EL ESTADO ACTUAL DEL VOLCÁN COTOPAXI, Y LAS ZONAS DE AFECTACIÓN POTENCIAL
• Volcanismo en Ecuador y Cotopaxi • Evaluación de la amenaza volcánica • Actividad reciente reciente en el Cotopaxi
• Volcanismo en Ecuador y Cotopaxi • Evaluación de la amenaza volcánica • Actividad reciente reciente en el Cotopaxi
1. Volcanismo en Ecuador y Cotopaxi
Volcán Cotopaxi vista aérea desde el N © P. Ramón, IGEPN (2006)
Volcanes del Ecuador (continental) 84 volcanes 17 potencialmente activos
5 activos 4 en erupción
Cotopaxi
Volcán Cotopaxi (5897 msnm) Ubicado en la Cordillera Real a 60 km al SE de Quito, 45 km al N de Latacunga. Gran estratovolcán (20003000 m de relieve, 16x19 km de diámetro) Cubierto de un casquete glaciar de 14 km² con un volumen de 0.7 km³ Mapa de ubicación del Cotopaxi
Volcán Joven — 5 periodos eruptivos históricos: 1532-1534 1742-1744 1768 1853 & 1877 Todas produjeron flujos piroclásticos, cenizas, lahares y probablemente lavas.
Los lahares (mezcla de agua y escombros pertenecientes a las erupciones) fueron grandes en volumen y caudales y fluyeron hasta el océano Pacífico y la planicie Amazon. Las cenizas dejaron capas gruesas de piedra escoria y pómez, particularmente en sectores al N-NW W y SW del volcán.
2. Evaluación de la amenaza volcánica
Cráter del Cotopaxi, vista aérea
Escalas de tiempo de la evaluación de la amenaza volcánica Mediano y largo plazo (años a décadas): en base a la historia volcánica se puede definir los escenarios eruptivos y estimar las probabilidades de una erupción en los próximos años. Sirve para elaborar mapas de amenaza y para planificación. Corto e inmediato plazo (días a meses): principalmente en base al monitoreo volcánico se puede definir el estado de actividad del volcán. Sirve para identificar si una erupción se acerca y permite afinar los escenarios eruptivos en periodo de emergencia.
Pasos de la evaluación de la amenaza en mediano y largo plazo 1. Estudio de la historia escrita del volcán
2. Estudio del desarrollo geológico del volcán 3. Definición de los escenarios eruptivos 4. Modelamiento numérico de los fenómenos volcánicos 5. Síntesis de los resultados en un mapa de amenaza con textos explicativos Los resultados de está evaluación deben ser utilizados para planificación territorial a escalas de tiempo que van desde años hasta décadas.
Escenarios para el Cotopaxi
Zona proximal: Flujos piroclásticos, flujos de lava y caídas de bombas volcánicas La zona de color rojo intenso: potencialmente afectada durante una erupción moderada a grande (escenarios 1, 2 y 3) La zona de color rosado: potencialmente afectada durante una erupción grande a muy grande (escenario 4)
Zona distal sector norte: lahares
Mapa de amenazas
Simulaciones
Zona distal sector sur: lahares
Mapa de amenazas
Simulaciones
Pasos de la evaluación de la amenaza en corto e inmediato plazo 1. Instalación de una red de monitoreo 2. Adquisición de datos durante los períodos de calma 3. Definición de los niveles de base para los parámetros monitorizados 4. Detección de anomalías asociadas a la actividad volcánica 5. Obtener información adicional sobre las características de la anomalía (volumen de magma, velocidad de ascenso, ubicación) para afinar los escenarios eruptivos 5. Transmisión de la información a las autoridades y la ciudadanía Los resultados de está evaluación deben ser utilizados para la emisión de alertas tempranas y para la respuesta ante emergencias en escalas de tiempo que van desde años hasta días (horas).
