INTRODUCCION A LA GEOLOGIA DE TERREMOTOS

Introducción a la Geología
de Terremotos
-Geología de Terremotos, Tectónica activa y Neotectónica
Neotectónica..
-Fallas activas
-Estructura y Segmentación de las fallas
fallas..
Dpto. Geodinámica UCM
José J. Martínez Díaz
Grupo UCM‐
UCM‐CAM de CAM de Tectónica
Tectónica Activa y Paleosismicidad www.ucm.es/info/tectact/index.html
http://www.ucm.es/info/tectact/index_esp.html
http://www.ucm.es/info/tectact/index_esp.html
Geología de Terremotos
-Geología de Terremotos,
Terremotos Tectónica Activa y Neotectónica
-Clasificación de las fallas según su actividad
-Conceptos de falla activa y falla capaz
-Fallas sísmicas y asísmicas
-Estructura
E t
t
y Segmentación
S
t ió de
d las
l fallas
f ll
-Recurrencia
-Paleosismología
-Métodos de datación
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
¿Q
Qué es un terremoto
terremoto?
?
Terremoto
Ondas elásticas
Efectos
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
¿QUÉ ES UN TERREMOTO?
A
o
Fault
Estado inicial
B
g
fC
/S
urH
apcnotbedlyw
xM
hisP
T
Acumulación
Ac
m lación de
deformación
o
C
Movimiento
cosísmico
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Grove K. Gilbert
Owens Valley de 1872.
Gilbert, G.K., 1884, A theory of the earthquakes of the
Great Basin:
Basin: American Journal of Science, v. 27, p. 4949-53
De: Seismicity of the United States, 1568-1989 (Revised), by Carl W. Stover and
Jerry L. Coffman, U.S. Geological Survey Prof. Pap. 1527, Washington: 1993.
Geología de Terremotos
La ciencia del estudio de los terremotos (sismología, sismotectónica, geología
estructural, geomorfología, etc.) es una disciplina muy joven.
Algunos hitos históricos que han marcado su desarrollo:
1884 G. K. Gilbert publica observaciones en relación con las fracturas generadas
por ell tterremoto
t de
d Owens
O
V ll d
Valley
de 1872
1872.
1910 H. F. Reid publica el modelo del rebote elástico para explicar las
observaciones del terremoto de San Francisco de 1906.
1935 C. F. Richter cuantifica el tamaño de los terremotos mediante la creación de
una escala de magnitud.
1954 B
B. Gutenberg y Richter relacionan la frecuencia de los terremotos con su
tamaño mediante una ley potencial
1965 J.
J T.
T Wilson formula las bases de la Tectónica de Placas
1966 K. Aki publica las primeras medidas de momento sísmico para el terremoto
de 1964 en Niigata (Japón)
(
ó )
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Conceptos relacionados con la Geología de
Terremotos
C
Concepto
t d
de T
Tectónica
tó i Activa
A ti
Wallace (1986): “estudio de los movimientos tectónicos que son
p
que
q ocurran en un periodo
p
de tiempo
p q
que afecte a la
esperados
sociedad”
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Conceptos relacionados con la Geología de
Terremotos
Concepto de Neotectónica
Ha variado en función de si consideramos:
Parámetro Tiempo dominante
Parámetros Espacio y Tiempo combinados
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Concepto de Neotectónica
Parámetro Tiempo dominante
- Ovruchev
O
h
(1948
1948)): “Estudio
“E t di d
de los
l
movimientos
i i t
t tó i
tectónicos
recientes producidos a finales del Terciario y primera mitad del
Cuaternario”
- P. L. Hancock (1988
1988)): “estudio de los movimientos de edad
terciaria superior
p
que se p
q
producen en la Tierra,, especialmente
p
aquellos en armonía con los movimientos corticales verticales y
horizontales contemporáneos”
- Slemmons (1991): “eventos y procesos tectónicos producidos
en tiempos post-miocenos”
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Concepto de Neotectónica
Parametros Espacio y Tiempo combinados
- Morner (1990) “La fase neotectónica comienza en diferentes
momentos en función del régimen tectónico”.
