Desde el 03 al 05 de octubre de 2022, Quito acogió a la IV Asamblea de la Comisión Sismológica de América Latina y el Caribe (LACSC). En esta ocasión el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional fue el anfitrión y organizador.

El día 05 de octubre, en la Tercera Jornada del evento, dentro de la sesión de “Sistemas de Alerta temprana para sismos” la Msc. Patricia Mothes, Jefa del Área de Vulcanología del IG-EPN realizó una ponencia titulada: “Advances in Real-Time GPS Monitoring of the Nazca/South American Subduction Zone, for Local Tsunami Early-Warning in Ecuador“, o en español: “Avances en el Monitoreo de GPS en Tiempo Real de la Zona de Subducción Nazca/Sudamérica, para la Alerta Temprana Local de Tsunamis en Ecuador”.

La Red Nacional de Geodesia “RENGEO”, operada por el IG-EPN, cuenta con más de 90 estaciones desplegadas por todo el territorio nacional, y fue implementada a partir de 2006. Su misión es tener un control de los desplazamientos de la corteza en el territorio Nacional.
En su artículo Mothes et al. (2018) usaron más de una década de datos geodésicos para determinar las zonas de acoplamiento sísmico en la costa del Ecuador (Fig. 1). El artículo completo fue publicado en el Seismological Research Letters (2018) Volumen 89, de la Seismological Society of America (SSA): https://pubs.geoscienceworld.org/ssa/srl/article-abstract/89/2A/534/528166/Monitoring-the-Earthquake-Cycle-in-the-Northern?redirectedFrom=fulltext

Figura 1.- A la izquierda, la Msc. Patricia Mothes, presenta su charla en el IV Asamblea del LACSC, Quito (Foto: M. Ruiz/IG-EPN). A la derecha, el mapa de acoplamiento sísmico en la Costa de Ecuador (Tomado de: Mothes et al., 2018).

Las zonas de alto acoplamiento se correlacionan con las zonas de ruptura que generan grandes terremotos. La Costa Ecuatoriana es una zona altamente sismogénica, ha presentado sismos importantes en 1906, 1942, 1958 y 1979 y lo más reciente en abril de 2016 (Fig. 1). El sismo de 1906 de magnitud 8.8, es el sismo más fuerte que se ha registrado en la historia de nuestro país. No solo fue altamente destructivo, sino que provocó un tsunami que causó graves inundaciones y varios decesos, sobretodo en la provincia de Esmeraldas.

Si revisamos las localizaciones de los sismos, según en catálogo de eventos magnitud >4 del IG-EPN 2011-2022, notaremos algo muy importante: existen dos áreas de “silencio sísmico” es decir zonas donde la sismicidad ha permanecido ausente durante un periodo de tiempo, nuevamente las zonas se ubican en la costa de Esmeraldas-Nariño (Figura 2).

¿Cuál es la implicación directa de esto? Los datos sugieren una alta posibilidad de ocurrencia en el corto a mediano plazo de un terremoto de magnitud 7.5-8 Mw a lo largo de la costa norte de Ecuador y sur de Colombia. Si bien se tiene una idea del tamaño del sismo que podría ocurrir, no sabemos cuándo, cómo, ni exactamente dónde.

Figura 2.- A la derecha, la Msc. Patricia Mothes, presenta su charla en el IV Asamblea del LACSC, en la fotografía muestra las áreas de silencio sísmico en la costa norte de Ecuador (Foto: D. Sierra IG-EPN). A la izquierda el mapa de estaciones GPS que transmiten en tiempo real hacia las instalaciones del IG-EPN (Quito).

Es por esto que el IG-EPN ha desplegado una red de 10 estaciones GPS que transmiten en tiempo real (Fig. 2), las cuales ayudarán a proporcionar información oportuna sobre los desplazamientos máximos del suelo y, por lo tanto, facilitar la determinación de la magnitud en caso de un futuro terremoto, así como la posible ocurrencia de un tsunami.

Figura 3.- A la Izquierda la Msc. Patricia Mothes, Jefa del Área de Vulcanología, parada junto a un Banner publicitario de la Institución, durante el IV LACSC (Foto: C. Von Hillebrandt). Patricia ha dedicado su vida a la comprensión de los fenómenos sísmicos y volcánicos en Ecuador, es una pionera y un referente nacional e internacional de la vulcanología. Su imagen fue tomada como inspiración en 2017 para la creación de “Patty la Vulcanóloga” el personaje institucional del IG-EPN (Ilustración: D. Sierra).