Principio de base del monitoreo volcánico El proceso de transporte de un cuerpo de magma hacia la superficie provoca cambios físicos y químicos en las cercanías del volcán, los cuales pueden ser identificados, medidos y evaluados mediante diversas técnicas
Típicos sistemas de monitoreo instrumental Sismicidad Deformación Gases Infrasonido Térmico
Visual Lahares
Sensores remotos...
Durante el ascenso del magma hacia la superficie: •
•
El magma fractura las rocas circundantes sismos tipo “VT”
Ocurren fenómenos de circulación de fluidos sismos tipo “LP”
MEDIDAS DEL GAS SO2
DOAS-Nasa y Refugio Vol. Cotopaxi
Instalación GPS VC1
Inclinómetro V. Cotopaxi flanco Norte (REFU)
Monitoreo Térmico
OBSERVACIONES VISUALES
7 Julio, 2015
Red de monitoreo del Cotopaxi Sísmica: 5 SP, 9 BB + infrasonido Deformación: 7 GPS, 5 inclinómetros Gases: 2 DOAS, 1 CO2 difuso
Lahares: 19 AFM, 1 pluviómetro Visual: 5 cámaras
La Red de Detectores de Lahares es amplia y estamos incrementando su cobertura en estos días. En circulo las 4 nuevas estaciones de AFM, SISMICA y Cámaras
Simulación diaria de caída de ceniza VEI 1 Las zonas afectada depende del viento y del tamaño de la erupción. Por eso se realizan simulaciones diarias.
Simulación diaria de caída de ceniza VEI 3 Las zonas afectada depende del viento y del tamaño de la erupción. Por eso se realizan simulaciones diarias.
3. Actividad reciente en el Cotopaxi
Emisión de gas del Cotopaxi © Benjamin Bernard, IGEPN (15/06/2015)
Monitoreo sísmico Se toma en cuenta el número de eventos y la energía liberada (30 Septiembre 2015).
Número de sismos
Energía sísmica
Monitoreo sísmico a largo plazo En el pasado hubo anomalías, sin embargo nunca tan altas ni tan sostenidas desde que empezó el monitoreo
Número de sismos
Gas SO2 Se toma en cuenta el flujo de SO 2 y el número de medidas válidas
Flujo de SO2
Gas SO2: monitoreo satelital
Comparación sísmica y gases Desde la implementación del sistema de monitoreo de SO2 (30/09/2008), es la primera vez que se ve una anomalía tan fuerte en los dos parámetros.
Número de sismos
Flujo de SO2
Dispersión de las nubes de ceniza asociadas a la actividad del volcán Cotopaxi durante el periodo periodo 19-25/09/2015 (fuente de datos: Washington VAAC, base: GoogleEarth).
Mapa preliminar del depósito de caída de ceniza asociado a la actividad eruptiva del volcán Cotopaxi entre el 19 y el 25 de septiembre de 2015 (B. Bernard, IGEPN).
Monitoreo Visual: parcialmente nublado
Monitoreo Visual
Foto aérea desde el SE del cráter del volcán del 3 de septiembre, se han anotado las zonas observables del glaciar circular, del anillo de arena interno y del cráter interno(Foto: P. Ramón IG/EPN).
Deformación inclinometría: en VC1 (NE) muy ligera deformación
Deformación GPS: no hay mayor cambio
Interferometría (InSAR): no hay patrón de deformación
Monitoreo térmico
Imagen térmica del sector SE del volcán. Se han anotado valores de temperatura (TMA) obtenidos con la cámara infrarroja (Foto: P. Ramón IG/EPN).
Gracias por su atención !
