101 cOMAR.p65 - Interciencia

COMUNICACIONES
REPORTS
COMUNICAÇÕES
EL TERREMOTO DE CARIACO, ORIENTE DE VENEZUELA,
DEL 9 DE JULIO DE 1997
OMAR J. PÉREZ
RESUMEN
El 9 de Julio de 1997, un terremoto destructor con una
magnitud de onda superficial Ms = 6.8 ocurrió en el Noreste de
Venezuela, dejando un saldo de 122 muertos, más de 600 heridos, más de 2000 viviendas destruídas, y sobre los US $ 100
millones en pérdidas. El epicentro principal fué localizado cerca
de las poblaciones de Cariaco y Casanay en el Edo. Sucre. El
evento estuvo asociado a la traza principal de la falla de El
Pilar, de rumbo cercano a la E-O, y generó una ruptura de ~80
kms de longitud, parte de ella (~55 kms) en la superficie continental, y el resto bajo las aguas del Golfo de Cariaco. Esta
falla es parte del borde entre las placas del Caribe y Sur América, de orientación general E-O. El mecanismo focal para este
evento muestra un fallamiento transcurrente lateral dextral con
buzamiento pseudo vertical, sobre una superficie de rumbo cercano a la E-O. Este es el mismo rumbo observado para la ruptura superficial, cuyas mediciones de campo indican
dezplazamientos cosísmicos laterales dextrales de hasta 45 cms,
y desplazamientos posteriores (after-slip) de hasta 16 cms. Inmediatamente después de la ocurrencia del terremoto, un equipo
de la Universidad Simón Bolívar realizó un trabajo de campo
de seis días en la región. En esta comunicación se analizan los
resultados de ese esfuerzo, incluyendo las características sismológicas del evento; la ruptura cosísmica y cantidad de desplazamiento tal como observado en superficie; los daños producidos
en obras de ingeniería, los efectos colaterales en los suelos, así
como el potencial sísmico actual de la Falla de El Pilar.
PALABRAS CLAVE / Terremoto / Sismología / Tectónica /
El 9 de Julio de 1997, a las
19h: 24m: 11s GMT, un terremoto destructor con una magnitud momento Mw = 6.8
ocurrió en el noreste de Venezuela, dejando un saldo de
122 muertos, más de 600 heridos, más de 2000 viviendas
destruídas, y sobre los US $
100 millones en pérdidas. El
epicentro principal (estrella sólida en la Figura 1) fué localizado cerca de las poblaciones
de Cariaco y Casanay en el
Edo. Sucre. El evento estuvo
Universidad Simón Bolívar, Departamento de Ciencias de la Tierra, Sartenejas, Caracas, Venezuela
asociado a la traza principal
de la falla de El Pilar, de rumbo cercano a la E-O, y generó
una ruptura de ~80 kms de
longitud, parcialmente observable por ~55 kms en la superficie continental, y el resto bajo
las aguas del Golfo de Cariaco
(Figura 1). Esta falla es parte
del borde entre las placas del
Caribe y Sur América, de
orientación general E-O
(Molnar y Sykes, 1969;
Jordan, 1975; Pérez y Aggarwal, 1981; Deng y Sykes,
1995; Russo et. al., 1993; Pérez et. al., 1997a,b). Las diferencias de tiempo entre las ondas pP y P observadas en las
estaciones sismológicas PAS
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(Pasadena) y PAL (Palisades),
interpretadas de acuerdo a la
estructura cortical derivada
para la región oriental venezolana por Pérez y Aggarwal
(1981), indican que la ruptura
se nucleó a una profundidad
de 11 ± 1.5 km. El mecanismo focal (Centroid Moment
Tensor Solution) de la Universidad de Harvard para este
evento (Figura 1) muestra un
fallamiento transcurrente lateral
dextral con buzamiento pseudo
vertical, sobre una superficie
de rumbo cercano a la E-O, el
mismo rumbo observado para
la ruptura superficial, y un
momento sísmico, Mo = ~3 x
10 19 N-m. Un mecanismo
focal compuesto casi idéntico
fue obtenido para el mismo
segmento de falla por Pérez y
Aggarwal (1981), usando
microsismos con profundidades focales en el orden de 7 a
12 kms. Inmediatamente después de ocurrir el terremoto,
un equipo de la Universidad
Simón Bolívar realizó un trabajo de campo de seis días en
la región. En esta comunicación se informa sobre los resultados principales de ese esfuerzo. Hay cuatro aspectos de
nuestras observaciones que se
describen brevemente. Ellos
son las características sismológicas generales del evento; la
ruptura cosísmica y cantidad
0378-1844/98/02/101-06 $ 3.00/0
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SUMMARY
On July 9th, 1997, a destructive shock with a surface-wave
magnitude Ms = 6.8 occurred in northeastern Venezuela,
leaving a toll of 122 dead, over 600 people injured, more that
2000 people homeless, and over US $ 100 million in losses. The
main epicenter was located near the towns of Cariaco and
Casanay, State of Sucre. The event was associated with the E-W
trending El Pilar Fault, which is part of the E-W oriented plate
boundary between the Caribbean and the South American
plates, and generated a ~80-km long rupture, ~55 km of which
took place inland and reached the surface. Harvard’s Centroid
Moment Tensor Solution for the event indicates almost pure
right-lateral strike-slip motion on a nearly vertical, ~E-W
striking fault plane, the same strike observed for the surface
break in the field, and a seismic moment Mo = ~3 x 1019 N-m.
