545Revista de la Asociación Geológica Argentina 62 (4): 545-552 (2007)

INTRODUCCIÓN

La isla Decepción es uno de los tres volca-nes emergidos (junto a Penguin y Bridge-man) que forman parte de un complejo vol-cánico que se desarrolló en el eje del rift queconforma el estrecho del Bransfield. Estáubicada en el extremo sudoeste del estrechoformando parte del archipiélago de las She-tlands del Sur, Antártida (62°57'LS; 60°38'LO; Fig. 1). Es un estratovolcán que se ca-racteriza por su forma de herradura, dondeun proceso de colapso generó una depre-sión en su parte central correspondiente a labahía Puerto Foster. La actividad volcánicade la isla se desarrolló en los últimos 0,2 Ma(Keller et al. 1991). Actualmente constituyeel foco volcánico más activo del área antesmencionada, con una historia eruptiva re-

ciente durante los años 1967, 1969 y 1970.Con posterioridad a este ciclo eruptivo, al-rededor de la bahía Puerto Foster, se des-arrollaron una serie de zonas geotérmica-mente anómalas, de diferentes temperatu-ras, con emisiones gaseosas de variada com-posición química. Las manifestaciones ga-seosas ubicadas en bahía Fumarolas consti-tuyen uno de los mayores campos de fuma-rolas de la isla, con emisiones ricas en sulfu-ro de hidrógeno y dióxido de carbono (Or-tiz et al. 1987, Martini y Giannini 1988,Villegas y Caselli 1993, Villegas et al. 1997ay b, Caselli et al. 1994a, Agusto et al. 2004).Una considerable actividad sísmica fue re-gistrada durante el verano de 1999, que fueinterpretada por dos Santos y Caselli (2002)e Ibáñez et al. (2003b) debida posiblementea intrusiones magmáticas (diques?) cercanas

a la superficie.Durante el verano austral 2003/2004 se re-gistró en la isla Decepción una importanteactividad sísmica y cambios en la composi-ción química de los gases fumarólicos y conellos, la aparición de precipitados en la bocade las mismas. En la presente comunicaciónse presenta el análisis comparativo que sellevó a cabo, para intentar explicar dicha ac-tividad anómala.

METODOLOGÍAS UTILIZADAS

La localización de las fuentes de las señalessismovolcánicas y los patrones temporalesde ocurrencia pueden ayudar en la identifi-cación de los procesos magmáticos. Dichasseñales muchas veces no presentan fasesclaramente definidas y por ello las técnicas

ACTIVIDAD SÍSMICA Y COMPOSICIÓN QUÍMICAFUMARÓLICA ANÓMALA DEBIDO A POSIBLE EFECTOSELLO EN EL SISTEMA VOLCÁNICO, ISLA DECEPCIÓN(ANTÁRTIDA)

A.T. CASELLI1, G. BADI2, A. L. BONATTO2 , C. L. BENGOA1 , M. R. AGUSTO1 , A. BIDONE2 y J. IBÁÑEZ3

¹ Departamento de Ciencias Geológicas, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. UBA, Ciudad Universitaria, Pab.2, 1428 Núñez,Buenos Aires, Argentina. Email: acaselli@gl.fcen.uba.ar;2 Departamento de Sismología e I.M., Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas. UNLP, Av. Centenario s/n. Paseo del Bosque.B1900FWA La Plata. Provincia de Buenos Aires.3 Instituto Andaluz de Geofísica y P.D.S. Universidad de Granada, Campus Universitario de Cartuja s/n. 18071 Granada, España

RESUMEN:Se discute en la presente comunicación, la génesis de la importante actividad sísmica anómala que se registró durante el verano austral2003/2004 en la isla Decepción, (Antártida) y que se relacionó con cambios en la composición química de las emanaciones gaseosas yprecipitados en la boca de las fumarolas. Se presenta el análisis comparativo que se llevó a cabo, para intentar explicar dicha actividad yse propone un posible sellamiento parcial de las microfracturas del sistema. Efecto que habría dado lugar a un aumento de presión y pos-terior reapertura de las microfracturas generando una secuencia de eventos sísmicos y cambios en la composición química de la nubegaseosa.

