MONITORE GEOQUÍMICO DE FUMAROLAS Y FUENTES DE AGUA ASOCIADAS AL VOLCÁN TICSANI (MOQUEGUA), PERIODO 2005-2008

INSTITUTO GEOLÓGICO MINERO Y METALÚRGICO

DIRECCIÓN DE GEOLOGÍA AMBIENTAL Y RIESGO GEOLÓGICO

MONITORE GEOQUÍMICO DE FUMAROLAS Y FUENTES DE AGUA ASOCIADAS AL VOLCÁN TICSANI (MOQUEGUA),

PERIODO 2005-2008

POR:

Lic. PABLO MASIAS ÁLVAREZ

1

ÍNDICE

RESUMEN ……… 2

1. INTRODUCCIÓN ……… 3

1.1. Objetivos ……… 3

1.2. Localización ……… 3

2. ADQUISICIÓN DE DATOS ……… 4

2.1. Fumarolas ……… 4

2.2. Fuentes de aguas termales y frías ……… 6

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ……… 7

3.1. Temperatura ……… 7

3.2. pH ……… 10

3.3. Conductividad Eléctrica ……… 11

3.4. Química del agua ……… 11

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...……… 15

2

RESUMEN

El monitoreo geoquímico del volcán Ticsani entre los años 2005 al 2008 se realizó de manera continua midiendo la temperatura en la estación TCS-F1 de las fumarolas que se encuentran en la cumbre, con 2 registradores de temperatura, uno de ellos instalado en el suelo, a 80 cm de profundidad y otro expuesto al ambiente, sin exposición a la luz solar. Los resultados de la medición de la temperatura muestran registros de 10 a 20 °C en el registrador ubicado en el suelo y de -11 a 11°C en el registrador ubicado en el ambiente durante el periodo 2006 a 2008.

Además se midió periódicamente la temperatura en la estación TCS-F2, entre el 2005 y al 2009. En esta estación se registraron temperaturas entre 78 y 79 °C.

Alrededor del volcán Ticsani existe un sistema hidrotermal compuesto por grandes zonas con fuentes termales, la mayoría de estas se encuentran el lado oeste del volcán, siendo monitoreadas 13 fuentes, además 2 lagunas (Toro Bravo y Camaña) en el lado este del volcán. Los resultados de los análisis químicos de las muestras tomadas muestran variaciones mínimas, de igual manera ocurre con lo parámetros fisicoquímicos en el campo durante el muestreo.

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1. INTRODUCCIÓN

El volcán Ticsani es un estrato volcán catalogado como posiblemente latente con muchas fases de colapso (Fidel et al., 1997) que presenta una historia eruptiva reciente, con eventos como la erupción ocurrida hace menos de 400 años, con emisión de pómez llamada “Pómez Ticsani Parduzco” (Mariño et al., 2003). Además otros procesos como la crisis sísmica de Calacoa del 2005, mostraron la necesidad de vigilar el sistema hidrotermal de fuentes termales en los alrededores y fumarolas en la cumbre del volcán Ticsani, con el fin de encontrar variaciones que nos indiquen cambios en la actividad volcánica.

El volcán Ticsani es un volcán activo que presenta un importante sistema hidrotermal, puesto de manifiesto por la presencia de pequeñas fumarolas en la cumbre, y a la presencia de fuentes termales alrededor del edificio volcánico (Rivera et al., 2006).

Estudios geoquímicos de las fuentes termales aledañas, muestran una posible influencia de componentes volcánicos en el agua, relacionados a un reservorio magmático profundo del volcán Ticsani (Cruz, 2006).

Durante el periodo de vigilancia Geoquímica 2005-2007, incluyendo los datos tomados en 1999, solo se encontraron ligeras variaciones en temperatura durante la crisis sísmica del 2005 (Masías, 2007), mientras que la migración de fuentes y cambios de presión del agua en el río Putina (Mariño et al., 2006), se sigue observando como en el 2005.

La Temperatura de las fumarolas se mantiene estable no encontrándose cambios significativos.

