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An integrated dynamic model for the volcanic activity at Poás volcano, Costa Rica
(Bulletin of Volcanology, 1987) Casertano, L; Casertano, L; Cigolini, C; Morales, L; Montero, W; Gomez, M; Fernández, J
A dynamic model for the activity of Poas Volcano, Costa Rica, is proposed. Data collected during a three-year period show that the volcanic processes occur within a small hydrothermal system. Heat is supplied by a magma body in the conduit and is transferred to the surface by fluid convection. Within a given volume of rock, pore pressure builds up due to the upward motion of fluids and the increase in vapor pressure when the temperature rises above the boiling point. Ultimately, the system becomes unstable when the pore pressure overcomes the total pressure. This leads to the assumption that the kinetic and thermal energies are proportional to the depth at which the mechanical equilibrium is disturbed. Laboratory experiments were performed by heating samples of the crater lake deposits. The preliminary results of these experiments show significant analogies with the low-energy activity of the volcano. Following this model we estimated that a phreatic explosion which reaches 200 m in height (comparable to the one observed by Francis et al. in 1978) originates at a depth of 70 m and a temperature of 180° C; these values agree with those reported in the literature. In addition, “magmatic” sulfur, which partitions into the rising hydrothermal fluids, reacts at lower temperature and higher to produce pockets of liquid sulfur in the conduit deposits and the lava dome. These pockets are subsequently erupted forming the pyroclastic sulfur.
Aspectos sismológicos y morfotectónicos en el extremo occidental de la Cordillera Volcánica Central de Costa Rica
(Revista Geológica de América Central, 1988) Alvarado, G; Morales, L; Montero, W; Climent, A; Rojas, W
El estudio de la sismicidad histórica en los alrededores del volcán Poás (Cordillera Central), muestra que cinco sismos locales de magnitudes intermedias (5 < M ≤ 6.5) y foco superficial (h < 20 km) han afectado la zona con intensidades máximas (Mercali modificado) entre VII y IX grados. Tres terremotos ocurridos el 28-08-1911, el 06-06-1912 y el 01-09-1955, tuvieron su origen aproximadamente 5 km al sur de Bjos del Toro. Los dos restantes ocurridos el 18-03-1851 y el 30-12-1888, tuvieron posiblmente su epicentro en las cercanías de Fraijanes. Estos últimos afectaron principalmente a las ciudades de Alajuela, Heredia y San José, mientras que los sismos de Toro Amarillo, afectaron a Grecia, Naranjo, Zarcero y Bajos del Toro; la mayoría de ellos desencadenaron deslizamientos. Los temblores de Toro Amarillo están asociados a un control estructural de rumbo NNW-SSE. Diversas hipótesis tectónicas se platean acerca del origen de los temblores de Fraijanes. El período de recurrencia de los sismos destructivos de esta región es de 34.5 ± 10.3 años. En los últimos 8 años se han registrado cuatro enjambres de temblores en los alrededores de los volcanes Platanar (1980, 1986( y Poás (1980, 1982). Una red de estaciones sismológicas instalada en 1985 en los alrededores de Bajos del Toro, registró un nivel de actividad de microtemblores bastante bajo (aproximadamente un sismo cada dos días) lo cual se asocia con un período de quietud sísmica. Los patrones sismológicos muestran una clara concordancia con los controles neotectónicos de la región que tienen rumbos predominantes NW-SE, N-S, NNE-SSW
Deformación y esfuerzos neotectónicos en Costa Rica
(Revista Geológica de América Central, 1990) Montero, W; Morales, L
Datos y criterios principalmente sismológicos, vulcanológicos, geomorfológicos y estructurales son utilizados para definir las trayectorias de esfuerzos y de deformación neotectónica en las diferentes unidades morfotectónicas de Costa Rica. Los datos de deformación neotectónica muestran que la región fosa-arco antearco-arco interno-área trasarco está sometida a esfuerzos compresivos horizontales máximos (ECHM) que corresponden al esfuerzo principal máximo. Estos esfuerzos tienen orientación N 30°E entre la fosa Mesoamericana y el espacio fosa-arco y el fallamiento dominante es el inverso. En el arco interno la orientación predominante de es NO°E y el fallamiento característico es de desplazamiento de rumbo. Finalmente en el área trasarco se mantiene la orientación de NO°E. La rotación en sentido retrogiro de 20° a 30° en el ECHM, al pasar de la zona de convergencia de placas al arco interno es aparente y se explica por convergencia oblicua de la placa del Coco respecto a la fosa Mesoamericana.
