Altos gradientes en la velocidad de eventos sísmicos pueden ser indicadores predictivos de grandes erupciones VEI 3 o mayor de tipo felsico

El 29 de septiembre de 2019 se produjeron dos fallos en las barras de distribución de la subestación de transformación de Red Eléctrica Española en Tenerife (REE) tiene en Granadilla (isla de Tenerife), adyacente a la central de generación de Unelco que provocaron un cero eléctrico en toda la isla de Tenerife que tardó más de 24 horas en recuperar el suministro eléctrico. El primer fallo fue a las 13:11:47,320 en una de las barras de distribución de energía seguido de un segundo fallo catastrófico de la segunda barra a las 13:11:48,406. Hasta el momento no se ha realizado ninguna explicación técnica y científica del origen de este fallo. El contenido del artículo de investigación realizado con fines de docencia y divulgación científica, por los autores de esta entrada del blog (Dionisio Formoso & Ignacio Ozcariz) da una posible explicación científica del origen de este cero eléctrico como consecuencia de una discontinuidad (aumento considerable de presión y temperatura que podría ser provocada por un desprendimiento de roca en alguna de las cámaras magmática del volcan, pero no exclusivamante) generada por la actividad magmática del volcan Teide que da origen a un efecto piezo eléctrico generador de un gran potencial eléctrico y de un rayo subterráneo eléctrico que buscando otro potencial electrico alto llega hasta la subestación de Granadilla. Segundos antes a la caida de las barras en la subestación de Granadilla, a las 13:11:35,508 segundos, se registró un aumento del campo eléctrico Ey (y su campo magnético asociado Hx y HZ) en la estación Magnetotelúrica instalada dentro de la Caldera Volcánica del Teide en “Las Cañadas”. Esta estación se instaló en el marco del programa VOLRISKMAC (MAC/3.5b/124) cofinanciado por la Unión Europea bajo Interreg MAC 2014-2020. El programa tiene como principal institución de investigación el “Instituto Vulcanológico de Canarias (INVOLCAN)” y tienen como socio a la Universidad de Barcelona. Esta información la hizo pública Involcan a través de su página facebook el 18 de octubre de 2019, (datos referenciados que son de dominio público, de acuerdo con la declaración de derechos y responsabilidades de Facebook de 30 de enero de 2015 y el Anexo XII del Reglamento Europeo 1303/2013 así como la Estrategia de Comunicación del programa MAC 2014-2020) El primer pico que involucró al componente del campo eléctrico, Ey y sus componentes de campo magnético inducido Hx y Hz, fue seguido por otras dos señales a las 13:11:36,914 y 13:11:38 con componentes completos de los campos eléctricos y magnéticos. Las señales fueron creciendo en intensidad desde la primera, la más débil, hasta la última, la más fuerte. El mismo día a las 13:11:47,320 se produjo un primer fallo en una de las barras de distribución de energía de la Central de Granadilla, seguido de un segundo fallo de la segunda barra a las 13:11:48,406 que ocasionó la caída de todo el sistema eléctrico de la isla. La central eléctrica de Granadilla es propiedad de Endesa (Unelco) y tiene dos ciclos combinados. El primero de ellos fue inaugurado en 2006, mientras que el segundo en 2011. La estación de energía Granadilla alcanza un total de 743 Mw. A partir de estas señales y eventos, podemos ver una fuerte correlación entre las señales segunda y tercera en el instrumento magnetotelúrico y los eventos que queman las barras en el centro de distribución de la planta de energía. T enemos en ambos casos una diferencia de tiempo de 1.086 segundos. La Central se encuentra a 25,86 Km (16,07 millas) de "Las Cañadas", la ubicación del instrumento magnetotelúrico descrito anteriormente. Teniendo en cuenta los fenómenos descritos en el artículo que se relaciona al final de esta entrada, publicado en reserachgate, podríamos inferir que un efecto piezoeléctrico causado por una inestabilidad térmica profunda