Palabras clave: Isla Decepción, Antártida, Gases fumarólicos, Sismología.

ABSTRACT: Seismic activity and an anomalous fumarolic chemical composition due to seal effect in the volcanic system of Deception Island (Antarctica). Inthis communication, the genesis of great anomalous seismic activity registered during austral summer 2003/2004 on Deception Island(Antarctica) is discussed, and related with changes on the chemical composition of fumarolic gases and vent deposits. Here we present acomparative analysis performed to explain this activity. We propose a possible parcial seal of the microfracture system. This effect allowsan increase on pressure follow by reopening of microfractures, resulting on a sequence of seismic events and changes on the chemicalcomposition of fumarolic emissions.

Keywords: Deception Island, Antarctica, Fumarolic gases, Seismology.

tradicionales de localización, fundamenta-das en la identificación de tiempos de arri-bo de las fases, no pueden aplicarse conéxito. Las técnicas de antenas sísmicas, des-arrolladas originalmente para el monitoreode pruebas nucleares, se han usado en lasúltimas décadas para la localización defuentes naturales cuando la relación señal-ruido es baja, la magnitud del evento espequeña o la ubicación del epicentro impi-de una buena distribución acimutal de esta-ciones.Una antena sísmica consiste en un númeroelevado de sensores desplegados en un áreapequeña comparada con la longitud de on-

da de la señal que se pretende registrar. Lalocalización de la fuente se fundamenta enla búsqueda de coherencia entre las ondasregistradas por los diferentes sensores quecomponen la antena. El resultado se expre-sa como los valores más probables del back-azimuth y la inversa de la velocidad aparentede propagación de las ondas a través de laantena. La técnica de correlación cruzadade fase cero (CCFC) que puede verse biendetallada en Almendros (1999), se ha aplica-do con éxito en varios volcanes del mundoentre los que cabe destacar el Kilauea,Strómboli, Etna, Santorini, Teide, Colima,Copahue e incluso Decepción, donde co-

menzó a aplicarse en el año 1994.En la presente campaña, se instalaron paracontrol de la actividad sismovolcánica, dosestaciones de tres componentes y registrocontinuo in situ. Los sensores fueron cons-truidos a partir de tres geófonos MarkL15B con respuesta ampliada electrónica-mente al intervalo de frecuencia 1-48 Hz yconvertidores analógico/digitales de 16 bitsde resolución controlados por una compu-tadora portátil, con sistema de tiempo uni-versal por GPS (Global Position System).Dichas estaciones se instalaron en las inme-diaciones de la Base Gabriel de Castilla,España y en la Base Decepción, Argentina(Fig.1). Las frecuencias de muestreo fueronde 50 y 100 mps respectivamente. El moni-toreo se completó con una estación telemé-trica de una componente vertical situada enbahía Fumarolas, con sensor Mark L4C ysistema de adquisición similar al anterior yuna antena sísmica con una apertura deaproximadamente 370 m compuesta por 12canales verticales de 16 bits, 100 mps y tiem-po controlado por GPS, instalada en la coli-na situada entre las dos bases. Los sensoresde la antena han sido diseñados y construi-dos en el Instituto Andaluz de Geofísica(IAG) mediante geófonos Mark L28 conrespuesta extendida, el adquisidor y el pro-grama de adquisición son el resultado de laexperiencia del IAG con colaboración de laUniversidad de Bergen, Noruega. En lafigura 2 puede verse la geometría de la ante-na desplegada y el sitio de instalación asícomo la ubicación de las otras estacionesutilizadas en la presente campaña.En lo que respecta a la geoquímica de gasesfumarólicos se obtuvieron periódicamentemuestras de gases ácidos (CO2, H2S y SO2)de las emanaciones fumarólicas de bahíaFumarolas. Las muestras de gases se reco-gieron en tubos colectores conteniendo so-lución de KOH y Cd(ClO4)2 siguiendo lametodología de Piccardi y Cellini Legittimo(1983). Los análisis se han llevado a cabomediante técnicas de análisis convenciona-les y potenciométricas con un laboratorioportátil de gases en el Observatorio Volca-nológico Decepción (Villegas et al. 1993,Caselli et al. 1994b). La determinación deCO2 se efectuó mediante una titulación po-tenciométrica utilizándose un electrodocombinado de vidrio para pH, conectado

