeo de fuentes, muestreo de aguas subterraneas y monitoreo de aguas lluvias) y su subsecuente análisis puede proveer la información necesaria para alcanzar los objetivos mencionados antes. La colección de datos puede ser diseñada para maximizar el uso de información existente disponible de las actividades de exploración hidrotérmal en Zuñil, observaciones meteorológicas en Quezaltenango y cualquier otro estudio de recursos de agua subterranea. Una región de 20x20 Km. se sugiere; extendiendose desde Quezaltenango en el Este y centrada en una orinentación Norte-Sur en el volcán Santa María. Estudios especificos de campo deberian enfocarse en investigar la localización, elevación, velocidad de descarga, composición química, temperatura y composición isotópica de los pozos y fuentes encontradas dentro del area de estudio. Un analisis subsecuente podria usar estos datos para constreñir modelos numericos de flujo de agua subterranea no isotermico que, a su vez podria ayudar en determinar la manera en que el transporte advectivo de calor por el flujo de agua subterranea afecta tanto los regimenes termales locales como los regionales. En adicion, proveeria información de base para los estudios del Volcán de la Década, resultados de este proyecto podrian ayudar en las actividades de exploración geotérmica en el campo geotérmico de Zuñil.
Los estudios hidrogeológicos podrian ser coordinados con otras actividades que podrian ser incluidas dentro del proyecto hidrológico o llevados a cabo dentro de otros estudios vulcanologicos. Por ejemplo, mapeo detallado geológico, investigación y mapeo de fumarolas, investigación de gases en el suelo y mapeo de flujo de calor somero podrian ayudar en constreñir modelos del sistema hidrotérmal.
Recomendaciones
1) Los estudios hidrológicos propuestos podrian ser diseñados e implementados una vez que sea claro que una secuencia completa de estudios vulcanológicos se llevara a cabo en el Volcán de la Década Santa María.
2) A pesar de que el monitoreo no se sugiere en primer instancia una vez que el estudio de base este completo y otros datos vulcanológicos sean obtenidos, podria ser apropiado monitorear las condiciones en una o más localizaciones dentro del area propuesta.
3) Los estudios de base hidrológicos deberian ser llevados a cabo por el personal de INSIVUMEH con asistencia del personal del INDE, estudiantes universitarios y cientificos extranjeros.
4) Los estudios hidrológicos deberian ser financiados como un elemento integral y fundamental del programa del Volcán de la Decada.
Aplicación de los Resultados del Estudio
Apesar de que los estudios hidrológicos no ayudan directamente a minimizar los riezgos Volcánicos, los datos resultantes proveeran información necesaria para entender el asentamiento hidrotérmal del volcán Santa María; uno de los trece volcanes con suficiente riezgo de erupciones mayores para merecer la designación de Volcán de la Década.
Proyecto III
Determinación de la Estabilidad Dependiente de Areas de Alteración Hidrotermal Extensa
Objetivoa
Fallas con rocas alteradas similares a las encontradas en el deslizamiento de Zuñil en 1991 con valles de paredes empinadas que se caracterizan por tener a lo largo fallas, se encuentra comúnmente en terrenos volcánicos de Centroamérica. La actividad sísmica asociada con el volcanismo activo en la región puede iniciar deslizamientos destructivos de terreno. La estrategia debe ser la desarrollar un mapa de distribución de áreas de alteración hidrotérmal extensiva en las cuales pueda generarse actividad de deslizamiento similar a la experimentada en el campo geotérmico de Zuñil en 1991. El mapeo de distribución de rocas de falla alteradas se puede obtener mejor mediante el desarrollo y entendimiento de cómo las sistemas acidos termales activos y fósiles operan en el terreno fallado.
Metodología
Las estrategias para el mapeo de la distribución de rocas de falla alteradas hidrotérmalmente puede desarrollarse mediante la definición de la amenaza de deslizamiento a lo largo de una porción de 10 Km. del Valle Samalá centrado en el campo geotérmico de Zuñil, donde ocurrio el deslizamiento de 1991. Las metás deberian incluir:
-Mapeo detallado de fallas y estructuras volcánicas a lo largo del Valle Samalá.
-Mapeo detallado de zonas de alteración hidrotermal.
-Colección y análisis de muestras, tanto de rocas de las fallas alteradas, como no alteradas.
-Investigación de cráteres de explosión hidrotermal.
-Uso de mapas topográficos y fotográficas aereas para identificar áreas dependientes grandes.
-Mapeo de la localización, composición química, temperatura, y caracter isotópico de fumarolas y fuentes termales para determinar su impacto en el desarrollo de debilitamiento de las rocas.
El desarrollo de una estrategía útil para definir el mapa de amenazas requiere la integración y entendimiento de los patrones y velocidades de flujo de fluido en sistemas hidrotérmales controlados por fallas. Un ejemplo excelente de un sistema como ese está expuesto en seccion transversal en el escarpe del deslizamiento encontrado en el campo geotérmico de Zuñil. Observaciones detalladas del caracter químico, termal e isotópico de fluidos, gases fumarólicos, gases de suelos y rocas alteradas encontrados dentro del escarpe de deslizamiento ayudarán a identificar la geometría y medida de las regiones de roca alterada que más facilmente podrían fallar. El hecho de que las fumarolas expuestass por el deslizamiento no fueron identificadas previamente al fallamiento de la pendiente, sugiere que actividad fumarólica escondida podría continuar debilitando las pendientes localizadas.
Recomendaciones
1) El estudio propuesto debera ser implementado inmediatamente, de modo que pueda sacarse ventaja de los afloramientos frescos, expuestos por el deslizamiento de 1991.
2) El mapeo y actividades de muestreo deberá llevarse a cabo por personal del INDE e INSIVUMEH, con asistencia estocionaria de estudiantes universitarios y científicos extranjeros.
Aplicación de los Resultados del Estudio
Este estudio integra actividades de mapeo y análisis hidrológico, geoquímico y geológico dentro de un proyecto diseñado para ayudar a determinar y mímimizar el riesgo de deslizamientos similares al experimentado en el campo geotérmico de Zuñil en 1991.
Conclusiones
Hubo muchas recomendaciones específicas en los resúmenes individuales, pero también hay algunos temas repetidos, muchos de los cuales también se señalan, en las recomendaciones unánimes.
*La necesidad de recolección continua de datos importantes ha sido reiterada por muchos equipos y es vital para la anticipación de eventos volcánicos.
*La colaboración en equipo de especialistas visitantes con los de Guatemala es escencial y tales colaboraciones deben reconocer y reforzar el hecho de que la mitigación efectiva de peligros requerirá del liderazgo de los guatemaltecos.
*La comunicación efectiva de la significación de los resultados científicos que ateñen a la mitigación de peligros volcánicos para el público general debe ser parte de la misión de los equipos interdisciplinarios, ya que este es un elemento vital para el éxito general de esta empresa.
*Las agencias e instituciones de Guatemala interesadas en la mitigación de peligros volcánicos deben fortalecerse y alentarse para aunar los recursos y coordinar los esfuerzos.