Peligros Del Complejo Volcánico San José, Cajón Del Maipo, Región Metropolitana De Santiago, Chile

O EOL GIC G A D D A E

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F u n 2 d 6 la serena octubre 2015 ada en 19 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: [email protected]

Resumen. El Complejo Volcánico San José posee una geocronológicas de las unidades antiguas de este complejo importante cubierta glaciaria, altas pendientes y es volcánico indican una edad Pleistoceno Medio a Superior débilmente activo en tiempos históricos. Sus productos, de (164+9 a 65+6 ka). No se han encontrado depósitos composición esencialmente andesítica, son principalmente laháricos en las cercanías del complejo volcánico ni en el efusivos, además de depósitos piroclásticos de caída en valle del río Volcán, solamente depósitos de flujo de torno a los cráteres. La zona de alto peligro corresponde al detritos (a hiperconcentrados) de origen interpretado como edificio volcánico mismo, su entorno más inmediato y las no volcánico. 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 2 Metodología pequeño volumen. Los lahares de mediano y gran volumen podrían afectar las zonas topográficamente más bajas del Para generar la zonificación de peligros volcánicos, se valle del río Volcán hasta localidades más alejadas (medio realizó un estudio geológico de los productos emitidos por y bajo peligro). Escenarios más remotos como flujos el volcán, en conjunto con técnicas de modelamiento de piroclásticos de mediano volumen o avalanchas volcánicas procesos volcánicos apropiadas. Durante una erupción podrían producir flujos menos confinados en los valles que volcánica, pueden producirse flujos volcánicos descienden del volcán. En cuanto a la dispersión y caída gravitacionales (flujos de lava, flujos piroclásticos, de piroclastos, en todos los casos considerados, e avalanchas volcánicas y lahares), que están controlados por independiente de la época del año en que ocurriera la mecanismos diferentes y por tanto con movilidad distinta, erupción, la dirección principal de dispersión sería hacia el este - este sureste. existiendo diferentes herramientas numéricas para modelarlos, las cuales se explican a continuación. Palabras Claves: volcán San José, Cajón del Maipo, peligros volcánicos 2.1 Flujos de lava, flujos piroclásticos y caída de piroclásticos balísticos: área de impacto proximal 1 Antecedentes generales El edificio volcánico y su entorno inmediato es el área más El Complejo Volcánico San José (33º47’8’’S/ expuesta al efecto de erupciones volcánicas de diferente 69º53’35’’W, 5856 m s.n.m.) está ubicado en las nacientes magnitud. Este entorno proximal puede ser afectado por del río Volcán, afluente del río Maipo, unos 80 km al este flujos volcánicos de diferente tipo y por caída de de Santiago, en el extremo norte de la Zona Volcánica Sur piroclastos balísticos. Para definir esta zona de alto peligro, de los Andes (Stern, 2004). Posee varios centros de se utilizó el concepto de línea o cono de energía que se emisión de distintas edades alineados en dirección nor- basa en la relación existente entre la altura de inicio de un noroeste, formando dos edificios volcánicos principales flujo (H) y el máximo alcance del mismo (L). Dado que el traslapados. El volcán sur de cima achatada es el cono San José corresponde a un complejo volcánico con varios principal activo, con cuatro cráteres centrales traslapados centros de emisión traslapados, la representación del formando una depresión, en cuya mitad norte, se emplaza edificio volcánico fue el resultado de la unión de 3 conos el cráter activo, con un pequeño domo en su interior y H/L (Tabla 1). Valores similares suelen representar flujos actividad fumarólica casi permanente. El volcán norte piroclásticos densos de pequeño volumen, por ejemplo por posee un ancho cráter y dos pequeños conos en sus flancos colapso de domo (Saucedo et al., 2005; Thouret, 2010; sureste y norte. El Complejo volcánico San José está Calder et al., 1999) o por erupciones freáticas o cubierto por extensos glaciares en su flanco oriental y freatomagmáticas (Sheridan & Malin, 1983; Sheridan, varios de menor volumen hacia el lado occidental. 1980). Para la caída de balísticos, se eligió un radio de 3 Sus productos, esencialmente andesíticos, son km partiendo de los distintos cráteres. La envolvente de principalmente efusivos (lavas y en menor medida, esos radios se unió con las áreas de los conos H/L, para domos), además de depósitos piroclásticos de caída en definir la zona de alto peligro. torno a los cráteres. Las primeras determinaciones 37 ST 11 TERREMOTOS, VOLCANES Y OTROS PELIGROS GEOLÓGICOS