Eventos como el LACSC permiten la difusión de la ciencia, facilitan el encuentro cercano de los investigadores de diferentes países y regiones y ayudan a poner en marcha nuevos proyectos. El IG-EPN invierte buena parte de sus recursos en la difusión comunitaria para asegurarse de que las personas conozcan sobre la actividad sísmica y volcánica en nuestro país (Fig. 3).

Las autoridades locales son conscientes de que la ocurrencia de un sismo grande que pueda no solo ser destructivo por sí mismo sino también desencadenar un tsunami, es un peligro latente en la Costa Norte del Ecuador.

Es por esto que el próximo 25 de octubre, el Servicio Nacional de Gestión de Riesgos y Emergencias (SNGRE) desarrollará el Simulacro Nacional de Tsunami 2022, basado en el hipotético escenario de un sismo de magnitud 7.6 frente a la costa fronteriza entre Ecuador y Colombia. El simulacro se realizará simultáneamente en todas las provincias costeras incluidas las Islas Galápagos.

Figura 4.- Afiche publicitario del Simulacro Nacional de Tsunami, 25 de Octubre de 2022 (Afiche: SNGRE).

D. Sierra, A. Vásconez, P. Mothes
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Entre el 11 y el 16 de julio, miembros del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) hicieron una campaña para mejorar el estudio de la sismicidad, así como de la gravimetría, en los alrededores del volcán Chiles y la caldera de Potrerillos, en la provincia del Carchi. En base a estaciones sísmicas de vanguardia, que son parte de la colaboración con el Karlsruher Institut für Technologie de Alemania (KIT), se instalaron 8 estaciones temporales en las áreas que rodean la Reserva Ecológica El Ángel (ver Figura 1), con el objetivo de estudiar el comportamiento geodinámico en la zona, dentro del marco del proyecto “Implementación de métodos gravimétricos y sísmicos para el estudio de calderas volcánicas. Caso de estudio: calderas fronterizas de la zona Potrerillos/Chiles, Ecuador-Colombia”, patrocinada por el Instituto Panamericano de Geografía e Historia (IPGH). Los equipos permanecerán tomando datos por un periodo aproximado de 2 meses, tiempo tras el cual la información será recopilada y procesada para su análisis por profesionales y científicos de Ecuador y Alemania.

Figura 1: Mapa de ubicación de las 8 estaciónes sísmicas temporales, instaladas por el IG-EPN entre el 11 y el 16 de julio del presente año, alrededor de la caldera de Potrerillos y los volcanes Chiles – Cerro Negro. Las estrellas en color rojo señalan el lugar de instalación de las estaciones.

Se espera que estas estaciones brinden adicionalmente mayor información sobre los últimos sismos grandes ocurridos en la zona, los días 25 y 26 de Julio. Los datos, que serán procesados cuando se retiren los equipos, ayudarán a entender de mejor manera las características de las fallas tectónicas que cruzan la zona al sur de Tulcán y la Reserva Ecológica El Ángel, así como la respuesta de las ondas sísmicas que atraviesan los cuerpos magmáticos bajo los volcanes.

Figura 2. Imágenes de la instalación de las estaciones sísmicas “tipo nodos”, por parte de técnicos del IG-EPN y colaboradores locales, en la parte norte (cerca de Tufiño y el volcán Chiles) y en la zona sur (cerca de El Ángel).

Adicionalmente, se pudieron realizar medidas gravimétricas en el camino entre Tufiño y Cerro Negro, particularmente al sur inmediato del volcán Chiles (ver Figura 3). Estas medidas ayudarán a determinar los cambios en la densidad de las capas geológicas por debajo la superficie y la presencia de cuerpos magmáticos a pocos kilómetros de profundidad. Esta primera campaña se concentró en la cobertura a lo largo del camino Tulcán - Chilma.

Figura 3: Mapa con los sitios de instalación de los puntos de medición de gravimetría.

Un estudio de la gravedad a lo largo de dos transectos principales puede ayudar a dilucidar los patrones del subsuelo hasta 5 km por debajo de la superficie. Es posible que pueda identificar parches o zonas ocupadas por material hidrotermalizado (alterado) de baja densidad, alféizares o diques de magma, presencia de fallas transversales y el lecho rocoso subyacente. La combinación de estas observaciones, junto con los rastros sísmicos adicionales obtenidos de las ocho nuevas estaciones sísmicas instaladas, ayudarán a definir la profundidad en las estructuras y las posibles tasas de ascenso, así como a determinar la dimensión de un cuerpo de magma involucrado.

