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ANÁLISIS DE LA DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LA SISMICIDAD EN LA
REGIÓN SUR DEL PERÚ
Néstor Luna Diaz1†
1Universidad Nacional Mayor de San Marcos.
Autor correspondiente: Néstor Luna Diaz ([email protected]) †Estudiante del curso de Prácticas Pre-Profesionales 2016-I
Puntos clave:
Los sismos con foco superficial se ubican entre la fosa y la línea de costa debido al
inicio de la convergencia de las placas de Nazca y Sudamericana; también se ubican en la región continental, asociados a la deformación cortical.
Eventos con foco intermedio están relacionados con el proceso de deformación de la
placa oceánica por debajo del continente y son los indicadores directos de la geometría del proceso de subducción.
La placa de Nazca subduce de manera normal en la región sur del Perú, desde los 16.73°S de latitud se contorsiona de una subducción subhorizontal a una normal. La
subducción inicia con un ángulo promedio desde 26.41 a 31.48° hasta alcanzar una profundidad de 250 km aproximadamente.
2
AGRADECIMIENTOS
Deseo agradecer en primer lugar al Dr. Hernando Tavera, Director de Sismología del Instituto
Geofísico del Perú por brindarme una oportunidad y apoyo al iniciar mi formación
profesional en el Servicio Sismológico Nacional.
Asimismo, expreso mi agradecimiento al Dr. Leonidas Ocola por haber apoyado mi
entrenamiento en las actividades profesionales del Instituto Geofísico del Perú en el área de
Sismología, así como su conocimiento impartido.
Mi agradecimiento al personal del Servicio Sismológico Nacional por proporcionarme
ayuda, apoyo y por su paciencia ante mis consultas, gracias a esta experiencia aprendí mucho.
También agradezco al Mg. César Jiménez por proporcionarme un poco de su tiempo en
absolver mis dudas y su ayuda en informática.
3
ÍNDICE
ÍNDICE
RESUMEN
I. INTRODUCCIÓN 5
II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 6
2.1. Rasgos Tectónicos 8
2.2. Sismicidad Histórica 10
2.3. Sismicidad Instrumental 10
2.4. Modelos para el proceso de subducción 11
III. ANÁLISIS ESPACIAL DE LA SISMICIDAD EN LA REGIÓN SUR DEL
PERÚ 14
3.1. Base de datos 14
3.2. Selección de datos 15
3.3. Distribución espacial de los sismos 17
3.3.1. Sismos con Foco superficial (h < 60 km) 17
3.3.2. Sismos con foco intermedio (60 < h < 300 km) 18
IV. RESULTADOS 23
4.1. Perfiles de profundidad 24
4.2. Tendencias polinómicas de los perfiles de profundidad 26
4.3. Esquema 3D de la geometría de proceso de subducción 26
V. CONCLUSIONES 30
VI. REFERENCIAS 31
4
RESUMEN
En el presente estudio se analiza la distribución espacial de la sismicidad en la región Sur
del Perú y la geometría del proceso de subducción mediante mapas de sismicidad y perfiles
de profundidad a partir de ajustes polinomiales y como resultado final la elaboración de la
superficie donde ocurre el proceso de subducción para el Sur de Perú utilizando un catálogo
sísmico del National Earthquake Information Center (NEIC) dentro del periodo
instrumental. El periodo de datos corresponde desde el 01 de enero de 1980 hasta 22 de
junio de 2016, se utilizaron sismos con magnitudes mayores e iguales a 4.5 mb.
El análisis de la distribución espacial permitió concluir que los sismos superficiales
ubicados entre la zona de fosa y costa son debidos al inicio de la convergencia de las placas
(bloques litosféricos) de Nazca y Sudamericana; y en la región continental son asociados a
la deformación continental por efecto del proceso de subducción. Los sismos de foco
intermedio son los indicadores directos del proceso de subducción y por tal motivo son
utilizados para obtener las tendencias de los perfiles de profundidad y la superficie de dicho
proceso, se obtuvo un ángulo de subducción de 26.41 a 31.48° hasta profundidades de 250
km.
5
I. INTRODUCCIÓN
El Perú se encuentra en el denominado Cinturón Sísmico del Pacífico en donde se desarrolla
el proceso de subducción. La placa de Nazca se desplaza a una velocidad de 7-8 cm/año en
dirección NE (DeMets et al, 1990), que es responsable de la geodinámica y morfología en el
territorio peruano. Este proceso ocasiona la ocurrencia de sismos de diversas magnitudes y
profundidades, además de la actividad volcánica.
