Marco geológico y tectónico de la Isla del Coco y la región marítima circunvecina, Costa Rica / Geological and geotectonic framework of Isla del Coco and the marine zone off the central Pacific coast of Costa Rica

The Isla del Coco (also known as Cocos Island), in the Eastern Pacific Ocean, has a rough topography, an area of 24km², and is the only sub-aerial topographic height of the summit of a volcano located in the margin of the Cordillera Volcánica del Coco (also known as Cocos Ridge). The Cocos Ridge is a well defined linear bathymetric height, issued from the active volcanism of the Galápagos hotspot during the last 15 million years (Ma); it is the largest geographic feature of Costa Rica, as a volcanic range of 780km long in its territorial seawaters. Isla del Coco is part of a submarine shield volcano of complex evolution, which erupted several times above sea level during the Lower Pleistocene (2.2-1.5Ma). The island and other seamounts are the result from a mantle thermal anomaly that erupted through volcano-tectonic fissures in the oceanic crust. The rocks consist mainly of alkali basaltic lava flows (aa, pahoehoe, blocky lavas) and dikes, minor trachyte lava flows, volcanic domes and dikes, with subordinate pyroclastic and epivolcanic rocks. Colluvial, soils and local littoral deposits such as sand and gravel beaches are also present. The island has a juvenile erosive stadium, but their submarine erosive arcs and platforms (90-110m and 183m depth) are probably the result of the erosion occurred during last two glacial maxima, besides slow subsidence events of the island due the thermal cooling of the volcanic shield and its oceanic crust. The most important current external geodynamic hazards are landslides, tsunamis and rare seismic events, Mw ≤ 5.8 in a 300km radio associated to N-S right lateral strike slip faults. However, the limited seismic data available, and geomorphological alignments, indicates that there is some seismic activity related to local faults oriented N-S, ENE and in a lesser extend NW trend. Seismicity and rainfall have triggered landslides; liquefaction is restricted to Chatham and Wafer bays’ beaches. Moderate historical and prehistorical tsunamis were related to regional seismic events. The relative young age of Isla del Coco makes it an interesting place to study the evolution and migration of species, and their genetic features. More detailed studies related to tephrostratigraphy, neotectonics, marine geomorphology, evolution of seamounts, lava flow morphology, and submarine hydrothermal activity, are still necessary to understand the expression of internal geodynamic processes in this region.

La Isla del Coco es la única isla oceánica y el único afloramiento subaéreo de la Cordillera Volcánica del Coco, el rasgo geográfico y geológico más extenso en aguas territoriales costarricenses. Desde el punto de vista geológico, está conformada por rocas volcánicas, predominantemente coladas de lavas basálticas y traquíticas en menor cantidad, con rocas piroclásticas y epiclásticas subordinadas. Posee suelos, coluvios y depósitos de playas (arenas y cantos) superficiales; su topografía es muy variable pero predomina el relieve quebrado y rugoso. La Isla del Coco es la parte emergida de un volcán submarino de evolución compleja, desarrollado a partir y durante el Pleistoceno Inferior (entre 2.2 y 1.5 millones de años, Ma), producto de una anomalía térmica en el manto a través de varias fisuras, que originaron varios alineamientos de volcanes submarinos. La Isla del Coco se encuentra en un estadio de erosión activo, y sus arcos y plataformas sumergidas (90-110m y 183m) son probablemente el producto de una erosión subaérea durante las dos últimas máximas glaciaciones, combinados quizás con la subsidencia debida al enfriamiento del escudo volcánico y de la corteza oceánica. Al ser la isla geológicamente joven, posee importantes implicaciones para la comprensión de la evolución y el endemismo de su biodiversidad. Las amenazas en la geodinámica principales identificadas son los deslizamientos, los tsunamis y, en menor grado, la sismicidad, poco frecuente y con magnitudes moderadas (≤ 5.8 Mw hasta la fecha) dentro de un radio de alrededor de 300km, predominantemente asociada con fallas dextrales de rumbo N-S. Los pocos datos obtenidos hasta el momento indican que hay un cierto grado de actividad sísmica en los alrededores de la Isla del Coco, relacionados con las fallas locales. Algunos pequeños tsunamis históricos y prehistóricos han afectado a la Isla del Coco y los sismos así como la precipitación pluvial elevada han generado deslizamientos. La licuefacción está restringida a las dos playas arenosas (bahías Chatham y Wafer).