Conclusiones: Con respecto al nivel de base de la actividad, establecida desde hace 25 años de Monitoreo instrumental continuo del Cotopaxi, su nivel de perturbación interna es el mas alto registrado. Todavía no se observa un patrón de deformación consistente, bajo los diferentes métodos considerados Al momento, el escenario más probable para el desarrollo futuro de la actividad, es que la actividad actual decaiga y se vuelva a los noveles de base, tal como ocurrió en 2001-2002 y posiblemente en 1975. Un escenario menos probable es que la actividad siga incrementándose en los parámetros monitoreados. Un escenario aún menos probable es que el magma alcance la superficie dando lugar a una erupción. El monitoreo geofísico instrumental es una parte del sistema de alerta temprana. Hay mucho que hacer creando sistemas de alarma y avisos a la población
5. Preparación de la ciudadania ante una crisis volcánica
Volcán Cotopaxi visto desde el N © P. Ramón, IGEPN (/2014)
¿Qué hacer antes de una erupción? La preparación ante una crisis volcánica es diferente en función del sector donde vive y donde tiene sus actividades cotidianas (trabajo, estudios) porque puede ser afectado por diferentes fenómenos:
Cerca del volcán en zona proximal potencialmente afectada por flujos de lava, flujos piroclásticos e impacto de bombas volcánicas (dentro de la zona rosada del mapa de amenazas). Lejos del volcán en una zona potencialmente inundada por lahares (zona gris en el mapa de amenaza). Lejos del volcán en una zona potencialmente afectada por caídas de ceniza y lapilli (en función del viento y del tamaño de la erupción este fenómeno podría afectar zonas diferentes).
¿Cómo prepararse en zona proximal y zona potencialmente inundada por lahares? Informarse sobre vías de evacuación (¿si estoy en la casa o en el trabajo por dónde tengo que evacuar?¿cuáles son las zona más peligrosas?) Preparar una mochila de emergencia (¿cuáles son las cosas que realmente necesito si tengo que evacuar? Pensar que una evacuación puede durar varios días o más)
Preparar un plan de emergencia familiar (¿dónde vamos a reunirnos?¿Cómo vamos a comunicar?¿Cómo y cuándo vamos a evacuar?)
¿Cómo prepararse antes de una caída de ceniza y lapilli? Mochila de emergencia: mascarilla y protección ocular, agua, alimentos, radio, linterna, medicina, botiquín, dinero en efectivo, documentos importantes… (válido para zona proximal o potencialmente afectada por lahares) Material de limpieza: escoba, pala, bolsas o costales...
¿Qué hacer cuando cae la ceniza? Protegerse de la ceniza con la mascarilla y la protección protección ocular © B. Bernard
Máscara, protección ocular y casco
Tapar los los recolectores recolectores de agua de lluvia Cerrar puertas y ventanas Permanecer en un sitio cubierto
© B. Bernard
Vacas afectadas por caída de ceniza en el sector de Pillate (20/08/2012)
Informarse y utilizar el teléfono lo menos posible
¿Qué hacer después de una caída de ceniza? Empezar las actividades de limpieza siguiendo reglas básicas de seguridad: mascarilla, protección ocular, guantes... Tener mucho cuidado al subir a un techo, la ceniza es resbaladiza Humedecer ligeramente la ceniza si no lluvió; no empapar!
© S. Hidalgo
Carro cubierto de ceniza (20/08/2012)
Para espesores grandes (> 1 cm) utilizar la pala Para espesores pequeñas utilizar una escoba de cerdas rígidas Colocar la ceniza en bolsas o costales; no tirar la ceniza en la calle o alcantarillado Evitar de manejar mientras las calles no
Plaza de la iglesia de Baños (29/04/2011)
Gracias por su atención !
Alcance por lahares
Anatomí Anatom í a de un Lahar
40-70% 40-70% sólidos (% peso)
70-90% 70-90% sólido só lido s (% peso )
Lahar SecundarioSecundario- Volcán Merapi-Indonesia Merapi-Indonesia (Frank Lavign)
Drenaje Norte-
R. Salto
Volcán Cotopaxi
R. Pita Va hacia Valle de los Chillos
Escombros de escoria típica del FP de la erupción de 1877 e incorporados en el lahar de 1877
Se realizó un amplio trabajo de campo para determinar los límites de lahares antiguos, las características granulométricas, la estratigrafía de los depósitos, los volúmenes totales así como velocidades y profundidades de los flujos laharicos ocurridos.