Se realizaron estudio de la geometría del proceso de subducción por diversos autores
(Barazangui y Isacks, 1976; Hasegawa y Isacks, 1981; Schneider y Sacks, 1987; Rodríguez
y Tavera, 1991; Cahill y Isacks, 1992; Tavera y Buforn, 1998) y todos concuerdan que se
realiza de manera heterogénea en el Perú y caracterizan dos modos de subducción, normal y
subhorizontal (anormal). El presente estudio realiza un análisis de la distribución espacial de
los sismos en la región sur del Perú utilizando una base de datos actualizada del NEIC desde
1980 hasta el 2016.
El presente estudio está estructurado por los siguientes capítulos:
En el Capítulo II, se describe la Fundamentación teórica, presentando los principales rasgos
tectónicos, la sismicidad histórica, instrumental y los modelos para el proceso de subducción.
En el Capítulo III, se inicia el análisis de la distribución espacial de la sismicidad en la región
Sur del Perú, teniendo en cuenta la base y selección de datos. Se divide entre sismos de focos
intermedio y superficiales para analizar sus fuentes sismogénicas por separado.
Así mismo en el Capítulo IV, se presentan los resultados mediante tendencias de perfiles de
profundidad usando ajustes polinomiales y se obtiene el esquema 3D del proceso de
subducción para la región Sur del Perú.
En el Capítulo V, se presentan las conclusiones obtenidas del presente estudio.
Finalmente, se exponen las referencias utilizadas.
6
II. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
El proceso de subducción (Figura 1) de la Placa de Nazca y Sudamericana (bloques
litosféricos) ha generado diversos niveles de deformación continental que deben su origen a
continuos movimientos de compresión y extensión que ambas placas soportan.
Figura 1: Esquema del proceso de subducción para el borde Occidental del Perú mostrando las cadenas
volcánicas y ubicación de eventos sísmicos en la zona de convergencia.
(Tectonicaprimerof, 2016)
“La evolución geodinámica del Perú está evidenciada por los siguientes rasgos tectónicos:
La dorsal de Nazca, la Fractura de Mendaña, la Fosa Peruano-Chilena, la Cordillera Andina,
la Cadena Volcánica y los diferentes Sistemas de Fallas.” (Bernal y Tavera, 2002).
La ubicación de estos rasgos tectónicos se muestra en la Figura 2.
El Perú es uno de los países que forma parte del Cinturón de Fuego del Pacífico, por lo tanto,
la actividad sísmica está asociada al proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la
Sudamericana. Para analizar las características sísmicas del proceso de subducción se debe
tener en cuenta dos periodos: el periodo de sismicidad histórica (1500-1959) y el periodo
instrumental (1960 hasta la actualidad) que serán tratados en este capítulo.
7
Figura 2: Principales rasgos tectónicos superficiales en Perú y en el borde Oeste de Sudamérica. Los
triángulos indican localización de los volcanes y las líneas de color celeste los principales sistemas de fallas
activas en Perú (Sebrier et al. 1985). HP=Huaypira, AM=Alto Mayo, CB=Cordillera Blanca, SA=Satipo -
Amauta, HU=Huaytapallana, AY=Ayacucho, MA=Marcona, MD=Madre de Dios, TM=Tambomachay,
PL=Planchada, PC=Pampacolca, HC=Huambo y Cabanaconde y IP=Ichupampa.
(Bernal y Tavera, 2002)
8
2.1. Rasgos Tectónicos
La subducción de la placa de Nazca bajo la sudamericana es acompañada con la presencia
de diversos rasgos tectónicos que se presentarán a continuación.
La dorsal de Nazca
Es una cordillera oceánica que sigue una orientación NE-SW perpendicular a la línea de
fosa peruano-chilena localizada entre 15° y 24°S, de tal modo que su extremo NE se
ubica frente al departamento de Ica en donde presenta un ancho de aproximadamente
2000 m. Sin embargo, su ancho y altitud disminuye gradualmente en su extremo SW.
Está compuesta de rocas volcánicas, cubierta por una capa sedimentaria, de 300 a 400 m
de espesor que disminuye a unas decenas de metros en la zona donde se subduce bajo el
continente.
Fractura de Mendaña
“Corresponde a una discontinuidad de la corteza oceánica que se localiza en el extremo
NW de la región Central de Perú, frente al departamento de Ancash (10° - 12°S)”. (Bernal
y Tavera, 2002). Se ubica aproximadamente perpendicular a la fosa, a una altura media
de 1000m sobre la corteza oceánica, posee una longitud aproximada de 1100 km (Bernal,
2002).
Fosa Peruano-Chilena
Es la zona de convergencia superficial entre el bloque litosférico de Nazca y el
Sudamericano. Presenta una contorción NNW-SSE en la región Norte y Centro, y NW-
SE en la región Sur de Perú. El cambio de dirección de la fosa se produce frente a la
Dorsal de Nazca. Alcanza niveles de 6000 m en la zona Norte y Sur de Perú, disminuye
a 4900 m en el centro (Heras, 2002). La distancia entre la costa y la línea de fosa es de
80 km en la región Norte, entre 60 y 150 km en el Centro y 120 km en la región Sur.
