Holocene Lahars Deposits Associated with the Eruptive Activity of Cerro Machín Volcano, Colombia: Impact on Landscape and Associated Potential Hazard   ​

Gloria Patricia CORTÉS–JIMÉNEZ

https://doi.org/10.32685/pub.esp.38.2019.08

ISBN impreso obra completa: 978-958-52959-1-9

ISBN digital obra completa: 978-958-52959-6-4

ISBN impreso Vol. 4: 978-958-52959-5-7

ISBN digital Vol. 4: 978-958-52959-9-5​

Citation is suggested as: 

Cortés–Jiménez, G.P. 2020. Holocene lahar deposits associated with the eruptive activity of Cerro Machín Volcano, Colombia: Impact on landscape and associated potential hazard. In: Gómez, J. & Pinilla–Pachon, A.O. (editors), The Geology of Colombia, Volume 4 Quaternary. Servicio Geológico Colombiano, Publicaciones Geológicas Especiales 38, p. 297–331. Bogotá. https://doi.org/10.32685/pub.esp.38.2019.08

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Abstract 

Cerro Machín Volcano is an active volcano (4° 29' N; 75° 23' W) located in the central part of the Colombian Andes (Tolima Department, Colombia). Lahars are one of the greatest hazards associated with Cerro Machín Volcano. Approximately 300 000 people live in lowlands around the volcano. This added to the explosive potential, chemical composition, magnitude of its eruptions, and distribution of its deposits make Cerro Machín one of the most dangerous volcanoes in Colombia. Volcanic risk management of Cerro Machín requires a balance of science, education, risk reduction, and disaster management, which are all critical to the safety, well–being, and quality of life of the population living around the volcano.

The highly explosive eruptions that have occurred in the last 10 000 years have generated thick sequences of pyroclastic fall and pyroclastic density current deposits, which have filled the valleys of rivers and streams within a 15 km radius of the volcano. The interaction of pyroclastic material with water generates large lahars that flow for distances greater than 100 km along the Coello and Magdalena Rivers channels. The distribution and total extension of the lahar deposits allow us to identify three deposition areas: proximal, intermediate, and distal. I identified six lahar units between the towns of Carmen de Bulira and Nariño, located 42 and 113 km from the volcano, respectively. Four units were defined as being dominated by hyperconcentrated flow deposits and two by debris flow deposits. The former are associated with pumice pyroclastic flows, while the latter are associated with block and ash pyroclastic flows. The lahars from Cerro Machín had a key role in the configuration of the regional landscape of a particularly important sector of Tolima Department. The lahar deposits dammed and changed the course of the Coello and Magdalena Rivers, forming terraces and large coalescent fans, El Guamo and El Espinal. Dam breakouts originated lahars. Hyperconcentrated flow deposits (dated 9130–8540 y BP; 4360 ± 105 y BP; 3618–3186 y BP; 1200 ± 105 y BP) and debris flow deposits (dated ca. 2500 y BP and <1200 y BP) cover an area of approximately 1074 km² (equivalent to a volume of 22.5 km³). Numerous towns, such as Payandé, Valle de San Juan, Gualanday, San Luis, El Guamo, El Espinal, Chicoral, Flandes, and Coello in the Tolima Department and Girardot and Nariño in the Cundinamarca Department, have been built on these lahar deposits. The inhabitants of these towns are mostly unaware of the volcanic origin of their territory because Cerro Machín erupted 900 years ago, and no historical activity is known.

Keywords: Colombian Andes, Cerro Machín Volcano, lahars, debris flows, hyperconcentrated flows, volcaniclastic, fans, Plinian eruptions.

Resumen 

El Volcán Cerro Machín es un volcán activo (4° 29' N; 75° 23' W) localizado en la parte central de los Andes colombianos (departamento del Tolima, Colombia). Los lahares son una de las mayores amenazas asociadas al Volcán Cerro Machín. Aproximadamente, 300 000 personas viven en las tierras bajas alrededor del volcán. Esto sumado al potencial explosivo, la composición química, la magnitud de sus erupciones y distribución de sus depósitos hacen del Cerro Machín uno de los volcanes más peligrosos en Colombia. La gestión del riesgo volcánico del Cerro Machín requiere un balance entre ciencia, educación, reducción del riesgo y manejo de desastres, los cuales son todos cruciales para la seguridad, bienestar y calidad de vida de la población que vive alrededor del volcán.

Las erupciones altamente explosivas ocurridas en los últimos 10 000 años generaron sucesiones espesas de depósitos de caída piroclástica y de corrientes de densidad piroclástica, que llenaron los valles de los ríos y quebradas en un radio de 15 km del volcán. La interacción de material piroclástico con agua generó grandes lahares que fluyeron por distancias mayores a 100 km a lo largo de los canales de los ríos Coello y Magdalena. La distribución y extensión total de los depósitos de lahar permiten identificar tres áreas de depósito: proximal, intermedia y distal. Se identificaron seis unidades de lahar entre las poblaciones de Carmen de Bulira y Nariño, localizadas a 42 y 113 km del volcán, respectivamente. Cuatro unidades fueron definidas como dominadas por depósitos de flujo hiperconcentrado y dos por depósitos de flujo de escombros. Los primeros están asociados con flujos piroclásticos pumíticos, mientras los últimos están asociados con flujos piroclásticos de bloques y ceniza. Los lahares del Cerro Machín tuvieron un papel clave en la configuración del paisaje regional de un sector muy importante del departamento del Tolima. Los depósitos de lahar represaron y cambiaron el curso de los ríos Coello y Magdalena, formando terrazas y grandes abanicos coalescentes, El Guamo y El Espinal. La ruptura de los represamientos originó lahares. Depósitos de flujo hiperconcentrado (datados en 9130‒8540 años antes del presente; 4360 ± 105 años antes del presente; 3618‒3186 años antes del presente y 1200 ± 105 años antes del presente) y depósitos de flujo de escombros (datados en ca. 2500 años antes del presente y <1200 años antes del presente) cubren un área de aproximadamente 1074 km² (equivalente a un volumen de 22,5 km³). Numerosas poblaciones, tales como Payandé, Valle de San Juan, Gualanday, San Luis, El Guamo, El Espinal, Chicoral, Flandes y Coello en el departamento del Tolima y Girardot y Nariño en el departamento de Cundinamarca, están construidas sobre estos depósitos de lahar. Los habitantes de estas poblaciones, en su mayoría, desconocen el origen volcánico de su territorio, debido a que el Cerro Machín hizo erupción hace 900 años, y no se conoce ninguna actividad histórica.

Palabras clave: Andes colombianos, Volcán Cerro Machín, lahares, flujos de escombros, flujos hiperconcentrados, volcanoclástico, abanicos, erupciones plinianas.

Abbreviations 

CMV                                   Cerro Machín Volcano

CVL                                    Chillos Valley Lahar

DFD₁                                Carmen Debris Flow Deposit

DFD₂                                 C hicoral Debris Flow Deposit

HCFD₀                           Chagualá Hyperconcentrated Flow Deposit

HCFD₁                           El Espinal Hyperconcentrated Flow Deposit

HCFD₂                           El Guamo Hyperconcentrated Flow Deposit

HCFD₃                           Coello Hyperconcentrated Flow Deposit

NRV                                      Nevado del Ruiz Volcano

SGC                                    Servicio Geológico Colombiano

VEI                                        Volcanic Explosivity Index

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