Bocatoma Margen Derecha Lasso, arriba de La Bocatoma-R. Pita
Limite lahar 1877
Bombas de Escoria accariados Por el lahar de 1877
Depósitos del lahar de 1877 a 25 km al norte del volcán
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Flujo granular 20 30 o d la u
Flujo hiperconcentrado
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Tamaño de gr ano (phi)
Análisis granulométrico
Distribución de tamaños de grano, lahar de 1877
Zona distal - 40 km
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m
Finos
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Arena zi
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Gravas
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15
17
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30
39
Distancia desde e l cráter (Km)
44
58
Ubicación de 59 secciones de control Profiles con datos del evento de 1877
Ubicación de 9 secciones de “run -up” y una sección de “sobrelevación”
Río Pita Campamento-Bocatoma EMAAP-Q 19 Dic-2003 PH/PM; utm (07)856(99)453 Left Bank
Right Bank Escombros de lahares historicos
3415
3410
Escombros de lahares historicos
Limite 1877 lahar
3405
Caudal máximo 39.000 m3/s, lahar de 1877
1877 Lahar limite
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Caudal máximo 62.000 m3/s, lahar más antiguo
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Abundantes bloques pequenos
3385
R. Pita
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0 9
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0 2 1
0 3 1
0 4 1
0 5 1
Distancia Horizontal (m)
Cada sección transversal de control tiene los límites del evento de 1877 y los de eventos más antiguos, la profundidad evaluada en el campo y la interpretación de los depósitos.
0 6 1
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0 4 2
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Margen derecha
Cascada Sta Rita Cascada Molinucu
Once cascadas de 10 a 40 m de altura, en el río Pita y en el río El Salto
Cañón del río Pita 35,000 m 3/s
Estrechamiento, embalsa al flujo y desborda hacia el canal del río Santa Clara
Río Santa Clara 14.000 m3 /s RunUp Caudal en La Caldera ~ 50,000 m3/s
Zona urbana del Valle de Los Chillos
Rio San Pedro
Río Pita
Hacia El Tingo
Valle de los Chillos-Sector Avenida Amazonas
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Velocidad vs. distancia desde el cráter h gi
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Velocity calculation (m/s)
Distance from Crater (km)
Runup Height (m)
1877 Lahar- Peak Discharge & Lahar Height vs Distance- Rió Pita
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Caudal máximo y profundidad vs. Distancia a lo largo del río Pita
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Distance from Crater (km)/Profile Name
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Peak Disc harge m3/s
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Peak Discharge (m3/s) Lahar Height (m)
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Peak Discharge
Es una ruta complicada!
Efecto “chorizo” Crítico
Subcrítico
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Depósitos (posibilidad de represamiento temporal)
Supercrítico
Erosivo
Depósitos con tramos encañonado s y erosivos
LAHARZ
Los lahares mantienen su capacidad erosiva a lo largo de toda la ruta, gracias al efecto “chorizo”
Tiempo de llegado de Lahares, despues de Inicio.
Zona norte: lahares
Mapa de amenazas
Simulaciones
Zona sur: lahares
Mapa de amenazas
Simulaciones
RESUMEN DE LOS ESCENARIOS DE POTENCIALES EVENTOS ERUPTIVOS:
Existe un volumen glacier suficiente en el Cotopaxi para producir lahares?
Flanco norte: 4.7 km2 de glaciar; 30-120 m de espesor, 250 x 106 m3 del Glacier 12 km2 glaciar total. Foto aérea de 1997 y mediciones en 2004.
