PROYECTO RECUPERACIÓN
TERRITORIAL LA PALMA
MEMORIA
Objetivo 1. Evaluación preliminar de la
estabilidad del edificio volcánico
principal y el campo de cenizas
circundante.
Responsables:
Dr. Luis I. González de Vallejo
Dr. José A. Rodríguez Losada
Dr. Luis E. Hernández Gutiérrez
Ing. Ana Miranda Hardisson
REVISIÓN
FECHA
MOTIVO DE
EDICIÓN
EMITIDO
VERIFICADO
0
04/04/2022
3ª ENTREGA
L. D. / I. C.
L.G.VALLEJO
PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 1: Evaluación preliminar de la estabilidad del
edificio volcánico principal y el campo de cenizas
circundante.
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1
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN
2. TRABAJOS REALIZADOS Y DATOS OBTENIDOS
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4. CONCLUSIONES
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OBJETIVO 1: Evaluación preliminar de la estabilidad del
edificio volcánico principal y el campo de cenizas
circundante.
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2
1. INTRODUCCIÓN:
Este objetivo tiene como finalidad evaluar de manera preliminar la estabilidad del
cono volcánico principal y el campo de cenizas circundante.
Dado que no hay datos relevantes que actualicen la información entregada en la
entrega número 2, este documento presentará un adelanto de los cálculos que se
están llevando a cabo para la estabilidad del cono, quedando siempre pendiente
realizar dichos cálculos con las características específicas de los materiales que nos
ocupan que están siendo analizadas mediante ensayos de laboratorio.
2. TRABAJOS REALIZADOS Y RESULTADOS OBTENIDOS:
De manera provisional, se ha planteado un modelo de rotura de las laderas exteriores
del edificio volcánico, partiendo de datos bibliográficos disponibles. Esto genera una
primera hipótesis que deberá ser contrastada y verificada con los datos que se
obtengan de analizar las características necesarias (cohesión y ángulo de rozamiento
de los materiales) mediante ensayos de laboratorio.
Para la elaboración de dicho modelo se ha tomado como punto de partida una
alternancia de materiales que forman el cono. Para ello se han realizado unos cortes
hipotéticos (ver Figura 1) y se han dibujado las capas que podrían encontrarse bajo
la capa superficial (ver Figura 2), formando las laderas del edificio volcánico, las
primeras capas de estos cortes, corresponden con el análisis geofísico que se realizó
en una de las laderas del cono y que mostraba que los primeros 7 metros de espesor
están formados por depósitos de lapilli, seguido de una capa de unos 8 metros de
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edificio volcánico principal y el campo de cenizas
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espesor de material más fino, como pueden ser las cenizas, y a continuación, de
nuevo depósitos de lapilli hasta una profundidad de 25 metros que es la máxima
profundidad que alcanzaron los instrumentos de medida.
Figura 1. Cortes geológicos. Fuente: Involcan
Figura 2. Corte geológico 1. Fuente: Involcan
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edificio volcánico principal y el campo de cenizas
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A partir de este modelo y suponiendo unas características de ángulo de rozamiento
interno y cohesión de los materiales, se analizó la estabilidad de la ladera utilizado el
programa Slide de Rocscience (Ver Figura 3).
Figura 3. Ejemplo de computación del corte geológico 1. Fuente: Involcan.
El análisis provisional se realizó con tres hipótesis en cuanto a presencia de agua en
el subsuelo:
- Seco o en condiciones de lluvia habituales.
- Sometido a precipitaciones intensas.
- Sometido a condiciones de precipitaciones excepcionales.
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edificio volcánico principal y el campo de cenizas
circundante.
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3. ANÁLISIS DE RESULTADOS:
El cálculo de la estabilidad en las tres condiciones de presencia de agua en el terreno
dio lugar a los siguientes resultados provisionales:
- Seco o en condiciones de lluvia habituales: Estable.
- Sometido a precipitaciones intensas: Continúa siendo estable.
- Sometido a condiciones de precipitaciones excepcionales: NO es estable.
4. CONCLUSIONES:
-Las laderas de edificio volcánico son estables en ausencia de lluvias excepcionales.
-La probabilidad de que se produzcan lahares (riadas con alta energía que
transportan alto contenido en materiales sólidos) es baja o muy baja. No obstante,
esta temática debe de ser analizada más detalladamente puesto que tanto los datos
pluviométricos como la constitución del terreno, morfología, pendientes, materiales
y presencia de capas intercaladas deslizantes, indican que es posible la generación
de lahares en el cono y en sus alrededores, formados principalmente por cenizas (ver
mapa de espesor de cenizas).
-De acuerdo con los registros disponibles, las citadas lluvias excepcionales,
corresponderían a un periodo de retorno superior a 75 años. Todos estos datos son
estimativos y deben ser complementados con información pluviométrica más
completa.