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Figura 1: Mapa topográfico y de ubicación de la isla Decepción. En el mismo se señala la locali-zación de los principales campos de fumarolas y las zonas con anomalía geotérmica, indicandosus rangos de temperatura.

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directamente a una computadora por mediode un conversor analógico digital. El sulfu-ro de hidrógeno y el dióxido de azufre sevaloraron mediante yodometría, con Na2S2O3, sobre el precipitado y el sobrenadan-te respectivamente. La cantidad de agua enlas muestras se ha calculado por diferenciasde masa antes y después del muestreo.

ACTIVIDAD SÍSMICA

Para la sismología volcánica es un objetivoimportante comprender la dinámica de lossistemas magmáticos activos, determinarsus propiedades físicas, definir las zonas sis-mogénicas y seguir su evolución temporal yespacial. La falta de comprensión de losprocesos que involucran dinámica de flui-dos y elasticidad, dificulta el desarrollo deuna teoría completa de la fuente sismovol-cánica. En los volcanes activos existen va-rias clases de señales sísmicas asociadas a lainteracción fluido-sólido que se diferencianpor su forma de onda y contenido espec-tral. Dichas señales pueden dividirse en cua-tro grupos respondiendo a una gradacióncreciente en la intervención de fluidos en lafuente: a) terremotos volcano-tectónicos(VT), b) eventos híbridos (H), c) tremoresvolcánicos (TV), d) eventos de largo perío-do (LP).Los sismos volcano-tectónicos, también lla-mados eventos de alta frecuencia tienen suorigen en un proceso bien conocido, la frac-tura en cizalla, y son de gran utilidad paradeterminar la orientación del sistema deesfuerzos en la fuente. Se han determinadoen algunos casos modelos de fuente dife-rentes a la clásica doble cupla que incluyentambién procesos de cambio de volumen encavidades. Recientemente se han estudiadocasos de efecto de disparo de terremotosvolcano-tectónicos por motivo de grandestelesismos. Las causas de los terremotosvolcano-tectónicos han sido atribuidas afuerzas tectónicas regionales, carga gravita-cional, efecto de presión de poros e hidro-fracturas, fuerzas térmicas y volumétricasasociadas a intrusión de magma, enfria-miento o alguna combinación de ellas. Enmuchos casos los eventos de alta frecuenciason seguidos por eventos de largo períodoy tremor, pudiendo representar entonces lainvasión de fluidos calientes y la reapertura

de fracturas previa a la intrusión (McNutt2005).Los eventos de largo período, o de baja fre-cuencia, se caracterizan por un comienzoemergente y un suave decaimiento de osci-laciones armónicas casi monocromáticascon duración de segundos a un minuto ycontenido espectral por debajo de los 4-5Hz (Chouet 1996). Procesos en los que in-tervienen fluidos son los responsables de sugeneración. Existen varios mecanismos al-ternativos y modelos que involucran facto-res tales como la geometría de los conduc-tos o el acoplamiento en las paredes y el ori-gen de la radiación de energía ya sea pura-mente mecánico o con la participación de

fluidos. El modelo de Chouet propone lageneración de una onda a la que denominaonda de fractura, originada en una fracturallena de fluido y que se propaga por lasparedes de la misma. Este modelo admitedimensiones de la fuente mucho más realis-tas que aquellos que suponen la oscilaciónestacionaria de un conducto lleno de fluido.Algunos no descartan la posibilidad de quelos eventos de largo período sean en reali-dad terremotos normales cuya ruptura ocu-rre a una escala de tiempo más lenta o bien,en los que la energía de alta frecuencia se haperdido por atenuación en el camino sísmi-co o por el efecto de sitio en la estación. Sinembargo, los eventos de largo período rea-

