Vigilancia de emisiones Señales precursoras en el volcán Usu

Durante los últimos tres años, investigadores del Instituto Tecnológico y de Energías Renovables (ITER) de Tenerife y de la Universidad de Tokio (Japón) hemos investigado la utilidad de la emisión o desgasificación difusa de dióxido de carbono (CO2) y otras especies volátiles en volcanes activos para los programas de vigilancia y predicción de erupciones volcánicas. Estas investigaciones se llevan a cabo en volcanes situados en diferentes ambientes geotectónicos y climatológicos: Canarias, Cabo Verde, Japón, América Central y Papúa Nueva Guinea. Los resultados reflejan no sólo que los volcanes emiten a la atmósfera importantes niveles de emisión difusa de CO2, sino que además la vigilancia continua de estos niveles puede ser muy útil para los programas de reducción del riesgo volcánico, como se está viendo ahora en la actividad eruptiva del volcán japonés Usu.La emisión difusa de CO2 en áreas volcánicamente activas está siendo de un especial interés para la volcanología. El CO2 es uno de los componentes mayoritarios de los gases disueltos en los magmas, y su baja solubilidad en los mismos hace que este gas se escape con suma facilidad hacia la superficie a través de penachos volcánicos, fumarolas, o en forma difusa a través de los suelos. Detectar y delimitar aquellas zonas que presentan niveles anómalos de desgasificación difusa de CO2, así como cuantíficar la cantidad total de CO2 que emite un volcán a la atmósfera es muy importante para los programas de vigilancia volcánica. Cambios significativos en los niveles de emisión de CO2 en áreas volcánicamente activas, así como cambios de la distribución espacial de las anomalías de CO2 en superficie van a estar siempre ligados a movimientos de magma en el subsuelo y/o cambios de la actividad sísmica en los edificios volcánicos.

Registro continuo

Debido al carácter innovador de estas investigaciones, muy pocos son los volcanes que disponen de un programa geoquímico que implique el registro en modo continuo de los niveles de emisión difusa de CO2: Teide (Tenerife, España), Santorini (Grecia), Campi Flegrei, Vesuvio (Italia) y Long Valley (California, EE UU). Ninguno de estos volcanes se encuentra en la actualidad en una crisis preeruptiva. Por lo tanto, otra forma de evaluar la utilidad de este tipo de estudios para la vigilancia volcánica es comparar los niveles de emisión difusa anómalos entre volcanes con distintos registros eruptivos. Para ello se han seleccionado volcanes activos en función del ambiente geotectónico y condiciones climatológicas como consecuencia del múltiple origen que puede tener el CO2 en el ambiente superficial.

Un primer grupo de volcanes estudiados lo constituyen el Teide (Tenerife), Cumbre Vieja (La Palma), El Hierro, Timanfaya (Lanzarote) y Pico do Fogo (Cabo Verde), situados en zonas de intraplaca y semiáridas. Los resultados indican la existencia de tres poblaciones geoquímicas (niveles de fondo, intermedios y anómalos) en cada uno de los volcanes. La existencia de una población anómala de emisión difusa de CO2 refleja una clara perturbación de origen profundo sobre el modelo de desgasificación superficial, y por consiguiente, éstos son los valores más representativos de un CO2 volcánico. Los volcanes que han experimentado un mayor número de erupciones también presentan mayores niveles de emisión difusa de CO2. Este tipo de estudios han sido también desarrollados en volcanes situados en zonas de subducción: América Central y Japón, reflejándose también una estrecha relación entre los niveles de emisión difusa anómalos de CO2 y la actividad eruptiva.

El primer estudio sobre desgasificación difusa de CO2 en un volcán activo japonés, el Miyake-jima, fue hecho por investigadores del ITER: Pedro A. Hernández y José M. L. Salazar. En la actualidad, Pedro A. Hernández lleva tres años investigando volcanes activos japoneses gracias a un contrato de investigador posdoctoral de la Unión Europea y del Gobierno japonés en la Universidad de Tokio. Este marco le ha dado la oportunidad de materializar este tipo de estudios en varios volcanes japoneses: Usu, Hakkoda, Izu-Oshima y Sakura-jima.

En el caso del volcán Usu se han realizado dos campañas científicas consecutivas, en 1998 y 1999, por ser uno de los volcanes más activos de Japón. Desde 1626 se han registrado 9 erupciones explosivas en el volcán Usu y la mayor parte han generado flujos piroclásticos. Las erupciones volcánicas ocurridas en 1663, 1822, 1910, 1944-45 y 1977-82 en Usu llegaron a causar la pérdida de vidas humanas como consecuencia de los productos arrojados por el volcán: cenizas volcánicas, flujos piroclásticos y flujos de lodo. El tiempo de duración para cada una de estas erupciones fue de un mes a dos años, y el tiempo de reposo entre ellas, de treinta a cientos de años. La actual actividad eruptiva en Usu tiene lugar 23 años después de la última erupción.

Según Akihiko Tomiya, del Servició Geológico Japonés, "los fenómenos precursores de estas erupciones históricas ocurridas en Usu han sido principalmente los terremotos volcánicos ocurridos desde 32 horas a 6 meses antes de las erupciones", pero es preciso reconocer que la actividad eruptiva ocurrida en Usu en el pasado pudo haber generado otro tipo de señales precursoras, además de las sísmicas; muy posiblemente éstas nunca fueron detectadas por la carencia de sistemas de vigilancia de otra naturaleza o fundamento. Los sistemas naturales como los volcanes siempre generan señales precursoras relacionadas con un cambio de las condiciones termodinámicas en profundidad, y estas señales premonitorias pueden ser tanto geofísicas como geoquímicas. Otro hecho muy diferente es que los que trabajamos en esta área científica estemos vigilando todo lo necesario y suficiente para detectar estas señales precursoras.

Crisis sísmica

Los estudios realizados por Pedro A. Hernández y colaboradores en el Usu han proporcionado importantes datos que en la actualidad se están aceptando como claras señales premonitorias de su reciente actividad eruptiva. La emisión difusa de CO2 en la zona sumital del Usu en septiembre de 1998 era de 120 toneladas diarias, mientras que estos niveles llegaban casi a triplicarse en septiembre de 1999, alcanzándose las 330 toneladas diarias de CO2 emitidos a la atmósfera. Estas variaciones detectadas tienen que estar relacionadas con incrementos significativos de la presión del sistema volcánico en profundidad antes de entrar Usu en erupción.

La reciente crisis sísmica ocurrida en este volcán tuvo lugar sólo 72 horas antes que ocurriera la erupción volcánica del 31 de marzo, pero estos trabajos reflejan que cambios significativos en la emisión difusa de gases se han detectado varios meses antes de que ocurriera esta crisis volcánica.

Nemesio Pérez es vulcanólogo.