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OBJETIVO 1: Evaluación preliminar de la estabilidad del
edificio volcánico principal y el campo de cenizas
circundante.
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-Dada la alta incertidumbre que muestran los registros pluviométricos y su
extrapolación a la zona de interés, resulta imprescindible la instalación de estaciones
meteorológicas en zonas próximas a la cumbre y al foco eruptivo.
-Es necesario realizar estudios más detallados sobre esta temática con el fin de
disponer de información más precisa para la estimación del riesgo de lahares.
PROYECTO RECUPERACIÓN
TERRITORIAL LA PALMA
MEMORIA
Objetivo
2:
Evaluar
los
procesos
de
desgasificación post-eruptivo en el Valle
Aridane
Responsables:
Dr. Nemesio Pérez Rodríguez
Dr. Pedro A. Hernández Pérez
Dra. Gladys Melián
REVISIÓN
FECHA
MOTIVO DE EDICIÓN
EMITIDO
VERIFICADO
0
12/04/2022
1ª ENTREGA
N.P. / P.H. /
G.M.
L.G.VALLEJO
1
12/6/2022
2ª ENTREGA
N.P. / P.H. /
G.M.
2
4/10/2000
3ª ENTREGA
N.P. / P.H. /
G.M.
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
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2.2 – Medida de otras especies gaseosas (He, H2, CH4, H2S) ............................. ¡Error! Marcador no definido.5
3.1 – Resultados analíticos ................................................................................. ¡Error! Marcador no definido.8
Anexo del geodatabase ........................................................................................ ¡Error! Marcador no definido.28
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
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1 INTRODUCCIÓN
La liberación pasiva de fluidos de fuentes volcánico-hidrotermales y magmáticas marca los períodos
inter eruptivos de un sistema volcánico. La distribución de permeabilidad de fluidos, regida por fallas
y fracturas, controla el camino hacia la superficie para magmas y fluidos hidrotermales. Sus cambios
tienen importantes implicaciones en términos de mineralización, exploración geotérmica y
evaluación del peligro volcánico (Fridriksson et al., 2006; Hernández et al., 2001, 2012, 2017;
Chiodini et al., 1996; Carapezza et al., 2011; Melián et al., 2014; Padrón et al., 2021; Pérez et al.,
2012, 2013). Además, la actividad de desgasificación del suelo puede generar el peligro del gas,
causando asfixia o intoxicación en áreas deprimidas y permitiendo la acumulación de gases nocivos,
especialmente en condiciones de poco viento (Arnórsson, S., 1995; Rowland et al., 2004; Caliro et
al., 2005; Madonia et al., 2013; Hutchison et al., 2015; Madonia et al., 2019).
El Instituto Volcanológico de Canarias (INVOLCAN) lleva realizando regularmente desde el año 2000
el seguimiento de la emisión difusa de gases por el sistema volcánico de Cumbre Vieja (Padrón et al.,
2012, 2015). Este seguimiento consiste en la realización de centenares de medidas de flujo difuso de
CO2 así como de otras especias gaseosas y de la temperatura del suelo. A raíz de la reciente erupción
del volcán Tajogaite en 2021, las coladas de lava han imposibilitado la realización de estas medidas
en las zonas afectadas, tanto por inaccesibilidad como por la imposibilidad de acceso al suelo. Por
esta razón, en esta evaluación de los procesos de desgasificación post-eruptivo en el Valle Aridane, y
más concretamente en las cuatro bolsas seleccionadas, solamente se han podido realizar 39 puntos
de medida de gases.
2 METODOLOGÍA
2.1 – Medida del flujo difuso de CO2
La desgasificación difusa de CO2 en áreas volcánicamente activas está generalmente asociada a
zonas donde existe flujo y gradiente de calor. Las medidas de flujo difuso de CO2 se realizan en cada
punto de medida depositando de forma invertida la cámara de acumulación en la superficie del
suelo, gracias a una pequeña bomba, el aire contenido en la cámara se hace circular a través del
espectrofotómetro de IR y luego regrese a la cámara (Fig. 1). En consecuencia la concentración de
CO2 se incrementa dentro de la cámara a medida que pasa el tiempo, debido a que el gas que entra
del suelo a la cámara es forzado por la bomba a que circule por el detector de IR y regrese
nuevamente a la cámara. Dentro de la cámara, existe una hélice que permite homogenizar la
muestra. Entre la cámara y el detector de IR se coloca una trampa con el objeto de atrapar el vapor
de agua proveniente del suelo, evitando la interferencia analítica que ésta produce en la medida de
la concentración de dióxido de carbono, y el daño que la condensación del agua produciría en la
célula de IR. La señal proporcional a la concentración de CO2 en la cámara de acumulación es
recogida por un datalogger que a su vez transmite los datos a un ordenador para su procesamiento.
El incremento de la concentración del gas CO2 en la cámara de acumulación en función del tiempo.