1.1. Objetivos

El principal objetivo de la vigilancia Geoquímica es buscar cambios en la composición química y parámetros fisicoquímicos en el sistema hidrotermal del volcán Ticsani que nos indiquen el ascenso de un cuerpo magmático.

La información obtenida de la vigilancia Geoquímica de ser utilizada para ser correlacionada con otros métodos de vigilancia volcánica, de manera que esta información sea corroborada y validada.

1.2. Localización

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la Zona Volcánica de los Andes Centrales ZVC (Fig. 1), aunque no fue considerado por De Silva y Francis (1991).

Fig. 1 - Mapa de ubicación del volcán Ticsani (Mariño, 2003).

2. ADQUISICIÓN DE DATOS

2.1. Fumarolas

Las fumarolas del volcán Ticsani se encuentran Ubicadas en la cumbre, alineadas en dirección Este – Oeste, cubriendo una distancia de Aprox. 600 m, en esta zona se aprecia la salida de gases con olor sulfuroso, donde es posible encontrar azufre (Fig. 2).

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En estas fumarolas se han ubicado 2 estaciones de vigilancia de la temperatura con 2 fines, ver las variaciones de la temperatura de las emisiones y vigilar la temperatura de las fumarolas (Fig. 3).

Fig. 3 – Foto de la ladera Sur del volcán Ticsani donde se puede apreciar las estaciones TCS-F1 y TCS-F2 Señaladas con flechas rojas.

La estación TCS-F1 se ubica en la parte Este de la zona de fumarolas (Tabla 1). Esta estación consta de 2 termómetros con el sistema de registrador de datos, marca HOBO, modelo UTL-1 (Universal Temperature Logger 1), uno mide y registra la temperatura ambiente y orto instalado en el suelo, vigila la variación de la temperatura de las fumarolas (Fig. 4).

6

La estación TCS-F2 se ubica en la parte Oeste de la zona de fumarolas a menor altura (Tabla 1), esta estación es un punto de medición de la temperatura periódica. En este punto se ha localizado la temperatura más alta de las fumarolas (~ 79 ºC), la que se realiza con un termómetro digital termocupla.

Tabla 1 - Estaciones de vigilancia de la temperatura de las fumarolas

Nº Longitud Latitud Altura

(m) (m) msnm

1 TCS1 329662 8146413 5397

2 TCS2 329187 8146496 5213

Estaciones

2.2. Fuentes de aguas termales y frías

La vigilancia del agua se centro en 2 lagunas, 10 fuentes termales y 1 fuente fría (Tabla 2 y Fig. 5), las que se encuentran en un radio de 10 km alrededor del volcán.

Para los análisis químicos se tomaron muestras por inmersión simple en 2 botellas de polietileno, una para aniones y otra para metales disueltos, el agua de esta ultima se filtro (0.45 µm) y se la agrego ácido nítrico como preservarte.

En el caso de la fuente Hierba Buena se continuó colocando un registrador de temperatura HOBO – U12 -15 en la estación instalada el 2007.

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Nº Longitud Latitud Altura

(m) (m) msnm

1 Laguna Toro Bravo 334754 8144433 4704

2 Laguna Camaña 332869 8144636 4691

3 Hierva Buena 320563 8146953 4559

4 Putina P. A. 1 319623 8149105 3064

5 Putina P. A. 2 319545 8149046 2928

6 Putina 1 319317 8149033 2906

7 Putina 2 319317 8149033 2906

8 Ticsani 1 325390 8149218 4132

9 Ticsani 2 328837 8150200 4465

12 Rincon F. Termales 324404 8142680 3928

13 Secolaque 322090 8151066 3617

14 Cuchumbaya 2 320637 814723 3292

15 Cuchumbaya 4 320637 814723 3292

Puntos de monitoreo

Volcán

Ticsani

Leyenda

Poblados Fuentes de agua Lagunas

Fumarolas

San Cristóbal Calacoa Bella vista

Cuchumbaya

Fig. 5 - Mapa de ubicación los puntos de vigilancia de aguas termales, frías, lagunas y estaciones de vigilancia de la temperatura de las fumarolas.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

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La temperatura se vigiló de manera continua y periódicamente en el caso de las fuentes de agua y fumarolas.

Fumarolas

La temperatura en la estación TCS1 se registró de manera continua cada 30 minutos, en 3 periodos para la fumarola y 2 periodos para el ambiente. El primer periodo entre octubre del 2006 y julio del 2007, el segundo entre octubre y marzo del 2007, y un tercero, solo para la fumarola entre julio y agosto del 2008 (Fig. 6).

La temperatura de ambiente se vió afectada por el calor del día y el frío de la noche, además de la estación del año en la que se midió. Esta alcazo valores mínimos registrados de -10.58 ºC el 21 de mayo del 2007. El promedio mensual (línea roja) se mantiene con valores cercanos a 0 ºC y por lo general es menor a este.

La temperatura de la fumarola se encuentra ente 10 y 20 ºC, presentándose variaciones, siendo las más resaltantes los descensos ocurridos en la temporadas más frías como entre mayo del 2007,donde el promedio de la temperatura ambiente fue de -4.028 ºC. El efecto de la temperatura de la fumarola por influencia de la ambiental, se minimizo con la instalación de la estación en octubre del 2007.

A mediados de enero del 2008 se pudo apreciar un descenso de la temperatura llegando a 10.34 ºC el 15/01/2007 entre las 15:39 y 16:39 Horas. No habiendo alguna relación aparente con la temperatura ambiente que en ese momento presentaba valores cercanos a 2.00 ºC.

1-Ju n -0 6 1-Ju l-0 6 1-A u g -0 6 31 -A u g -0 6 1-O ct -0 6 31 -O ct -0 6 1-D ec -0 6 31 -D ec -0 6 31 -J an -0 7 2-M ar -0 7 2-A p r-0 7 2-M ay -0 7 2-Ju n -0 7 2-Ju l-0 7 2-A u g -0 7 1-S ep -0 7 2-O ct -0 7 1-N o v-07 2-D ec -0 7 1-Ja n -0 8 1-F eb -0 8 2-M ar -0 8 2-A p r-0 8 2-M ay -0 8 2-Ju n -0 8 2-Ju l-0 8 2-A u g -0 8 1-S ep -0 8 2-O ct -0 8 1-N o v-08 2-D ec -0 8 Fecha -10 0 10 20 T em p er at u ra ( ºC ) Leyenda

Temp. Ambiente 1 Temp. Ambiente 2 Temp. Fumarola 1 Temp. Fumarola 2 Temp. Fumarola 3 Promedio mensual

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Las temperaturas registradas eventualmente en la estación TCS2 en fumarolas calientes, presentaron valores cercanos (Tabla 3), dando un promedio de 78.7, para el 2008. En comparación de las medidas realizadas en octubre del 2005 de 76 ºC, existe una ligera variación, que posiblemente se deba a diferentes criterios de medición.

Tabla 3 – Temperaturas registradas en la estación TCS2.

Nº Fecha Temperatura ºC

1 19/04/2008 79.0 2 24/06/2008 78.9 3 28/08/2008 78.4 4 21/10/2008 78.6

La temperatura en las fuentes de agua y lagunas se presentaron valores entre 5 y 95 ºC (Fig. 7). Las lagunas Camaña y Toro Bravo son las que presentaron los valores más bajos, además de una coincidencia en sus variaciones debido a que se ven afectados por la temperatura del ambiente.

Las fuentes que presentaron algunas variaciones son las fuentes que se encuentran en el cauce de los ríos Cuchumbaya y Putina, las variaciones se dieron con mayor intensidad entre el 2005 y el 2007. Para el 2008 estas variaciones no fueron menores. A excepción de la fuente termal Cuchumbaya 4, que en el 2008 muestra variaciones significativas.