en la estructura del volcán generó un potencial eléctrico extremadamente alto que inicialmente se registró en la superficie (punto aproximado en la vertical) por los instrumentos magnetotelúricos y más tarde, a través de los fenómenos que hemos descrito como rayo eléctrico subterráneo, se produjo un golpe eléctrico en las barras del parque de distribución de la central eléctrica que dejó el sistema fuera de uso. Con respecto a consideraciones numéricas y teniendo en cuenta lo mencionado en el artículo referenciado al final, se tiene: 1. Tenemos tres señales de perturbación eléctrica separadas por 1-1.5 segundos, aproximadamente, la primera muy débil y las dos últimas extraordinariamente fuertes. El modelo vibracional de fonones en los tres ejes espaciales que viajan a velocidades diferentes pero coherentes respondería a estas diferencias de tiempo. Considerando las ondas sísmicas (P y S) como un caso especial para los fonones (elásticos), la diferencia de la velocidad entre estas ondas en el material del tubo de transporte entre las cámaras fonolíticas, y hablando siempre en una aproximación, se trata 1,5-2 Km/s. Entonces, un primer resultado que podemos obtener de la diferencia de tiempo de 1 segundo entre las señales es que la fuente de fonones se encuentra a 4,5-6 km más profundo que la zona de efecto piezoeléctrico. Este resultado está de acuerdo con las observaciones actuales, introducidas en la sección II de las cámaras fonológicas sobre y debajo de la superficie del mar que habrían sido responsables del efecto. 2. El segundo resultado, y más importante, es el momento de llegada a la planta de energía del rayo eléctrico subterráneo. Teniendo en cuenta el retraso de 10,406 segundos entre los registros en el dispositivo magneto telúrico y las fallas en la central eléctrica para la distancia de 25,86 Km entre ellos, representa una velocidad de "rayo de tierra" de 2,485 Km / s. Si recordamos los 2,7 Km/s obtenidos experimentalmente en la mina como la velocidad de la llegada del efecto piezoeléctrico al electrodo de medición, tenemos una diferencia en la medida de menos del 10%, lo cual parece muy razonable teniendo en cuenta la diferencia de los materiales y los posibles errores de medida. 3. El tercer resultado está relacionado con el potencial necesario del efecto piezoeléctrico que podría causar el accidente en la planta de energía. En este caso, y en comparación con eventos que podrían ser atmosféricamente comparables, el potencial requerido a estas distancias (alrededor de 30 km) debe ser> 100 millones de voltios. Si ahora recordamos las mediciones de laboratorio para rocas y resultados que podrían encajar con el fenolítico (SiO2), podemos considerar aproximadamente un potencial eléctrico generado de 1 voltio por barra de presión y decímetro cúbico. Entonces, para un volumen de 10x10x10 metros y 1000 bares, el potencial eléctrico generado es del orden de 1000 Millones de voltios. Muy por encima del límite requerido para causar un gran daño CONCLUSIONES Y TRABAJOS ADICIONALES Hemos presentado el evento ocurrido en la isla de Tenerife el 29 de septiembre de 2019 que causó una situación de energía cero y casi un millón de personas se quedaron sin electricidad después de un apagón importante en Tenerife. Hasta ahora no se ha dado alguna explicación para el evento y este documento avanza una cadena potencial de fenómenos que podrían resolver esta falta de explicación Se deben realizar estudios adicionales con la finalidad de: Confirmar la existencia del rayo eléctrico subterráneo a través de mediciones magnéticas del terreno cerca de la planta de energía Granadilla. Analizar series históricas de eventos como el estudiado en la isla de Tenerife que no se explican como hoy y podrían ser causados ​​por el mismo fenómeno. Protejer las plantas de energía para futuros eventos de características similares. Desarrollar estudios más profundos con la comunidad científica relacionada con los nuevos fenómenos.