La medida de flujo difuso del gas es directamente proporcional a la pendiente definida por la
variación de la concentración del gas en la cámara a lo largo de los instantes iniciales de las medidas.
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
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Transcurrido un periodo de tiempo suficiente, la concentración del gas acumulado alcanza el
equilibrio dinámico con el gas existente en suelo y tiende a estabilizarse, obteniéndose una
plataforma o zona estable en la curva. Cuando esto ocurre, la concentración dentro de la cámara
experimenta una situación de equilibrio dinámico con el gas procedente del suelo.
Fig. 1. Esquema del sistema de medida de flujo difuso de CO2.
Las medidas de flujo difuso de CO2 se realizaron en los 39 puntos seleccionados siguiendo criterios
de accesibilidad.
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
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4
2.2 – Medida de otras especias gaseosas
Con el fin de estudiar la composición química e isotópica de los gases del suelo se han recogido
muestras de gas del suelo a 40-50 cm de profundidad usando de una sonda metálica insertada
previamente en el suelo. El gas se extrae con una jeringuilla hipodérmica de 60 cm
3, haciendo
circular este gas por un vial sellado de 10 cm
3 donde se almacenará la muestra (Fig. 2). El vial en el
que se introduce la muestra se deja con una ligera sobrepresión para asegurar, por un lado, que
todas las muestras se analizan a la presión atmosférica del lugar de análisis y, por otro, evitar la
posible contaminación atmosférica. Las muestras de gas del suelo recolectadas serán analizadas en
el laboratorio de geoquímica de gases del ITER-INVOLCAN, mediante un micro-cromatógrafo de
gases VARIAN modelo 4900 de doble columna. La determinación de las concentraciones de
hidrógeno (H2), oxígenos (O2) y nitrógeno (N2) se realizan mediante el uso de una columna MolSieve
de 5 Å y 20 m de longitud. Las temperaturas de la columna y del inyector para realizar el análisis son
de 80º y 60ºC, respectivamente, mientras que el tiempo de inyección de la muestra es de 40 ms. Las
concentraciones de dióxido de carbono (CO2) y metano (CH4) son analizadas usando una columna
Poraplot-Q de 10 m de longitud. La temperatura de la columna y del inyector es de 60 y 40ºC
respectivamente, con un tiempo de inyección de 10 ms. En ambas columnas se utiliza argón como
gas portador y un detector de conductividad térmica.
Fig. 2. Esquema de la toma de muestra de gas del suelo para su análisis químico.
El análisis de la concentración de helio (He) y argón (
40Ar, 36Ar y 38Ar) se realiza mediante un
espectrómetro de masas tipo cuadrupolar (HIDEN QGA), el cual nos permite obtener
concentraciones de He con una sensibilidad de ±300 ppb. La toma de muestra de gas de suelo se
realiza de la misma manera descrita para el análisis por cromatografía.
El análisis de la composición isotópica del carbono en el CO2 de las muestras de gas del suelo, se
realiza usando un espectrómetro de masas Finnigan modelo MAT 253 mediante el método de
inyección en flujo continuo a través de una unidad GasBench II.
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
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5
3 ANÁLISIS
3.1 – Resultados analíticos
Los resultados analíticos de las muestras presentan una gran variabilidad, mostrando
enriquecimientos principalmente en las concentraciones de CO2, He e H2 con respecto a los valores
de estas especies en el aire. No se encuentra enriquecimiento por encima de valores de aire en el
CH4 (conc CH4 en aire = 1.7 ppm) y no se ha registrado en ningún punto H2S por encima del límite de
detección de micro-cromatógrafo de gases. Estos enriquecimientos entran en el rango de lo
esperado por el proceso de desgasificación de las lavas. Las temperaturas medidas a 15 y 40 cm de
profundidad están dentro del rango de lo que podemos considerar normales en la mayoría de los
puntos de medida, salvo los puntos PC1, PC-5, S2 - E1, PC-6 y PC11 localizados a lo largo de la
carretera, donde las temperaturas son significativamente mayores.
Tabla 1. Relación de puntos de medida, coordenadas, temperaturas medidas a 15 y 40cm de
profundidad y valores medidos de flujo difuso de CO2 (nd: no detectado).
