sismicidad

 GEOLOGIA
SISMICIDAD
DEFINICION
Es un evento geológico que se produce por las
acciones y movimientos violentos de la corteza
terrestre.
• Los sismos son movimientos bruscos de la
superficie que se producen en aquellas zonas
donde se enfrentan dos placas; es decir, en
áreas que son geológicamente inestables.
Más precisamente, se producen cuando las
presiones y tensiones entre placas superan la
elasticidad de las rocas; entonces, se libera
una gran energía que se propaga como ondas
y que, al llegar a la superficie, provoca
movimientos bruscos o sacudidas.
• Son perturbaciones, vibraciones o
movimientos del suelo, por fractura o
ruptura de la capa exterior de la tierra, por
un proceso de acumulación gradual de
energía.
Magnitud
Mide el tamaño de un sismo relativo a la energía disipada
en el hipocentro (foco) en forma de ondas elásticas. Existe
una variedad de escalas que dependen del tipo de ondas
utilizada, del periodo, instrumento, distancia, etc.
Energía (Es)
La energía sísmica es la porción de la energía total (~40%) disipada
en el foco, radiada en forma de ondas sísmicas.
Relación Magnitud-Energía
Log (Es) = 11.8 + 1.5 Ms [ergs]
Intensidad
Es la medida de los daños
producidos por un sismo según
su fuerza en un determinado
lugar.
Es una medida
subjetiva. En Chile se utiliza
la escala de Mercalli, con
grados del I (percibido por
muy pocos) al XII (daño total).
Parámetros de
un Sismo
Los parámetros de un sismo son el Foco, el epicentro, la
profundidad, la Distancia epicentral, la distancia
hipocentral, la Amplitud del movimiento y su duración
(coda). Además de sus coordenadas de espacio y de
tiempo según el lugar y hora de ocurrencia del evento.
Epicentro
Lugar que queda
exactamente arriba del
sitio donde se inicia la
liberación de energía. A
partir de ese lugar se
producen las vibraciones.
Mientras más cerca se
esté del epicentro, más
fuerte se sienten los
movimientos.
Foco
El foco o hipocentro es lugar del evento, se
encuentra bajo la tierra y es el origen de las
vibraciones
El
sitio donde se inicia la ruptura se llama foco y su
proyección en la superficie de la tierra, epicentro.
El Fenómeno Sísmico
Se manifiesta como un frente de ondas circulares que se
alejan en forma concéntrica del foco, propagándose por
el interior de la tierra, produciendo vibraciones en la
superficie.
Ciclo sísmico
El ciclo sísmico es el periodo de tiempo entre dos
sismos principales en una fuente sismogénica y los
procesos que generan estos eventos.
Las ondas sísmicas son la
transformación de la energía
potencial en energía cinética.
Existen dos tipos de ondas.
Pueden ser de cuerpo
(interiores) como las P y las S, y
superficiales como las de R y L.
Las ondas sísmicas fuertes pueden viajar largas
distancias y causar enormes daños. Pero aún las ondas
sísmicas más tenues pueden viajar lejos y ser
detectadas por instrumentos científicos llamados
sismógrafos.
En el hipocentro se originan sólo dos tipos de ondas, una
onda longitudinal compresional (P) y una onda transversal o
de corte (S).
Ondas “P” (Presión)
Se sienten primero, dilatan y contraen el suelo
provocando cambios en su volumen, son más
rápidas (4.5 y 6.5 km/seg) tienen efecto de
retumbo, hacen vibrar paredes y ventanas.
Ondas “S”(Deslizamiento)
Viajan a menor velocidad, sus movimientos
verticales y horizontales deforman el suelo,
producen daño a las construcciones.
“Superficiales L y R” (Longitud)
Son lentas, viajan por la periferia de la corteza, tienen gran
amplitud, son causantes de los mayores desastres.
Tipos: Ondas Love o de torsión, con movimiento
perpendicular a la dirección de propagación y ondas
Rayleigh cuyo movimiento es elíptico con respecto a la
dirección de las ondas P y S.
Ondas L
Ondas R
ONDAS RAYLEIGH
Son combinaciones de ondas P y SV. El movimiento de
partículas que produce es compresional y de cizalle,
contenido en el plano de propagación de la onda. Este
movimiento es elíptico y retrógrado.
ONDAS LOVE
Son combinaciones de ondas SH. El movimiento de
partículas asociado es de cizalle, normal al plano de
propagación de ondas.
Falla Geológica
Falla de San Andrés
Placa de
Norteamérica
Falla Motagua
Polochic
FALLAS:
Las fallas corresponden a desplazamientos relativos de masas
rocosas por medio de un plano (plano de falla), que se producen
en la zona de deformación frágil, como única forma de liberar el
stress al cual se pueden ver sometidas.
Tipos de fallas:
NORMAL
INVERSA
DE RUMBO (DEXTRAL Y SINISTRAL)
Falla Normal
Falla Inversa
Fallas de desplazamiento horizontal
Graven
PLIEGUES
Encorvamientos de los estratos dispuestos originalmente en
forma horizontal, producto de esfuerzos que han conducido a la
deformación ductil de los materiales.