Nota . La elaboración de esta entrada del blog se fundamenta por un lado en el análisis del artículo de N.M-Shapire y otros publicado en mayo de 2017 en Nature Geoscience, en la información pública disponible en Canarias a través del IGN e involcan (muy limitada) y en los conocimientos de mecánica de fluidos del autor de la nota. Por lo que hay que considerar esta nota como lo que es, un mero apunte, otra hipótesis más, de lo que puede estar pasando en el sistema vulcanológico de Canarias en los últimos tiempos. La verdad, es que la existencia del estudio realizado por el importante equipo de expertos en ciencias de la tierra franceses y rusos, publicado hace ya más de dos años, confirmó para mi y supongo que, para una buena parte de los aficionados y profesionales de la vulcanología la tesis de que en algunos sistemas vulcanológicos interconectados y complejos, como pueden ser los de las islas Canarias y los del Klyuchevskoy volcano group (KVG) en la península de Kamchatka (Rusia) lo que parecía más que evidente, que la reactivación vulcanológica de sistemas complejos puede provenir de inyecciones de magma en profundidad (25-40km) en el limite entre la corteza y el manto, que se detectan por medio de sismos de largo período en profundidad caracterizados por tener unas frecuencias muy bajas (0-4Hz) que se trasmiten de forma continua (hidráulica) a las cámaras magmáticas existentes debajo de los volcanes o zonas volcánicas del sistema, en el caso del sistema ruso tres volcanes, separados unos 80 km entre los más lejanos (Tolbachik y Klyuchevskoy). El tiempo que tarda en trasmitirse las inyecciones magmáticas en profundidad a inyecciones de magma en las cámaras magmáticas en superficie (10-5km) es una medida del estado de conectividad del complejo sistema de conductos de magma 'volcanic plumbing system' y cuanto menor es el tiempo entre un evento en profundidad y su replica en superficie, mayor es la conectividad hidráulica del sistema en su conjunto . Se puede decir que en el caso de los volcanes KVG, analizado en el artículo, durante casi dos años 2011-2012, se produjo un 'cebamiento', es decir, un llenado de las cámaras magmáticas del sistema volcánico que finalmente produjo erupciones en dos de los volcanes del sistema. Es de todos conocido, que los fluidos que se propagan en conductos provocan en condiciones de movimientos estacionarios de dichos fluidos unas ondas cuya frecuencias de resonancia se puede usar para determinar las dimensiones características de los conductos (o asimilados a conductos... ) que atraviesan dichos fluidos. La determinación de dichos dimensiones característica requiere de unos conocimientos empíricos de la velocidad de propagación de dichas ondas en el medio en el que se propagan, pero se puede decir, que para frecuencias de resonancia de 0.05 Hz o menores estamos hablando de movimientos de fluidos en conductos 'equivalentes' de varios km. Todo esto nos lleva pensar si podemos asimilar los fenómenos de muy baja frecuencia que se pueden ver en algunas ocasiones de forma simultánea en los espectrogramas de varias de las islas canarias desde hace dos años, tal y como ya apuntamos en otra entrada de este blog el año pasado, como fenómenos de largo período en profundidad que luego se traducen en fenómenos VT y de LP en superficie, como hemos podido constatar en varios de estos casos, con reducciones de los tiempos de respuesta entre los presuntos fenómenos de LP en profundidad y los fenómenos LP y VT en superficie a lo largo del tiempo, pasando de días en los primeros fenómenos detectados por el autor del blog a horas en la actualidad. La analogía del caso analizado por los expertos rusos y franceses (KVG volcanic system) y el caso canario también puede explicar la alta sismicidad detectada en varias de las islas de forma simultánea (El Hierro, La Palma, Tenerife y el volcán del medio), aunque preferimos hablar de analogía y no similitud, ya que la morfología de ambos sistemas volcánicos son muy diferentes, en todo caso, creo que es una vía a investigar. Se adjunta un espectrograma con este tipo de eventos de muy baja frecuencia y el enlace al artículo original en inglés.

