Fluid geochemistry and seismic activity in the period 1998-2002 at Turrialba Volcano: Costa Rica

Abstract

Turrialba Volcano, located in Central-Southern Costa Rica, has been characterized, since the last period of eruptive activity in 1884-1886, by a weak and discontinuous fumarolic activity in the western area of its summit. During the 1998-2002 period, fumaroles discharging from central and West craters were collected for chemical analyses of major and trace gas compounds, 13C/12C in CO2 and 18O/16O and D/H (in one fumarolic condensate), isotopic ratios. Geophysical measurements (seismic activity and ground deformation), monitored in the same period, were compared to geochemical data to define the status of the volcanic system. Chemical and isotopic characteristics of fumaroles of Turrialba Volcano seem to be related to interaction processes between a magmatic source and a shallower hydrothermal aquifer. Since February 1997, seismicity at Turrialba Volcano gradually increased, while since August 2001 new fumaroles start to discharge from a new fracture system located in the area between central and West craters. Since September 2001, strong compositional changes of gas discharges have been recorded at central crater. These occurrences are possibly due to variations in the permeability of the conduit system feeding the fumaroles. Heat pulse episodes from a magmatic source have possibly caused the increase of vapour pressure at depth and, consequently, favoured the uprising of the magmatic fluids toward the surface. The observed evolution of chemical and physical parameters suggests that to forecast a possible renewal of the volcanic activity in the near future a full program of both geochemical and geophysical surveillance must be provided at Turrialba Volcano.El volcán Turrialba, ubicado en el centro-sur de Costa Rica, se ha caracterizado, desde el último período de actividad eruptiva en 1884-1886, por una débil y discontinua actividad fumarólica en el área occidental de su cumbre. Durante el período 1998-2002, se recogieron las fumarolas que descargaban en los cráteres central y occidental para realizar análisis químicos de compuestos gaseosos principales y trazas, 13C/12C en el CO2 y 18O/16O y D/H (en un condensado fumarólico), relaciones isotópicas. Las mediciones geofísicas (actividad sísmica y deformación del terreno), monitorizadas en el mismo periodo, se compararon con los datos geoquímicos para definir el estado del sistema volcánico. Las características químicas e isotópicas de las fumarolas del volcán Turrialba parecen estar relacionadas con procesos de interacción entre una fuente magmática y un acuífero hidrotermal más superficial. Desde febrero de 1997, la sismicidad en el Volcán Turrialba aumentó gradualmente, mientras que desde agosto de 2001 comienzan a descargarse nuevas fumarolas desde un nuevo sistema de fracturas situado en la zona entre los cráteres central y oeste. Desde septiembre de 2001, se han registrado fuertes cambios en la composición de las descargas de gas en el cráter central. Estos sucesos se deben posiblemente a variaciones en la permeabilidad del sistema de conductos que alimentan las fumarolas. Pulsos de calor procedentes de una fuente magmática han provocado posiblemente el aumento de la presión de vapor en profundidad y, en consecuencia favorecieron el ascenso de los fluidos magmáticos hacia la superficie. La evolución observada de los parámetros químicos y físicos sugiere que para prever una posible renovación de la actividad volcánica en un futuro próximo se debe realizar un programa completo de vigilancia tanto geoquímica como geofísica en el volcán Turrialba.