Cordillera Andina
Se distribuye paralela al borde Oeste de Sudamérica sobre una extensión de 7000 km y
con alturas máximas de 6000 msnm. A los 5°S y los 14°S se presentan las deflexiones de
9
Huancabamba y Abancay respectivamente; estas deflexiones cambian la dirección de la
cordillera. Transversalmente, la Cordillera Andina presenta diversas unidades
morfoestructurales y anchos que oscilan entre 250 km en la región Norte y Centro de
Perú hasta 500 km en la frontera entre Perú, Chile y Bolivia (Marocco, 1980; Tavera y
Buforn, 1998).
Cadena volcánica
Está localizada al Sur de Perú desde los 14° hasta los 25° en Chile, está distribuida a lo
largo de la Cordillera de los Andes siguiendo una dirección NO-SE. Hacia la parte norte
y centro del Perú la actividad volcánica desapareció hace 8 Ma aproximadamente junto
con el cambio de incursión de la placa de Nazca (Marocco, 1980). Los principa les
volcanes presentes en la región Sur del Perú son: Coropuna (6425 msnm), Sabancaya
(5795 msnm), Misti (5825 msnm), Ubinas (5672 msnm), Chachani (3745 msnm),
Huaynaputina (4800 msnm), Tutupaca (5806 msnm), Yucamane (5508 msnm).
Sistemas de Fallas
Su origen se debe al continuo proceso de deformación continental. Están presentes en
mayor número de Norte a Sur, sobre la zona subandina al pie oriental de la Cordillera
Andina.
Los principales sistemas de fallas (Figura 2) son: Alto Mayo (AM), Satipo (SA), Madre
de Dios (MD), y en menor proporción localizados en la parte alta de la cordillera y
altiplano: la cordillera Blanca (CB), Huaytapallana (HU), Tambomachay (TM), Chololo
(CH). “Todos los sistemas de fallas tienen su origen en una distribución heterogénea de
la tensión y una liberación del esfuerzo compresional en el continente” (James, 1978).
10
2.2. Sismicidad Histórica
Según Bernal y Tavera (2002) “La información sobre la sismicidad histórica de Perú data
del tiempo de la conquista y colonización hasta aproximadamente el año 1959 (…) Gran
parte de esta información ha sido recolectada y publicada por Polo (1904), Barriga
(1939), Silgado (1978) y Dorbath et al (1990).”.
2.3. Sismicidad Instrumental
Este periodo data desde 1960, fecha en que se inicia la instalación de la Red Sísmica
Mundial (World Wide Seismological Standard Network); esta base de datos permitió
realizar los primeros análisis y evaluaciones de la sismicidad del Perú con la finalidad de
identificar las fuentes sísmicas.
Figura 4: Esquema del modelo de subducción de la placa oceánica (Nazca) bajo la continental
(Sudamericana). a) Región Norte y Centro, b) Región Sur. Las flechas grandes indican la dirección de
desplazamiento de las placas.
(Bernal y Tavera, 2002)
11
2.4. Modelos para el proceso de Subducción
Se realizaron estudios por diversos autores (Barazangui y Isacks, 1976; Hasegawa y
Sacks, 1981; Schneider y Sacks, 1987; Rodríguez y Tavera, 1991; Cahill y Isacks, 1992;
Tavera y Buforn, 1998) para conocer el modelo del proceso de subducción en función de
la profundidad de los focos sísmicos. Como conclusión se acepta la existencia de dos
modos de subducción presentes en el Perú. A continuación, se muestran los resultados
más importantes obtenidos:
Barazangi y Isacks (1976 – 1979). Postulan que el proceso de subducción en la región
Norte-Centro se realiza con un ángulo de
10° hasta una profundidad de 100 km a
partir de la cual se realiza de manera casi
horizontal. En el Sur, el ángulo es del orden
de 30°, la subducción alcanza los 300 km de
profundidad. Se postula la existencia de una
ruptura en la litósfera subducente que separa
estas regiones. (Barazangi y Isacks, 1979).
El resultado se muestra en la Figura 5.
Figura 5: Modelo de Barazangi y Isacks
(Bernal y Tavera, 2002)
Hasegawa y Sacks (1981). Postulan que en la
región Sur el proceso de subducción se realiza
con un ángulo de 30° hasta una profundidad
de 300 km. En el centro, la subducción es del
mismo ángulo, pero a los 100 km de
profundidad se hace horizontal. Se postula
que la placa subducente es continua y
presenta una contorción entre la región Norte,
Centro y Sur tal como se detalla en la Figura
6.