Waypoint
X
Y
Z
Tamb
T15
T40
Flujo CO2
(m)
(m)
(m)
(ºC)
(ºC)
(ºC)
(g/m
2d1)
44
215503
3170632
296
26
27,3
27,6
5,54
52
216586
3170776
379
24,9
24,8
24,1
6,57
54
217070
3171109
461
22,9
24,6
27,2
3,63
101
217027
3171306
452
29,7
27,6
29,1
3,65
105
216832
3170757
408
29,8
29,4
30,9
6,11
107
215895
3170645
312
24,5
27,8
26,8
0,00
110
216881
3170418
411
30,2
29,6
30,9
2,05
270
215354
3170520
285
24,8
25,3
25,4
1,85
277
216035
3170722
319
23,3
27,7
27,6
5,57
279
216757
3170423
405
27,1
31,5
28,4
8,28
282
216583
3171125
399
23,5
25,6
23,3
6,64
283
217012
3170712
430
25,6
31,7
34,8
4,46
288
216828
3171038
419
28,6
30,1
28,3
5,07
290
217323
3171165
498
20,3
22,9
25,1
8,42
511
216822
3171207
423
22,2
23,2
26,1
1,93
555
216608
3170902
399
23,9
23,3
21,2
17,65
560
215684
3170649
300
25,8
22,5
23,0
2,20
675
215669
3167662
266
22,4
26,3
24,4
0,00
676
216788
3168090
405
24,9
27,2
30,2
2,84
677
216871
3167853
422
22,0
28,0
29,0
0,39
946
216602
3167775
384
25,9
27,1
27,5
5,02
948
216304
3167813
338
25,0
26,9
27,8
2,51
949
216152
3167799
318
25,3
26,4
28,5
0,43
967
215780
3167533
279
25,1
26,1
28,7
8,20
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
REV. 2
6
PC-1
215724
3170565
300
23,8
227,8
nd
1,49
PC-2
215776
3170421
300
24,2
29,5
nd
0,00
PC-3
215714
3170318
300
25,8
30,1
nd
0,00
PC-4
215616
3170270
300
26,6
25,6
nd
0,00
PC-5
215464
3170175
300
28,0
115,3
nd
14,71
S2 - E1
215394
3170105
270
26,1
254,6
nd
0,00
PC-6
215304
3170023
270
25,9
117,7
nd
20,09
PC-7
215270
3169917
270
26,6
41,4
nd
0,00
PC-9
215229
3169720
270
28,2
31,4
nd
0,00
PC-11
215257
3169450
250
28,9
105,7
nd
0,00
PC-19
215560
3168182
260
29,3
64,0
nd
0,00
PC-20
215665
3168091
270
32,9
43,2
nd
0,00
PC-21
215727
3168026
270
30,5
37,5
nd
0,00
PC-22
215763
3167907
270
29,3
33,3
nd
0,00
PC-23
215737
3167781
270
29,4
34,1
nd
0,00
PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
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7
Tabla 2. Relación de valores medidos de concentración de las diferentes especies gaseosas
estudiadas y valores isotópicos del C en el CO2 (nd: no detectado).
Waypoint
H2
(ppm)
O2
(%)
N2
(%)
CH4
(ppm)
CO2
(ppm)
H2S
(ppm)
He
(ppm)
Ar
36
(ppm)
Ar
40
(ppm)
13C/12C
(‰)
44
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
52
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
54
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
101
0,52 20,74 77,60
1,70 1350,3
0,00
8,61
30,2 9069,1
-16,20
105
0,85 21,02 78,41
1,70
496,7
0,00
5,68
30,4 9012,8
-10,51
107
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
110
0,85 20,64 76,98
1,70
738,4
0,00
18,15
30,4 9120,2
-12,22
270
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
277
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
279
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
282
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
283
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
288
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
290
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
511
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
555
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
560
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
675
0,57 20,83 78,66
1,70 1806,0
0,00
6,82
31,4 9314,1
-18,71
676
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
677
0,54 20,90 78,28
1,70
571,8
0,00
6,33
31,1 9233,0
-12,37
946
2,96 20,93 77,72
1,70
544,5
0,00
47,93
31,2 9251,6
-9,04
948
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
949
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
967
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
nd
PC-1
14,51 16,19 82,51
1,70 2139,5
0,00
19,53
32,2 9610,2
-16,78
PC-2
1,29 20,82 78,72
1,70
400,0
0,00
5,31
30,9 9206,3
-8,54
PC-3
1,14 20,78 78,50
1,70
430,4
0,00
5,24
31,2 9288,0
-8,16
PC-4
1,51 20,59 77,76
1,70
411,8
0,00
5,65
31,1 9302,2
-9,08
PC-5
1,20 20,69 78,27
1,70
735,4
0,00
44,72
31,1 9215,8
-11,89
S2 - E1
1,08 20,71 77,93
1,70
490,9
0,00
54,89
30,6 9244,4
-8,92
PC-6
1,20 20,63 78,11
1,70
679,3
0,00
5,24
30,7 9214,4
-13,73
PC-7
1,08 20,67 77,96
1,70
464,6
0,00
62,13
31,3 9265,3
-9,98
PC-9
0,77 20,70 78,20
1,70
444,0
0,00
75,01
31,2 9306,2
-9,50
PC-11
1,62 20,52 77,37
1,70
473,0
0,00
56,38
30,8 9220,9
-10,84
PC-19
0,85 20,65 78,25
1,70
533,4
0,00
5,24
30,9 9253,5
-10,25
PC-20
1,35 20,65 78,07
1,70
516,9
0,00
77,09
31,2 9292,6
-9,78
PC-21
0,91 20,73 78,35
1,70
452,3
0,00
5,81
31,0 9293,8
-7,71
PC-22
1,12 20,76 78,35
1,70
457,7
0,00
57,46
31,2 9306,4
-10,27
PC-23
1,28 20,77 78,31
1,70
429,9
0,00
5,45
31,0 9216,1
-10,77
PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
REV. 2
8
Tabla 3. Resumen estadístico de los resultados obtenidos.
