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BRECHAS SISMICAS
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UNIVERSIDAD ANDINA DEL CUSCOFACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TEMA:“BRECHAS SÍSMICAS EN EL PERÚ”
CURSO: Temas Especiales en la
Ingeniería Civil
Presentado por:
Yuleisy Coayla Cupi
Docente:
Ing. Iván Molina Porcel
CUSCO – PERÚ
2015
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CONTENIDO
I. INTRODUCCIÓN....................................................................................................................3
II. OBJETIVOS............................................................................................................................4
III. MARCO TEÓRICO..............................................................................................................5
1. BRECHAS SÍSMICAS..............................................................................................................5
2. DISTRIBUCIÓN DE LAS ÁREAS DE RUPTURA Y DE LAGUNAS SÍSMICAS...............................10
3. CONCLUSIONES..................................................................................................................15
4. REFERENCIAS......................................................................................................................16
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I. INTRODUCCIÓN
Los sismos representan la expresión más clara de que la superficie en la cual
habitamos se encuentra en continua evolución. Por lo tanto, la ocurrencia
continua de estos eventos, sin importar su tamaño, nos permitirá conocer cada
vez más que regiones de la Tierra son más dinámicas con respecto a otras.
Las lagunas sísmicas, en el borde oeste del Perú datan de hace poco más de
130 años.
Desde el año 1500, la presencia de diversas lagunas sísmicas de diferentes
dimensiones han dado origen a sismos de gran magnitud en el pasado.
Las Brechas sísmicas o laguna sísmica corresponden a una zona donde
históricamente han ocurrido terremotos, y en la cual ha transcurrido el tiempo
suficiente como para acumular energía que permita el desarrollo de otro evento
mayor. Generalmente esto se da en periodos que superan los 100 años.
Las características espacio-tiempo de las áreas de ruptura y lagunas símicas
proporcionan herramientas importantes para identificar posibles áreas
propensas a ser afectadas por un sismo. En la actualidad, en el borde oeste de
Perú se ha identificado la presencia de hasta 3 lagunas sísmicas que en el
futuro darían origen a igual número de sismos. Estas lagunas se ubican entre
las áreas de ruptura del sismo de 1974 y 1942/1996 (150 km de longitud); 2001
y 1996 (90 km de longitud) y al sur del área de ruptura del sismo de 2001 (150
km de longitud). Esta última puede involucrar a la gran laguna sísmica presente
en la región Norte de Chile. (500 km de longitud).
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II. OBJETIVOS
Definir el término “Brechas sísmicas”
Conocer las principales características de la sismicidad de una brecha
sísmica.
Estudio de las características a fin de identificar la presencia de lagunas
sísmicas.
Identificar las principales áreas de ruptura y de lagunas sísmicas en el
territorio peruano.
Análisis de la distribución espacial de la sismicidad superficial para
identificar brechas sísmicas.
Descripción de las características en cuanto a la ubicación hipocentral y
tamaño (magnitud) de zonas con presencia de lagunas sísmicas.
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III. MARCO TEÓRICO
1. BRECHAS SÍSMICAS
El concepto de laguna sísmica considera aquellas zonas que en el pasado han
Experimentado la ocurrencia de grandes sismos y que a la fecha, después de
haber transcurrido varias décadas o siglos, estos aún no se repiten, situación
temporal que incrementa su probabilidad de ocurrencia. Para el caso del borde
occidental del Perú, existen estudios iniciales propuestos por Kelleher (1972),
Kelleher y McCann (1976), McCann et al. (1979), Nishenko (1985), Kagan y
Jacson (1991) utilizando la información histórica contenida en Silgado (1978) y
recientemente, Dorbath et al. (1990). Posteriormente, Tavera y Bernal (2005)
recopilan y actualizan la información sobre las áreas de ruptura asociadas a la
ocurrencia de grandes sismos en el borde occidental de Perú y Chile.
FIGURA 1: Laguna Sísmica entre Perú y Chile.
FUENTE: https://ignaciusss.wordpress.com
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En el borde occidental del Perú, para la región centro se ha identificado la
presencia de una laguna sísmica que viene acumulando energía desde el año
1746 (268 años a la fecha). Los sismos ocurridos en los años 1940, 1966, 1970
y 1974 presentaron magnitudes igual o menores a 8,0 Mw (terremoto de Pisco,
2007); por lo tanto, no habrían liberado el total de la energía aún acumulada en
dicha región.
Durante el Siglo XIX, la distribución espacial de las
áreas de ruptura de grandes
sismos ocurridos en el borde occidental de Perú-Chile (áreas de color rojo),muestra la existencia de
algunas zonas en las cuales no habrían ocurrido sismos,Por ejemplo las zonas sur y
centro de Chile, zonas centro y norte de Perú.