- MüirMüir-Wood (1992): Concepto de “Régimen Tectónico Vigente o
Current tectonic Regime
Regime”
Neotectónica
“Estudio de estructuras y procesos tectónicos generados o reactivados
dentro del régimen tectónico vigente en la zona considerada”.
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Conceptos relacionados con la Geología de
Terremotos
C
Concepto
t d
de Paleosismología
P l
i
l í
- Solonenko
Solonenko,, 1973; Sieh,
Sieh, 1978; Wallace, 1981, Mcalpin 1996
1996:
Estudio de terremotos prehistóricos, especialmente su
localización tamaño y edad
localización,
Ciencia que estudia los terremotos preservados en el registro
geológico con el fin de caracterizar el comportamiento prehistórico
de las fallas sísmicamente activas
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Geofísica Regional
+
GEOLOGÍA DE TERREMOTOS
Geología Estructural
+
Neotectónica Regional
+
Cartografía Geológica
+
Geología del Cuaternario
+
Geomorfología Tectónica
+
Modificado de Berryman (2001)
Geocronología, incluyendo:
-Isótopos cosmogénicos
-luminescencia
l i
i
-fission-track
-U-series
+
Datación Relativa, incluyendo:
-paleosuelos & geomorfología
-alteración de rocas y minerales
=
Geología de Terremotos
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
B.
Geología de Terremotos
+
Estratigrafía y Dataciones de detalle
=
paleosismología
l
i
l í
Modificado de Berryman (2001)
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
C.
Geología de Terremotos
+
paleosismología
+
sismicidad histórica
+
atenuación movimiento suelo
=
peligrosidad sísmica
Modificado de Berryman (2001)
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
El objetivo final de los estudios de Neotectónica, Geología de
terremotos y Paleosismología es la obtención de datos necesarios para
la determinación correcta de la Peligrosidad sísmica de una zona o
emplazamiento
Peligrosidad
Sísmica
Sismología + Paleosismología
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Geología de Terremotos
-Geología de Terremotos,
Terremotos Tectónica Activa y Neotectónica
Neotectónica..
-Clasificación de las fallas según su actividad.
actividad.
-Conceptos de falla activa y falla capaz
capaz..
-Fallas sísmicas y asísmicas
-Estructura y Segmentación de las fallas
fallas..
-Recurrencia
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
TIPOS DE FALLAS SEGÚN SU GRADO DE ACTIVIDAD
-1. Clasificación de carácter CIENTÍFICO
-Falla Activa: “fallas que se han movido dentro del RTV”
-Falla Extinta: “falla que NO se ha movido durante el RTV”
no
-Falla Potencialmente Activa (Ambraseys, 1978): “Fallas que
se
p
que
q se encuentran adecuadamente
han movido durante el RTV,, pero
orientadas respecto al régimen tectónico actual”.
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
TIPOS DE FALLAS SEGÚN
Ú SU GRADO DE ACTIVIDAD
-2. Clasificación de carácter APLICADO
(USNRC)
-Falla Activa: “Falla que ha experimentado algún movimiento dentro de
los últimos 50.000 años” (U.S. Nuclear Regulatory Commission).
-Falla
Falla Capaz: “Falla
Falla que ha experimentado recurrencia dentro de los
últimos 500.000 años” (U.S. Nuclear Regulatory Commission).
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
TIPOS DE FALLAS SEGÚN SU GRADO DE ACTIVIDAD
-2. Clasificación de carácter APLICADO
(NSCJ)
-Falla Activa: “Falla Cuaternaria”
-Falla
F ll Activa
A ti (a
( considerar
id
en los
l cálculos):
ál l ) “Falla
“F ll que ha
h
experimentado recurrencia dentro de los últimos 50.000 años”
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
TIPOS DE FALLAS SEGÚN SU GRADO DE ACTIVIDAD
-2. Clasificación de carácter APLICADO
(EUROCODE)
-Falla Activa: “Falla con una velocidad de movimiento >1.0 mm/a y con
evidencia de ruptura superficial en los últimos 11000 años
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Geología de Terremotos
-Geología de Terremotos, Tectónica activa y neotectónica.