Field measurements show right-lateral coseismic offsets of up to
45 cm, and after-slips of up to 16 cm. Shortly after the
occurrence of the earthquake, a Simón Bolívar University team
visited the region for a six-day reconnaissance survey. In this
paper I report the main results of this effort, including the
seismological characteristics of the event; the coseismic surface
breakage and slip; the damage produced on engineering
structures; the collateral effects on soils, and an analysis of the
seismic potential of the El Pilar fault to generate large
earthquakes in the following decades.
de desplazamiento tal como se
observa en la superficie; los
daños producidos en obras de
ingeniería, y los efectos colaterales en los suelos.
CARACTERISTICAS
SISMOLOGICAS DEL
EVENTO
La Figura 1 muestra la localización del epicentro principal (estrella sólida) y las réplicas mayores (mb ≥ 3, círculos
sólidos) localizadas por el
arreglo sismológico local de la
Universidad de Oriente durante los cinco días siguientes al
evento principal. Todas estas
réplicas ocurrieron a profundidades focales, h ≤ 10 kms
(Jaime Avendaño, comunicación personal, 1997). La zona
de réplicas (aftershock zone)
define una ruptura bilateral de
unos 80 kms de largo alrededor de la traza principal de la
falla de El Pilar, extendiéndose desde el sur de la población
de El Pilar hasta el oeste de
Cariaco, adentrándose en el
Golfo homónimo. Esta zona
de réplicas coincide en tierra
con la ruptura superficial observada (línea gruesa sombreada en la Figura 1). Nótese
que la mayoría de las réplicas
no ocurrieron en la ruptura
principal, sino en sitios adyacentes alrededor de ella, tal
como lo observado durante
otros terremotos en fallas
transcurrentes en el mundo
(e.g., Scholz, 1990). Las tres
réplicas mayores (magnitud de
onda corporal, mb = 4+) ocurrieron muy cerca del hipocentro principal. La Figura 1 también muestra una distribución
102
Fig. 1. Mapa mostrando la localización del epicentro principal (estrella sólida), ruptura superficial
(línea gruesa sombreada), y réplicas mayores (círculos cerrados, mb > 3) ocurridas dentro de los cinco
días siguientes al Terremoto de Cariaco del Julio 9 de 1997, sobre la falla de El Pilar en el noreste
de Venezuela. El mecanismo focal provisto por la Universidad de Harvard, USA (Harvard´s Centroid
Moment Tensor Solution) se muestra en proyección de igual área en el hemisferio inferior, con los
cuadrantes compresionales en negro. La estrella vacía indica la localización epicentral del evento de
Ms = 6.2, ocurrido también sobre la falla de El Pilar en 1986. S1 a S5 son sitios donde se midieron
desplazamientos cosísmicos laterales dextrales en la ruptura superficial, el monto de los cuales es
dado en centímetros dentro de rectángulos. Las líneas gruesas son fallas con actividad durante el
Cuaternario (Bellizzia, et. al., 1976; Beltrán, 1993). Círculos con una cruz son poblaciones: C:
Carúpano, CH: Chiguana, G: Guiria, M: Mariguitar, S: San Antonio, CM: Cumanacoa. El recuadro
pequeño indica la localización regional del área bajo estudio, así como el marco tectónico regional
simplificado (Pérez et. al., 1997a,b). Nótese que la localización del epicentro principal de sismo de
1997, y la de los extremos de su ruptura, ocurren en sitios donde la falla de El Pilar es interceptada
por fallamientos transversales.
difusa de réplicas alrededor de
ambos extremos de la ruptura.