T15
T40
F CO2
He
H2
O2
N2
CH4
CO2
H2S
Ar
36
Ar
40
13C/12C
(ºC)
(ºC)
(g/m
2d1)
(ppm)
(ppm)
(%)
(%)
(ppm)
(ppm)
(ppm)
(ppm)
(ppm)
‰
Mínimo
22,5
21,2
0,00
5,24
0,52
16,19
76,98
1,70
400,0
0,00
30,2
9012,7
-18,71
Máximo
254,6
34,8
20,09
77,09
14,51
21,02
82,51
1,70
2139,5
0,00
32,2
9610,2
-7,71
Promedio
47,0
27,3
3,73
27,56
1,77
20,52
78,30
1,70
693,6
0,00
31,0
9249,4
-11,20
Mediana
28,0
27,6
2,05
8,61
1,12
20,71
78,25
1,70
496,7
0,00
31,1
9251,6
-10,27
Dest vest
51,5
3,0
4,90
26,82
2,96
1,00
1,05
0,00
475,3
0,00
0,4
114,2
2,95
4 CONCLUSIONES
Debido a que gran parte de las bolsas de estudio están cubiertas por las recientes coladas de la
erupción volcánica, ha sido imposible realizar un mapa completo de estas zonas por la imposibilidad
Waypoint T15
T40
F CO2
(g/m
2d1
)
He
(ppm
)
H2
(ppm
)
O2
(%)
N2
(%)
CH4
(ppm
)
CO2
(ppm)
H2S
(ppm
)
Ar
36
(ppm
)
Ar
40
(ppm)
13C/12
C
Mínimo
22,5
21,
2
0,00
5,24
0,52
16,1
9
76,9
8
1,70 400,0
0,00
30,2
9012,
7
-18,71
Máximo
254,6
34,
8
20,09 77,09 14,51
21,0
2
82,5
1
1,70
2139,
5
0,00
32,2
9610,
2
-7,71
Promedio
47,0
27,
3
3,73 27,56
1,77
20,5
2
78,3
0
1,70 693,6
0,00
31,0
9249,
4
-11,20
Mediana
28,0
27,
6
2,05
8,61
1,12
20,7
1
78,2
5
1,70 496,7
0,00
31,1
9251,
6
-10,27
Dest vest
51,5 3,0
4,90 26,82
2,96 1,00 1,05
0,00 475,3
0,00
0,4 114,2
2,95
PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
REV. 2
9
de acceso para medir y tomar muestras de gases (Fig. A1 en Anexo I). Para valorar el índice de
calidad para el Valle de Aridane de las cuatro bolsas seleccionadas respecto a la peligrosidad por los
gases volcánicos podemos concluir que la probabilidad de ocurrencia del riesgo es muy baja en
aquellas zonas donde ha sido posible el acceso (Fig. A1 y A2 en ANEXO I). Con excepción de la bolsa
denominada Tendiña a la cual se ha podido acceder en prácticamente su totalidad, en las restantes
tres balsas existe un porcentaje mayor del 50% donde ha sido imposible el acceso para poder
evaluar el proceso de desgasificación en la balsa (Fig. A3 en Anexo I). Todos los resultados
presentados en este informe son preliminares y pueden estar sujetos a cambios según se avance en
el tratamiento de datos y la incorporación de nuevas medidas de campo.
Referencias
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PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
REV. 2
10
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PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
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11
ANEXO I – Índice de calidad para las bolsas de reconstrucción de interés
En este anexo se adjuntan el mapa de localización de los puntos de medida realizados en las zonas
accesibles en las bolsas de estudio y el mapa y los histogramas con la valoración de la probabilidad
de ocurrencia del riesgo por gases volcánicos por cada una de las cuatro bolsas de reconstrucción:
Figura A1. Probabilidad de ocurrencia del riesgo de gases volcánicos para las 4 bolsas de
reconstrucción.
PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
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Figura A2. Probabilidad de ocurrencia del riesgo de gases volcánicos para las 4 bolsas de
reconstrucción.
PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de riesgo por gases
volcánicos en el Valle de Aridane
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Figura A3. Histogramas para la clasificación del riesgo de gases volcánicos para las 4 bolsas de
reconstrucción.