Figura 2: Ubicación de las estaciones sísmicas utilizadas durante la campaña 2003/2004 y detallede la geometría de la antena sísmica desplegada. BARG: Base Argentina Decepción; BGdC: BaseGabriel de Castilla; CS: colina sísmica, FUM: estación Fumarolas.

les no tienen ondas S y sus codas son máslargas que las de los terremotos normales(McNutt 2005). Los eventos híbridos son señales caracteri-zadas por un comienzo de alta frecuencia ycorta duración seguido por una señalmonocromática similar a aquella de loseventos de largo período. En muchos casospueden distinguirse ondas P y S en la pri-mera parte del registro por lo que se asociana un fenómeno compuesto por un eventovolcano-tectónico seguido por un procesocon participación de fluidos como los even-tos de largo período. Los tremores volcánicos son la señal sísmi-ca más característica registrada en volcanes.Generalmente se distinguen por su angostorango de frecuencia o su espectro de picosagudos y su larga duración en comparacióna los terremotos. Muchos investigadoresagrupan tremores y los eventos de largoperíodo debido a sus características espec-trales, pero según McNutt (2005) las fuerzasque los controlan probablemente son dife-rentes. En muchos estudios se ha observa-do que la fuente del tremor parece cambiarde profundidad sugiriendo que la fuente eslineal en lugar de ser puntual. En compara-ciones realizadas entre diferentes tipos deerupciones se ha encontrado que el tremores más fuerte en erupciones fisurales, freáti-cas y en aquellas con alto contenido de gas.Almendros et al. (1997) encontraron eviden-cias de que los tremores en la isla Decep-ción son una secuencia de híbridos super-puestos en el tiempo a través de algunosaspectos comunes a ambos como: dos ban-das dominantes espectrales (1-3 Hz y 4-8Hz), numerosas fases coherentes con elmismo back-azimuth y lentitud aparente a lolargo de toda la señal; en las altas frecuen-cias la lentitud aparente es muy baja (0,17s/km) indicando la propagación de ondasinternas; en las bajas frecuencias, la lentitudes muy alta (1,6 s/km) indicando presenciade ondas superficiales y en algunos casos seobservaron comienzos claros de P seguidospor un patrón complejo de ondas Rayleigh.La fuente fue asociada a la interacción deagua y materiales calientes en un acuíferosuperficial. Los tremores, pueden interpre-tarse como oscilaciones del mismo resona-dor que produce el evento de LargoPeríodo pero en respuesta a una excitación

sostenida en el tiempo, lo que da lugar a unaseñal cuya duración puede ir de variosminutos a horas (Chouet 2003).El nivel de actividad sísmica en isla Decep-ción, desde 1989, ha sido muy variable. Enel verano 1991-1992 se produjo una crisisde actividad sísmica sentida con magnitudesde hasta 3,4 (Ortiz et al. 1997). Al año si-guiente la actividad sísmica disminuyó no-toriamente. En los años siguientes la sismi-cidad registrada estaba compuesta básica-mente por señales de origen puramente vol-cánico (eventos de largo período, tremorese híbridos) con pocos o escasos terremotos(Badi et al. 1999, Plasencia et al. 1999). Lacantidad de sismos volcanotectónicos y tec-tónicos de alta frecuencia registrada puedevariar de uno hasta una centena por día.Parte de esta variabilidad puede ser atribui-da a cambios en el emplazamiento del ins-trumental de una campaña a otra, dado quela distancia fuente-receptor disminuye sen-