10 1-S ep -0 5 1-O ct -0 5 1-N o v-05 1-D ec -0 5 1-Ja n -0 6 31 -J an -0 6 2-M ar -0 6 2-A p r-0 6 2-M ay -0 6 2-Ju n -0 6 2-Ju l-0 6 1-A u g -0 6 1-S ep -0 6 1-O ct -0 6 1-N o v-06 1-D ec -0 6 31 -D ec -0 6 31 -J an -0 7 2-M ar -0 7 2-A p r-0 7 2-M ay -0 7 1-Ju n -0 7 2-Ju l-0 7 1-A u g -0 7 1-S ep -0 7 1-O ct -0 7 31 -O ct -0 7 1-D ec -0 7 31 -D ec -0 7 31 -J an -0 8 1-M ar -0 8 31 -M ar -0 8 1-M ay -0 8 31 -M ay -0 8 1-Ju l-0 8 31 -J u l-0 8 30 -A u g -0 8 30 -S ep -0 8 30 -O ct -0 8 30 -N o v-08 30 -D ec -0 8 Fecha 0 20 40 60 80 100 T em p er at u ra ( ºC ) Leyenda Toro Bravo Camaña Secolaque PA1 PA2 Putina 2 Cuchumbaya 4 Cuchumbaya 2 Hierba Buena Ticsani 1 Ticsani 2 RFT

Fig. 7 – Gráfica de la temperatura de las fuentes de agua y lagunas.

1-Ju n -0 7 1-Ju l-0 7 1-A u g -0 7 31 -A u g -0 7 1-O ct -0 7 31 -O ct -0 7 1-D ec -0 7 31 -D ec -0 7 31 -J an -0 8 1-M ar -0 8 1-A p r-0 8 1-M ay -0 8 1-Ju n -0 8 1-Ju l-0 8 1-A u g -0 8 Fecha 39 40 41 42 T em p er at u ra ( ºC ) Leyenda

Temp. Fuente Hierba Buena

Fig. 8 – Gráfica de la temperatura de la fuente Hierba Buena registrada con el registrador HOBO U12 - 15.

3.2. pH

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variaciones menores a 1, a excepción de Cuchumbaya 4, con grandes variaciones en el 2006 y PA2, con un notable descenso al comparar con los datos tomados en el 2006.

18 -S ep -0 5 19 -O ct -0 5 18 -N o v-05 19 -D ec -0 5 18 -J an -0 6 18 -F eb -0 6 20 -M ar -0 6 20 -A p r-0 6 20 -M ay -0 6 20 -J u n -0 6 20 -J u l-0 6 20 -A u g -0 6 19 -S ep -0 6 20 -O ct -0 6 19 -N o v-06 20 -D ec -0 6 19 -J an -0 7 19 -F eb -0 7 21 -M ar -0 7 21 -A p r-0 7 21 -M ay -0 7 21 -J u n -0 7 21 -J u l-0 7 21 -A u g -0 7 20 -S ep -0 7 21 -O ct -0 7 20 -N o v-07 21 -D ec -0 7 20 -J an -0 8 20 -F eb -0 8 21 -M ar -0 8 21 -A p r-0 8 21 -M ay -0 8 21 -J u n -0 8 21 -J u l-0 8 21 -A u g -0 8 20 -S ep -0 8 21 -O ct -0 8 20 -N o v-08 21 -D ec -0 8 6 7 8 9 10 11 pH Leyenda Toro Bravo Camaña Secolaque PA1 PA2 Putina 2 Cuchumbaya 4 Cuchumbaya 2 Hirba Buena Ticsani 1 Ticsani 2 RFT

Fig. 9 – Gráfica del pH registrado en el agua.

3.3. Conductividad Eléctrica

LA conductividad eléctrica no presento variaciones en la mayoría de fuentes termales (Fig. 10), la que más vario fue la fuente Cuchumbaya 2, la que presento una disminución debido al ingreso de agua del río por donde emana, lo que también coincide con la disminución de la temperatura (ver Fig. 4), lo contrario ocurrió en la fuente Cuchumbaya 4.

También se aprecia un aumento en la laguna Camaña, lo que se puede deber a una disminución del nivel del agua.