Aspectos morfológicos de los conos de escoria de Costa Rica

Se seleccionaron 33 conos piroclásticos en Costa Rica, con el fin de estudiar sus características morfométricas. La regresión para el cociente entre la altura y el diámetro basal (HCO/WCO) es 0,17 y coincide con los valores obtenidos para conos en otros lugares del mundo. La dispersión encontrada se explica por diferencias en la velocidad y ángulo de salida, diámetro de la apertura, etc. El análisis de la relación entre diámetros de cima y base (WCR/WCO) y la pendiente (S) permiten la identificación de conjuntos que coinciden con la posición tectónica respecto al arco volcánico. Los conos del arco presentan características muy heterogéneas; los satélites al frente del arco y los conos tras el arco constituyen grupos homogéneos; los primeros tienden a tener cimas más amplias y pendientes mayores que los segundos. Los conos del tras-arco son más antiguos y han estado más tiempo expuestos a la erosión. Se ha encontrado correlación entre la geoquímica y los parámetros morfológicos: Los conos constituidos por material más silíceo son más altos y aquellos con más álcalis y menos hierro son más empinados. Se propone que durante las fases de construcción de un cono el ángulo de reposo depende de la viscosidad del material. No obstante, las regresiones obtenidas indican una correlación apenas moderada; la química sería solo uno de los varios factores que controlan la forma final de un cono de escoria. (AU)

Volcano-estratigrafía asociada al campo de Domos de Cañas Dulces, Guanacaste, Costa Rica

Se realizó un mapeo geovulcanológico e interpretación de la sucesión estratigráfica de los productos volcánicos relacionados con un complejo caldérico festoneado, localizado al suroeste del volcán Rincón de la Vieja. Se reconocieron 16 unidades principales, siendo las más antiguas, rocas sedimentarias hidrotermalizadas del Paleógeno Inferior-Medio. Durante el Plioceno emerge el sistema volcánico de Alcántaro, representado por lavas e ignimbritas. Además, se reconocieron calderas menores (Guachipelín) y productos ignimbríticos. Una secuencia extensa(> 96 km2) de depósitos fluvio-lacustres con fuerte influencia volcánica y depósitos de tierras de diatomeas, representa la colmatación de un lago en la parte interna de la caldera Alcántaro - Guachipelín. Cuatro fases de evolución de la caldera explican la formación de depósitos volcánicos y lacustres: 1) subsidencia de la caldera y depositación de las ignimbritas de Alcántaro, 2) migración de la actividad al SE, 3) formación de la caldera Guachipelín, y 4) extrusión de domos dacíticos a riolíticos peri-caldéricos e intra-caldéricos. Posteriormente, durante el Pleistoceno Medio, se desarrolla el actual macizo volcánico Rincón de la Vieja. Finalmente, se da una serie de flujos y avalanchas de detritos provenientes del Rincón de la Vieja y del volcán Cacao, que cubren la parte NW de la zona de estudio. Una capa subpliniana de caída de unos 3500 años de edad cubre parcialmente la zona.(AU)

La formación Alto Palomo : Flujos pumíticos de la Cordillera Volcánica Central, Costa Rica

La Formación Alto Palomo está dividida en dos miembros: Palomo el inferior y Palmitos el superior. Ambos están constituidos por tobas de lapilli pumíticos (flujos piroclásticos pumíticos). Tienen brechas basales líticas o pumíticas (brechas coignimbríticas de rezago y de caída). En algunos sitios, en la base de estas secuencias, se observan niveles delgados de cenizas finas a medias (oleadas piroclásticas), dando una secuencia típica de flujos ignimbríticos. Los dos miembros se reconocen por las diferencias composicionales: presencia de cristales de biotita y lapilli acrecional en el Miembro Palmitos y la ausencia de ellos en el Miembro Palomo. En el caso de este último, la distribución de los afloramientos y constituyentes evidencian una fuente de origen en la Caldera La Picada. La distribución de los constituyentes principales en el Miembro Palmitos muestra un control fuerte por los paleovalles (espesores observados =100m), hacia el río La Vieja, así como la ocurrencia de brechas basales líticas y pumíticas en esta localidad, asocian la depositación de este miembro con la formación de la Caldera Chocosuela. En su borde sur se edificó posteriormente el Volcán Platanar.(AU)