Figura 6: Modelo de Hasegawa y Sacks.
(Bernal y Tavera, 2002)
12
Schneider y Sacks (1987).
Muestran que la subducción en
la región Sur del Perú se realiza
con un ángulo de 25° hasta los
250 km de profundidad y en la
región central llega a
profundidades de 100 km, a
partir de la cual es casi
horizontal. El resultado se
muestra en la Figura 7.
Figura 7: Modelo de Schneider y Sacks
(Bernal y Tavera, 2002)
Rodríguez y Tavera (1991). Determinaron la geometría de la subducción para el Centro
del Perú. Postularon que en la región Central la placa de Nazca subduce con un ángulo
promedio de 30° hasta los 107 km de profundidad a partir de la cual se realiza de forma
casi horizontal hasta los 650 km de distancia respecto de la fosa. En la región Sur, el
ángulo se mantiene y la placa de Nazca se contorsiona en la transición de un modo de
subducción subhorizontal a normal (Figura 8).
Figura 8: Modelo de Rodríguez y Tavera.
(Bernal y Tavera, 2002)
13
Cahill y Isacks (1992). Los autores lograron obtener un mapa 3D de la geometría de la
zona de Wadati – Benioff entre
las latitudes de 7°S a 40°S
(Figura 9). Para el Perú,
proponen que la subducción
inicia desde la fosa con un ángulo
de 27-30°. Se presentan dos tipos
de subducción, una subhorizonta l
en la zona Central de Perú (7°S a
16°S) y otra de tipo normal en la
región Sur (al sur de 16°S).
(Cahill y Isacks, 1992, p.510)
Figura 9: Modelo de Cahill y Isacks.
(Cahill y Isacks, 1992)
Tavera y Buforn (1998). Proponen un modelo 3D para el proceso de subducción en Perú
a partir de datos extraídos del NEIC (National Earthquake Information Center) para 1960-
1995 (mb>5.0). Se indica dos modos de subducción: una casi horizontal presentes en las
regiones Norte y Centro con profundidades de 100-120 km y distancias, respecto de la
fosa, de 700 a 500 km respectivamente. En el Sur, la subducción se mantiene constante
con un ángulo de 30° hasta los 300 km de profundidad y distancias desde la fosa de 400
km, además se remarca la contorción de la placa. El resultado se muestra en la Figura 10.
Figura 10: Modelo de Tavera y Buforn. Se muestran los ejes de profundidad (km), distancia respecto de
la fosa (km) y longitud de la fosa indicando este último la ubicación inicial de latitud (°).
(Bernal y Tavera, 2002)
14
III. ANÁLISIS ESPACIAL DE LA SISMICIDAD EN LA REGIÓN SUR DEL PERÚ
En este capítulo se pretende realizar la selección de los datos y el análisis de la sismicidad en
la región sur del Perú mediante mapas de eventos sísmicos y perfiles de profundidad.
3.1. Base de datos
En el presente informe se realiza el análisis de sismicidad de la región sur del Perú a partir
del catálogo sísmico del National Earthquake Information Center (NEIC) dentro del
periodo instrumental. El periodo de datos corresponde desde el 01 de enero de 1980 hasta
22 de junio de 2016, se utilizaron sismos con magnitudes mayores e iguales a 4.5 mb y
se realizaron cortes de latitud y longitud para obtener la región de interés (Figura 11), es
decir para todo el Perú:
Longitud menor: -83°
Longitud mayor: -64°
Latitud menor: -19°
Latitud mayor: 0.2°
Este catálogo está constituido por los parámetros hipocentrales (fecha, hora de origen,
latitud, longitud, profundidad y magnitud). Además, se tiene en cuenta la magnitud de
los eventos, es decir, “un evento de gran magnitud es registrado por un mayor número de
estaciones y por lo tanto los errores en el cálculo de los parámetros hipocentrales serán
menores” (Bernal y Tavera, 2002, p.32).
También, Bernal (2002) “La base de datos debe ser de lo más homogénea posible,
evaluada y calificada de manera cuantitativa dependiendo del procedimiento mediante el
cual fueron obtenidos. Finalmente, esta información debe ser lo más actual posible ya
que solo así se tiene la seguridad de que los parámetros focales de los sismos han sido
correctamente determinados con el uso de un número mayor de estaciones sísmicas. ”
(p.44).
15
3.2. Selección de datos
Para analizar la distribución espacial de la sismicidad en la región Sur del Perú se
utilizarán mapas de sismicidad y perfiles de profundidad, estos últimos también se usarán
para visualizar de primera manera la tendencia del proceso de subducción observando así
la distancia de los eventos respecto de una línea base, que mediante el proceso de filtrado,
será la Fosa Peruano-Chilena, todo con la finalidad de encontrar la geometría 3D del
proceso de subducción.