El sistema de falla Atirro-Río Sucio y la cuenca de tracción de Turrialba-Irazú: Identificación tectónica relacionada con la colisión del levantamiento del Coco
(Revista Geológica de América Central, 2003) Montero, W
El sistema de falla Atirro-Río Sucio consiste de una serie de fallas neotectónicas de rumbo NW, predominantemente dextrales, entre las cuales destacan las fallas Atirro, Turrialba, Tucurrique, Lara y Río Sucio. Ríos y quebradas han sido desplazadas dextralmente por las diversas fallas, entre unos pocos metros y 3,5 km. Relevos izquierdos a lo largo de la falla Atirro y entre esta y la Tucurrique han originado las zonas transpresivas de las filas Omega, Rincón de la Esperanza y del Cerro Mirador. Una componente de levantamiento del lado noreste de la falla Tucurrique provocó represamientos intermitentes del drenaje de los ríos Pejibaye, Gato y Tepemechín permitiendo el desarrollo de la cuenca aluvial de Pejibaye. Un salto derecho entre las fallas Atirro- Tucurrique y la falla Río Sucio ha originado transtensión y el desarrollo de la cuenca de tracción (pull-apart) de Turrialba-Irazú. En el sector sureste del pull-apart se han formado cuencas limitadas por las fallas normales Azul, Chiz y Campano, donde se han acumulado potentes depósitos cuaternarios aluviales y laháricos, transportados por los ríos Reventazón, Turrialba, Aquiares, Tuis, Pejibaye y Atirro. El volcán Irazú se instaló durante el Cuaternario dentro del sector centro-occidental del pull-apart. El ambiente tensional ha favorecido un más fácil acceso de los magmas provenientes del manto y el desarrollo de una volumétrica y compleja estructura volcánica. La ubicación de los cráteres de los volcanes Irazú y Turrialba y de los conos monogenéticos que se ubican en el macizo volcánico han sido controlados estructuralmente por fallas normales o fracturas tensionales relacionadas con el desarrollo del pull-apart. Los potentes depósitos volcánicos asociados con la anterior actividad, ha obscurecido la expresión geomórfica del pull-apart en el sector centro-occidental. La sismicidad histórica y reciente en el sistema de falla muestra la ocurrencia de varios enjambres y algunos temblores de M≥ 5,0, siendo el principal el terremoto de Patillos del 30 de diciembre de 1952 (Ms 5,7). El sistema de falla se asocia con la indentación tectónica causada por la colisión del levantamiento del Coco con el sureste de Costa Rica, evento que se inició hace unos 5 Ma.
El terremoto de Fraijanes de 1888 y el sistema de fallas de Alajuela, implicaciones del peligro sísmico potencial para el Valle Central Occidental
(Revista Geofráfica de América Central, 1992) Morales, L; Montero, W; Madrigal, R
El estudio geológico estructural y morfotectónico de la región de la región al norte de la ciudad de Alajuela, muestra una serie de fallas, estructuras volcánicas y alineamientos que pueden ser correlacionados con el terremoto de 1888, o bien, ser nuevas fuentes sísmicas, siendo la falla de Alajuela la alternativa más viable para el origen del terremoto y una depresión 1.5 km al este de Fraijanes, la probable área epicentral. Los datos obtenidos de los informes y periódicos de la época permiten estimar el patrón de distribución de las isosistas del terremoto del 30 de diciembre de 1888 y calcular junto con otros datos microsísmicos y a partir de relaciones empíricas, los parámetros sísimicos (profundidad, epicentro, magnitud, intensidad, aceleración). El terremoto de Fraijanes demostró hace casi un siglo ser muy destructivo, y hoy día con el aumento de población e infraestructura en la región, el grado de vulnerabilidad es mayor y por consiguiente aumento el riesgo sísmico.
Fallamiento y sismicidad del área entre Cartago y San José, Valle Central de Costa Rica
(Revista Geológica de América Central, 2002) Fernández, M; Montero, W
Se estudió la sismicidad y el fallamiento en un sector del centro de Costa Rica ubicado entre las ciudades de Cartago y San José. El área forma parte del Valle Central, aunque incluye una pequeña parte de las estribaciones de la Cordillera de Talamanca. Las fallas fueron evaluadas con criterios neotectónicos y para ello se utilizaron fotografías aéreas y reconocimiento de campo. Con el propósito de encontrar la mejor correlación posible entre fallas y temblores, se escogieron siguiendo diferentes criterios, los mejores eventos localizados entre 1992 y 1996 por la Red Sismológica Nacional (RSN, ICE-UCR). La sismicidad seleccionada muestra tres principales agrupamientos. Uno se ubica en el área San Miguel-Higuito-Patarrá (SMHP) y se asocia con la falla Agua Caliente. El segundo se ubica cerca de Escazú y se correlaciona con la falla Belo Horizonte. El tercero se localiza cerca de Tobosi. Mecanismos focales realizados para eventos de estas fuentes sísmicas indican diferentes tipos de deslizamientos en las fallas.
Investigaciones geofísicas y características geoquímicas de las aguas hidrotermales. Volcán Poás, Costa Rica
(Geofísica Internacional, 1985) Casertano, L; Borgia, A; Cigolini, C; Morales, L; Montero, W; Gómez, M; Fernández, J
Se relatan los resultados más importantes de las investigaciones geoquímicas y geofísicas llevadas a cabo en la caldera activa del volcán Poás en el trienio 1980-82. Las aguas de la laguna caliente manifiestan una fuerte acidez (pH <1) debida al elevado contenido de Cfy so;. También la concentración de los iones metálicos es muy alta. La temperatura (T • 229ºC) de la mezcla de las aguas freáticas con los fluidos calientes, calculada mediante los geotermómetros químicos está comprendida en el intervalo de las temperaturas medidas para las aguas geotermales asociadas con rocas andesíticas. El aumento de la temperatura desde 92ºC, en diciembre de 1980, hasta 960°C, durante el periodo marzo-noviembre de 1981, en el sector nor-oriental de la cúpula lávica parece determinado por la fracturación de la zona superior de la masa lávica en enfriamiento en la chimenea volcánica más bien profunda.La fracturación, evidenciada por la crisis sísmica local de julio de 1980, determinó la exoluci6n desde abajo de fases gaseosas con elevada temperatura. Reacciones superficiales de oxidación contribuyeron al aumento de la temperatura de los gases. Las investigaciones geomagnéticas confirmaron que el aumento de temperatura afectó una zona restringida y superficial alrededor de la cúpula lávica. Esta interpretación hace excluir que el aumento de temperatura (de 92ºC hasta 960ºC) pudo ser determinado por la subida de masas magmáticas.
Los temblores sentidos en Costa Rica durante: 1973-1983, y su relación con la sismicidad del país
(Revista Geológica de América Central, 1984) Morales, L; Montero, W
Los temblores sentidos en el área metropolitana de San José con intensidad mayor o igual a III (MM) durante el período de 1973-1983 han sido localizados mediante una red local de estaciones fijas y arreglos sismográficos portátiles, junto con información de boletines internacionales (ISC, PDE, EDR). La distribución de la sismicidad y su relación con las diferentes unidades morfotectónicas permiten una zonificación geográfica del país. Las principales fuentes sísmicas están asociadas con el proceso de subducción y el fallamiento local. La fuente sísmica más peligrosa es el fallamiento local, y los bordes de las cuencas internas representan las áreas de mayor riesgo potencial, como se evidenció en los terremotos de Tilarán (1973) y Pérez Zeledrán (1983). La costa central del Pacífico constituye una zona de quietud sísmica (Gap) de alto potencial sísmico. Se han observado secuencias sísmicas tipo "enjambres" o precursor, temblor principal y réplicas en el Valle Central y especialmente en los terrenos volcánicos. Para los temblores fuertes en la zona de subducción, el modo de sismicidad observado ha sido temblor principal y réplicas. En el área metropolitana de San José, se ha sentido un promedio de 14.7 temblores por año con intensidad mayor o igual a III, lo que equivale a un temblor sentido cada mes. La mayor intensidad sísmica (VI - VIII) se registró en abril de 1983 debido al violento temblor en Golfito (M, = 7.3). El año 1983 fue el más activo del período, con la mayor liberación de energía sísmica y las mayores pérdidas materiales. Las regiones de Golfito-Osa y el norte de Pérez Zeledón fueron las más afectadas. Los deslizamientos desencadenados por el terremoto de Tilarán (1973) causaron el mayor número de muertos, veintitrés (23), durante el período de estudio.
Shallow-focus seismicity, composite focal mechanism and tectonics of the Valle Central de Costa Rica
(Bulletin Seismological Society of America, 1982) Montero, W; Dewey, J
A network of seismographs operating in the Valle Central of Costa Rica has recorded many small earthquakes near the cities of Cartago and San Jose. This seismicity is similar in many ways to the shallow-focus intraplate seismicity of Central America to the north. The earthquakes occur within tens of kilometers of Quaternary volcanic centers at shallow focal depths. The earthquakes occur predominantly on strike-slip faults, with the nodal plane that would correspond to a left-lateral fault striking approximately east-northeast and the nodal plane that would correspond to a right-lateral fault striking approximately north-northwest. The shocks have a tendency to occur in seismic swarms. The region of highest seismicity in our study was located southwest of Cartago, about 10 km from the meizoseismal zones of destructive earthquakes of 1841 and 1910. In detail, the recently recorded small earthquakes seem to have occurred on different faults or fault segments than the 1910 earthquakes. The tendency for shallow-focus intraplate earthquakes to occur within kilometers of earthquakes that occurred several decades earlier has been noted elsewhere in Central America. The occurrence of shocks on distinct faults within the overall region of high activity appears similar to the occurrence of earthquakes on different fault strands in Managua, Nicaragua. We discuss the Valle Central seismicity in light of hypotheses proposed for the shocks farther north in Central America. Our data can be interpreted in terms of the hypothesis that shallow-focus intraplate earthquakes in Central America concentrate on zones of strike-slip faults that pass through offsets of the volcanic chain. Our data can also be interpreted in terms of the hypothesis that the earthquakes occur as the response of minor faults to high regional stresses throughout the region surrounding the volcanic chain. Both hypotheses leave some characteristics of the seismicity unexplained, although these characteristics are not crucial evidence against the hypotheses. A third hypothesis, that the Valle Central source regions are different than intraplate source regions northward in Central America and are occurring in a developing transform plate boundary between the Caribbean and Nazca plates, is plausible on the basis of the regional plate tectonic environment, but it is not strongly supported by the local geology of the Valle Central or by the characteristics of seismicity.

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