Morphology of the collapse scar of the Chiles Volcano (Colombia-Ecuador border) and geomechanical characterization of rock masses
DOI:
https://doi.org/10.32685/0120-1425/bol.geol.51.1.2024.714Palabras clave:
Cicatriz de colapso, calidad de la roca, edificio volcánico, avalancha de detritos, estabilidad de flanco, amenaza volcánica
Licencia
Derechos de autor 2024 Servicio Geológico Colombiano
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Descargas
Archivos adicionales
Cómo citar
Número
Sección
Publicado
Resumen
El Volcán Chiles es un estratovolcán activo de la Cordillera Occidental en estado de reposo constituido a partir de la acumulación de flujos de lava andesítico-dacíticos, el cual fue afectado por un gran colapso lateral en su flanco norte que posteriormente generó una o múltiples avalanchas de detritos volcánicos. Como resultado del análisis morfológico de la cicatriz del colapso, se propone que este colapso lateral pudo haber sido causado por factores ajenos a la actividad eruptiva del volcán que impactaron la estabilidad de la estructura volcánica. Este estudio geomorfológico marca un importante aporte en la comprensión de los colapsos laterales en una zona donde los datos sedimentológicos de las avalanchas de detritos volcánicos son extremadamente limitados debido no sólo a la complejidad de la topografía, sino también a los procesos glaciares y fluviales de la zona. El análisis descriptivo y geométrico de la cicatriz producto del colapso indica que esta expresión morfológica tiene forma de U y es profundamente arraigada; tiene las siguientes dimensiones: largo = 3.0 km, ancho = 1.6 km, altura = 0.8 km y ángulo de apertura = 31°. El área y volumen de afectación de edificio volcánico por el colapso se estiman respectivamente, en 4.0 km2 y 0.5 km3.
La caracterización geomecánica de las rocas que constituyen el Volcán Chiles se realizó en cinco afloramientos localizados en el flanco sur aplicando, según el caso, el Sistema de Clasificación del Macizo Rocoso (Rock Mass Rating – RMR) o el Índice de Resistencia Geológica (Geological Strength Index – GSI); adicionalmente, estos valores obtenidos en campo, se complementaron con los resultados de otros estudios geomecánicos realizados en el área, los cuales abarcan los flancos este y norte del volcán. Los valores de GSI para flujos de lava con disyunción columnar, brechificados y en bloques están en los rangos 47 – 72; 15 – 65 y 37 – 57, respectivamente. Como resultado de las pruebas de compresión triaxial por método de falla múltiple, se obtuvo que la resistencia a la compresión del macizo rocoso es de 24.92 MPa, con valores de cohesión y de ángulo de fricción interna, respetivamente, de 4.21 MPa y 51.95° para la resistencia pico y, 1.52 MPa y 52.4° para la resistencia residual.
Referencias bibliográficas
Bernard, B., Takarada, S., Andrade, D., and Dufresne, A. (2021). Terminology and strategy to describe large volcanic landslides and debris avalanches. In M. Roverato, A. Dufresne, and J. Procter (Ed.), Volcanic Debris Avalanches: from Collapse to Hazard, Advances in Volcanology. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57411-6_3
Bieniawski, Z. (1989). Engineering Rock Mass Classifications: A Complete Manual for Engineers and Geologists in Mining, Civil, and Petroleum Engineering. John Wiley & Sons, Inc., United States.
Bocanegra, L., and Sánchez, J. (2017). Mapa de Fallas de Los Volcanes Chiles-Cerro Negro (Nariño) a Partir de Minería de Datos y Confirmación de Campo. Boletín de Geología, 39(3), 71–86. https://doi.org/10.18273/revbol.v39n3-2017005.
Cai, M., Kaiser, H., Uno, Y., Tasaka, and Minami, M. (2004). Estimation of Rock Mass Deformation Modulus and Strength of Jointed Hard Rock Masses Using the GSI System. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 41(1), 3–19. https://doi.org/10.1016/S1365-1609(03)00025-X
Cortés, G., and Calvache, M. (1996). Investigación sobre la evolución y composición de los volcanes de Colombia: Galeras y volcanes del sur (explanatory memory). INGEOMINAS.