Para la región sur del Perú se utilizarán los eventos contenidos dentro del rectángulo con
los siguientes vértices:
Punto 1: (-21.03670°, -70.45310°)
Punto 2: (-16.73278°, -75.79645°)
Punto 3: (-9.852610°, -70.51543°)
Punto 4: (-14.15653°, -65.17207°)
Para el análisis espacial se utilizará la data de la región sur del Perú (Figura 12).
Para el análisis de los perfiles de profundidad se consideran los mismos datos del anális is
espacial y adicionalmente, para encontrar la geometría del proceso de subducción, del
catálogo sísmico se eliminaron eventos superficiales lejanos de la fosa (Figura 21) por no
tener relación directa a la zona de interacción interplaca al ser eventos producto de fallas
geológicas.
Finalmente, tras las consideraciones expuestas, la base de datos final está compuesta por
1555 eventos para la distribución espacial, perfiles de profundidad y adicionalmente 845
eventos para los perfiles de profundidad, a partir de los cuales se realizará el estudio.
16
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3.3. Distribución espacial de los sismos
Se realiza el análisis de la distribución espacial de los sismos para la región sur del Perú
a partir de mapas de sismicidad utilizando el catálogo del NEIC.
Además, se empleará la clasificación de sismos en función de la profundidad de sus focos,
según el criterio establecido por Tavera y Buforn (1998).
a) Sismos con foco superficial (h < 60 km)
b) Sismos con foco intermedio (61 < h < 300 km)
c) Sismos con foco profundo (h > 300 km)
3.3.1. Sismos con Foco superficial (h < 60 km)
En la Figura 13 se muestra la distribución de estos sismos para la región sur del Perú.
Se consideran dos grupos: en el primero se localizan los sismos entre la fosa y la línea
de costa. “Esta sismicidad está asociada al inicio proceso de subducción y agrupa a
los sismos de mayor magnitud que ocasionaron diversos grados de destrucción ”
(Bernal y Tavera, 2002, p.33), además de tener el mayor número de eventos. El
segundo grupo considera a los sismos ubicados en el interior del continente,
relacionados a las deformaciones superficiales. Se observa que el subgrupo S1 son
producidos por el sistema de Fallas de Madre de Dios, el subgrupo S2 está cerca de
la falla de Tambomachay y la agrupación más densa de eventos, S3, está concentrada
en las fallas de Pampacolca, Huambo y Cabanaconde además de la cadena volcánica
del sur del Perú al sur de Moquegua y Tacna.
Adicionalmente es posible relacionar este análisis con perfiles de profundidad
tomando como base los perfiles 1, 2, 3, 4 y 5:
El perfil 1 (Figura 16) muestra que entre los 450 a 500 km respecto de una línea base
mostrada en la Figura 15 se presentan eventos superficiales con una profundidad
máxima de 50 km y estos corresponden al subgrupo S2. También entre los 650 a 700
km de distancia se encuentran eventos asociados a la falla de Madre de Dios,
subgrupo S1.
18
El perfil 2 (Figura 17) muestra entre los 500 a 550 km de distancia la relación con la
falla de Tambomachay y entre los 650 a 700 km con la falla de Madre de Dios.
El perfil 3 (Figura 18) muestra entre los 350 a 400 km de distancia sismos
superficiales relacionados con el subgrupo S3 (fallas de Pampacolca, Huambo y
Cabanaconde) y entre los 600 a 700 km el final de la falla de Madre de Dios.
En el perfil 4 (Figura 19) se muestran sismos del subgrupo S4 relacionados con la
cadena volcánica, además entre los 370 a 440 km de distancia se muestra una zona
asísmica que está relacionado con una discontinuidad entre los 400 a 450 km de
distancia para sismos intermedios. Además, la discontinuidad en sismos superficia les
termina en los 450 a 500 km, relacionado a la falla Huambo y Cabanaconde.
Finalmente, el perfil 5 (Figura 20), muestra cerca de los 350 a 450 km de distancia
eventos superficiales relacionados con la cadena volcánica del sur del Perú.
3.3.2. Sismos con foco intermedio (60 < h < 300 km)
En la Figura 14 se presenta un mapa de sismicidad con sismos cuyos focos se ubican
a profundidades intermedias. Estos sismos de distribuyen principalmente en el
interior del continente y es el indicador directo del proceso de subducción por estar
relacionados con la fricción y deformación de la placa subducente.
