Modelo 3- D del volcán Galeras utilizando tomografía sísmica

Abstract

Se realizó una estimación de la estructura tridimensional de velocidades de la onda P debajo del volcán Galeras hasta unos 8 km de profundidad respecto a la cima. Usando una tomografía sísmica local pasiva, se invirtieron 7668 tiempos de primeros arribos de onda P de 1183 sismos volcano-tectónicos (VT) seleccionados por calidad y registrados por la red de estaciones sísmicas dispuestas para la vigilancia volcánica por el Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Pasto (OVSP)- INGEOMINAS entre 1989 y 2009. Los sismos VT están posiblemente asociados con fracturas de tensión o cizalla sobre la roca sólida en respuesta a presiones inducidas por magma o movimiento de fluidos volcánicos. Se definieron básicamente dos zonas de bajas velocidades y dos zonas con altos valores de velocidades. Las zonas de bajas velocidades se localizan al NWW y SE y podrían estar asociadas con regiones anómalas de calor, donde no existe la suficiente fragilidad para generar fracturas. Dado el carácter superficial de estas zonas se sugiere que ellas podrían obedecer a sistemas hidrotermales o a remanentes de un magma no solidificados. Debajo del cráter activo de Galeras se resalta una estructura vertical con mayores velocidades donde se observa que los hipocentros determinados con el modelo 3-D de velocidades están fuertemente agrupados y alineados a lo largo de una estructura vertical hasta unos 4 km de profundidad bajo la cima. Probablemente, el sistema de conductos-fracturas por el que asciende magma desde niveles más profundos ( 8 km) hacia la cima coincide con los hipocentros alineados verticalmente. Hacia el NE del cráter y debajo de los trazos superficiales de las Fallas Buesaco y Silvia-Pijao (4 a 6 km de profundidad), se visualiza una zona de alta velocidad (4.5 km/s), que a los 6 km de profundidad se extiende hacia la proyección del cráter en ese nivel. Estas velocidades, que son concordantes con valores medidos en magmas andesíticos solidificados o con cuerpos metamórficos rígidos, corresponden a una región donde se observa también una concentración de hipocentros de sismos VT con magnitudes mayores. En general, el edifico volcánico está compuesto por materiales de bajas velocidades que se correlacionan con depósitos relativamente jóvenes sin consolidar y materiales volcánicos más antiguos altamente fracturados o alterados.

Abstract. An estimation of three-dimensional P-wave velocity structure beneath the Galeras volcano down to 8 km below the summit was carried out. We inverted 7668 P-wave first arrival times from 1183 volcano-tectonic (VT) earthquakes selected for quality and recorded by the seismic stations of the OVSP – INGEOMINAS from 1989 to 2009 using passive local earthquake tomography. VT earthquakes are possibly associated with tensile or shear fractures in the solid rock in response to pressures induced by magma or volcanic fluid movement. Basically, two low-velocity zones exist located toward SE and NWW from the main crater. These zones could be associated with regions of anomalous heat flow where brittle fractures are not generated. Bearing in mind their shallow depths, we suggest that these areas could be caused by hydrothermal systems or not solidified magma remnants. A vertical structure with high-velocities exists under the active crater of Galeras, where the hypocenters, determined by the tomographic inversion method, are tightly clustered and vertically aligned 4 km below the summit. Probably, the system of conduits or fractures, where magma rises from deeper levels ( 8 km) to the summit, coincides with the vertically aligned hypocenters. Toward the NE of the crater and below the Buesaco and Silvia-Pijao surface traces (4 to 6 km depth), a high-velocity ( 4.5 km/s) zone appears, where at 6 km depth, it extends into the projection of the crater at that level. These velocities are consistent with measured values in solidified andesitic magmas or metamorphic rocks, and they are in a region where a concentration of VT hypocenters of greater magnitudes has occurred. In general, the volcanic edifice is composed of low-velocity materials and they are correlated with relatively young unconsolidated deposits, and older highly fractured and/or altered volcanic materials.