Figura 4. Técnicos del IG-EPN tomando medidas de gravimetría, en distintos puntos de control a largo del camino Tufiño - Chilma en la provincia del Carchi. En la imagen superior, se observa el punto AHG en el sector de El Artesón, cerca al volcán Chiles. En el panel inferior izquierdo, el punto CHGE, destacando como paisaje el valle entre los volcanes Chiles y Cerro Negro. En el panel inferior derecho, en uno de los puntos al pie del volcán Chiles.

El IG-EPN desea expresar su sincero agradecimiento a las personas de la Comuna La Esperanza (Parroquia de Tufiño), a los Guardaparques del Ministerio del Ambiente, al personal del EcoParque entre Tufiño y Tulcán, al personal de Polylepis Lodge y a los propietarios en Sta. Barbara, Guama Alto, El Mirador, así como a los Sres. Pablo Paspuel y Luis Chenáz por el gran apoyo, al brindar las facilidades durante las actividades desarrolladas por el personal del IG-EPN durante la instalación de los equipos y la campaña de mediciones de gravimetría. De igual manera, queremos agradecer al Instituto Panamericano de Geografía e Historia (IPGH) por impulsar este proyecto, en beneficio de la población ecuatoriana y de la ciencia.

PM, MY, LG
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

El pasado 13 de julio de 2021, con el propósito de mejorar el monitoreo del sistema de fallas que atraviesa la isla Puná y el golfo de Guayaquil, técnicos del Instituto Geofísico (IG-EPN) instalaron una base GNSS continua en la parte oriental de la isla.

El traslado por vía marítima tuvo su embarque desde Puerto Bolívar con destino la isla Puná, arribando en el muelle de la camaronera ICCSA-Puná, propiedad de la familia Quirola.

Foto 1. Darío García, Patricia Mothes y Marco Yépez, técnicos del IGEPN, en la gabarra de transporte marítimo, desde P. Bolívar (El Oro) hacía la isla Puná.

El monitoreo con equipos GPS continuos fue fundamental durante la crisis del despertar del volcán Cotopaxi en el año 2015.  Durante esta crisis, los datos geodésicos obtenidos de la red de 7 estaciones muestrearon leves movimientos hacía al occidente por el empuje del magma ascendente. Para complementar la red de GPS posteriormente se instaló otro equipo GPS por el flanco SE del Cotopaxi, y la semana pasada se instaló una nueva estación GPS en el sector de San Agustín de Callo, en el flanco occidental del volcán Cotopaxi.  Se escogió este sector para ampliar la cobertura de la red de estaciones GPS en este flanco del volcán.

Gracias a esta nueva estación ahora este sitio pre-colonial, con sus muros incásicos que nunca fueron alcanzados por lahares del volcán Cotopaxi en los últimos 500 años, tiene sus mediciones continuas que favorecen en la tarea de monitoreo del volcán Cotopaxi.

Se agradece al Proyecto “Canje de Deuda” y a la Hacienda San Agustín de Callo por su ayuda en la realización de este trabajo.

PM, MY, AH, GPM
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Durante los días 22 y 23 de junio del presente año, técnicos del Instituto Geofísico de la EPN, realizaron una campaña de campo en la isla Zapotal, Recinto Portete del Cantón Muisne en la Provincia de Esmeraldas.

El objetivo del trabajo fue medir la variación de la marea alta en costa de la Isla Zapotal, después y antes del sismo producido el 16 de abril del 2016. Para lo cual se utilizó un GPS de alta precisión (figura 2), y también se realizó la medición de inclinación del borde costero.

En los próximos meses se realizarán otras campañas de mediciones de campo con el GPS para comparar y observar si existen cambios en los parámetros medidos y se emitirá un informe con los resultados obtenidos.

Por parte del IGEPN se agradece la colaboración de las personas del recinto Portete e Isla Zapotal por toda la apertura y ayuda en las labores de campo, en especial a la Sra. Carmen Baxter de Isla Zapotal.