PROYECTO RECUPERACIÓN
TERRITORIAL LA PALMA
MEMORIA
Objetivo 3: Elaborar un mapa de
microzonificación sísmica del Valle de
Aridane
Responsables:
Dr. Luca D’Auria
Sr. Iván Cabrera-Pérez
Sr. Arià Palau
REVISIÓN
FECHA
MOTIVO DE EDICIÓN
EMITIDO
VERIFICADO
0
12/04/2022
1ª ENTREGA
L. D. / I. C.
L.G.VALLEJO
1
12/6/2022
2ª ENTREGA
L. D. / I. C.
2
4/10/2022
3ª ENTREGA
L. D./I. C./A.P.
3
22/12/2022
4ª ENTREGA
L.D./I.C./A.P.
PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de microzonificación
sísmica del Valle de Aridane
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1
Índice
1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................................................... 2
2 METODOLOGÍA ........................................................................................................................................................................... 4
2.1 – Análisis probabilística de la peligrosidad sísmica .................................................................................... 4
2.2 – Modelo de recurrencia ................................................................................................................................................ 5
2.3 – Modelo de fuentes sismogénicas ........................................................................................................................ 6
2.4 - Ecuación de predicción de la sacudida sísmica (GMPE, Ground Motion Prediction
Equation) ......................................................................................................................................................................................... 8
2.5 – Microzonificación sísmica ......................................................................................................................................... 9
2.6 – Caracterización de la amplificación según la tipología de edificio ........................................... 13
3 ANÁLISIS ......................................................................................................................................................................................... 16
3.2 – Efecto de la amplificación sísmica ................................................................................................................... 17
3.3 – Relación PGA-Intensidad macrosísmica ...................................................................................................... 21
4 PELIGROSIDAD SÍSMICA ................................................................................................................................................... 25
5 CONCLUSIONES ....................................................................................................................................................................... 30
Referencias ....................................................................................................................................................................................... 31
ANEXO I – Descripción de los ficheros raster GIS adjuntos ............................................................................ 33
PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de microzonificación
sísmica del Valle de Aridane
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2
1 INTRODUCCIÓN
En el análisis de la peligrosidad sísmica del Valle de Aridane, se ha utilizado un
enfoque PSHA (Probabilistic Seismic Hazard Analysis, Análisis probabilística de la
peligrosidad sísmica) (Baker et al, 2021), teniendo en cuenta las peculiaridades de la
sismicidad asociada a la peligrosidad volcánica del volcán de Cumbre Vieja. Por otro
lado, la falta de un registro histórico suficientemente largo y detallado en Cumbre
Vieja, no permite la realización de un PSHA estándar (Convertito & Zollo, 2011).
Estudios previos sobre la peligrosidad sísmica de Canarias se han basado en el
registro instrumental y el conocimiento sobre la tectónica de las Islas Canarias (Fig. 1
y 2) (González de Vallejo et al., 2006; Mezcua y Rueda, 2021). Sin embargo, dichos
estudios no tienen un nivel de detalle suficiente grande en el Valle da Aridane, para
los fines de este proyecto, y no tienen en cuenta los efectos de los terremotos
superficiales asociados a la actividad volcánica que pueden estar relacionados con
significativos efectos sísmicos (De Novellis et al., 2018; Tusa et al.; 2020).
Figura 1. Mapa de peligrosidad sísmica de Canarias, según González de Vallejo et al. (2006).
PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de microzonificación
sísmica del Valle de Aridane
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3
Figura 2. Mapa de peligrosidad sísmica de Canarias, según Mezcua y Rueda (2021).
Por lo tanto, se ha considerado evaluar la peligrosidad sísmica utilizando un enfoque
diseñado específicamente para tener en cuenta los terremotos superficiales que
preceden y acompañan las erupciones volcánicas. De hecho, en la erupción del 2021,
los únicos terremotos que pudieron alcanzar el umbral de daño fueron los que
ocurrieron el 19 de Sept. a las 10:16 horas (GMT) y el 20 de Sept. a las 20:32 horas
(GMT), cuyas magnitudes fueron de 4.2 y 4.1, respectivamente. Con respecto al
segundo terremoto, se registró una aceleración horizontal de pico (PGAh) de
alrededor del 5% g. La sacudida del primer terremoto excedió el rango máximo del
sensor sísmico. Los hipocentros de estos terremotos se localizaron alrededor del
centro eruptivo a profundidades inferiores a 2 km (Fig. 3).
PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de microzonificación
sísmica del Valle de Aridane
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4
Figura 3. Hipocentros de los terremotos en la semana anterior a la erupción. La estrella amarilla indica
la posición del centro eruptivo.
2 METODOLOGÍA
2.1 – Análisis probabilística de la peligrosidad sísmica
En el análisis PSHA realizado en este proyecto se tienen en cuenta las siguientes
simplificaciones:
• Los terremotos que pueden alcanzar y superar el umbral de daño son los
terremotos superficiales que preceden y acompañan a las erupciones
volcánicas.