Droux, A., and Delaloye, M. (1996). Petrography and Geochemistry of Plio-Quaternary Calc-Alkaline volcanoes of Southwestern Colombia. Journal of South American Earth Sciences, 9(1-2), 27–41. https://doi.org/10.1016/0895-9811(96)00025-9
Eberhardt, E. (2012). The Hoek – Brown Failure Criterion. Rock Mechanics and Rock Engineering, 45, 981–88. https://doi.org/10.1007/s00603-012-0276-4
Francis, PW., and Wells, GL. (1988). Landsat Thematic Mapper observations of debris avalanche deposits in the Central Andes. Bulletin of Volcanology, 50, 258-278. https://doi.org/10.1007/BF01047488
García, Y., and Sánchez, J. (2019). Contribuciones geológicas al modelo conceptual geotérmico en la región de los volcanes Chiles – Cerro Negro (Colombia-Ecuador). Boletín de Geología, 41(1), 151–71. https://doi.org/10.18273/revbol.v41n1-2019008
Hoek, H., and Brown, E. (1997). Practical estimates of rock mass strength. International Journal of Mechanics and Mining Sciences, 34, 1165-1168. https://doi.org/10.1016/S1365-1609(97)80069-X
Hoek, H., Carranza-Torres, C., and Corkum, B. (2002). Hoek-Brown Failure Criterion – 2002 Edition. Proc. NARMS-TAC Conference, Toronto. https://www.researchgate.net/publication/282250802_Hoek-Brown_failure_criterion_-_2002_Edition
International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering (ISRM). (1983). Suggested methods for determining the strength of rock materials in triaxial compression: Revised version. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 20(6), 285–290. https://doi.org/10.1016/0148-9062(83)90598-3
Jasiewicz, J. (2022, July 10). r.convergence - Calculate convergence index. GRASS GIS 7.8.8dev. https://grass.osgeo.org/grass82/manuals/addons/r.convergence.html#:~:text=Convergence%20index%20is%20mean%20(or,10%2F9%20%3D%20-100.
Jerram, D., and Petford, N. (2011). The Field Description of Igneous Rocks. John Wiley & Sons, Ltd., Chichester.
Joya, L. (2013). Estudio de la relación entre la orientación de las fallas y las estructuras de las avalanchas de escombros en volcanes (bachelor tesis). Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia.
Lee, J., and Pottier, E. (2009). Polarimetric Radar Imaging from Basics to Applications. CRC Press, Boca Raton.
Le Maitre, R. W., Streckeisen, A., Zanettin, B., Le Bas, M. J., Bonin, B. and Bateman, P. (eds) (2002). Igneous Rocks: A Classification and Glossary of Terms: Recommendations of the International Union of Geological Sciences Subcommission on the Systematics of Igneous Rocks. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511535581
Olaya, V., and Conrad, O. (2009). Chapter 12: Geomorphometry in SAGA. Developments in Soil Science, 33, 293 – 308. https://doi.org/10.1016/S0166-2481(08)00012-3
Parra, E., and Velásquez, M. (2003). Geología de la Plancha 447 Ipiales – 447Bis Tallambí, sheets 447 – 447Bis. Scale 1:100 000. INGEOMINAS.
Perdomo, G., Ardila, R., and Meneses, L. (1986). Estudio geológico para prospección de azufre en el área de Cumbal – Chiles – Mayasquer (Nariño) (bachelor tesis). Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia.
Pinilla, A., Ríos, P., Rodríguez, B., Sánchez, J., Pulgarín, B., Borrero, C., and Roa, H. (2008). El Neógeno Volcánico En El Altiplano Nariñense, Suroccidente Colombiano. Geología Colombiana, 33, 69-78. https://revistas.unal.edu.co/index.php/geocol/article/view/32049
Roverato, M., Di Traglia., D., Procter, J., Paguican, E., and Dufresne, A. (2021). Factors Contributing to Volcano Lateral Collapse. In M. Roverato, A. Dufresne, and J. Procter (Ed.), Volcanic Debris Avalanches: from Collapse to Hazard, Advances in Volcanology. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57411-6_5
RockMass. (2011). Uniaxial compressive strength (σ_c) and deformation modulus of rocks. Available at: https://rockmass.net/files/strength_and_deform_values%20.pdf (Accessed: July 2022).
Mekel, J. (1975). Geological interpretation of radar images. Journal of the Indian Society of Photo-Interpretation, 3, 1–19. https://doi.org/10.1007/BF03007908
Monsalve-Bustamante, M. (2020). The volcanic front in Colombia: Segmentation and recent and historical activity. In J. Gómez, and A.O. Pinilla–Pachon (Ed.), The Geology of Colombia. https://www2.sgc.gov.co/LibroGeologiaColombia/tgc/sgcpubesp38201903.pdf
Moreno, S., Sánchez, J., and Murcia, H. (2021). Evidences of an unknown debris avalanche event (<0.58 Ma), in the active azufral volcano (Nariño, Colombia). Journal of South American Earth Sciences, 107, 103138. https://doi.org/10.1016/j.jsames.2020.103138
National Aeronautics and Space Administration (NASA). (2010). Dataset: © JAXA/METI ALOS PALSAR ALPSRP275270010 2010. Accessed through https://asf.alaska.edu/ June 2022.