Los grandes deslizamientos (volcánicos y no volcánicos) de tipo debris avalanche en Costa Rica

Una serie de grandes deslizamientos complejos del tipo debris avalanche, han sido identificados en Costa Rica. En tierra se presentan asociados con grandes volcanes (Cacao, Rincón de la Vieja, Miravalles, Tenorio y Turrialba: 1,5-23,5 km de longitud, 3-127 km2, 0,1-8,2 km3), o de menor tamaño en serranías volcánicas y sedimentarias antiguas (p.ej., cordillera Costeña), así como colosales en el fondo del océano Pacífico (22 km de longitud, 1100 km2, >500 km3). En los volcanes, estos depósitos poseen edades variables entre aproximadamente 0,2 millones de años hasta 9000 años. El deslizamiento de Arancibia del año 2000 fue un evento de este tipo, en una zona volcánica actualmente inactiva (cordillera de Tilarán). Se puede especular que un evento de este tipo puede ocurrir cada 500-2000 años, aproximadamente. Las laderas inestables del talud continental frente a la costa pacífica, son sectores aptos para la generación de tsunamis disparados por grandes deslizamientos submarinos.(AU)

Early arc magmatism : Geochemical characteristics of volcanic clasts from Punta Sámara, Costa Rica

The geochemical characteristics of volcaniclasts from Punta Sámara, are used to infer magmatic processes that generated Late Cretaceous - Early Paleocene arc lavas. The Ba/La ratios of the volcaniclasts are higher than the ratios for any of the modern lavas from Costa Rica, and the La/Yb ratios are lower; suggesting that the lavas from the primitive arc were generated by greater contribution of slab material than the modern arc lavas. Furthermore, the lower La/Yb ratios imply that the degree of melting was significantly higher and/or that the mantle source was more depleted than in modern Costa Rica. The low Zr/Nb ratios for the modern lavas from central Costa Rica imply a more enriched mantle source (OIB-like), whereas the higher ratios for the primitive arc volcaniclasts imply a more depleted mantle source (MORB-like). We use the geochemical information to infer the conditions of subduction during the early stages of arc magmatism in the southern part of the Central American arc. We infer that the primitive arc was associated with a subducting slab that dip at a steeper angle than the present. The steeper angle would imply that the subducting Farallon plate was older, colder and denser than the present Cocos plate.(AU)

Geochemistry and magmatc evolution of explosive tephras et3 and et4 from Arenal Volcano, Costa Rica

An outcrop at El Cruce, 5.7 km from the vent of Arenal volcano, exposes thick sequences of two recent tephras, ET4 (silicic) and, immediately above, ET3 (mafic). The ET4 to ET3 transition is abrupt, with no soil between the layers. Therefore, they appear to be part of one eruptive phase. A petrological model is inferred from the detailed stratigraphic record of these eruptions. The ET4 sequence can be modeled by crystal fractionation via gravity settling. ET4 is most mafic at the top of the section. The silicic tephra at the bottom of this unit is aphyric. Compatible elements increase and incompatible elements decrease moving down through the magma chamber. The percentage of phenocrysts increases through the top. Models of crystal fractionation, using the most mafic and phenocryst enriched tephra as the parent magma, produce the most silicic tephra by removal of 37

phenocrysts. The ET3 sequence shows the opposite trend of that seen in the ET4 sequence, becoming less enriched in incompatible elements down through the section. Some crystal sorting, followed by the removal of a silicic melt from the top of the magma chamber, could generate the reversed trend for the ET3 sequence.(AU)

Presencia de radionucleidos en arcillas del sistema hidrotermal del Volcán Turrialba, Costa Rica