EstasZonas son identificadas
como “lagunas sísmicas”.
Figura 2: Borde occidental de Perú y Chile, y distribución de áreas de ruptura y lagunas
sísmicas durante el siglo XIX. La magnitud de los sismos está expresada en la escala de magnitud momento
FUENTE: (Tavera y Bernal, 2005).
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Figura 3: Borde occidental de Perú y Chile, y distribución de áreas de ruptura y lagunas
sísmicas durante el siglo XX. La magnitud de los sismos está expresada en la escala de
magnitud momento (Mw.)
Durante el Siglo XX, en la región sur de Chile, la laguna sísmica de mayor tamaño dio origen al gran sismo de 1960 (9,5 Mw). Luego
ocurrieron otros sismos con menores áreas, desde la zona
costera de la ciudad de Concepción hasta Antofagasta (Chile), para luego mostrar un notable vacío o laguna sísmica que se extiende hasta la región sur de Perú. Esta laguna sísmica
corresponde a los sismos de 1868 y 1877, ambos con magnitudes
mayores a 8,5 Mw. Al norte de la zona costera del departamento de
Arequipa se tienen áreas pequeñas de ruptura distribuidas
hasta la zona costera del departamento de Ancash, para luego presentarse una nueva
laguna sísmica que viene del siglo pasado y que considera, además,
la zona costera de Ecuador.
FUENTE: (Tavera y Bernal, 2005).
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Durante el Siglo XXI, ocurrieron los sismos de Arequipa del 2001 (8,2
Mw),Pisco del 2007 (8,0 Mw), Chile del 2010 (8,8 Mw) y Chile del 2014 (8,0 Mw). De todos ellos, solo el
ocurrido en el año 2010 es considerado como
repetitivo del sismo del año 1835, el resto solo
habrían liberado parcialmente la energía
acumulada en cada región desde la fecha de
ocurrencia del último gran sismo.
Figura 3: Borde occidental de Perú y Chile, y distribución de áreas de ruptura y lagunas
sísmicas durante el siglo XXI. La magnitud de los sismos está expresada en la escala de
magnitud momento (Mw.)
FUENTE: (Tavera y Bernal, 2005).
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2. DISTRIBUCIÓN DE LAS ÁREAS DE RUPTURA Y DE LAGUNAS SÍSMICAS
La ocurrencia continua de sismos de gran magnitud frente al borde oeste del
Perú ha permitido, a lo largo de la historia, evaluar el real potencial de esta
principal fuente sismogénica. Lamentablemente, en los diferentes catálogos
sísmicos del Perú sólo se encuentra información a partir del año 1500, no
siendo, esta base de datos, suficiente como para intentar realizar estudios
estadísticos que permitan obtener resultados con un alto grado de
confiabilidad. Sin embargo, desde el punto de vista observacional es posible
identificar diversas áreas en las cuales existiría la probabilidad de que ocurra
un sismo en el futuro, siendo éstas conocidas como “lagunas sísmicas”. Estas
áreas están rodeadas de otras en las cuales ya ocurrieron sismos importantes,
lo cual permite afirmar que la energía liberada por ellos se habría acumulado
en dichas áreas. En estas condiciones resultaría fácil, en cierto modo,
identificar en el tiempo la presencia de lagunas sísmicas en función de la
distribución de las áreas de ruptura asociadas a sismos de gran magnitud.
2.1 Identificación de asperezas: Valores de “b”
Debe entenderse que la superficie de contacto entre dos placas no se
encuentra en un estado uniforme de distribución de esfuerzos y energía
acumulada, sino que existe una continua liberación de los mismos en forma de
sismos sobre algunas partes de dicha superficie dejando otras con mayor
acumulación de energía llamadas asperezas. El siguiente sismo debe
originarse en esta aspereza o zona de mayor acumulación de energía. A raíz
de estas observaciones, Wiemer y Wyss (1997) desarrollaron una metodología
netamente estadística para identificar la presencia y ubicación geográfica de
dichas asperezas haciendo uso de la información contenida en los catálogos
sísmicos.
El método consiste en resolver la ecuación de frecuencia sísmica propuesta por
Richter (1954): Log N =a – b.M (donde, N es el número de sismos y M, la
magnitud); es decir, conocer el número de sismos para un determinado rango
de magnitud que ocurren en una región durante un periodo de tiempo
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previamente establecido (Ishimoto e Iida, 1939; Gutenberg y Richter, 1944). El
parámetro crítico de esta relación viene a ser el valor de “b” que define la
pendiente de la recta para la distribución frecuencia-magnitud de los sismos, y
que a la vez permite conocer los niveles de esfuerzos acumulados y liberados
en una región. Para tal objetivo, Wiemer y Zuñiga (1994) propusieron el
programa ZMAP (A software package to analyze seismicity) para calcular los
valores de “a” y “b” para áreas pequeñas como parte de otra mayor que fue
previamente discretizada en una malla. El espaciamiento de los nodos de la
malla dependerá de la densidad de los datos del catálogo sísmico y de las
dimensiones del área en estudio.