Los fenómenos volcano tectónicos en las proximidades de cráteres suelen ser indicadores de posibles fenómenos eruptivos.

Es cierto, que existe un gran silencio a nivel oficial sobre la reactivación vulcanológica del edificio del Teide Pico Viejo, y en general de la actividad vulcanológica en Tenerife, Volcan del Medio, El Hierro y la isla de la Palma, hecho este , que si bien es comprensible en aras de mantener la calma ante unos hechos de los que no conocemos su previsible evolución, también no es menos cierto, que en otros países como en EEUU por una actividad de menor calado se activa el semáforo amarillo, de "alerta" tal y como ocurrió en la crisis eruptiva del volcán Redoubt en el año 2009. En todo caso, desde esta modesta atalaya queremos traer un poco de luz a lo que esta sucediendo en nuestras queridas islas Canarias, todo con un ánimo constructivo, que pueda originar debate y sirva de guía para su previsible, en estos momentos, evolución. Se ha realizado un análisis de la sismicidad histórica en el cono del Teide y en todo el edificio de las cañadas, partiendo de la base de datos del IGN, en esta base de datos se encuentran registrados eventos históricos desde el año 1350, a partir de finales de la década de los 50 del siglo XX estos datos son los recogidos por los sismógrafos instalados en el Teide y su entorno. Teniendo en cuenta todo lo anterior, entendemos que son altamente significativos y, cuando menos una llamada de atención importante a lo que está sucediendo en Tenerife y, en otras partes de Canarias como ya hemos apuntado (hecho este de especial consideración y estudio a futuro). También hay que señalar que existen muchos eventos sísmicos de la reciente crisis sísmica que no están recogidos en la base de datos, hecho éste que se puede apreciar a simple vista del análisis de los espectogramas horarios y diarios de la estación MACI que el IGN tiene accesibles en internet, no los hemos cuantificado pero son bastantes más de los que están registrados. Estos eventos sísmicos, se pueden observar en los barridos verticales existentes en el espectograma (de color azul claro, al amarillo y rojo) con distintos recorridos en frecuencias, duración e intensidad. En este sentido, si sirve de ayuda, hay que decir que el servicio geológico de EEUU, el USGS, utiliza el SSD (Single Station Detection) para analizar los eventos sísmicos en crisis de reactivación vulcanológica, que consiste básicamente, en utilizar datos de una única estación sismográfica, próxima al cráter del volcán, para analizar este tipo de eventos, ya que la gran mayoría son de baja intensidad y algunos muy superficiales, que no son recogidos por el resto de estaciones, para tener un mapa completo de lo que está sucediendo, MACI está ubicada en Fasnia a unos 11 km del cráter del Teide, lo cual nos hace pensar que puede haber bastantes más eventos de los registrados en esta estación. Pues bien, las principales conclusiones del análisis estadístico de la base de sismos del IGN son las siguientes:

Una de las principales herramientas de las que disponen los vulcanólogos es el análisis de la sismicidad en edificios volcánicos activos como una herramienta que sirve para caracterizar episodios pre eruptivos, aunque este análisis de realiza a posteriori en los casos en los que no se dispone de datos históricos comparables para erupciones, proporciona sin embargo un ejemplo de caracterización de eventos sísmicos que pueden estar (y de hecho casi siempre lo están) en episodios pre-eruptivos y eruptivos en otros volcanes en el mundo. Este artículo que compartimos está publicado en el número 259 de ' Journal of Volcanology and Geothermal Research' es de acceso público y permite realizar un análisis en profundidad de como se caracterizan la actividad sísmica en un volcán activo, tanto los eventos de tipo hidrotermal (caraterizados por un tremor continuo en la baja frecuencia del espectro) hasta los volcano-tectónicos de mayor rango de frecuencias y su secuencia temporal. El aumento de la emisión de SO2 fue la primera señal obervada in situ por geólogos de campo de que el ciclo de la actividad volcánica se había vuelto a activar, en fecha tan temprana como el verano del 2008. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0377027312001242

Sismo a nivel muy superficial en el Teide

¿fase pre-eruptiva en Tenerife?

El día de ayer 21 de agosto a las 22:40 hora local canaria (21:40 UTC) el registro del sismógrafo MACI del IGN detectó un evento sísmico largo período y gran amplitud que duró más de cinco minutos, a lo alrgo del día de hoy se han sucedido más de 5 eventos de menor amplitud y también de baja frecuencia. Esto nos lleva a preguntar si estamos ante una nueva fase en la evolución de la actividad vulcanológica en el Teide. Aunque algunas personas han ligado el suceso de ayer a la captación del terremoto de Venezuela de 7.1R que sucedió a las 21:31 UTC nosotros descartamos totalmente esa teoría debido a que a la velocidad que se mueven las ondas sísmicas en medios terrestres e interfases tierra-agua debería de haber llegado el eco de la señal del sismo de Venezuela entre 45-75 minutos después debido a los más de 5.500 km de distancia.

Esta madrugada del domingo 19 de agosto a las 01:38h hora local canaria y durante casi 11 minutos se ha detectado otro evento de gran amplitud y de largo período en Tenerife por la estación MACI del IGN situada en las proximidades de las cañadas del Teide, este evento se une a los detectados ayer y puede ser precusor de una erupción volcánica.