En nuestra interpretación, estos
eventos son debidos a la activación de fallas vecinas a esos
extremos, como resultado de
un incremento en los esfuerzos
en esas regiones por la ocurrencia de la ruptura principal,
tal como predicho por modelos de fracturas para fallas
transcurrentes verticales (e.g.,
Das y Scholz, 1982; Scholz,
1990).
RUPTURA COSISMICA Y
CANTIDAD DE
DESPLAZAMIENTO
La Figura 2 muestra dos fotografías de fracturas superficiales observadas entre Cariaco
y Casanay (izquierda) y en
Cariaco (derecha), esta última
en el sitio S2 en la Figura 1.
La Figura 3 muestra los desplazamientos cosísmicos observados en los sitios S1, S2 y
S3 en la Figura 1, donde medimos 21cms, 24 cms y 45
cms, respectivamente, de movimiento lateral dextral sobre
la dirección E-O. Otros lugares
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donde pudimos realizar mediciones de este tipo fueron los
sitios S4 (4 cms) y S5 (0.5
cms), ambos en el segmento
este de la ruptura. Las diferentes magnitudes de los desplazamientos observadas en diferentes sitios de la falla (Figura
1) indican que la mayoría del
desplazamiento durante este
evento ocurrió en el segmento
oeste de la ruptura, y que
hubo una desaceleración rápida del desplazamiento hacia el
este del epicentro principal.
Asimismo, dado que las réplicas mayores y los mayores
desplazamientos superficiales
ocurrieron en la región donde
el evento se nucleó, se concluye que esta fue una zona de
máxima liberación de momento, caída de esfuerzos y desplazamiento neto. Nótese que
el máximo desplazamiento superficial cosísmico observado
(45 cms) no es necesariamente
el máximo ocurrido, dado que
no recorrimos algunas porciones de la ruptura cerca del
epicentro principal, que ocurren en regiones impenetrables.
De la misma manera, en la región hipocentral, a profundidad, el desplazamiento tiene
que haber sido significativamente mayor que el observado
inicialmente en superficie, tal
como encontrado para otros
terremotos en fallas transcurrentes cubiertas por sedimentos de espesor alto, como
es el caso que nos ocupa
(Scholz et. al., 1969; Scholz,
1990). De hecho, nuevas mediciones en los sitios S2 y S3,
que realizamos veintidós y
cincuenta días después del terremoto, mostraron un desplazamiento posterior (after-slip)
de 6 cms y 10 cms, respectivamente a los ventidós días, y
de 3 cms y 6 cms adicionales,
respectivamente, a los 50 días.
Esto hace un total de 33 cms
y 61 cms de desplazamiento
para los sitios S2 y S3, respectivamente.
DAÑOS EN OBRAS
CIVILES
El epicentro principal ocurrió cerca de Cariaco (Figura
1), donde causó daños extensos. Un edificio de concreto
Fig. 2. Izquierda: Ruptura observada entre las poblaciónes de Cariaco y Casanay . Derecha: Ruptura
observada en el sitio S2 (Cariaco) en la Figura 1, ambas asociadas al Terremoto de Cariaco de 1997.
Fig. 3. Desplazamiento cosísmico lateral dextral observado en los sitios S1 (izquierda abajo), S2 (izquierda arriba) y S3 (derecha) en la Figura 1, donde los montos (cms) correspondientes a cada desplazamiento son dados.
de tres pisos y dos de dos pisos colapsaron (entre ellos una
escuela primaria y un liceo secundario), y muchos otros sufrieron daños estructurales y
no-estructurales, resultando en
un saldo de 30 muertos y mu-
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chos heridos. La población de
Chiguana (CH) también fué
parcialmente destruida por este
terremoto. La mayoría de las
casas en estas poblaciones
construidas con bahareque, sufrieron daños irreparables o
colapsaron. Todo este daño se
entiende por las razones siguientes: primero, porque la
ruptura superficial atravesó estas poblaciones; segundo, porque las casas de bahareque
son estructuralmente muy frá-
103
giles; y tercero debido a defectos en el diseño y construcción de muchos edificios. A
estas conclusiones llegaron los
miembros de una Comisión
para el estudio de las causas y
efectos de este terremoto, especialmente designada por el
Colegio de Ingenieros de Venezuela (CIV), y de la cual el
autor forma parte. Otras poblaciones cercanas a la ruptura
que sufrieron fuertes daños
fueron Casanay y otras al este
del epicentro principal; y San
Antonio (S) y Mariguitar (M)
a lo largo del segmento occidental de la ruptura (Figura 1).