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Fig. 10 – Gráfica de la Conductividad eléctrica en el agua.

3.4. Química del agua

En la Figura 11 podemos observar que ocurrieron ligeras variaciones en los 3 años de vigilancia de la fuente Hierba Buena, donde se aprecia un aumento en la concentración de arsénico a finales del 2006, manteniéndose durante el 2008. Además se observa ligeras variaciones en la concentración del bicarbonato y sulfato, las que tienden a aumentar.

1 -J a n -0 6 3 1 -J a n -0 6 3 -M a r-0 6 2 -A p r-0 6 3 -M a y -0 6 2 -J u n -0 6 2 -J u l-0 6 2 -A u g -0 6 1 -S e p -0 6 2 -O c t-0 6 1 -N o v -0 6 1 -D e c -0 6 1 -J a n -0 7 3 1 -J a n -0 7 3 -M a r-0 7 2 -A p r-0 7 2 -M a y -0 7 2 -J u n -0 7 2 -J u l-0 7 2 -A u g -0 7 1 -S e p -0 7 1 -O c t-0 7 1 -N o v -0 7 1 -D e c -0 7 1 -J a n -0 8 3 1 -J a n -0 8 1 -M a r-0 8 1 -A p r-0 8 1 -M a y -0 8 1 -J u n -0 8 1 -J u l-0 8 3 1 -J u l-0 8 3 1 -A u g -0 8 3 0 -S e p -0 8 3 1 -O c t-0 8 3 0 -N o v -0 8 3 0 -D e c -0 8 Fecha 0.1 1 10 100 1000 m g /L Leyenda Ca Mg Na K Sr HCO₃ Cl SO4 As

Fig. 11 – Gráfica de las concentraciones de los iones disueltos en el agua de la fuente Hierba Buena.

En la figura 12, en el agua de la fuente RFT se observa un ligero incremento de la concentración de bicarbonato durante el 2007 y 2008, el resto de iones no presentan variaciones significativas.

En el caso del ligero incremento de la concentración de bicarbonato no causo variaciones significativas en el pH.

13 1 -J a n -0 6 3 1 -J a n -0 6 3 -M a r-0 6 2 -A p r-0 6 2 -M a y -0 6 2 -J u n -0 6 2 -J u l-0 6 2 -A u g -0 6 1 -S e p -0 6 1 -O c t-0 6 1 -N o v -0 6 1 -D e c -0 6 1 -J a n -0 7 3 1 -J a n -0 7 2 -M a r-0 7 2 -A p r-0 7 2 -M a y -0 7 2 -J u n -0 7 2 -J u l-0 7 1 -A u g -0 7 1 -S e p -0 7 1 -O c t-0 7 1 -N o v -0 7 1 -D e c -0 7 3 1 -D e c -0 7 3 1 -J a n -0 8 1 -M a r-0 8 1 -A p r-0 8 1 -M a y -0 8 3 1 -M a y -0 8 1 -J u l-0 8 3 1 -J u l-0 8 3 1 -A u g -0 8 3 0 -S e p -0 8 3 0 -O c t-0 8 3 0 -N o v -0 8 3 0 -D e c -0 8 Fecha 0.1 1 10 100 1000 m g /L Leyenda Ca Mg Na K Sr HCO3 Cl SO4

Fig. 12 – Gráfica de las concentraciones de los iones disueltos en el agua de la fuente RFT. 1 -M a r-0 6 1 -A p r-0 6 1 -M a y -0 6 1 -J u n -0 6 1 -J u l-0 6 1 -A u g -0 6 3 1 -Au g -0 6 1 -O c t-0 6 3 1 -O c t-0 6 1 -D e c -0 6 3 1 -D e c -0 6 3 1 -J a n -0 7 2 -M a r-0 7 2 -A p r-0 7 2 -M a y -0 7 2 -J u n -0 7 2 -J u l-0 7 2 -A u g -0 7 1 -S e p -0 7 2 -O c t-0 7 1 -N o v -0 7 2 -D e c -0 7 1 -J a n -0 8 1 -F e b -0 8 2 -M a r-0 8 2 -A p r-0 8 2 -M a y -0 8 2 -J u n -0 8 2 -J u l-0 8 2 -A u g -0 8 1 -S e p -0 8 2 -O c t-0 8 1 -N o v -0 8 2 -D e c -0 8 1 -J a n -0 9 Fecha 2 3 4 5 6 7 8 9 S O4 /C l Leyenda RFT Hierba Buena