Para la aplicación de esta metodología, en el Perú se ha hecho uso del
catálogo sísmico para el periodo de 1960 a 2012 (Condori y Tavera, 2012), y
los resultados son presentados en la Figura 4. Para el borde occidental del
Perú se han identificado la existencia de hasta 5 áreas anómalas para el valor
de “b”; es decir, 5 asperezas cuyas dimensiones permitieron estimar la
magnitud de dichos eventos.
La primera aspereza se encuentra en la región sur (A1), frente a la zona
costera de los departamentos de Arequipa, Moquegua y Tacna,
posiblemente asociada con el terremoto de 1868. De acuerdo a las
dimensiones de la aspereza, el sismo podría alcanzar una magnitud de
8.8 Mw. El reciente sismo del año 2001 (8.0 Mw) habría liberado parte
de esta energía y la restante posiblemente sea la causante de otro
sismo de magnitud del orden de 8,2 Mw.
La segunda aspereza (A2) se encuentra ubicada frente a la zona costera
del extremo noroeste del departamento de Arequipa (Yauca – Acari),
estando asociado al terremoto de 1913. El área de esta aspereza
permite estimar la posible ocurrencia de un sismo con magnitud del
orden de 7,5 Mw.
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Figura 4: Mapa de periodos de retorno local para las principales asperezas identificadas en el borde occidental de Perú, obtenido a partir de la variación espacial del valor de “b” y la
metodología propuesta por Wiemer y Zuñiga (1994), (Condori y Tavera, 2012)
FUENTE: (Condori y Tavera, 2012)
La tercera y cuarta aspereza (A3, A4) se encuentran en la zona
costera del departamento de Lima y estarían asociadas al
terremoto de 1746. De acuerdo a las dimensiones de dichas
áreas, el sismo podría presentar una magnitud de 8,8 Mw.
La quinta aspereza (A5), se encuentra frente a la zona costera de
Chiclayo y podría estar asociado al terremoto de 1619. Esta
aspereza de menor tamaño correspondería a un sismo con
magnitud del orden de 7,7 Mw.
2.2 Área de acoplamiento sísmico
Con el desarrollo de la instrumentación geofísica se ha logrado diseñar equipos
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de GPS (Global Positioning System) capaces de registrar con precisión los
desplazamientos mínimos de la corteza terrestre. Paralelamente, se han
desarrollado nuevas metodologías de investigación que han permitido utilizar
dicha información. Debe entenderse que dentro del proceso de convergencia
de placas, la Sudamericana se desplaza milimétricamente sobre la de Nazca
en dirección Oeste (hacia el mar), siendo los desplazamientos mayores debido
a la ocurrencia de sismos de gran magnitud. En este contexto, de instalarse
una estación de GPS en un punto costero (por ejemplo, en el distrito de La
Punta), las mediciones continuas deberían indicar el desplazamiento de la
placa Sudamericana en dirección Oeste a una determinada velocidad por año.
Si en alguna zona no se evidencian desplazamientos o éstos son menores que
en las zonas adyacentes, debe entenderse que la tensión y la energía se
vienen acumulando, y que al liberarse darían origen a un sismo de gran
magnitud.Figura 5: Esquema que muestra la convergencia de placas en el borde occidental del Perú y el
proceso de generación de sismos y tsunamis.La línea en rojo representa al área de acoplamiento sísmico o de acumulación de energía. El
proceso de subducción deforma el bordecontinental hasta un máximo de acumulación de energía que luego es liberada produciendo el
sismo y tsunami.
