Conceptos elementales sobre temblores

El temblor o sismo es un movimiento vibratorio que se origina en zonas in- ternas de la Tierra y se propaga a través de sus materiales en todas direcciones en forma de ondas elásticas u ondas sísmicas (ondas de cuerpo [P, S], y super- ficiales [Rayleigh, Love]). El punto interior de la Tierra donde se origina un temblor se denomina hipocentro o foco, y el de la superficie terrestre donde se proyecta desde el foco a la superficie, epicentro (Figura 6.1).

Figura 6.1 Definiciones de epicentro, hipocentro, falla, área de ruptura

La profundidad a que se encuentra el foco de un sismo varía desde unos cuantos kilómetros hasta algo más de seiscientos cincuenta kilómetros. Dicha profun- didad tiene gran importancia en los efectos que produce el sismo. En conse- cuencia a lo anterior, los temblores pueden ser clasificados como superficiales, intermedios y profundos, si se toma en consideración su profundidad focal. Se ha observado que la mayor parte de los epicentros sísmicos están distribuidos en áreas de grandes trincheras oceánicas y que los hipocentros correspondientes yacen sobre planos inclinados que son paralelos a grandes fallas. (http://web. arc.losrios.edu/~borougt/EarthquakesDiagrams.htm).

Figura 6.2 Clasificación por profundidad focal de temblores

Hugo Benioff ha descrito cómo la distribución de focos sísmicos indica que estas fallas constan de tres secciones con diferentes movimientos tectónicos y a diferentes ángulos de inclinación. La primera de estas secciones comprende la capa superficial de la corteza, y cerca de la falla ésta se extiende hasta una profundidad de 60 km. La capa intermedia se extiende del extremo final de la sección superficial hasta 250 o 300 km, y la sección profunda va de 300 a 650 km aproximadamente (Figura 6.2).

Con base en las profundidades focales, h, estimadas para un gran número de sismos, se hace la clasificación de éstos como sigue: Temblores superficiales: si 0 <= h <= 60 km, Temblores intermedios: si 60 <= h <= 300 km, y Temblores profundos: si 300 <= h <= 650 km. La profundidad de la fuente de un temblor tiene notable importancia respecto a los efectos que produce. Los sismos de foco superficial actúan sobre áreas reducidas, pero sus efectos son considera-

bles, pues las ondas sísmicas generadas en el foco apenas se amortiguan antes de llegar a la superficie. En cambio, los de foco profundo afectan a zonas mu- cho mayores, pero la intensidad, en igualdad de magnitud, es menor, ya que las ondas sísmicas llegan más debilitadas a la superficie.

Los grandes temblores raramente son fenómenos aislados; con frecuen- cia van precedidos de sacudidas poco importantes denominadas precursores y seguidos, a veces durante largos períodos de tiempo, de otras de menor im- portancia al sismo principal, denominadas réplicas. Otro patrón de ocurrencia de temblores se manifiesta en secuencias de enjambres cuya particularidad se manifiesta en que no existe un claro patrón que distinga entre la secuencia de sismos premonitores, sismo principal, y replicas.

Frecuentemente se observa que, siguiendo a un sismo de gran magnitud principalmente, ocurren una serie de temblores más pequeños a los cuales co- rresponden a las réplicas. La magnitud y número de estas réplicas depende de la magnitud del evento principal, notándose en algunos casos que la magni- tud de la réplica mayor es alrededor de un orden de magnitud menor que la magnitud del temblor principal. La duración de una serie de réplicas es muy variable, pude ser de horas, días o aún hasta más de un año, como fue el caso de la serie de réplicas que siguió al gran terremoto de Alaska en 1964. La zona que comprende los epicentros de las réplicas se conoce como la zona epicentral o área de réplicas y sus dimensiones son indicación de las dimensiones de la falla asociada con el temblor principal.

En algunas regiones (California, Baja California, Golfo de California, Ja- pón, Alemania, América del Sur) han ocurrido grandes series de temblores de diferente magnitud que no han seguido de un evento principal. A estas series de temblores, en las que ninguno de los eventos destaca como sismo principal, se les llama enjambres de temblores y se les observa, principalmente, en regio- nes de actividad volcánica (Figura 6.3).

Figuras 6.3 Clasificación de patrones de ocurrencia (premonitores, sismo principal, replicas, enjambres) de temblores.

Fuente: modificada de: https://www.slideshare.net/BellevueOEM/ iris-presentation-on-march-12-earthquake).