Inclusive en Cumaná, capital
del Edo. Sucre, unos 75 kms
al oeste del epicentro, el Edificio Miramar de siete pisos
colapsó completamente, y
otras estructuras sufrieron fuertes daños estructurales. Las
condiciones desfavorables del
suelo en Cumaná, una ciudad
ubicada en buena parte sobre
el Delta del Río Manzanares,
se afectan severamente la respuesta sísmica de muchas edificaciones. La microzonificación sísmica de la ciudad está
en orden (Comisión CIV, datos no publicados, 1997).
Otras poblaciones relativamente lejanas a la ruptura como
Carúpano (C), Cumanacoa
(CM) y Guiria (G), no sufrieron daños significativos.En general se observó que aquellas
estructuras cuyas características
dinámicas fueron tomadas en
cuenta para su diseño, y que
no tienen irregularidades en
planta y elevación, se comportaron bien. En cambio, la falta
de elementos de rigidez afectó
severamente su comportamiento. Estructuras con cambios
súbitos de rigidez en su sistema de resistencia lateral sufrieron fuertes daños estructurales
y no-estructurales, particularmente en Cariaco, Casanay y
Cumaná. Las plantas bajas libres combinadas con efectos
torsionales causaron graves
daños: Tal fue aparentemente
el caso del Edificio Miramar
en Cumaná (Comisión CIV,
datos no publicados, 1997). La
falta de tabiquería reforzada
contribuyó mucho a los daños,
mientras que estructuras en
acero se comportaron bien. En
104
Fig. 4. Izquierda: Fallo estructural de un tanque de agua elevado en Mariguitar (M en la Figura 1).
Derecha: Fallo estructural y del suelo debidos a licuación en Cumaná.
Fig. 5. Falla masiva del suelo y deslizamiento debidos a licuación, en áreas adyacentes a la Laguna
de Buena Vista, entre Cariaco y Casanay, donde el epicentro principal del evento de 1997 fue localizado.
general, el comportamiento de
las edificaciones dependió
fuertemente de la calidad del
diseño, construcción e inspección (Comisión CIV, datos no
publicados, 1997). Las estructuras de un piso, realizadas en
concreto y bloques de concreto (e.g., casas rurales, gal-
pones), con techos livianos y
fundadas en placas de concreto, a lo largo de todo el valle
entre Cariaco y Casanay, se
comportaron muy bien, aún
cuando la ruptura estuvo muy
cercana a ellas (ver la Figura
2), o inclusive las atravesó. En
mi interpretación, esa buena
respuesta sísmica fue debida al
fuerte contraste de rigidez entre ellas y los espesos sedimentos de la región, lo cual
resultó en que esas edificaciones navegaran como un barco,
a medida que la ruptura y las
ondas elásticas generadas las
solicitaban sísmicamente.
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EFECTOS
COLATERALES EN
SUELOS
Muchos deslizamientos y
licuaciones ocurrieron a lo largo de la línea de costa del
Golfo de Cariaco, inclusive en
Cumaná, en materiales con
pobre cohesión tales como arena fina, resultando (Figura 4)
en fuertes fallamientos del suelo y estructuras. Asentamientos
diferenciales fueron frecuentemente generados por la compactación de suelos sin cohesión. Fue común la ocurrencia
de desplazamientos verticales
de los estratos superficiales
(bank displacements), pérdida
de la resistencia a la cizalla,
“sand boils” y propagación lateral de los suelos. La Figura
5 muestra una licuación espectacular y sus efectos en el suelo, que afectó una extensión
de ~1.5 hectáreas adyacentes a
la Laguna de Buena Vista, al
este de Cariaco, cerca del epicentro principal.