FUENTE: (Condori y Tavera, 2012)
2.3 LAGUNA SÍSMICO EN EL NORTE DE CHILE Y SUR DE PERÚ
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Los terremotos de mayor intensidad en la historia de Perú se han
producido en la zona sur este país. La zona norte de Chile y sur de Perú
también son una fuente de preocupación en términos de vulnerabilidad
sísmica por la llamada "laguna" sísmica que numerosos investigadores
han determinado. Estos vacíos o "gaps" sísmicos corresponden a
regiones que no han tenido grandes terremotos desde hace 30 años o
más. Este método de identificación del potencial sísmico de las zonas de
subducción fue propuesto por Eedotov (1965) y fue aplicado a Chile por,
entre otros, Kelleher et al. (1973), McCann et al. (1979) y Nishenko
(1985). Kelleher et al. (1973), los cuales propusieron que el estudio de la
sismicidad histórica de grandes terremotos puede interpretarse como
ciclos sucesivos de carga lenta de las zonas de ruptura durante períodos
intersísmicos y la descarga violenta de las tensiones acumuladas en un
breve periodo de tiempo, ya sea en uno o varios terremotos. La zona
Norte de Chile y del Sur del Perú fue el escenario de dos de los más
fuertes terremotos conocidos en Chile: el de 1968 en el sur del Perú y de
1977. Varios estudios detallados de las zonas de rupturas de estos dos
grandes terremotos (Compte y Pardo, 1991; Dorbath et al., 1990)
muestran que la ruptura del terremoto del 9 de mayo de 1877 se extendió
prácticamente 500 km desde unos 50 km al Sur de Arica hasta 50 km al
Norte de la ciudad de Antofagasta. Raúl Madariaga, en su paper
"Sismicidad de Chile" identifica en esta zona del norte de Chile y sur del
Perú una gran laguna sísmica que debe ser foco de atención.
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FIGURA 05: Laguna sísmica en el norte de Chile y Sur de Perú
3. CONCLUSIONES
Considerando que el borde occidental de la región central del Perú no es
ajeno a la ocurrencia de grandes sismos, surge la inquietud de conocer la
probabilidad de ocurrencia de un evento sísmico de gran magnitud y
posterior tsunami que pueda afectar a las principales ciudades costeras del
Perú.
Dentro de este contexto, se han realizado varios estudios utilizando
diversos tipos de datos y metodologías para conocer, a priori, la geometría y
ubicación geográfica del área de mayor acumulación de energía que pueda
dar origen a un sismo de gran magnitud.
El método más efectivo para mitigar los efectos destructivos de los
terremotos, es considerar que en las regiones sísmicas tarde o temprano
ocurrirán terremotos. Es necesario que el hombre desarrolle sus
actividades, seleccione el lugar, construya sus edificaciones y otras obras
de acuerdo a las enseñanzas que la naturaleza nos ha dejado de manera
reiterativa y muchas veces dolorosa.
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El análisis y la evaluación de las áreas de ruptura de los grandes sismos
ocurridos en el borde oeste del Perú, ha permitido aceptar que dicho borde
de convergencia de placas es uno de los mayores en cuanto se refiere a su
potencial sísmico.
El intentar predecir la ocurrencia de un sismo implica conocer los siguientes
parámetros: Predicción = Lugar + Tamaño + Fecha.
los grandes sismos pueden tener períodos de recurrencia de muchos años
y su magnitud suele ser proporcional al período de acumulación de energía
y a las dimensiones del área comprometida en la futura ruptura.
El análisis de la distribución espacial de la sismicidad superficial ha
permitido identificar la presencia de asperezas con diferentes dimensiones y
longitudes, todas ellas ubicadas entre los sismos ocurridos en los años
2001 y 1996. En estas áreas ocurrieron sismos en el pasado; por lo tanto,
ellos ocurrirán en el futuro y posiblemente tengan las mismas características
en cuanto a la ubicación hipocentral y tamaño (magnitud).
La base de datos del Catálogo Sísmico ha permitido evaluar la presencia
aleatoria, en el borde oeste del Perú, de diversas áreas de ruptura y de
otras de lagunas sísmicas desde el año 1500 a la fecha. En la actualidad las
zonas más relevantes o comprometidas con la ocurrencia de un sismo en el
futuro son: área de 150 km de longitud al sur del departamento de Lima y
norte de Ica y entre las áreas de ruptura de los sismos de 1974 y 1942/
1996; área de 90 km de longitud al sur del departamento de Ica y entre las
áreas de ruptura de los sismos de 1942/ 1996 y 2001; área de 150 km. de
longitud frente a los departamentos de Moquegua y Tacna y entre las áreas
de ruptura de los sismos de 2001 y 1877 (Chile). Para la región norte de
Chile, el área con mayor probabilidad para dar origen a un gran sismo está
entre las ciudades de Arica y Antofagasta, con una longitud de 500 km.
4. REFERENCIAS
1. XII Congreso Geológico Chileno Santiago, 22-26 Noviembre, 2009
15
2. Instituto de la Construcción y Gerencia Diseño Estructural
Sismorresistente PT-07, junio 2012, 3ª. Edición.
3. AGÜERO C. & H. TAVERA (2004). Catálogo de Mapas de Isosistas de
Sismos ocurridos en el Perú desde el año 1500. CNDG-Sismología,
Instituto Geofísico del Perú, en preparación. Lima.
4. Escenario de sismo y tsunami en el borde occidental de la región central
del Perú. Hernando Tavera, Lima- Perú 2014.
5. Characteristics Space – Time of the superficial seismicity in the South
region of Peru during the period from 1976 to 2005
16