Los primeros resultados de un estudio sobre la presencia de algunos radionucleidos de origen terrígeno, son presentados para el sistema hidrotermal del volcán Turrialba. Se tomaron muestras de arcillas en varios puntos de los cráteres central y suroeste y se analizaron mediante espectrometría gamma de bajo nivel, usando un detector de germanio hiperpuro. Se reportan los valores de las actividades en Bq/kg, de los isótopos radiactivos naturales detectados. Se encontró un desequilibrio en la serie del U-238, el cual es explicado por dos mecanismos diferentes: uno de índole convectivo y el otro por enriquecimiento de Rn-222. Se observa un aumento en la actividad de todos los isótopos entre setiembre del 2001 y mayo del 2002. Dada la poca probabilidad de que este aumento se deba a la escorrentía superficial, se propone que el aumento de la concentración de estos elementos puede ser ocasionado por su llegada en la fase gaseosa, suspendidos en el vapor de agua y otros gases volcánicos.(AU)

Estimaciones del volumen global del depósito de ceniza de la erupción de agosto del 2001 del volcán Tungurahua

La fase eruptiva relativamente intensa del volcán Tungurahua durante el mes de agosto del 2001 produjo un notable deposito de ceniza, ubicado principalmente al oeste del edificio. Se midió los espesores de la capa de ceniza en noventa sitios para establecer un mapa con doce isópacas. En este articulo, se presentan las estimaciones preliminares del volumen global del deposito de ceniza, las cuales fueron calculadas utilizando varios modelos propuestos recientemente en la literatura especializada. Según el modelo utilizado, los resultados obtenidos caen en el rango entre 3.3 a 8.75x10 m3. De estos valores podemos concluir que el índice de explosividad volcánica ("VEI") de la fase eruptiva de agosto del 2001 fue de 3. (AU)

Las nubes de ceniza del volcán Tungurahua entre octubre 1999 y septiembre 2001

El seguimiento visual de la actividad eruptiva del volcán Tungurahua permitió conocer con mas exactitud la zona de influencia por caída y dispersión de piroclásticos. Así la ceniza, gases y vapor son predominantes llevados y distribuidos al Oeste. Los materiales expulsados por las explosiones, emisiones y/o fuentes de lava no siempre son detectados por los satélites. En este caso es necesario aplicar parámetros volcanológicos. Las relaciones matemáticas del Desplazamiento Reducido (DR, Aki y Koyagani, 1981) con respecto a la Altura de las Columnas de Ceniza (ACC) y pronóstico de la actividad. Así es posible coordinar acciones en el Departamento de Geofísica, Dirección de Aviación Civil, Instituto de Meteorología e Hidrológia, INAMHI y autoridades. (AU)

Interferometría diferencial (INSAR) en Tungurahua y Galápagos

Con el objetivo de observar posibles deformaciones en el volcán Tungurahua y en las islas Galápagos, se seleccionaron imágenes satelitales tomadas entre 1992 y 2000 correspondiente a las misiones ERS1 y ERS2 obteniéndose 12 interferogramas para Galápagos y 7 para Tungurahua. Para el caso del volcán Tungurahua, se observa una aparente deformación de menos de 1.5 cm que no puede ser verificado por la falta de coherencia debido a la caída de ceniza para imágenes después de enero de 1999. para Galápagos, el DEM utilizado presenta errores especialmente en la zona del volcán Cerro Azul, sin embargo, se observa hundimiento en los volcanes Fernadina y Alcedo y levantamiento en el volcán Sierra Negra. (AU)

Las erupciones volcánicas como condicionantes sociales : Casos específicos de América Central

Los acontecimientos geológicos en América Central han condicionado su devenir histórico. La lectura e interpretación del discurso indiano permite obtener pruebas fehacientes de la interacción de los procesos geológicos con el medio cultural. En este artículo se revisan algunas erupciones históricas de nuestra región, con base en diversos documentos investigados en el Archivo de Indias en Sevilla, España y en el Archivo General de Centroamérica en Ciudad de Guatemala. Del análisis de los discursos documentales se interpretó desde el punto de vista volcanológico las erupciones ocurridas en los volcanes San Salvador en 1658, ubicado en El Salvador; Fuego en 1717 y Pacaya en 1775 ambos localizados en Guatemala. Asimismo, se realizó un análisis del impacto de estas erupciones sobre el medio cultural prevaleciente en el período colonial.(AU)