Elementos:
Limbos o flancos, charnela, eje, plano axial y busamiento.
Tipos de Pliegues:
Asimétricos, Tumbados, Anticlinorios y
Sinclinorios.
Pliegue busante
Pliegues anticlinales y sinclinales
Estrés y deformación en la zona dúctil y frágil
Si usted camina del centro de la estructura hacia afuera y se
encuentra con estratos cada vez más antiguos entonces está
en presencia de un sinclinal o una depresión. En la depresión
se repiten los estratos en forma concéntrica. Lo contrario
sucede con los domos y anticlinales.
Son el 3% del total de sismos, con profundidad entre
300 km. y 900 km. con un máximo de 900; son los de
más energía por la profundidad, aunque el efecto
en superficie es tenue pero extenso; se sienten en una
zona tan extensa como la comprendida entre Venezuela
y Perú.
Estos sismos se explican por cambios de fase de las
rocas del manto (implosión) o por rupturas en el flujo
plástico del manto (explosión). Para diferenciar ambos
mecanismos focales nos basamos en la primera onda
sísmica que llega a la estación de registro.
Son el 5% del total de los sismos y aparecen a una
profundidad entre 70 y 300 km. Son típicos de zonas
de subducción, los focos de ellos van delimitando el
plano de Beniof. Son los segundos en energía, ya que a
esta profundidad la Tierra no almacena tanta como en
el caso anterior, pero dado su carácter más somero son
destructivos; ejemplo Manizales 1979. El registro de
estos sismos, en la superficie, muestra pocas
frecuencias altas. Ello se explica por un filtraje de las
capas recorridas, ejercido sobre el frente ondulatorio,
que podríamos interpretar como un consumo de
energía en el transporte de las ondas sísmicas.
Son sismos de fallas, y
representan el 85% de los
sismos. Se dan en el interior de
las placas tectónicas, cuando la
energía se libera por sus zonas
más débiles (fallas). Son los más
destructivos aunque acumulan
menos energía que los anteriores
dado que se dan a menos de 70
Km. de profundidad, ejemplo
Popayán 1983 y Quindío 1999.
Se distinguen porque tienen múltiples
premonitores y réplicas, ya que a esta
profundidad las rocas, antes que plásticas son
rígidas. Los premonitores son las rupturas
que anteceden al paroxismo y las réplicas son
las que lo suceden. Aunque tengan una
magnitud inferior en un grado, su magnitud
suele tener una intensidad de un grado más.
Para estos sismos por fallas, el mecanismo
focal sugiere el tipo de movimiento de la
falla.
Son el 7% de los sismos y se presentan a menos
de 20 Km. de profundidad. A diferencia de los
otros la aureola de daños es de pocos Km.
porque el foco es muy puntual y gran parte de
la energía se libera en la atmósfera. Cuando las
burbujas del magma alcanzan la zona rígida de
la corteza y los volátiles disueltos cambian a la
fase gaseosa, si la presión del fundido es
suficiente, se provoca el emplazamiento del
magma en regiones superiores y el escape de
gases que deforman y fracturan la corteza.
La velocidad de ascenso del magma, como su volumen,
suelen inferirse por la magnitud de los sismos y
desplazamiento temporal de los focos sísmicos.
La interpretación de éstos
fenómenos puede corroborarse
a veces por la dinámica que
muestre la extensión del
campo o de deformaciones
(disminuyendo)
y
la
intensidad
de
las
deformaciones (aumentando)
en superficie.
“Cinturón de Fuego”
Cruza el Continente Americano de Norte a Sur con gran actividad
volcánica y sísmica.
“Cinturón de Fuego”
Se extiende alrededor del Océano Pacífico y las costas de
América, Asia y Oceanía.
Son producidos por detonaciones de bombas
nucleares, etc. Tienen una profundidad de menos
de 2 Km. y foco muy puntual; así gran parte de
la energía se libera en la atmósfera.
Puede ser natural como el producido
por mareas terrestres, olas, viento; o
artificial como el producido por
vehículos en movimiento, etc.
Los instrumentos son los
sismógrafos y los acelerógrafos.
Pueden ser equipos analógicos
(mecánicos) y analógicos
(electrónicos).
Sismógrafo
Instrumento que registra el movimiento del suelo causado por las
ondas sísmicas.
Es una masa suspendida por un resorte sostenido a un soporte
empotrado en el suelo. Cuando el suelo se mueve, se mueve el
soporte y se registra el movimiento en papel permitiendo medir el
desplazamiento entre la masa y el suelo.
En el registro se identificarán los intervalos
de tiempo y la amplitud de las sacudidas
individuales, y la duración total del sismo.
Se requieren tres sismógrafos para el
registro completo del evento, según sus
componentes X, Y, Z, con el propósito de
observar un movimiento que de por sí es
Tridimensional.
Red Sismológica
Serie de sismógrafos ubicados en puntos estratégicos para
observar la sismicidad de una región.