La dispersión y caída de piroclastos es un proceso 2.2 Avalanchas volcánicas y flujos piroclásticos controlado tanto por las características de la erupción como de mediano volumen: área de impacto distal por las condiciones meteorológicas imperantes, en particular el viento (altura, dirección y velocidad). Se Salvo la presencia local de posibles flujos escoriáceos que eligieron 3 escenarios correspondientes a erupciones de habrían descendido sobre glaciares (Moreno et al., 1991), magma máfico de características conocidas con columnas no se han reconocido depósitos de flujo piroclástico eruptivas de 4, 8 y 12 km (IEV=2 a 3-4) (Tabla 2). Para importantes ni avalanchas volcánicas dentro de la historia cada escenario, se delimitó la zona donde se depositó más eruptiva de este complejo volcánico. A pesar de esto, se de 1 cm de espesor (umbral de daño potencial para consideró una zona de bajo peligro, dada por el impacto de vegetación y casas). Para reflejar la variación estacional, se flujos piroclásticos de mediano volumen, representada por consideraron 20 años de información de vientos a distintas la superposición de dos conos H/L (Tabla 1). Valores alturas (4 datos/día y para 17 alturas). El depósito de 1 cm similares han representado flujos piroclásticos por colapso para cada escenario fue rotado según la moda de los ejes de domo pero también por colapso de columna eruptiva de vientos de esa base de datos para cada trimestre. (e.g. Calder et al., 1999; Sheridan, 1980).

Dado que el Complejo Volcánico San José tiene una gran 3 Peligros volcánicos del Complejo altura (aprox. 3 km desde su base en el lado chileno) y alta Volcánico San José pendiente (~27% del flanco occidental del complejo volcánico supera los 35º de pendiente), se analizó el Los registros de erupciones históricas varían entre 7 y 21 peligro potencial de colapso sectorial del edificio. Se eventos entre 1822 y 1960 (Brüggen, 1921, 1950; consideró la avalancha volcánica del volcán Marmolejo Casertano, 1963; González-Ferrán, 1995; Petit-Breuilh, ubicado justo al norte y dominado por lavas de morfología 2004), las cuales habrían sido de baja explosividad (índice y composición química similar al San José. La avalancha de explosividad volcánica 1 ó 2) caracterizadas del volcán Marmolejo puede ser representada con un cono principalmente por explosiones y columnas de gases y H/L = 0,18, valor que fue aplicado al Complejo Volcánico cenizas. Pero, a pesar de ser un complejo volcánico San José. Dado que el descenso lineal de la energía a históricamente activo, una revisión actualizada del registro través de conos H/L suele sobredimensionar el efecto en histórico (Petit-Breuilh, comunicación escrita 2011) indica las laderas, se simuló también usando una parábola que que no existen evidencias claras de erupciones importantes representa mejor el confinamiento en los valles (Orozco et y más aún, ningún dato de la actividad volcánica histórica al., 2013). del Complejo Volcánico San José es claramente actividad eruptiva (con magma fresco). Equipos de monitoreo 2.3 Lahares: área de impacto distal instalados en el entorno del complejo volcánico, han detectado sismos de tipo VT y en menor medida LP en los El modelo computacional LAHARZ (Iverson et al., 1998; alrededores de este, con niveles considerados bajos y que Schilling, 1998) predice áreas de inundación por lahares en indican estabilidad del sistema volcánico (alerta verde). función de su volumen, a través de análisis estadístico. Los principales peligros del Complejo Volcánico San José Se consideraron 3 escenarios de lahares (1, 10 y 50 3 en caso de una erupción futura, corresponden a caída de millones de m ). Se asumió 10 m de profundidad de piroclastos, lavas, lahares, y en menor medida, flujos erosión causada por flujos piroclásticos en glaciares (flujos piroclásticos y avalanchas volcánicas. piroclásticos de erupciones del volcán St. Helens y Nevado del Ruiz erosionaron 2-10 m de nieve desde la superficie De acuerdo a la zonificación de peligros (Figura 1), el área de los glaciares; Pierson, 1985; Pierson et al., 1990). más susceptible de ser afectada por erupciones futuras Usando el área de los glaciares y una densidad de nieve 3 corresponde al edificio volcánico mismo y su entorno más entre 120 y 500 kg/m (no compactada a medianamente inmediato (cajón de La Engorda y estero Colina o compactada), se calcula el volumen de agua equivalente a Marmolejo), los cuales pueden ser afectados por lavas, partir de los drenajes que descienden del cráter activo y caída de piroclastos balísticos y en menor medida, flujos finalmente el volumen del lahar, asumiendo un factor de 2. piroclásticos de pequeño volumen. Como de alto peligro, Algunas áreas de inundación obtenidas con LAHARZ también son catalogadas las zonas topográficamente más fueron modificadas para incluir todos los puntos ubicados bajas de las cabeceras del río Volcán y río de Colina, las 25-30 m sobre el talweg en las zonas proximales. En cuales pueden ser afectadas por lahares de pequeño aquellas áreas en que se presume una mayor inundación volumen (<1 millón de m3). La zona de alto peligro considerando la inercia de los flujos en las curvas, se incorpora la totalidad de las lavas y proyecciones consideró el área de inundación que produciría un lahar de 3 balísticas, emitidas durante todas las erupciones de este mayor volumen (100-150 millones de m ). complejo volcánico, desde el Pleistoceno hasta tiempos históricos. 2.4 Caída de piroclastos: área de impacto distal