• Dichos terremotos ocurren alrededor de las fracturas eruptivas.
• En esta entrega se considera solo el escenario máximo con una magnitud
máxima para terremotos superficiales de M=4,5, teniendo en cuenta que la
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sísmica del Valle de Aridane
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5
falla sísmica relacionada con dicha magnitud tendría una longitud de 3.5-4 km
(Tusa et al., 2020).
Con estas premisas formulamos el PSHA como:
𝑝(𝑥, 𝑦, ∆𝑡, Π) = 𝑝!(∆𝑡) + 𝑝"(𝑥", 𝑦") 𝑝#(𝑥, 𝑦, Π; 𝑥", 𝑦", 𝑚) 𝑑𝑥"𝑑𝑦"
Donde:
1. 𝑝(𝑥, 𝑦, ∆𝑡, Π): es la probabilidad que en un punto (𝑥, 𝑦) en un intervalo ∆𝑡, la
PGA pueda superar el valor Π.
2. 𝑝!(∆𝑡): la probabilidad de ocurrencia de una erupción volcánica en Cumbre
Vieja, y por lo tanto de la ocurrencia de terremotos destructivos.
3. 𝑝"(𝑥", 𝑦"): probabilidad de ocurrencia de un terremoto con epicentro (𝑥", 𝑦").
Según las premisas, esta probabilidad va a coincidir con la probabilidad de
abertura de nuevas bocas eruptivas.
4. 𝑝#(𝑥, 𝑦, Π; 𝑥", 𝑦", 𝑚): probabilidad que un terremoto de magnitud m, con
fuente en (𝑥", 𝑦"), pueda superar el valor de PGA Π en el punto (𝑥, 𝑦).
2.2 – Modelo de recurrencia
Para establecer la probabilidad de ocurrencia de una futura erupción, que es decir
𝑝!(∆𝑡) del apartado 2.1, se utiliza comúnmente la distribución de Poisson. Dicha
distribución implica que la probabilidad de ocurrencia de una erupción en cualquier
intervalo de tiempo es independiente de la fecha de ocurrencia de la anterior
erupción y por lo tanto depende solo de la longitud del intervalo considerado. Según
el modelo de Poisson dicha probabilidad se puede cuantificar como:
𝑃!(∆𝑇) = 1 − 𝑒
"#
∆%
%!"!
siendo ∆𝑡 el intervalo considerado y N el número de erupciones ocurridas en el
intervalo Ttot. En el caso del volcán de Cumbre Vieja los valores asociados al registro
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de microzonificación
sísmica del Valle de Aridane
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6
histórico son: N=8 y Ttot =591. Utilizando estos valores se enumera a continuación la
probabilidad de ocurrencia de una erupción en Cumbre Vieja por diferentes
intervalos, marcando en verde los tres que se utilizarán para la realización de los
mapas de este objetivo:
Tabla 1. Probabilidad de ocurrencia de una erupción volcánica en Cumbre Vieja por diferentes
intervalos temporales, según la distribución de Poisson.
Intevalo
(años)
Probabilidad
1
1,3 %
5
6,4 %
10
12,5 %
50
48,7 %
100
73,6 %
500
99,9 %
2.3 – Modelo de fuentes sismogénicas
Teniendo en cuenta las premisas anteriores, los terremotos de interés ocurren
alrededor de las fracturas eruptivas. Por lo tanto, la probabilidad de ocurrencia de
terremotos (𝑝"(𝑥", 𝑦") del apartado 2.1) coincide con la probabilidad de abertura de
bocas eruptiva.
Para valorar la probabilidad de abertura de centros eruptivos se ha utilizado un
enfoque empírico basado en KDE (Kernel Density Estimation). El KDE permite
establecer una distribución de probabilidad multivariada prescindiendo de una
relación funcional especifica.
La distribución de probabilidad espacial KDE se ha realizado utilizando como datos
de partida la distribución espacial de los conos históricos y prehistóricos reconocibles
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de microzonificación
sísmica del Valle de Aridane
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7
en el territorio. En la figura siguiente se muestra la posición de los conos (triángulos
negros) y la correspondiente distribución de probabilidad.
Figura 4. Probabilidad de abertura de una nueva boca eruptiva. Los conos históricos y prehistóricos se
indican con triángulos negros.
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de microzonificación
sísmica del Valle de Aridane
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8
2.4 - Ecuación de predicción de la sacudida sísmica (GMPE, Ground Motion Prediction
Equation)
En el presente estudio se ha utilizado como parámetro más representativo para la
sacudida sísmica la aceleración de pico (PGA, Peak Ground Acceleration), relativa a
las componentes horizontales. La relación entre magnitud, distancia epicentral,
profundidad hipocentral e intensidad de la sacudida, al no existir una ley
específicamente calculada para el área de cumbre Vieja, se ha utilizado un entorno
geológico similar: el volcán Etna, en Italia. Para este fin se ha utilizado la GMPE más
reciente, publicada por Tusa et al. (2020). Esta ley ha sido específicamente calculada
para tener en cuenta los efectos de terremotos superficiales relacionados con la
actividad volcánica. Entre las cuatro propuestas enumerada en este artículo, se eligió
la ley denominada TLA19-100a, siendo la que da valores de PGA más altos en el área
del epicentro.