Determina con precisión el epicentro de un sismo y sus
características.
Acelerógrafo
A diferencia del sismógrafo, el péndulo se suspende de un
resorte; el acelerograma registra la aceleración del suelo,
obteniéndose de él además (indirectamente) la velocidad y el
desplazamiento de las partículas; con este registro se puede
conocer la respuesta del suelo colocando el instrumento en el
piso y la del conjunto suelo-estructura, colocando el instrumento
sobre la estructura. Indirectamente se puede entonces conocer el
comportamiento de la estructura.
La ingeniería sismorresistente busca, entre otras cosas, evaluar la
influencia de las condiciones locales de las formaciones naturales
en el riesgo sísmico, que no se presente resonancia, es decir, que
la frecuencia natural de oscilación de la estructura quede
desfasada de las frecuencias dominantes de los diferentes sismos,
que se generen desde las fuentes sísmicas locales.
Escala de Intensidad
A finales del siglo pasado el sismólogo italiano de-Rossi y el
suizo Forel propusieron la escala de intensidad de diez grados
conocida como Rossi-Forel para catalogar los daños producidos
por los sismos. En 1902 Giuseppe Mercalli propuso una escala
de doce grados.
Escala de Mercalli Modificada
Existen varias escalas que miden la intensidad. En México se
utiliza la de Mercalli Modificada (MM). Usa números romanos, la
intensidad de grado II corresponde a sismos sentidos únicamente
en circunstancias especiales, generalmente pasan desapercibidos.
La intensidad máxima de XII implica que hubo destrucción total.
Escala de Mercalli
I
II
III
IV
Se advierte por pocas personas y en condiciones de perceptibilidad
favorables.
Se percibe por personas en reposo, ubicadas en pisos superiores de
edificios.
Se percibe en interiores de edificios y casas.
Los objetos colgantes oscilan visiblemente. La percepción es semejante a
la producida por el paso de un vehículo pesado.
V
La mayoría lo percibe. Los líquidos oscilan en sus recipientes y pueden
derramarse. Los péndulos de los relojes alteran su ritmo o se detienen. Es
posible estimar la dirección principal del movimiento sísmico.
VI
Todos lo perciben, se atemorizan y salen al exterior. Inseguridad para
caminar. Ruptura de cristales, y objetos frágiles. Los muebles se
desplazan. Se producen grietas en estructuras. Se hace visible el
movimiento de los árboles.
Escala de Mercalli
VII
Dificultad para mantenerse en pie. Daños en estructuras de albañilería mal
construidas. Caída de ladrillos, cornisas y diversos elementos
arquitectónicos. Se producen ondas en los lagos; el agua se enturbia.
VIII
Difícil manejar vehículos. Daños y derrumbe parcial en estructuras bien
construidas. Caen monumentos, columnas, torres y estanques elevados.
Cambios en las corrientes de agua y en la temperatura de vertientes y
pozos.
IX
Se produce pánico general.
X
Se destruye gran parte de las estructuras de toda especie. El agua de
canales, ríos, lagos, sale proyectada a las riberas.
Muy pocas estructuras quedan en pie. Los rieles de las vías férreas quedan
fuertemente deformados. Las tuberías (cañerías subterráneas) quedan
totalmente fuera de servicio.
El daño es casi total. Se desplazan grandes masas de roca. Los niveles y
perspectivas quedan distorsionados.
XI
XII
Escala de Magnitud
Se usan para representar la energía liberada por cada
sismo.
El sismólogo Richter en 1935 ideó una escala que va del
1 al 9 que se basa en la fuerza de las ondas sísmicas: P, S
y L.
Escala de Richter
Escala logarítmica con valores
entre 1 y 9; Ej. un temblor de
magnitud 7 es diez veces más
fuerte que uno de magnitud 6,
cien veces más que otro de
magnitud 5, mil veces más que
uno de magnitud 4.
Escala de Richter
• < de 3.5 no se siente, pero es registrado.
• 3.5 - 5.4 se siente, causa daños menores.
• 5.5 - 6.0 ocasiona daños ligeros a edificios.
• 6.1 - 6.9 ocasiona daños severos en áreas donde vive
mucha gente.
• 7.0 - 7.9 sismo mayor, causa graves daños.
• 8 o + gran sismo, destrucción total a comunidades.
Réplicas
Movimientos de menor
intensidad que se presentan
posterior a un gran sismo.
Ocasionadas por el reajuste
de la región afectada,
pueden presentarse durante
las semanas o meses
siguientes.
Daños Colaterales
Los sismos pueden producir otros
fenómenos peligrosos
ocasionados por desprendimiento
de grandes volúmenes de lodo y
roca en laderas de montañas o
volcanes, formando
aludes o
avalanchas que se
desplazan
por varios kilómetros, arrasando y
sepultando ciudades enteras.
Tsunamis
Se producen después de un gran sismo con origen en la
superficie marina que le provoca hundimientos.
Inicialmente el agua de las playas se retira, regresando después en
olas de gran tamaño provocando importantes daños a las
poblaciones costeras.