38 AT 4 Impacto de las GeocIencIas en la socIedad

En el caso de lahares de mediano volumen (<10 millones Brüggen, J. 1950. Fundamentos de la geología de Chile. Santiago, Thouret, J.C. 2010. Volcanic hazards and risks: a geomorphological de m3), estos podrían afectar las zonas topográficamente Instituto Geográfico Militar, 378 p. perspective. Geomorphological hazards and disaster prevention, más bajas del valle del río Volcán hasta localidades más Calder, E. S.; Cole, P. D.; Dade, W. B.; Druitt, T. H.; Hoblitt, R. P.; eds.Tabla Irasema 1. ParámetrosAlcántara-Ayala considerados and Andrew en laS. evaluaciónGoudie, Cambridge de pelig ros de la zona proximal del Complejo Volcánico San José Huppert, H. E.; Ritchie, L.; Sparks, R. S. J.; Young, S. R. 1999. University Press 2010. alejadas y finalmente escenarios de menor probabilidad Mobility of pyroclastic flows and surges at the Soufriere Hills relativa, como los asociados a la generación de lahares de Volcano, Montserrat. Geophys. Res. Lett., 26(5), 537–540. PELIGROS VOLCÁNICOS gran volumen (<50 millones de m3) podrían afectar una Casertano, L. 1963. General characteristics of active Andean Tabla 1. Parámetros considerados en la evaluación de peligros de la zona proximal del Complejo Volcánico San José UBICACIÓN Conos Parábolas parte importante del valle del río Volcán. Escenarios más volcanoes and a summary of their activities during recent remotos como flujos piroclásticos de mediano volumen o centuries. Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. PELIGROS VOLCÁNICOS 53, Nº6, pp. 1415-1433. Peligro Alto Peligro Bajo Peligro Bajo avalanchas volcánicas podrían producir flujos menos González-Ferrán, O. 1995. Volcanes de Chile. Santiago, Chile: UBICACIÓN Altura ConosAltura AlturaParábolas Altura adicional confinados en los valles que descienden del volcán. Volcán Longitud Latitud H/L H/L p Instituto Geográfico Militar, 640 p. m snm adicional (m) adicional (m) (m) Iverson, R.M.; Schilling, S.P.; Vallance, J.W. 1998. Objective Peligro Alto Peligro Bajo Peligro Bajo delineation of lahar-inundation hazard zones, Bull. Geol. Soc. 1 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 0,35 250 0,3 500 180 0 En cuanto a la dispersión y caída de piroclastos, en todos Altura Altura Altura Altura adicional Volcán Longitud Latitud H/L H/L p Amer., 110, pp. 972-984. Cráter central m snm adicional (m) adicional (m) (m) los casos considerados, e independiente de la época del año 2 -69,915 -33,762 5544 0,35 250 0,3 500 Moreno, H.; Gardeweg, M. 1989. La erupción reciente en el volcán norte en que ocurriera la erupción, la dirección principal de 1 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 0,35 250 0,3 500 180 0 Complejo Volcánico Lonquimay (Diciembre 1988), Andes de Cono sureste dispersión sería hacia el este - este sureste. Para columnas 3 -69,905 -33,769 5604 0,35 250 Sur. Rev. Geol. Chile. V.26 No.1, p.93-117. Cráter centralvolcán norte 2 -69,915 -33,762 5544 0,35 250 0,3 500 más bajas, en el caso de viento Raco del este y durante Moreno, H.; Thiele, R.; Varela, J. 1991. Estudio geológico y de volcán norte 4 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 220 250 Cono sureste erupciones prolongadas, podría eventualmente existir riesgo volcánico y de remoción en masa del proyecto 3 -69,905 -33,769 5604 0,35 250 volcán norte dispersión y removilización oeste (hacia Santiago), pero hidroeléctrico Alfalfal II – Las Lajas. CHILGENER, ejecutado dado que serían dispersiones de baja altura, estas serían de por Depto. de Geología y Geofísica, Universidad de Chile, 85 p. 4 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 220 250 Naranjo, J.A.; Moreno, H.; Banks, N.G. 1993. La erupción Del poco volumen. Tabla 2. Parámetros eruptivos considerados en la evaluación de dispersión y acumulación de piroclastos en la zona Volcán Hudson en 1991 (46°S), Región XI, Aysén, Chile. proximal-distal (isópaca mayor a 1 cm) del Complejo Volcánico San José Servicio Nacional de Geología y Minería, Boletín No.44. Santiago. Tabla 2. Parámetros eruptivos considerados en la evaluación de dispersión y acumulación de piroclastos en la zona 4 Limitaciones y alcances Dimensiones Elipse * Orozco, G., Amigo, A., Bertin, D., Lara, L.E. 2013. New empirical Tipo de proximal-distal (isópaca mayor a 1 cm) del Complejo Volcánico San José Ejemplo VEI Ht (m) Hb (m) Referencia approach to