Como se puede visualizar (Figura 14), la mayor concentración de eventos se
distribuye en los departamentos de Arequipa, Tacna, Moquegua y Puno. Además,
entre los límites de Arequipa, Puno y Moquegua se aprecia una zona asísmica y se
muestra de mejor manera en el perfil 4 (Figura 19) donde a una distancia entre los
400 a 450 km y a una profundidad de 150 km se muestra el motivo, que es producto
de un deslizamiento entre las placas sin acumular esfuerzos.
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Figura 15: Selección de los perfiles 1, 2, 3, 4 y 5 para la región sur del Perú.
Sismos con foco superficial (h < 60 km), intermedio (60 < h < 300 km)
ocurridos entre 1980 y 2016, mb > 4.5
21
Figura 16: Perfil 1. Las líneas punteadas indican la ubicación de la fosa. La distancia de la fosa es 82.62 km.
Color Rojo: sismos superficiales 0 <h<60km; color verde: sismos intermedios 60<h<300km.
Figura 17: Perfil 2. Las líneas punteadas indican la ubicación de la fosa. La distancia de la fosa es 97.56 km.
Color Rojo: sismos superficiales 0 <h<60km; color verde: sismos intermedios 60<h<300km.
Figura 18: Perfil 3. Las líneas punteadas indican la ubicación de la fosa. La distancia de la fosa 107.67 km.
Color Rojo: sismos superficiales 0 <h<60km; color verde: sismos intermedios 60<h<300km.
S1 S2
S1 S2
S3 S1
22
Figura 19: Perfil 4. Las líneas punteadas indican la ubicación de la fosa. La distancia de la fosa es 95.65 km.
Color Rojo: sismos superficiales 0 <h<60km; color verde: sismos intermedios 60<h<300km.
Figura 20: Perfil 5. Las líneas punteadas indican la ubicación de la fosa. La distancia de la fosa es 86.59 km.
Color Rojo: sismos superficiales 0 <h<60km; color verde: sismos intermedios 60<h<300km.
S4
S4
23
IV. RESULTADOS
Se describe un modelo del proceso de subducción utilizando los datos descritos en el Capítulo
III para la región sur del Perú por lo que conociendo esta geometría es posible entender los
procesos internos. En este capítulo se pretende conocer la superficie de tendencia de la zona
de interacción de las placas de Nazca y continental desde 16.73° hasta 19.94° de latitud sur;
como esta superficie no es visible se utilizan los parámetros hipocentrales.
Como se detalló en el Capítulo III, se filtraron los eventos superficiales dentro del continente
y profundos, el resultado está mostrado en la Figura 21.
Figura 21: Mapa de sismicidad en la región Sur del Perú. Se filtraron los sismos superficiales dentro del
continente y los profundos, además de los sismos antes de la fosa.
24
4.1. Perfiles de profundidad
Bernal y Tavera (2002) afirman que “En general, uno de los procedimientos más
utilizados para analizar la geometría del proceso de subducción, se basa en la observación
de la distribución de los sismos, se recurren a elaborar diversas secciones verticales en
función de la profundidad de los focos sísmicos, ya sean perpendiculares o paralelas a la
línea de fosa.” (p.44); un procedimiento similar se siguió en este informe, pero para la
región sur del Perú, con la finalidad de conocer la superficie de contacto de las placas.
Se construyeron 5 perfiles perpendiculares a la fosa (Figura 21), englobando los eventos
y teniendo en cuenta el cambio de dirección de la fosa. Con la finalidad de organizar esta
sección, se enumeraron los perfiles de Norte a Sur.
Perfil 1
En este perfil (Figura 16) se toma un ancho paralelo a la fosa de 119.6828 km y distancia
máxima perpendicular de 917.7447 km con orientación NE-SO. Las coordenadas de cada
vértice están representadas en la Tabla 1.
Tabla 1: Coordenadas para el Perfil 1
Se evidencia una tendencia de los eventos sísmicos con un ángulo promedio de 26.41°
hasta los 200 km de distancia respecto de la fosa y profundidad de 90 km, a partir del
cual la subducción se vuelve horizontal hasta los 480 km.
Perfil 2
En este perfil (Figura 17) se toma un ancho paralelo a la fosa de 119.5348 km y distancia
máxima perpendicular de 917.7438 km con orientación NE-SO. Las coordenadas de cada
vértice están representadas en la Tabla 2.
Tabla 2: Coordenadas para el Perfil 2
Longitud [°] Latitud [°] Longitud [°] Latitud [°]
Punto 1: -75.13068 -17.27368 Punto 3: -69.26443 -11.41826
Punto 2: -74.29568 -17.94874 Punto 4: -70.09943 -10.74319
Longitud [°] Latitud [°] Longitud [°] Latitud [°]
Punto 1: -75.10826 -17.27658 Punto 3: -70.91304 -10.07019
Punto 2: -75.94429 -16.60068 Punto 4: -70.07701 -10.7461
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La sismicidad se distribuye con un ángulo de 26.39° y al alcanzar una profundidad de
100 km a una distancia de 200 km respecto de la fosa, la subducción se vuelve horizonta l
hasta los 400 km de distancia respecto de la fosa.