siblemente la capacidad de registro de loseventos de baja energía y la heterogeneidadde la estructura volcánica causa una fuerteatenuación de la señal. Sin embargo, estosfenómenos no llegan a explicar toda la va-riabilidad, dado que con la misma configu-ración de la red, se detectaron muchos me-nos eventos en la campaña 1996-1997 queen las campañas 1994-1995 y 1995-1996(Ibáñez et al. 2000) y en la campaña 1998-1999 se comenzó con dos sismos por día endiciembre de 1998 incrementándose hastacerca de ochenta por día en enero de 1999(Ibáñez et al. 2003a, 2003b). En la campaña1999-2000 los niveles de sismicidad tectóni-ca fueron altamente variables excediendo aveces los treinta eventos por día. La compa-ración de las estadísticas de sismicidad y lasfuentes localizadas por técnicas de antenassísmicas (arrays) muestran un cambio evi-dente en la actividad sísmica de la isla ennúmero, tipo y ubicación que podría aso-

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Figura 3: Gráfico de variación del porcentaje, expresado en moles por moles totales, de los prin-cipales gases ácidos con el tiempo (arriba) y de cantidad y tipo de eventos sísmicos durante elmismo período de tiempo (abajo).

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ciarse, desde el punto de vista volcánico,tectónico o ambos, a una modificación delestado de la isla (Ibáñez y Del Pezzo 1999). La actividad sísmica registrada durante elverano austral 2003-2004, presenta interva-los de diferente actividad, sumando más de3000 eventos ocurridos en los tres meses demedición. Analizando el período coinciden-te con el muestreo geoquímico (19/01/04al 19/03/04), podemos destacar días carac-terizados por un aumento repentino de laactividad con hasta una centena de eventosde largo período o bien, por varios sismosvolcanotectónicos de pequeña magnitudjunto a una decena de eventos híbridos (Fig.3). Hacia mediados de enero un aumento dela actividad de largo período durante un día,finaliza con la ocurrencia de un sismo vol-canotectónico (Md 2,0) a partir del cual laactividad cesa casi por completo (Fig. 4).Febrero comienza con eventos de largo pe-ríodo seguidos de un sismo volcanotectóni-co (Md 1,7) luego del cual se observa unaumento en la duración y una disminuciónen la frecuencia de los eventos de largoperíodo. En los días subsiguientes se regis-tran intervalos de 19 y 14 horas de tremorcontinuo. La actividad luego disminuye paravolver a aumentar en la forma de eventosde largo período hacia fines de febrero yprincipios de marzo.

Aplicando la técnica de correlación cruzadade fase cero a la secuencia sísmica de los dí-as 4 y 5 de febrero coincidente con el au-mento de actividad fumarólica, se han obte-nido las soluciones que se presentan en lasfiguras 5 a y b. Para localizar señales sin uncomienzo definido, se analiza la totalidaddel registro filtrado en tres bandas de fre-cuencia características de los distintos tiposde señales sismovolcánicas encontradas.Entre 1 y 3 Hz (bajas frecuencias), se espe-ra hallar la localización de las fuentes deeventos de largo período, entre 3 y 6 Hz(frecuencias medias), las fuentes de los tre-mores y entre 6 y 12 Hz (altas frecuencias)las fuentes volcanotectónicas. Las figuras 5ay b corresponden a diagramas de barraspolares que reúnen la suma de solucionesobtenidas que superan un cierto umbral decorrelación elegido como aceptable para lasaltas, medias y bajas frecuencias para cadadía analizado. El origen del diagrama indicala posición en el mapa del sensor 1 de laantena al que se referencian las soluciones ylas barras se orientan en la dirección y sen-tido de donde proviene la onda sísmicaidentificada. Puede verse que el origen delas altas frecuencias, o sea la fuente de losvolcano-tectónicos, se halla hacia la bahíaFumarolas, mientras que las bajas frecuen-cias, o sea los eventos de largo período, tie-