PE, MC, DF
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Como parte del proyecto Canje de Deuda que mantiene el IGEPN con Movistar, ingenieros del Instituto Geofísico acompañados por personal de Aglomerados Cotopaxi (ACOSA) y sus caballos instalaron un nuevo equipo de GPS continuo en la parte sur-oriente del volcán Cotopaxi.  El trabajo fue llevado a cabo en las últimas dos semanas del mes de mayo de 2016.  Dado que el acceso se lo puede realizar solamente a pie, los caballos llevaron la mayor parte de los equipos por los tres kilómetros de caminata, hasta el páramo donde está ubicada la estación.

PM,MY,AH,MC
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional

Receptores GPS

FABRICANTE	MODELO	BREVE DESCRIPCIÓN	INFORMACIÓN ADICIONAL
Trimble	NetRS	Alimentación externa de 11-28 VDC Consumo menor a 3 W para la netRS Tamaño 22,8 cm x 14 cm x 6,5 cm Peso 3.5 lb Temp. de funcionamiento -40ºC a +65ºC sellado contra la arena, el polvo y la humedad Puerto LAN con conector RJ45 compatible10BaseT/100BaseT Puertos RS232 Posicionamiento de 1,2,5,y 10 Hz Salida RT-17, CRM y RTCM 2.1, 2.3 Acceso mediante interfaz gráfica web Html Medidas de fase portadora de L1 y L2 de muy bajo ruido Código C/A de L1 con 24 canales, ciclo de fase portadora completa de L2C, L1,L2, WAAS/EGNOS Nota: NetRS a sido descontinuado por Trimble	TRIMBLE NETRS   Más Detalle
Trimble	NetR9	Memoria Interna 4GB, conexión de memoria externa 440 canales, GNSS Tasa de almacenamiento máxima 50Hz 8 Sesiones de almacenamiento independientes Formatos de archivos T02, RINEX 2.11, RINEX 3.0, BINEX, Google Earth KMZ Transferencia de datos por HTTP, Servidor FTP, USB, FTP Push y e-mail Push Alimentación através de Puerto Ethernet Alimentación 9.5 VDC a 28 VDC usuario Batería Litio Ion interna integrada de 7.4V 7.800mAh Temperatura de operación: -40ºC a +65ºC Consumo 3.8W nominal, dependiente de las configuraciones Salida CMR, CMR+, CRMx, RTCM 2.1, RTCM 2.2, RTCM 2.3, RTCM 3.0, RTCM 3.1 Posicionamiento a 1, 2, 5, 10, 20 y 50Hz Acceso mediante interfaz gráfica web Html Tracking de Señal de Satelite: GPS: L1 C/A, L2C, L2E, L5 GLONASS: L1 C/A , L2 C/A y código P no encriptado Galileo GIOVE-A y GIOVE-B SBAS: L1 C/A, L5 soporta WAAS, EGNOS y MSAS L-Band OmniSTAR VBS, HP y XP	TRIMBLE NETR9   Más Detalle

Accesorios

ACCESORIO	NÚMERO DE PARTE	BREVE DESCRIPCIÓN	INFORMACIÓN ADICIONAL
Cable de Antena exteno GPS	N-TNC90 (para antena Zephyr geodetic)	LMR-400 cable de 50 ohm longitud de 25 metros.	N-TNC90
	TNC90-TNC90 (para antena Zephyr geodetic 2)	LMR-400 cable de 50 ohm longitud de 25 metros.	TNC90-TNC90
Protector contra descargas eléctricas	DGXZ 06NF -NM	Tipo de montaje: sobrepuesto Línea de voltaje ±6Vdc Rango de Frecuencia 800 -2500 MHz Potencia Máxima 50w Potencia RF 300W	DGXZ 06NF -NM
	P8AX25-N/MF	Corriente de descarga nominal 15 impulsos 8/20 µs 5kA Descargador de gas estraíble Corriente máxima de línea 10 A Frecuencía máxima DC 4GHZ Impedancia 50 ohmios Potencia máxima 190W Descargador por GAS Montaje Pasa muros Temperatura de operación -40 a +85ºC Protección IP65	P8AX25-N/MF
	LCOM-HGLN	Protege redes ethernet 10/100 Compatible con PoE Soporte a Poe polaridad inversa Construcción en aluminio de grado industrial Conector RJ-45 blindados	LCOM-HGLN