Perfil 3
En este perfil (Figura 18) se toma un ancho paralelo a la fosa de 119.2371 km y distancia
máxima perpendicular de 917.7447 km con orientación NE-SO. Las coordenadas de cada
vértice están representadas en la Tabla 3.
Tabla 3: Coordenadas para el Perfil 3
Longitud [°] Latitud [°] Longitud [°] Latitud [°]
Punto 1: -73.45401 -18.68334 Punto 3: -69.25568 -11.47947
Punto 2: -74.28693 -18.00996 Punto 4: -68.42276 -12.15286
En este perfil se comienza a evidenciar una contorción de la tendencia horizontal a una
más normal. El proceso de subducción inicia con un ángulo de 26.64° hasta una distancia
de 470 km respecto de la fosa a una profundidad de 200 km.
Perfil 4
En este perfil (Figura 19) se toma un ancho paralelo a la fosa de 121.2785 km y distancia
máxima perpendicular de 917.7447 km con orientación NE-SO. Las coordenadas de cada
vértice están representadas en la Tabla 4.
Tabla 4: Coordenadas para el Perfil 4
Longitud [°] Latitud [°] Longitud [°] Latitud [°]
Punto 1: -73.44787 -18.6883 Punto 3: -67.56945 -12.84273
Punto 2: -72.6007 -19.37322 Punto 4: -68.41662 -12.15782
En este perfil es evidente que el proceso de subducción es normal iniciándose con un
ángulo de 31.48°, hasta una distancia respecto de la fosa de 480 km a una profundidad de
250 km. Se aprecia la zona asísmica desde los 300 a 350 km respecto de la fosa.
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Perfil 5
En este perfil (Figura 20) se toma un ancho paralelo a la fosa de 135.3829 km y distancia
máxima perpendicular de 683.1763 km con orientación NE-SO. Las coordenadas de cada
vértice están representadas en la Tabla 5.
Tabla 5: Coordenadas para el Perfil 5
Longitud [°] Latitud [°] Longitud [°] Latitud [°]
Punto 1: -72.15679 -19.94753 Punto 3: -68.30907 -14.97872
Punto 2: -72.93407 -19.01225 Punto 4: -67.53179 -15.91399
El último perfil analizado evidencia una tendencia de los eventos sísmicos con un ángulo
promedio de 28.23°, hasta una distancia respecto de la fosa de 480 km a una profundidad
de 250 km. Esta subducción es de tipo normal.
4.2. Tendencias polinómicas de los perfiles de profundidad
En esta sección se pretende encontrar curvas polinómicas que mejor ajusten el conjunto
de datos representados por cada perfil. El grado polinomial de mejor ajuste fue de grado
5.
Se procedió a construir un gráfico respecto de la fosa con polinomios de orden 5. El
resultado está plasmado en la Figura 22 y Figura 23.
Las Figuras 22 y 23 muestran de forma más clara el aumento del ángulo desde el perfil 1
al 3 y desde el perfil 4 al 5, se evidencia una subducción de tipo subhorizontal y normal
respectivamente, dando a entender que existe una contorción.
4.3. Esquema 3D de la geometría de proceso de subducción
Diversos modelos de la geometría del proceso de subducción fueron propuestos por
diversos autores (Barazangui y Isacks, 1976; Hasegawa y Isacks, 1981; Schneider y
Sacks, 1987; Rodríguez y Tavera, 1991; Cahill y Isacks, 1992; Tavera y Buforn, 1998),
este esquema 3D se basa en el catálogo del NEIC.
Con las consideraciones del Capítulo III, se utilizaron los eventos de la región sur del
Perú; donde para el área con ausencia de sismos, se extrapolará en la superficie final, se
realiza por el motivo de homogeneizar la distancia dentro del continente. Finalmente, el
resultado se muestra en la Figura 24.
27
Figura 22: Tendencias polinómicas de orden 5 para los perfiles 1, 2 y 3 para la región Sur del Perú.
La escala se encuentra en km.
Figura 23: Tendencias polinómicas de orden 5 para los perfiles 4 y 5 para la región Sur del Perú.
La escala se encuentra en km.