-Clasificación
Cl ifi
ió de
d las
l fallas
f ll según
ú su actividad.
ti id d
-Conceptos de Falla activa y falla capaz.
-Fallas sísmicas y asísmicas: corteza sismogenética
-Estructura y segmentación de las fallas.
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
-Fallas sísmicas y asísmicas: corteza sismogenética
Comportamiento
sísmico
Comp.
asísmico
Stick slip...
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Fallas asísmicas.
Falla de Hayward (California)
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Falla de Hayward (California)
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Falla de Hayward (California)
1971
1987
1974
1993
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Fallas sísmicas
IZMIT 1999
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
IZMIT 1999
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
-Fallas sísmicas: corteza sismogenética
La reactivación de las fallas se produce en los kilómetros más
superficiales de la corteza: CORTEZA SISMOGENETICA. El tamaño
de esta depende de las condiciones mecánicas de la roca
Sibson, 1989
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
MODELO SINOPTICO DE FALLA ACTIVA
Sibson, 1989
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Asperezas
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
El tamaño de un terremoto por tanto
depende de las dimensiones de la ruptura
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Momento sísmico:
sísmico:
M =  A
Mo
 A
[F x L] (Dina x cm; N x m)
(Mo (Newton metro))
 = Módulo de cizalla:
32 GPa para la corteza
75 GPa para el manto
A = área de ruptura (L*W)
 = desplazamiento medio durante el terremoto
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Relación Área de ruptura
p
– Magnitud
g
Momento
9
9
Magnittud (M)
8
A
Desgarre
I
Inversa
Normal
B
Desgarre
Inversa
Normal
8
148 terremotos
148 terremotos
7
7
6
6
5
5
M = 4.07 + 0.98*log(RA)
g( )
4
1
10
100
1000
2
Area de ruptura (Km )
10
4
1
10
100
1000
10
4
2
Area de ruptura (Km )
• Wells y Copersmith
Copersmith, 1994
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Relación Máximo desplazamiento – Magnitud momento
Mom
mento Mag
gnitud (M)
9
8
9
A
Desgarre
Inversa
Normal
8
B
Desgarre
Inversa
Normal
80 terremotos
7
7
6
6
5
5
M = 6.69 + 0.74*log
g ((MD))
4
0.01
0.1
1
Má imo despla
Máximo
desplazamiento
amiento (m)
10
0.01
0.1
1
10
Má imo despla
Máximo
desplazamiento
amiento (m)
• Wells y Copersmith
Copersmith, 1994
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Geología de Terremotos
-Geología de Terremotos,
Terremotos Tectónica activa y neotectónica
neotectónica..
-Clasificación de las fallas según su actividad.
actividad.
-Conceptos de falla activa y falla capaz
capaz..
-Fallas sísmicas y asísmicas
asísmicas..
-Estructura y Segmentación de las fallas
-Recurrencia
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Segmentación de fallas activas
• La segmentación es fundamental a la hora estimar el
potencial sismogético de una falla ya que condicionar
el tamaño máximo o el tamaño característico de los
terremotos
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Tipos
p de segmentos
g
(MCalpin,
(
p 2009))
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Segmentación Wasatch Fault (Chang and Smith, 2002).
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Implicaciones importantes en Peligrosidad Sísmica
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Geología de Terremotos
-Geología de Terremotos,
Terremotos Tectónica activa y neotectónica
neotectónica..
-Clasificación de las fallas según su actividad.
actividad.
-Conceptos de falla activa y falla capaz
capaz..
-Fallas sísmicas y asísmicas
asísmicas..
-Estructura y Segmentación de las fallas
-Recurrencia
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Villamor y Berryman, 1999
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
FUENTE: FALLA ACTIVA (régimen
(régimen téctonico
téctonico))
TAMAÑO: ÁREA DE RUPTURA ((estructura
estructura de
la falla y la mecánica de la corteza
corteza))
RECURRENCIA: VELOCIDAD DE LA FALLA
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
-2. Cambios de esfuerzos de Coulomb estáticos
Parsons et al. (2000)
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad
Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad