La forma de los volcanes y sus cráteres proporcionan información crítica sobre su formación e historia eruptiva. Las técnicas aplicadas a las fotografías (fotogrametría) son prometedoras y útiles para correlacionar el cambio de forma con el fondo volcánico y la actividad eruptiva.

Los cambios en la forma del volcán (morfología) que ocurren con erupciones importantes son cuantificables, pero la actividad volcánica de fondo, manifestándose como explosiones de pequeño volumen y colapso de la pared del cráter, también pueden provocar cambios en la morfología y no están bien cuantificados.

Un equipo de investigadores de Penn State estudió el volcán Telica, un volcán persistentemente activo en el oeste de Nicaragua, para observar y cuantificar el cambio intracráter a pequeña escala asociado con el fondo y la actividad eruptiva. Los geólogos consideran a Telica 'persistentemente' activa debido a sus altos niveles de sismicidad y desgasificación volcánica, y entra en erupción en períodos de tiempo de menos de 10 años.

El equipo utilizó observaciones directas del cráter, observaciones fotográficas de 1994 a 2017 y técnicas fotogramétricas en fotos recopiladas entre 2011 y 2017 para analizar los cambios en Telica en el contexto de la formación de cráteres en la cumbre y los procesos eruptivos. Usaron estructura a partir del movimiento (SfM), una técnica fotogramétrica, para construir modelos 3-D a partir de imágenes 2-D. También utilizaron la diferenciación de nubes de puntos, un método utilizado para medir el cambio entre los períodos de muestreo de fotografías, para comparar los modelos 3-D, proporcionando una medida cuantitativa del cambio en la morfología del cráter. Informaron sus resultados en Geoquímica, Geofísica, Geosistemas .

"Se tomaron fotos del cráter como parte de un estudio multidisciplinario para investigar la actividad persistente de Telica, "dijo Cassie Hanagan, autor principal del estudio. "Se recolectaron imágenes de nuestros colaboradores para hacer observaciones de las características del cráter, como la ubicación y el número de fumarolas o regiones de desgasificación volcánica en el cráter. Para períodos de tiempo que tenían suficientes fotos, Se utilizó SfM para crear modelos tridimensionales del cráter. Luego, podríamos comparar los modelos 3-D entre períodos de tiempo para cuantificar el cambio ".

El uso de modelos 3D derivados de SfM y la diferenciación de nubes de puntos permitió al equipo cuantificar cómo cambió el cráter a lo largo del tiempo.

"Pudimos ver los cambios al mirar las fotos visualmente, pero al emplear SfM, pudimos cuantificar cuánto cambio había ocurrido en Telica, "dijo Peter La Femina, profesor asociado de geociencias en el Departamento de Geociencias de Penn State. "Este es uno de los primeros estudios que analiza los cambios en la morfología de los cráteres asociados con el fondo y la actividad eruptiva durante un período de tiempo relativamente largo, casi un período de 10 años ".

Luego, los cambios morfológicos de Telica se compararon con el momento de la actividad eruptiva para investigar los procesos que conducen a la formación y erupción de cráteres.

Los volcanes entran en erupción cuando la presión se acumula más allá de un punto de ruptura. En Telica, Se han planteado la hipótesis de dos mecanismos para desencadenar erupciones. Se trata de una mineralización generalizada dentro del sistema hidrotermal subterráneo que sella el sistema y el bloqueo superficial del respiradero por deslizamientos de tierra y caída de rocas de las paredes del cráter. Ambos mecanismos podrían provocar aumentos de presión y luego erupción, según los investigadores.

"Una pregunta era si cubrir las rejillas de ventilación en el piso del cráter podría causar acumulación de presión, y si eso causaría una liberación explosiva de esta presión si el respiradero estuviera suficientemente sellado, "dijo Hanagan.

La comparación de los resultados de la diferenciación de nubes de puntos y las observaciones fotográficas indicó que el relleno del respiradero por la pérdida de masa de las paredes del cráter no era probablemente un mecanismo principal para sellar el sistema volcánico antes de la erupción.

"Descubrimos que el material de las paredes del cráter cae sobre el suelo del cráter, llenando el respiradero eruptivo, "dijo La Femina." Pero al mismo tiempo, todavía vemos fumarolas activas, que son respiraderos en las paredes del cráter donde se emiten gases y vapor de alta temperatura. Las fumarolas permanecieron activas a pesar de que el astrágalo de las paredes del cráter cubría las rejillas de ventilación. Esto sugiere que al menos el sistema magma-hidrotermal más profundo no está directamente sellado por deslizamientos de tierra ".

Los investigadores señalan además que el colapso del material de la pared del cráter se correlaciona espacialmente con el lugar donde se concentra la desgasificación. y que pequeñas erupciones soplan este material caído del suelo del cráter. Sugieren que estos cambios mantienen una forma de cráter similar a otros cráteres de la cumbre que se formaron al colapsar en una cámara de magma evacuada.

"Lo que encontramos es que durante las explosiones, Telica está tirando gran parte del material que provenía de las paredes del cráter, "dijo La Femina." En ausencia de erupciones magmáticas, el cráter se está formando a través de este proceso de fondo de colapso de la pared del cráter, y las regiones de actividad fumarola colapsan preferentemente ".