nen su origen principalmente hacia Puntade la Descubierta (ver Fig. 1). La banda defrecuencias medias no presenta una solu-ción única y consistente, tanto en direccióncomo en velocidad de propagación. En elcaso de las altas frecuencias, la velocidadaparente coincide con las esperadas paraondas internas ya que se encuentra alrede-dor de 4,16 km/s, mientras que para lasondas de largo período, la velocidad varíaentre 0,9 y 2 km/s como se espera paraondas superficiales en un suelo muy hetero-géneo. Estos resultados concuerdan conaquellos obtenidos en campañas anterioresdonde la fuente de las bajas y altas frecuen-cias no coinciden (Ibáñez et al. 2000, Ibáñezet al. 2003a). Utilizando la diferencia detiempo de arribo entre las ondas S y P (ts-tp=2,08 s), observada en el registro delevento volcanotectónico del día 05/02 en laestación de tres componentes y una rela-ción vp/vs=1,7, que en promedio es válidapara la zona (Ibáñez et al. 2000), podríamosestimar una distancia hipocentral de aproxi-madamente 12 kilómetros. La escasa ener-gía del evento y la baja relación señal ruidoimpiden estudios más detallados.

ACTIVIDAD FUMARÓLICA

El sistema fumarólico de isla Decepciónestá constituído principalmente por tres zo-nas anómalas dispuestas alrededor de bahíaPuerto Foster (Fig. 1). De todos los camposde fumarolas de la isla, el de bahía Fuma-rolas, es el que presenta una actividad másintensa (con emanaciones sulfurosas),mientras que los de bahía Balleneros y cale-ta Péndulo son principalmente de vapor deagua. El sistema de bahía Fumarolas estáconstituido por tres fumarolas localizadassobre la playa y un conjunto de emisionessumergidas en el mar que provocan un fuer-te burbujeo a unos 30 m de la orilla (véaseFig. 2 en Caselli et al. 2004). Si bien las tresfumarolas mencionadas se encuentran ali-neadas con un rumbo de 330°, si tomamosen cuenta las surgencias submarinas podría-mos agruparlas a cada una de ellas en tresdiferentes sistemas paralelos, de rumbo295°, coincidentes estas con la dirección delas emanaciones de cerro Caliente. Lasfumarolas que se observan en la playa fue-ron denominadas F1, F2 y F3. La fumarola

Figura 4: Gráfico que muestra la evolución temporal de eventos sísmicos a lo largo de cincuentahoras de registros, al promediar el mes de enero.

F1 sólo queda expuesta durante las mareasbajas extraordinarias. La fumarola F2 soloes cubierta por el mar durante las mareasaltas normales y la F3 permanece siemprefuera del agua. Esta última fumarola, estáubicada prácticamente en la planicie delchorrillo Fumarolas, que trae aguas de des-hielo del glaciar situado en la cumbre demonte Stonethrow, cuya agua se insumemetros antes de la boca de la fumarola, porobstrucción con las barras costeras.Una característica a tener en cuenta es lapresencia de numerosos acuíferos superfi-ciales y capas saturadas de agua. La alimen-tación de estos acuíferos ocurre por el in-greso de agua marina y por la fusión de nie-ve y consecuente percolación de agua dulcea través de los depósitos piroclásticos, es-tando este último efecto fuertemente in-fluenciado por las condiciones meteoroló-gicas. En particular, para la región de bahíaFumarolas, Inbar (1992) concluyó, al estu-diar el régimen hidrológico de las aguassuperficiales, que existe una fuerte depen-dencia de la tasa de fusión del glaciar delmonte Stonethrow con la temperatura re-gistrada y especialmente por la fuerteinfluencia de la radiación solar.Durante todo el período no se han detecta-do variaciones apreciables en la temperatu-ra, manteniéndose los habituales 99ºC en laboca de salida F3. La composición químicade los gases ácidos (CO2 y H2S) y el vaporde agua de las emanaciones gaseosas de lafumarola F3, obtenidos durante la campañade verano 2003-2004, se presentan en elcuadro 1. A partir de estos datos se des-prende que después del vapor de agua, eldióxido de carbono es el constituyente másimportante, con concentraciones menoresde sulfuro de hidrógeno y dióxido de azufre.Del análisis temporal de los gases se obser-van importantes variaciones en los prime-ros días del mes de febrero y marzo, coinci-dentes con el aumento de la actividad sísmi-ca registrada (Fig. 3). Por otro lado, huboimportantes cambios en los depósitos mi-nerales que se generaron en las bocas de lasfumarolas (cloruros, azufre y sulfuros dehierro), los cuales estarían vinculados a di-cha actividad.Otro rasgo importante a destacar es la pre-sencia en algunos días (indicados en el cua-dro 1) de delgados depósitos de azufre ele-