estimate proximal volcanic hazard zones. IAVCEI erupción Eje Mayor Eje Menor Esta zonificación de peligros volcánicos fue generada para 2013 Scientific Assembly, Kagoshima, Japan. Tipo de Dimensiones Elipse * M1 Vn. Lonquimay, diciembre de 1988Ejemplo VEI ~2 24 Ht (m)12 Hb (m)4000 2800ReferenciaMoreno y Gardeweg, 1989 orientar y apoyar la toma de decisiones por parte de la Petit-Breuilh, M. E. 2004. La historia eruptiva de los volcanes erupción Eje Mayor Eje Menor autoridad y organismos involucrados, en el marco de la hispanoamericanos (siglos XVI al XX). Serie Casa de los M2 Vn. Hudson, 9 agosto 1991 ~3 44 14 8000 5600 Naranjo et al., 1993 M1 Vn. Lonquimay, diciembre de 1988 ~2 24 12 4000 2800 Moreno y Gardeweg, 1989 atención de una eventual crisis volcánica. En estas Volcanes Nº8, Exmo. Cabildo Insular de Lanzarote, España, 431 M3 Vn. Fuego, octubre de 1974 3-4 74 48 12000 8400 Rose et al., 2007 situaciones, esta información debe usarse como una p. M2 Vn. Hudson, 9 agosto 1991 ~3 44 14 8000 5600 Naranjo et al., 1993 Petit-Breuilh, M. E., 2011. Informe crítico de la cronología eruptiva M3 Vn. Fuego, octubre de 1974 3-4 74 48 12000 8400 Rose et al., 2007 primera aproximación que se actualizará con información del volcán San José (33º45’S), Chile. Departamento de Historia nueva y adecuada a las condiciones específicas del ciclo de América, Universidad de Sevilla. 3 p. eruptivo concreto. Pierson, T.C. 1985. Initiation and flow behavior of the 1980 Pine Creek and Muddy River lahars, Mount St. Helens, Washington. La zonificación propuesta no debe ser utilizada para la Geol. Soc. Am. 96: 1056-1069. toma de decisiones estratégicas en el ámbito de la Pierson, T.C.; Janda, R.J.; Thouret, J.C.; Borrero, C.A. 1990. Perturbation and melting of snow and ice by the 13 November planificación territorial o ambiental. 1985 eruption of Nevado del Ruiz, Colombia, and consequent mobilization, flow and deposition of lahars. Journal of Los escenarios de bajo peligro escogidos para el análisis Volcanology y Geothermal Research, 41(1-4): 17-66. son los de mayor magnitud, esperados dentro de lo Rose, W.; Self, S.; Murrow, P.J.; Bonadonna, C.; Durant, A.J.; Ernst, razonable para este centro volcánico, de acuerdo a sus G.G.J. 2007. Nature and signiﬁcance of small volume fall deposits at composite volcanoes: insights from the October 14, características e historia eruptiva. 1974 Fuego eruption, Guatemala. Bulletin of Volcanology doi:10.1007/s00445-007-0187-5. En el caso de una erupción con acumulación de material Saucedo, R.; Macías J.L.; Sheridan, M.F.; Bursik, M.I.; Komorowski piroclástico en los sectores proximales, este análisis no J.C. 2005. Modeling of pyroclastic flow of Colima Volcano, considera la removilización post-eruptiva de este material Mexico: implications for hazard assessment. Journal piroclástico a sectores distales. Volcanology and Geothermal Research V 139/1-2. Schilling, S.P. 1998. LAHARZ: GIS Programs for Automated Mapping of Lahar-inundation Hazard Zones: U.S. Geological Survey Open-File Report 98-638. Agradecimientos Sheridan, M.; Malin, M. 1983. Application of computer-assisted mapping to volcanic hazard evaluation of surge eruptions: Esta contribución cuenta con el patrocinio de la Vulcano, Lipari and Vesuvius. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 17, 187-202. Subdirección Nacional de Geología del Servicio Nacional Sheridan, M.F. 1980. Pyroclastic block flow from the September, de Geología y Minería. 1976, eruption of La Soufriere volcano, Guadeloupe. Bulletin of Volcanology, vol. 43-2. Referencias Silva, C., Orozco, G., & Moreno, H., 2012. Mapa preliminar de peligros volcánicos, Complejo Volcánico San José. Escala Brüggen, J. 1921. El volcán San José de Maipo. Historia de su 1:100.000. Informe inédito, Programa de Riesgo Volcánico, exploración y de su actividad volcánica. Rev. Chil. Hist. Natural Servicio Nacional de Geología y Minería. Año XXV, pág. 62-67. Stern, Ch. 2004. Active Andean volcanism: its geologic and tectonic Figura 1. Detalle del sector proximal del mapa de peligros del Complejo Volcánico San José (modificado de Silva et al., 2012) setting. Rev. geol. Chile [online], vol.31, n.2, pp. 161-206 . Figura 1. Detalle del sector proximal del mapa de peligros del Complejo Volcánico San José (modificado de Silva et al., 2012) 39 ST 11 TERREMOTOS, VOLCANES Y OTROS PELIGROS GEOLÓGICOS

