Emisión difusa de dióxido de carbono y otros volátiles en el volcán cumbre vieja, la palma, islas canarias

Resumen

El volcán Cumbre Vieja ocupa el tercio sur de la isla de La Palma, que junto con El Hierro, forman las islas más jóvenes del archipiélago Canario. Cumbre Vieja es un extenso volcán poligénico con una porción subaérea de 220 km2, un volumen subaéreo de 125 km3 y una altura máxima de 1950 m que se encuentra actualmente en un proceso constructivo de crecimiento relativamente rápido. Su principal característica volcano-estructural es la presencia de un eje o dorsal principal en la dirección N-S y otros dos menos desarrollados en las direcciones N-E y N-O, a lo largo de los cuales se alinean una gran densidad de conos y centros de emisión. Cumbre Vieja es el volcán de las Islas Canarias que ha experimentado una mayor actividad eruptiva en los últimos 500 años, con un total de seis erupciones, la última de las cuales ocurrió en 1971 (volcán Teneguía). Debido a que Cumbre Vieja no presenta en la actualidad emisiones visibles de gases, los estudios de desgasificación difusa se convierten en una herramienta extraordinariamente útil en el programa de vigilancia volcánica de este volcán. Con el fin de contribuir a un mejor conocimiento de la dinámica de emisión de gases de Cumbre Vieja para mejorar y optimizar el programa de vigilancia volcánica, durante el periodo 1997-2006 se han realizado varios estudios de emisión difusa de CO2 y otros volátiles a través de los suelos que cubren toda el área de Cumbre Vieja. Estos estudios han tenido como objetivos: (1) conocer la dinámica y la tasa de emisión de CO2, H2, He, H2S y Rn durante el periodo inter-eruptivo de Cumbre Vieja, (2) investigar los procesos que controlan el mecanismo de desgasificación difusa y (3) evaluar su relación con las características volcano-estructurales de Cumbre Vieja. Para lograr estos objetivos se han realizado estudios en modo discreto de la emisión difusa de CO2 y de prospección geoquímica de gases (Rn-222, H2, H2S y He) en el ambiente superficial del volcán Cumbre Vieja, la estimación de forma indirecta del flujo difuso de H2 y He, y la medida en modo continuo de la emisión de CO2 y H2S en dos puntos situados a lo largo del eje volcano-estructural N-S de Cumbre Vieja. Con el objetivo de estimar la componente advectiva en el mecanismo de emisión difusa, se realizaron estudios del gradiente de presión en el ambiente superficial de los suelos de Cumbre Vieja. Por otro lado, se realizaron también estudios de la composición isotópica del carbono en el CO2 con el fin de distinguir entre los posibles orígenes de las emisiones difusas de este gas. Los mayores valores de emisión difusa de CO2 se midieron en un punto situado cerca de la cima del edificio construido durante la erupción del Teneguía, 1971. Este punto está caracterizado también por los mayores valores de gradiente de presión y temperatura medidos en Cumbre Vieja, y puede ser resultado de la emisión residual remanente en ese punto tras la erupción. Los resultados de los análisis isotópicos de carbono, además de la correlación encontrada entre los valores de flujo difuso de CO2 y el contenido en materia orgánica del suelo, indican que la emisión difusa de CO2 tiene un origen predominantemente biogénico. Sólo unos pocos lugares situados a lo largo de la costa sur de Cumbre Vieja, junto con el punto de emisión en la cima del volcán Teneguía, parecen mostrar emisiones con un claro aporte endógeno. Con excepción del estudio realizado en el año 2000, las tasas de emisión difusa total de CO2 en Cumbre Vieja estimadas durante las campañas realizadas en el periodo 1997-2006, han presentado valores muy similares, con un valor promedio de 1315 t/d. Se puede considerar que sólo un 4% de la emisión difusa total tiene un origen endógeno. El Análisis de Regresión Múltiple (MRA) realizado a las series temporales de emisión difusa de CO2 medidas en dos puntos de seguimiento en modo continuo en Cumbre Vieja, Birigoyo y Fuencaliente, ha permitido establecer que: (a) en Birigoyo, caracterizado por valores de emisión de CO2 de fondo, las variaciones de los parámetros meteorológicos explican el 18.6% de la varianza total de los datos y (b) en Fuencaliente, caracterizado por valores de emisión con una mayor contribución endógena, el 55.4% de la varianza es explicada por las variaciones meteorológicas. La distribución espacial de los valores de concentración de He en los suelos de Cumbre Vieja ha mostrado una excelente relación con las características volcano-estructurales de este sistema volcánico, indicando que el eje volcano-estructural N-S forma una estructura de permeabilidad vertical por la que ascienden preferentemente los gases de origen profundo. Los análisis isotópicos de He realizados en el gas presente en el ambiente superficial de los suelos de Cumbre Vieja en varios puntos a lo largo de la dorsal N-S, han mostrado ligeros enriquecimientos en He-3, indicando que aproximadamente el 5% de la emisión de He de forma difusa Cumbre Vieja procede del manto superior.