Desarrollo del Cotopaxi Cotopaxi I: volcán antiguo (560 a 420 ka) Fase riolítica: grandes erupciones explosivas y extrusión de domos Fase andesítica: grandes flujos de lava y pequeñas caídas de escoria y ceniza (Modificado de Hall et al., 2005)
Desarrollo del Cotopaxi Cotopaxi II: volcán reciente (13.2 ka - presente) Fase II-A: grandes erupciones explosivas riolíticas alternando con erupciones menos explosivas andesíticas Termina con una gran erupción hace 4500 años, un deslizamiento gigante y un enorme lahar
(Modificado de Hall et al., 2005)
Desarrollo del Cotopaxi Cotopaxi II: volcán reciente (13.2 ka - presente) Fase II-A: grandes erupciones explosivas riolíticas alternando con erupciones menos explosivas andesíticas Termina con una gran erupción hace 4500 años, un deslizamiento gigante y un enorme lahar
(Modificado de Hall et al., 2005)
Desarrollo del Cotopaxi Cotopaxi II: volcán reciente (13.2 ka presente) Fase II-B: frecuente erupciones andesíticas plinianas con flujos piroclásticos, caídas de escoria o pómez, flujos de lava y grandes lahares
(Modificado de Hall et al., 2005)
Probabilidades del inicio de un periodo eruptivo con erupciones grandes (escenarios 3 y 4) Las probabilidades de una erupción se pueden calcular en base a la frecuencia de las erupciones pasada y el tiempo desde la última erupción. Los resultados dependen de la base de datos que se utiliza ya que no tenemos tanta información sobre las erupciones antiguas como sobre erupciones históricas. No hay una gran diferencia entre la probabilidad a 1 o 10 años (entre 47 y 60% para las bases de datos elegidas).
1. Introducción a la vulcanología
Vulcanología e incertidumbres La vulcanología es una disciplina de la geología, ciencia que estudia los procesos y el desarrollo de la Tierra. Los procesos que controlan los volcanes y su actividad, ocurren a grandes profundidades y a una escala de tiempo muy diferente de la nuestra. Para estudiar y entender los volcanes tenemos que hacer muchas hipótesis y suponer lo que está pasando al interior de la Tierra. Los resultados de un estudio volcanológico conllevan una gran
Esquema de sistema magmático
© P. Ramón
Concepto de base: ¿Qué es un volcán? Un volcán es una estructura geológica por la que emerge magma en forma de lava, piroclástos (fragmentos de magma como la ceniza volcánica) y gases.
El Quilotoa es un complejo de domos con una caldera de explosión © P. Ramón
Existen muchos tipos de volcanes en función de su composición y dinamismos eruptivos. El Cotopaxi es un estratovolcán de forma cónica conformado por la accumulación de lavas y depósitos piroclásticos. El Tungurahua es un estratovolcán
Concepto de base: ¿Qué es una erupción? Una erupción es una emisión de magma hacia la superficie terrestre. Una erupción puede ser efusiva (con derrame de lava), o explosiva (con explosiones y emisiones de piroclástos), o los dos al mismo momento.
© J.D. Griggs
Fuente y flujo de lava en Hawaii
Una erupción puede durar minutos a días, una fase eruptiva puede durar días a semanas, un periodo eruptivo puede durar meses a años. La última gran erupción del Cotopaxi ocurrió en 1877 pero tuvo pequeñas erupciones hasta inicios del siglo XX.
©P. Ramón
Explosión en el Reventador
Fenómenos volcánicos Existen varios fenómenos asociados a la actividad volcánica:
Sismos volcánicos
Gases volcánicos
Flujos y domos de lava
Caídas piroclásticas
Flujos piroclásticos
Flujos de lodo o Lahares
Deslizamientos gigantes o Avalanchas
En el caso del Cotopaxi los fenómenos más probables que podrían ocurrir son: En la zona proximal (cerca del volcán): flujos de lava, flujos piroclásticos e impacto de bombas volcánicas. En la zona distal (lejos del volcán): caídas de ceniza y lapilli, lahares.
Fenómenos volcánicos: sismos volcánicos Ocurren antes, durante y después de una erupción. Debido al movimiento de fluidos (agua, gases, magma) o a rompimientos de roca dentro del volcán:
LP: Largo Periodo (fluidos); VT: Volcano-Tectónico (fracturas); Tremor (vibración de conducto).
Otros: tornillo, híbrido... Son muy comunes pero de baja magnitud, no producen daños y ayudan a conocer la actividad interna del volcán.