Antenas

FABRICANTE	MODELO	BREVE DESCRIPCIÓN	INFORMACIÓN ADICIONAL
Trimble	Zephir Geodetic P/N 41249-00	Antena de calidad geodética Tracking con todas las constelaciones GPS	ZEPHIR GEODETIC P/N 41249-00
Trimble	Zephir Geodetic 2 GNSS 57971-00	Antena de calidad geodética Tracking con todas las constelaciones GNSS Reemplaza al modelo antiguo Zephyr Geodetic GPS P/N 41249-00. Peso 5lb	ZEPHIR GEODETIC 2 GNSS 57971-00

Los receptores GPS (siglas del inglés Global Positioning System) son aparatos electrónicos que se conectan con varios satélites para determinar la posición de la antena del receptor GPS con un nivel de precisión de milímetros. Instalando las antenas GPS en el suelo, y tomando medidas continuas (cGPS) es posible detectar y quantificar el movimiento de las placas tectónicas, así como la deformación del suelo causada por la actividad volcánica o por movimiento de fallas activas. El Instituto Geofísico ha instalado y mantiene una red de receptores GPS/GNSS que permiten estudiar estos movimientos en el territorio ecuatoriano.

El Instituto Geofísico implementó esta red desde el año 2006, con estaciones instaladas en los volcanes mas activos del Ecuador. Posteriormente a finales del 2008 se comenzo a implementar la red regional (deformación tectónica) a lo largo de la costa Ecuatoriana dentro de un proyecto financiado por la Agencia Nacional de Investigación francesa (ANR), ejecutado en conjunto con el Instituto Francés para el Desarrollo (IRD).

Actualmente la RENGEO (Red Nacional de Geodésia) tiene 85 estaciones permanentes, de las cuales 30 están ubicadas en los volcanes potencialmente activos. Los estaciones geodésicas son equipos de doble frecuencia, modelos Trimble NetRS, NetR8 y NetR9, que toman medidas en intervalos de 15 y 1 segundos para los volcanes y 30, 1 y 0.2 segundos para las estructuras téctonicas.

Los datos llegan al centro de monitoreo, a través de diferentes medios de transmisión: enlaces de radio, internet, microonda y sistema satélital.

Los resultados del análisis y modelamiento de los datos de la RENGEO ha permitido estimar la velocidad relativa y la dirección de movimiento del Bloque Nor-Andino (North Andean Sliver), así como el campo de velocidade horizontal y el acoplamiento intersísimico (Nocquet et al., 2014, Chlieh et al., 2014, Noquet et al., 2017). Adicionalmente, tambien se han registrado numerosos eventos de deslizamiento lento (slow slip events) en la zona de subducción Ecuatoriana, siendo los más relevantes en los alrededores de la Isla de la Plata y Punta Galera.

Con la ocurrencia del sismo de Pedernales, y gracias a el monitoreo continuo de esta red, se pudo establecer los valores de desplazamiento co-sísmico (Nocquet et al, 2017; Mothes et al, 2018) y post sísmico, siendo una importante contribución en la comprensión del proceso de ruptura generado por este sismo.

En el 2015, las estaciones de la RENGEO detectaron el proceso de deformación superficial del volcán Cotopaxi antes de la erupción (Rivera et al., 2017) .

Desde el comienzo, esta red tuvo varias contribuciones, como el IRD (Instituto de Investigación para el desarrollo), la Universidad de Miami, UNAVCO, USGS (US Geological Survey), Secretaría de Ciencia y Tecnología SENESCYT, BID (Banco Interamericano de Desarrollo), Secretaría de Medio Ambiente y la Universidad de Pensilvania.

Adicionalmente los datos que genera esta red, son compartidos con varios institutos de investigación mediante convenios de cooperación, asi como el Instituto Geográfico Militar, UNAVCO, Servicio Geológico Colombiano, entre otros.

Después del terremoto de Pedernales del 2016, se vió la necesidad de mejorar nuestra capacidad de monitoreo y generación de información de advertencia temprana (early warning information), especialmente debido a amenazas de tsunami. Es por esta razón que se ha implementado una red geodésica de monitoreo continuo en tiempo real ubicada en la provincia de Esmeraldas. Los datos provenientes de esta red serán integrardos con los datos sísmicos para mejorar la determinación rápida de las magnitudes y caracterizar mejor la fuente de la ruptura.

En la tabla 1 se detallan los equipos de la RENGEO y en la figura 2 el mapa de distribución de los mismos.

Tabla 1. Estaciones GPS/GNSS, instaladas en el territorio Ecuatoriano.