𝛽1 = 26.41° 𝛽2 = 26.39° 𝛽3 = 26.64°
𝛽4 = 31.48° 𝛽5 = 28.23°
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29
De acuerdo a los resultados obtenidos, se puede considerar que la geometría del proceso de
subducción para la región sur del Perú inicia con un ángulo promedio de 26.41° (región 1),
26.39° (región 2), 26.64° (región 3), 31.48° (región 4) y 28.23° (región 5) hasta alcanzar
una profundidad de 250 km a una distancia respecto de la fosa de 450 km; además se observa
una contorción desde la región 1 a la 4 que inicia a los 200 km de distancia respecto de la
fosa concordando con las tendencias mostradas en la Figura 22 y Figura 23.
Utilizando la información obtenida de la tendencia superficial 3D de la Figura 24, el proceso
de subducción presenta las siguientes características para la región sur del Perú:
La placa de Nazca subduce normal en la región sur del Perú, desde los 16.73°S de
latitud se muestra la transición en la Figura 24, a modo de contorción, de una
subducción subhorizontal a una normal.
La subducción inicia con un ángulo promedio entre 26.41° a 31.48° hasta alcanzar
una profundidad de 250 km aproximadamente.
La placa de Nazca en la región sur del Perú alcanza longitudes debajo del continente
de 450 km aproximadamente.
30
V. CONCLUSIONES
El análisis de la distribución espacial de la sismicidad para la región sur del Perú permite
llegar a las siguientes conclusiones:
1. Los sismos con foco superficial se ubican entre la fosa y la línea de costa debido al
inicio de la convergencia de las placas de Nazca y Sudamericana; también se ubican
en la región continental, asociados a la deformación cortical por efecto secundario
del proceso de subducción y relacionados a los principales sistemas de fallas y
cadenas volcánicas.
2. Eventos con foco intermedio están relacionados con el proceso de deformación de la
placa oceánica por debajo del continente y son los indicadores directos de la
geometría del proceso de subducción. La mayor concentración de eventos se
distribuye en los departamentos de Arequipa, Tacna, Moquegua y Puno. Además,
entre los límites de Arequipa, Puno y Moquegua se aprecia una zona asísmica que es
producto de un deslizamiento entre las placas sin acumular esfuerzos.
3. El análisis de los perfiles permitió corroborar el modelo 3D realizado en este informe,
considerando las limitaciones de datos, se llegó a:
La placa de Nazca subduce normal en la región sur del Perú, desde los 16.73°S
de latitud se muestra la transición en la Figura 24, a modo de contorción, de una
subducción subhorizontal a una normal.
La subducción inicia con un ángulo promedio desde 26.41 a 31.48° hasta alcanzar
una profundidad de 250 km aproximadamente.
La placa de Nazca en la región sur del Perú alcanza longitudes debajo del
continente de 450 km aproximadamente.
31
VI. REFERENCIAS
1. Barazangi, M y Isacks. (1979). Subduction of the Nazca plate beneath Perú: Evidence
from the spatial distribution of earthquakes: Geoph. Jour. Roy. Astr. Soc., v, 57, 537-
555.
2. Bernal, I. (2002). Aproximación a un modelo detallado de la Sismicidad en el Perú y
características de la energía sísmica liberada. Tesis de Ingeniero Geofísico. UNAS.
159.
3. Bernal, I. Tavera, H. (2002). Geodinámica, Sismicidad y Energía sísmica en Perú.
Monografía. Instituto Geofísico del Perú. 9-49.
4. Cahill, T. y Isacks, B. (1992). Seismicity and shape of the subducted Nazca plate. J.
Geophys. Res, 97, 17.503-17.529.
5. DeMets, C., Gordon, R., Argus, D. y Stem, S. (1990). Current plate motions Geophys
J. Ress, 101, 425-478.
6. Heras, H. (2002). Análisis de la distribución del valor de "b" en la zona de subducción
de Perú. Tesis de Grado UNSA. 19.
7. James, D. (1978). Subduction of the Nazca plate beneath central Perú Geology 6,
174-178.
8. Marocco, R. (1980). Géologie des Andes peéruviennes: Un segment E-W de la chaine
des Andes péruviennes: la déflexion d'Abancay. Etude géologique de la Cordillére
Orientale et des Hauts Plateaux entre Cuzco et San Miguel. Sud du Pérou. Doc.
Orstom 94.
9. Tavera, H. y Buforn, E. (1998). Sismicidad y Sismotectónica del Perú. En Udias, A
y Buforn, E. (ed): Sismicidad y Sismotectónica de América del Centro y Sur. Física
de la Tierra. Universidad Complutense de Madrid. 187-193.
10. Tectonicaprimerof. (2016). TECTONICAPRIMEROF - 0.7 ZONAS DE
SUBDUCCIÓN-COLISIÓN ENTRE PLACAS. [online] Available at:
https://tectonicaprimerof.wikispaces.com/0.7+ZONAS+DE+SUBDUCCI%C3%93
N-COLISI%C3%93N+ENTRE+PLACAS [Accessed 8 Jul. 2016].