Thouret, J.C. 2010. Volcanic hazards and risks: a geomorphological perspective. Geomorphological hazards and disaster prevention, eds.Tabla Irasema 1. ParámetrosAlcántara-Ayala considerados and Andrew en laS. evaluaciónGoudie, Cambridge de pelig ros de la zona proximal del Complejo Volcánico San José University Press 2010. PELIGROS VOLCÁNICOS Tabla 1. Parámetros considerados en la evaluación de peligros de la zona proximal del Complejo Volcánico San José UBICACIÓN Conos Parábolas PELIGROS VOLCÁNICOS Peligro Alto Peligro Bajo Peligro Bajo

UBICACIÓN Altura ConosAltura AlturaParábolas Altura adicional Volcán Longitud Latitud H/L H/L p m snm adicional (m) adicional (m) (m) Peligro Alto Peligro Bajo Peligro Bajo 1 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 0,35 250 0,3 500 180 0 Altura Altura Altura Altura adicional Volcán Longitud Latitud H/L H/L p Cráter central m snm adicional (m) adicional (m) (m) 2 -69,915 -33,762 5544 0,35 250 0,3 500 volcán norte 1 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 0,35 250 0,3 500 180 0 Cono sureste 3 -69,905 -33,769 5604 0,35 250 Cráter centralvolcán norte 2 -69,915 -33,762 5544 0,35 250 0,3 500 volcán norte 4 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 220 250 Cono sureste 3 -69,905 -33,769 5604 0,35 250 volcán norte

4 Cráter activo -69,901 -33,785 5759 220 250 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 Tabla 2. Parámetros eruptivos considerados en la evaluación de dispersión y acumulación de piroclastos en la zona Tipo de proximal-distal (isópaca mayor a 1 cm) delDimensiones Elipse * Complejo Volcánico San José Ejemplo VEI Ht (m) Hb (m) Referencia erupción Eje Mayor Eje Menor Tipo de Dimensiones Elipse * M1 Vn. Lonquimay, diciembre de 1988Ejemplo VEI ~2 24 Ht (m)12 Hb (m)4000 2800ReferenciaMoreno y Gardeweg, 1989 erupción Eje Mayor Eje Menor M2 Vn. Hudson, 9 agosto 1991 ~3 44 14 8000 5600 Naranjo et al., 1993 M1 Vn. Lonquimay, diciembre de 1988 ~2 24 12 4000 2800 Moreno y Gardeweg, 1989 M2 M3 Vn. Hudson, 9 agosto 1991Vn. Fuego, octubre de 1974~3 3-444 7414 800048 560012000 8400Naranjo et al., 1993Rose et al., 2007

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

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