POTENCIAL SISMICO
ACTUAL DE LA FALLA
DE EL PILAR
Finalmente, señalamos lo siguiente: el último gran terremoto (magnitud ~7.5 a 8) que
ocurrió a lo largo de la Falla
de El Pilar fué el acaecido en
1766, el cual afectó severamente la mayoría de la región
en la Figura 1 (Fielder, 1961;
Kelleher et al., 1973; Grases,
1979). La tasa de desplazamiento de esta falla es estimada en ~10 mm/año (Pérez y
Aggarwal, 1981; Pérez et al.,
1997b). Ella es parte de una
serie de fallas subparalelas que
conforman el ancho borde
(~100 kms) entre las placas
del Caribe y Sur América en
el norte de Venezuela (e.g.,
Beltrán, 1993; Pérez et al.,
1997b), cuya tasa total de desplazamiento relativo está en el
orden de los 20 mm/año ó
más (Minster y Jordan, 1978;
Dewey y Suárez, 1991; Deng
y Sykes, 1995). Así, se concluye que el período de retorno para el evento de 1766 está
en el orden de los 250 a 300
años, si uno ha de esperar de
~2.5 a 3 metros de desplaza-
miento durante un terremoto
de ese tamaño (e.g., Sykes y
Quitmeyer, 1981; Pegler y
Das, 1996), y presumiendo
una tasa anual de desplazamiento de 10 mm/año a lo largo de la traza principal de la
falla de El Pilar. Esto sugiere
que el ciclo sísmico del sismo
de 1766 se encuentra hacia su
final, definido el ciclo sísmico
como el tiempo que transcurre
entre terremotos sucesivos de
tamaño comparable que fracturan el mismo segmento de falla (e.g., Fedotov, 1965, 1967;
Mogi, 1969; Scholz, 1988,
1990; Thatcher, 1990; Pérez y
Scholz, 1997). De acuerdo al
catálogo sismológico mundial
provisto por el Centro Sismológico Internacional (ISC),
a las relocalizaciones hipocentrales realizadas para el área
del Caribe por Sykes y Ewing
(1965) y Molnar y Sykes
(1969), y a los estudios sobre
la sismicidad histórica en el
oriente de Venezuela realizados por Grases (1979), desde
1929, cuando un sismo con
magnitud de onda superficial
Ms ~ 6+ ocurrió cerca de
Cumaná (Paige, 1930), sólo
dos eventos con Ms ≥ 6 han
ocurrido sobre la traza principal de la falla de El Pilar (Figura 1). Ellos son un Ms =
6.2 el 9 de Junio de 1986 y
ahora el de 1997. El primero
está localizado justo al este del
segundo, y su mecanismo
focal (Russo, et al., 1993)
también indica un fallamiento
transcurrente lateral dextral de
rumbo E-O. Sieh et al. (1989)
y Thatcher (1990) demuestran
que muchos eventos grandes
en California y el Circum-Pacífico se han repetido en concentraciones (clusters) de sismos que toman lugar durante
las décadas finales del ciclo
sísmico. De tal manera que si
los eventos de 1986 y 1997
en el noreste de Venezuela
son parte de una concentración
de este tipo, entonces la región
podría estarse preparando para
un evento mayor (Mw = 7+).
Nótese que las localizaciones
relativas de los terremotos de
1986 y 1997 (Figura 1) sugieren una migración de la actividad sísmica del este hacia el
oeste, donde hay un segmento
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de falla de El Pilar suficientemente largo (~150 kms) como
para dar cabida (e.g., Pegler y
Das, 1996) a un sismo de esa
magnitud. Aunque estas interpretaciones estuviesen alejadas
de la realidad, todavía un vigoroso y consistente programa
de prevención de desastres es
necesario, no solamente para
el noreste de Venezuela sino
para el país en general, dado
que alrededor del 70% de
nuestra población está asentada
en regiones con un reconocido
alto riesgo sísmico.
RECONOCIMIENTOS
Agradezco a mis estudiantes
Aura Vilela, Maribel López,
Martha Jaimes y Carlos Rodríguez, por su ayuda en el trabajo de campo y en el análisis
de datos. Carmen Rosa se
ocupó de las figuras. Jaime
Avendaño, de la Universidad
de Oriente, me proveyó con
un mapa de réplicas del evento de 1997. Agradezco a los
miembros de la Comisión Especial para el Terremoto de
Cariaco del Colegio de Ingenieros de Venezuela, por las
discusiones acerca de la parte
de ingeniería de este reporte.
Ellos son José A. Peña, José
L. Alonso, Julio Hernández,
Vidal Cisneros y Germán Lozano. Ted Koczynski y John
Armbruster leyeron para mí
los tiempos de llegada de las
ondas pP y P en la estación
Palisades, y en otras operadas
por el Observatorio Terrestre
Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia en Nueva
York. Este trabajo está dedicado a Madeleides, profesora de
escuela primaria en Cariaco,
quien ofrendó su vida para
salvar la de sus pequeños estudiantes, y al Dr. Alirio
Bellizzia, quien no vivió para
ver la prueba definitiva que
una de las fallas que más estudió era efectivamente transcurrente lateral dextral. Contribución de la Universidad Simón
Bolívar No. USB-CT-9709.
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