mental, de color amarillo y de cloruro desodio (NaCl), de color blanco, en un área dehasta 1 m de radio alrededor de la boca desalida de la fumarola F3. El azufre deposita-do alrededor de la fumarola F3 se observógeneralmente a sotavento de los clastos y delas pequeñas ondulaciones aledañas. Tam-bién en algunos días indicados en la cuadro1, se hallaron piroclastos recubiertos poruna pátina de sulfuro de hierro posiblemen-te pirita. La presencia de azufre y sulfuro dehierro es coincidente con un aumento deSO2 en la fase gaseosa, y es interpretadocomo producto de la reacción entre las es-pecies gaseosas de azufre (Agusto et al.2004). La formación de estos depósitos,disminuyen la proporción de dichos gases(SO2 y H2S) en la nube gaseosa medida, porlo cual la anomalía sería más marcada.

DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

Las fumarolas de la isla Decepción tienenun fuerte carácter hidrotermal, es decir, sonsistemas a bajas presiones y con contenidosmayoritarios de vapor de agua. Como mu-chos sistemas volcánicos, existe un altofracturamiento, con significante anomalíageotérmica localizada a lo largo de dichasfracturas, y que a su vez fueron las que con-trolaron la intrusión de magma profundo.Martini y Giannini (1988) y Marti y Baraldo(1990) destacaron la continua infiltración deagua marina y dulce, que alimentan acuífe-ros confinados, además de chorrillos super-ficiales. Mediante el uso de geotermóme-

tros y utilizando ecuaciones de equilibriotermodinámico de los componentes gaseo-sos, a partir del estudio en las fumarolas,Martini y Giannini (1988) indicaron quepuede ser alcanzada a profundidades deunos pocos kilómetros una temperatura de600ºC. A pesar de que a medida que perco-la el agua la temperatura aumenta, el agua semantiene en estado líquido debido tambiénal aumento de la presión. Es razonable asu-mir que a profundidades de 2 km, la tempe-ratura y presión no serán mayores que la delpunto crítico (374ºC y 220 bar). En conse-cuencia, en algunos lugares del acuífero latemperatura y presión estarán cercanas a lasde la curva de saturación, y bajo estas con-diciones, puede tener lugar una descompre-sión repentina (súbita?) a temperatura cons-tante. Esto puede dar a lugar a eventos sís-micos de baja frecuencia en épocas o díasde mayor deshielo, o sea mayor ingreso deagua al sistema hidrológico.Del análisis de los gases fumarólicos del pe-ríodo en cuestión, se desprende que existenimportantes variaciones en los primeros dí-as del mes de febrero y en los primeros díasde marzo (fig. 3). Esta variación en la com-posición química de las emanaciones gaseo-sas se correlaciona con el aumento de la ac-tividad sísmica registrada (Fig. 3). Además,hubo importantes cambios en las bocas delas fumarolas, observándose algunos depó-sitos minerales (cloruros, azufre y sulfurosde hierro), los cuales estarían vinculados acambios en la composición química de losgases y aumento de la actividad sísmica.Esta relación entre eventos sísmicos y cam-