National Aeronautics and Space Administration (NASA). (2014). NASA Airborne Research Focuses on Andean Volcanoes. Available at: https://www.nasa.gov/jpl/uavsar/volcanoes-20140527/ (Accessed: July 2022).
National Aeronautics and Space Administration (NASA). (2015). Dataset: UAVSAR, NASA 2015. Retrieved from https://asf.alaska.edu/ June 2022.
Salazar, E., and Bermúdez, R. (1986). Hoja Geológica Tulcán, escala 1:100000. Scale 1:100 000. Instituto de Investigación Geológico y Energético – IIGE.
Seisdedos, J., Ferrer, M., and González de Vallejo., L. (2012). Geological and geomechanical models of the pre-landslide volcanic edifice of Güímar and La Orotava mega-landslides (Tenerife). Journal of Volcanology and Geothermal Research, 239–240, 93-110. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2012.06.013
Servicio Geológico Colombiano (SGC). (2021). Generalidades Volcán Chiles. Available at: https://www2.sgc.gov.co/sgc/volcanes/VolcanChiles/Paginas/generalidades-volcan-chiles.aspx. (Accessed March 3, 2021).
Siebert, L. (1984). Large volcanic debris avalanches: characteristics of source areas, deposits, and associated eruptions. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 22, 163-197. Elsevier Science Publishers B.V. https://doi.org/10.1016/0377-0273(84)90002-7
Siebert, L., and Roverato, M. (2021). A historical perspective on lateral collapse and debris avalanches. In M. Roverato, A. Dufresne, and J. Procter (Ed.), Volcanic Debris Avalanches: from Collapse to Hazard, Advances in Volcanology. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57411-6_2
Sierra, E. (2015). Determinación del estado de esfuerzos tectónicos en la zona del Complejo Volcánico Chiles- Cerro Negro (bachelor tesis). Escuela Politécnica Nacional, Quito, Ecuador.
Singh, B., and Goel, R. (2011). Geological Strength Index. Engineering Rock Mass Classification, 319–334. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385878-8.00026-4
Taheri, A., and Tani, K. (2009). Developing a generalized multiple-step loading damage model to predict rock behaviour during multiple-step loading triaxial compression test. 17th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (Volumes 1, 2, 3 and 4), Egypt. doi:10.3233/978-1-60750-031-5-429
Telenchana, E., Bernard, B., and Hidalgo, S. (2017). Modelo evolutivo del Volcán Chiles. VIII Jornadas en Ciencias de la Tierra, Quito.
Taussi, M., Tardani, D., and Tassi, F. (2023). A conceptual model for the Tufiño-Chiles-Cerro Negro (TCCN) geothermal system (Ecuador-Colombia): New insights into geothermal exploration from chemical and isotopic composition of hydrothermal fluids. Journal of Geochemical Exploration, 249, 107214. https://ui.adsabs.harvard.edu/link_gateway/2023JCExp.24907214T/doi:10.1016/j.gexplo.2023.107214
Thommeret, N., Bailly, J., and Puech, C. (2010). Extraction of thalweg networks from DTMs: application to badlands. Hydrology and Earth System Sciences, 14, 1527–1536. https://doi.org/10.5194/hess-14-1527-2010
Usma, D., Sánchez, J., and Bonilla, G. (2022). Caracterización de alteraciones para exploración geotérmica en el Volcán Chiles, frontera colombo-ecuatoriana. XV Semana Técnica de Geología, Ingeniería geológica y Geociencias, Barranquilla. https://www.researchgate.net/publication/363475731_Caracterizacion_de_alteraciones_para_exploracion_geotermica_en_el_Volcan_Chiles_frontera_colombo-ecuatoriana
van Wyk de Vries, B., and Davies, T. (2015). Chapter 38 - Landslides, Debris Avalanches, and Volcanic Gravitational Deformation. In H. Sigurdsson, B. Houghton, S. McNutt, H. Rymer, and J. Stix (Ed.), The Encyclopedia of Volcanoes. Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385938-9.00038-9
Velásquez, M., and Parra, E. (2002). Geología de Las Planchas 447 - Ipiales y 447 BIS – Tallambí (explanatory memory). INGEOMINAS.