En la figura siguiente se muestran los valores de PGA en función de la distancia
epicentral para la GMPE TLA19-100a.
Figura 5. Valores de PGA calculados por la GMPE TL19-100a. Se muestran los valores para dos
terremotos superficiales de magnitud 4,2 y 4,5. Se indican también los valores equivalentes
aproximados en intensidad macrosísmica, según Wald el al. (2006).
PROYECTO RECUPERACIÓN TERRITORIAL LA PALMA
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OBJETIVO 3: Elaborar un mapa de microzonificación
sísmica del Valle de Aridane
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9
2.5 – Microzonificación sísmica
Los valores de PGA calculados a través de la GMPE en la figura 5 no tienen en cuenta
los posibles efectos de amplificación sísmica local debida a estructuras geológicas
superficiales. Es por ello que ha sido necesario realizar un estudio de
microzonificación sísmica detallado del Valle de Aridane.
La microzonificación sísmica es una herramienta eficaz de la ingeniería sísmica que
utiliza datos geofísicos para identificar y caracterizar las estructuras del subsuelo y
determinar su respuesta en frente a una sacudida sísmica. El objetivo de la
microzonificación sísmica es la generación de mapas que proporcionen información
sobre la respuesta sísmica local en términos de frecuencias de resonancia,
amplificación y otros parámetros de interés para la ingeniería sísmica.
La intensidad y la duración de la sacudida del suelo durante un terremoto dependen
de diferentes factores: el mecanismo de origen del terremoto, la propagación de
ondas sísmicas a escala regional y, a menudo, los efectos del sitio (Panzera et al.,
2013) (Fig. 6). Los dos primeros fenómenos están relacionados con la radiación y la
propagación de las ondas sísmicas a través de la corteza terrestre. Por otro lado, los
efectos del sitio están relacionados con la amplificación del movimiento del suelo
debido a las condiciones geológicas locales a escalas de pocas decenas de metros.
Figura 6. Esquema que muestra los factores que pueden alterar las ondas sísmicas que se propagan
de la fuente a la superficie (Panzera et al., 2013).
Las mediciones del ruido sísmico (vibración del suelo generado por coches, motores,
viento, etc.) es una fuente de información muy útil para estudiar la amplificación
sísmica en un área urbana. Uno de los métodos que permite caracterizar los suelos
es el método de la relación espectral H/V (Nakamura, 1989). Esta técnica permite
identificar la frecuencia de oscilación de capas de depósitos sedimentarios,
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especialmente aquellos con un gran contraste de impedancia con el lecho de roca
subyacente. La frecuencia de oscilación obtenida por el método H/V está
estrechamente relacionada con la dureza y el espesor de la capa. Las frecuencias
bajas se relacionan con suelos blandos con un gran espesor de capas sedimentarias.
Por otro lado, las frecuencias altas se refieren a la presencia de materiales duros (o
el lecho de roca) con capas sedimentarias delgadas cerca de la superficie. La técnica
H/V es muy conveniente para realizar medidas de microzonificación debido a su
simplicidad y a su relativamente bajo costo de realización.
En práctica el método H/V consiste en registrar las 3 componentes del ruido sísmico
y luego calcular el ratio entre la amplitud espectral de las componentes verticales y
la componente vertical a lo largo de ventanas 48-80 segundos. Finalmente se realiza
el promedio de las relaciones espectrales por todas las ventanas analizadas. Eso
permite obtener valores de amplificación H/V para cada frecuencia. En la figura
siguiente se muestra un ejemplo de curva H/V por un punto de medición en el Valle
de Aridane (Fig. 7). La figura evidencia un pico de amplificación sísmica muy evidente
para una frecuencia de 4 Hz.
Figura 7. Ejemplo de curva H/V por un punto localizado en el área urbana de Los Llanos.
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En la figura siguiente se muestran los resultados del estudio de microzonificación
sísmica realizados hasta ahora. Se han realizado medidas en 243 puntos, localizados
en el interior del Valle de Aridane (Fig. 8).
Figura 8. Puntos de medida del ruido sísmico para la realización del estudio de microzonificación
sísmica.
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En las dos figuras siguientes (Fig. 9 y 10) se muestran la frecuencia del máximo pico
de amplificación en las curvas H/V y la amplificación máxima correspondiente:
Figura 9. Frecuencia del máximo pico de amplificación en las curvas H/V.