Fig. 13 – Gráfica de la variación de la proporción de las concentraciones SO4/Cl de las

14

En la fuente Cuchumbaya 4, durante el 2006 se aprecio que la concentración de Cloruros, sulfatos y bicarbonatos experimentaron una lenta disminución (Fig. 14), la que podría haberse iniciado antes de la primera muestra tomada en octubre del 2005. Estas variaciones se pudieron dar por la infiltración de agua de origen freático, lo que se pudo ver posteriormente con la gran disminución de la temperatura a mediados del 2007 y al calentamiento de la fuente Cuchumbaya 2, las que posteriormente recuperaron sus características fisicoquímicas iniciales. Este fenómeno se debió posiblemente al comportamiento que presentan las fuentes termales que se encuentran en los causes de ríos a migrar. Debido a la infraestructura recreativa no es posible encontrar el punto exacto del surgimiento.

1

-S

e

p

-0

5

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1

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1

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n

-0

7

Fecha 200

400 600 800

m

g

/L

0.01 0.1 1 10

Leyenda Cl

SO4

HCO3

CO3

NO3

Fig. 14 – Gráfica de las concentraciones de los aniones disueltos en la fuente Cuchumbaya 4.

La migración de fuentes se pudo observar en las fuentes del río Putina, donde la fuente PA1 migra desplazándose hasta 3 metros en los algo mas de 3 años de vigilancia.

15

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

- La temperatura de las fumarolas del volcán Ticsani no presentaron variaciones significativas.

- La química de las aguas alrededor del volcán no presentaron cambios significativos tanto en concentración de iones disueltos como en los parámetros fisicoquímicos.

- No se encontraron indicios de aumento de la actividad volcánica manifestados en variaciones químicas del sistema hidrotermal del volcán Ticsani.

- Los movimientos de fuentes, cambios en la presión y temperatura de las fuentes termales que se encuentran en los ríos Cuchumbaya y Putina se podrían deber a procesos teutónicos, al encontrar mayor o menor facilidad para fluir.

- Es necesario mantener la vigilancia geoquímica y mejorarla, obteniendo resultados de la concentración de gases de las fuentes termales, de las fumarolas y de las laderas del volcán.

5. REFERENCIAS

Cruz V., (2006).- Caracterización geoquímica de las fuentes termales alrededor del volcán

Ticsani (Moquegua). XIII Congreso peruano de geología. Resúmenes extendidos, Sociedad Geológica del Perú. P. 661-664.

De Silva S. L., and Francis, P., (1991).- Volcanoes of the Central Andes. Springer – Verlag, 215

p.

Fidel L.., Morche, W., Núñez S., (1997).- Inventario de volcanes del Perú. Álbum de mapas de riesgos

volcánicos de las principales ciudades del suroeste del Perú. Bol. de INGEMMET 15, 91 p.

Mariño J., Rivera M., Cruz V., Cacya L., (2006).- Efectos geológicos y en la construcciones

producidos durante la crisis sísmica de Calacoa-Moquegua (Octubre, 2005). XIII Congreso peruano de geología. Resúmenes extendidos, Sociedad Geológica del Perú. P. 661-664.

Mariño J., Thouret J.C., (2003).- Geología, historia eruptiva y evaluación de peligros del volcán

16

Masías, P., (2007).- Vigilancia Geoquímica de Fumarolas y Fuentes de Agua Asociadas al

Volcán Ticsani (Moquegua) Periodo 2007, Informe Técnico INGEMMET, Lima.26p.

Rivera M., Tavera H., Aguilar V., Medina J., Lazares F., (2006).- Crisis sísmica de Calacoa