Estación multiparametro de Galeras : Estudio multidisciplinario de un volcán de la década en Colombia

Dos problemas comunes en vulcanología son: el entendimiento de los procesos físicos al interior de un volcán activo y el monitoreo de su actividad. Actualmente, en la mayoría de volcanes activos alrededor del mundo se miden varios parámetros geofísicos y geoquímicos, con irregularidad en el muestreo, en experimentos individuales y usualmente tomando ventanas de observación diferentes, que dificultan aproximarse al proceso físico interno del volcán y su vigilancia. En 1997 se oficializó un proyecto entre el BGR e INGEOMINAS, denominado Estación Multiparámetro Galeras (EMG). En el momento cuenta con una red sismológica compuesta por cuatro estaciones de banda ancha y un acelerómetro, ofreciendo grandes ventajas en cuanto al registro por el gran rango dinámico que manejan. Estos equipos se instalaron en la parte alta del volcán mejorando el procesamiento y análisis de la información sísmica y resaltando algunas características que no son evidentes o ni observables en el sistema de corto período. La EMG cuenta con una estación climatológica equipada por sensores de velocidad y dirección del viento, temperatura, presión atmosférica y un microbarómetro, que permite conocer las condiciones ambientales en la cima del volcán y apoya en la interpretación de la información sismológica descartando influencias climáticas. Imágenes térmicas de Galeras, han permitido corroborar los focos principales de emisividad de roca que concuerdan con las fumarolas de temperaturas más altas. Cuenta además con una estación telemétrica de gases, a fin de reducir el riesgo que implican los muestreos e incrementar la cantidad y calidad de parámetros físico-químicos medidos. Se cuenta también, con dos estaciones electromagnéticas que permiten estudiar los campos tanto naturales como artificiales de potencial eléctrico y magnético en la Tierra, para identificar anomalías causadas por variaciones en las propiedades físicas de la roca y que puedan correlacionarse con los diferentes procesos que se dan al interior del volcán. (AU)

Calibración sismómetros de corto periodo

La respuesta del sismómetro pendular, compuesto de una masa M sujeta a un punto del terreno mediante un resorte y un amortiguador, ante un movimiento u(t), es la superposición de todas las fuerzas que actúan en la masa: d2x/dt2+2edx/dt+wox=-d2u/dt2, donde e =factor de amortiguamiento y wo=frecuencia natural angular. De la ecuación anterior se define la respuesta en amplitud al desplazamiento senosoidal del terreno X(w) d y el retardo en fase f(w). Atendiendo la parte electromagnética del sensor se tiene que 2e=G2/[(Ro+Rs)M] siendo G=constante del motor. En el cálculo de la respuesta instrumental de los sismómetros usamos dos metodologías, dependiendo si tienen o no bobina de calibración y de las condiciones de amortiguamiento que se desean tener. La primera consiste en inyectar una señal senosoidal con voltaje y frecuencia conocidas a la bobina de calibración para establecer la salida en la bobina de señal, y teniendo en cuenta: la corriente a través de la bobina de calibración, la fuerza que hace mover la masa y la máxima velocidad del terreno, se puede determinar la transducción del sensor en VP/cm/s. El segundo método consiste en inducir a la entrada de la bobina de señal un potencial a modo de función escalón con el fin de generar una onda amortiguada mediante la cual se determina las resistencias externas que causen una constante de amortiguamiento y salida del sensor conocidas; con estos valores, es posible restituir la respuesta del sismómetro. El primer método, fundamentado en restitución experimental y no matemática, muestra que la parte plana de la respuesta después de los 4 Hz sugerida por el fabricante no presenta este comportamiento; y que alrededor de los 19 Hz hay un cambio marcado, donde los valores de transducción aumentan. El segundo método fundamentado matemáticamente no muestra estos cambios. (AU)

Señales sísmicas tipo tornillo en Galeras y otros volcanes activos

Un tipo particular de eventos sísmicos de largo periodo conocidos como tornillos, registrados en volcanes andesíticos, han precedido la mayoría de erupciones y emisiones del volcán Galeras desde julio 16 de 1992 hasta enero de 1995. Su número, energía y frecuencia pico han sido útiles como parámetros de actividad y como precursores de las erupciones. Entonces, estas señales sísmicas han mostrado gran interés en el monitoreo de la actividad volcánica y en el estudio de la mecánica de fluidos del sistema magma-gas. Con registros derivados de sismómetros de corto periodo y triaxiales de banda ancha se investigan algunas características asociadas a estas señales y su origen. Los tornillos exhiben formas de onda cuasi-sinusoidales con un inicio ligeramente impulsivo ligado al desarrollo de un transiente de presión que ocasiona un pulso impulsivo de corto tiempo de subida y lento decaimiento exponencial de las amplitudes que se manifiesta en largas duraciones en comparación con sus amplitudes. El contenido espectral de estas señales es fuertemente cuasi-monocromático en donde se resalta uno o pocos picos espectrales agudos cuyo espectrograma muestra básicamente una banda de frecuencia constante en el tiempo. Generalmente, el inicio de las señales tiene una banda espectral más ancha y rica en altas frecuencias. A primera vista los tornillos parecen ser una combinación de una excitación impulsiva y una resonancia dentro del volcán. Varios modelos de resonadores de vibraciones libres de una cavidad llena de fluido han sido sugeridos para explicar la fuente de los tornillos: esferas, cilindros, tuberías y grietas. Condiciones como el tamaño y geometría de la fuente, las propiedades físicas del fluido y del material sólido del entorno así como la historia de las presiones en el tiempo y en el espacio son variables importantes que deben contemplarse en los modelos. (AU)