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22-01-04 99,00 13,72 0,20 0,00 86,08 0,015 S, piritas24-01-04 98,50 11,10 0,13 0,00 88,77 0,012 S, piritas31-01-04 99,50 11,46 0,17 0,00 88,37 0,015 S, piritas02-02-04 99,20 23,91 0,27 -0,01 75,83 0,011 NaCl, piritas, S02-02-04 99,20 25,25 0,26 -0,01 74,50 0,010 NaCl, piritas, S07-02-04 99,90 13,26 0,19 0,01 86,53 0,01612-02-04 100,20 10,60 0,14 0,01 89,24 0,015 NaCl, S02-03-04 99,00 10,94 0,17 0,02 88,86 0,01802-03-04 99,00 14,00 0,20 0,03 85,77 0,017 NaCl, piritas, S05-03-04 99,90 13,69 0,15 0,03 86,13 0,01308-03-04 99,10 7,15 0,12 0,04 92,69 0,02110-03-04 101,00 12,83 0,25 0,04 86,88 0,02316-03-04 100,00 8,76 0,15 0,01 91,08 0,018

Fecha Temperatura (ºC) %CO2 %H2S %SO2 %H2O S/C Observaciones

CUADRO 1: Composición química y temperatura de la fumarola F3 (bahía Fumarolas)durante el período analizado.

Se indican además los precipitados observados en la boca de la fumarola.

Actividad sísmica y composición química fumarólica anómala … 551

bios químicos del flujo gaseoso ya fueobservado por Fischer et al. (1997) en estu-dios realizados en el volcán Galeras, Co-lombia, y fue atribuido a un efecto sello delos conductos formados por microfractu-ras. Es sabido que en estos sistemas, confuerte carácter hidrotermal, predominan elCO2 y H2S. Cuando el sistema es permeabley abierto el flujo de gas magmático es alto yla concentración de gases magmáticos, talescomo SO2 y HCl son elevados. Cuando elsistema es parcialmente sellado y cerrado elflujo declina y se torna más importante encomponentes de gas hidrotermal, con pro-porciones mayores de CO2 y H2S liberados.En el sistema fumarólico de la isla Decep-ción, una posible envoltura en la parte supe-rior del acuífero, con sellamiento parcial delas microfracturas, habría generado los tre-mores volcánicos registrados, por acumula-ción de presión de fluidos en espacios pora-les. Al alcanzar cierto umbral de presión, sereabrirían las microfracturas dando lugar apequeños sismos volcanotectónicos locales.Tras la reapertura de los conductos, dismi-nuiría o cesaría la actividad sísmica, paravolver a aumentar en la forma de eventosde largo período, posiblemente producto dela liberación repentina de los gases a super-ficie. Esta nube gaseosa, cargada de gasesmagmáticos, en especial HCl y SO2, en rela-ción a los hidrotermales" (H2S), dan lugar alos depósitos de azufre, sulfuros de hierro ycloruros de Na y Mg (Fig. 6).

Figura 5: Diagramas de barraspolares con las solucionesobtenidas para las altas ybajas frecuencias para loseventos del 4/2/04 (a) y5/2/04 (b). Las barras seorientan en la dirección ysentido de donde proviene laonda sísmica identificada (bac-kazimuth).

Figura 6:Diagramaesquemáticodel sistemahidrológicoen el campode fumarolas,indicandozona de sello.

A.T. CASELLI , G. BADI , A . L . BONATTO, C. L . BENGOA , M. R . AGUSTO, A. BIDONE Y J. IBÁÑEZ552

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al Instituto Antár-tico Argentino por el apoyo brindado paraacceder a la zona de trabajo y llevar a cabolas investigaciones. El presente trabajo serealizó mediante el proyecto BID 1728/OC-AR PICT-O 11557 de la Agencia Nacionalde Promoción Científica y Tecnológica.

TRABAJOS CITADOS EN EL TEXTO

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Recibido: 4 de enero, 2007Aceptado: 17 de julio, 2007