(Andrade et al., 2005)
Fenómenos volcánicos: gases volcánicos
© B. Bernard
Son emitidos antes, durante y después de una erupción. Los más comunes son:
H2O (vapor de agua, sin olor y de color blanco);
CO2 (dióxido de carbono, sin olor
Minas de Azufre (Sierra Negra)
e incoloro);
SO2 (dióxido de azufre, olor acre
© B. Bernard
e incoloro).
Otros: CO, H2S, HCl, HF, S2… Pueden provocar irritaciones (piel, ojos, sistema respiratorio), asfixia, o envenenamiento cerca de la zona de emisión (cráter, fumarolas). Pueden provocar lluvias ácidas.
Cotopaxi (15/06/2015)
© M.L. Hall
Fenómenos volcánico: flujos de lava Flujos de roca fundida que descienden por los flancos y por las quebradas hasta el pie del volcán. Tienen una temperatura alta (9501100°C) y una velocidad baja (< 5 km/h) con un espesor de pocos hasta decenas de metros.
Flujo de lava Volcán Cotopaxi © B. Bernard
Pueden provocar incendios y sus frentes pueden tener pequeños derrumbes. Los flujos de lava son generalmente confinados a zonas proximales (510 km del cráter). Frente de flujo de lava Volcán Reventador (2008)
Fenómenos volcánicos: domos de lava Acumulación de lava en el cráter o por una fisura en los flancos del volcán.
© B. Bernard
Domo del Guagua Pichincha
Tienen una temperatura alta (900-1000°C). Pueden provocar incendios y es común que se derrumben bajo el efecto de la gravedad formando flujos piroclásticos. No son muy comunes en el Cotopaxi.
© B. Bernard
Domos del Pululahua
Fenómenos volcánicos: caídas piroclásticas Material fragmentado que fue transportado en la atmósfera y cae por gravedad. El espesor del depósito disminuye con la distancia al cráter. Todas las erupciones del Cotopaxi han producidas caídas piroclásticas. Se distinguen por su tamaño: La ceniza (< 2 mm) puede cubrir grandes áreas. Puede provocar irritación (piel, ojos, sistema respiratorio), pérdida de cosecha y ganado, colapso de techo (si el espesor es mayor a 10 cm), perturbación del tráfico aéreo y del suministro de electricidad y agua. Los lapilli o cascajo (2-64 mm) caen más cerca del volcán y pueden provocar heridas importantes. Se asemeja a una granizada. Los bloques y bombas volcánicas (> 64 mm) afectan una zona más restringida cerca del cráter (< 10 km). Los impactos pueden ser fatales y provocar daños severos a infraestructuras. La dispersión de la nube de ceniza y lapilli está controlada por la dirección y velocidad del viento.
© Jean-Luc Le Pennec
Fenómenos volcánicos: flujos piroclásticos
Columna eruptiva
Son mezclas muy calientes (> 200°C) de gases, ceniza y fragmentos de roca que descienden por los flancos del volcán a gran velocidad (> 100 km/h) alcanzando rápidamente el pie del volcán (5-10 km del cráter) y ocasionalmente mayor distancia. Producen una destrucción casi total y pueden producir la fusión de glaciares, generando lahares. En la mayoría de las erupciones del Cotopaxi se han generados flujos piroclásticos.
Flujo piroclástico © S. Storm
Tungurahua (01/02/2014)
Fenómenos volcánicos: Lahares (Flujos de lodo y escombros) Mezcla de material volcánico con agua proveniente de la fusión de un glaciar, de un lago o de fuertes lluvias. Se mueven ladera abajo siguiendo los drenajes naturales a gran velocidad (hasta 80 km/h) y pueden alcanzar grandes distancias (decenas de km).
Mt Ruapehu (Nueva Zelandia, 18/03/2007)
Producen una gran destrucción y son muy comunes en volcanes con casquete glaciar como el Cotopaxi. © Defensa civil, Baños
Tungurahua