Al tiempo en que se produce el temblor se le llama tiempo de origen, y a la diferencia entre este tiempo y aquél al que se registra la onda en un punto sobre la superficie de la Tierra se le llama tiempo de viaje o tiempo de recorrido. La distancia entre el epicentro de un sismo y el punto de observación se conoce como distancia epicentral y se define como el ángulo (en grados) formado en el centro de la Tierra entre radios dibujados a estos dos puntos. Para sismos cer- canos a la estación de registro esta distancia se mide en kilómetros. De acuerdo con esta definición, los temblores se pueden clasificar como locales, regionales, o telesismos, esto es si su distancia epicentral correspondiente es menor que alrededor de 100 km, de 1000 km, o mayor que 1000 km, respectivamente.

Los sismos son también clasificados en términos de su tamaño. Una for- ma de medir el tamaño de un sismo es calculando la energía que se libera y se propaga por el medio, misma que se describe con números arábigos. Es un valor único que, a diferencia de la intensidad, no depende de que haya observadores que describan el movimiento. Una de las escalas más utilizada es la Escala de Richter, aunque en la actualidad se utilizan otras, como la de ondas superficiales (Ms) o de momento sísmico (Mw). El sismo más grande registrado hasta ahora es el ocurrido en Chile en 1960, con una magnitud de 9.5 grados. En la sismicidad histórica de México, el evento de mayor magni- tud registrado hasta la fecha ocurrió en 1932 en las costas del Jalisco, con una magnitud de 8.2 grados.

Otra forma de medir los sismos, aunque de forma cualitativa, se basa en los efectos en el terreno natural, los daños que se producen en las construcciones y de la percepción del movimiento por parte de las personas; para ello se utiliza la Escala de Intensidad de Mercalli, empleando números romanos. El nivel de intensidad sísmica cambia de una región a otra (Tabla 1).

Charles Richter, el creador de la escala de magnitud Richter, explica la distinción entre intensidad y magnitud como sigue: “él utiliza la analogía de la transmisión de la señal de radio. Esta aplica en sismología porque los sismó- grafos, o receptores, registran las ondas de la perturbación elástica, u ondas de radio, que son radiadas de la fuente del sismo o de la estación de transmisión de la señal de radio. Magnitud puede ser comparada con la potencia con que la señal es transmitida desde la estación de radio, dada en kilowats. La inten- sidad local, dada en la escala de Mercalli, es entonces comparable con la fuerza con que se recibe la señal en el receptor de cierta localidad, que es en efecto la calidad de la señal. Intensidad es entonces, análoga con la fuerza de la señal de radio, generalmente decaerá con la distancia desde la fuente, aunque esta dependerá también de las condiciones locales y de la trayectoria de las ondas partiendo desde la fuente puntual”.2

Tabla 6.1 Relación entre Intensidad-Magnitud-Aceleración y Descripción del movimiento

Escala Intensidad

Rossi- Forel

Escala de Intensidad

Mercalli Modificada Magnitud (Ritcher)

Descripción del movimiento Aceleración Máxima del Terreno(G’s)

I No sentido (Muy Débil). < 2.0 No Percep-

tible < 0.002

II III Sentido en el interior. Muchas personas no

lo reconocen como un temblor. Automóviles parados se balancean. Vibraciones como el paso de un camión pequeño. Duración apre- ciable (Leve).

2.0-2.9

Apenas Perceptible

0.002-0.003

III III Sentido en el interior. Muchas personas no

lo reconocen como un temblor. Automóviles parados se balancean. Vibraciones como el paso de un camión pequeño. Duración apre- ciable (Leve).

3.0-3.9 0.004-0.007

2 Información obtenida del siguiente link: https://en.wikipedia.org/wiki/Seismic_scale#cite_note-Rich- ter_interview-1.

Escala Intensidad

Rossi- Forel

Escala de Intensidad

Mercalli Modificada Magnitud (Ritcher)

Descripción del movimiento Aceleración Máxima del Terreno(G’s)

IV IV Sentido en el interior por muchos, en el

exterior por pocos. Ventanas, platos, puertas vibran. Las paredes crujen. Vibraciones como el paso de un camión grande; sensación de sacudida como de un balón pesado. Automó- viles parados se balancean apreciablemente (Moderado).

4.0-4.5 Menor 0.015-0.02

V V Sentido por casi todo el mundo; muchos

se despiertan. Algunos platos, ventanas, etc. se rompen; algunas casas de mampostería se agrietan. Objetos inestables volcados. Los péndulos de los relojes se detienen. Las puer- tas se balancean, se cierran, se abren. Árboles, arbustos sacudidos visiblemente (Poco Fuer- te).

4.5-4.9 LevementeModerado 0.03-0.04

VI VI Sentido por todos; muchos se asustan y

corren al exterior. Es difícil andar. Ventanas, platos y objetos de vidrio se rompen. Algunos muebles pesados se mueven; se caen algunas casas de mampostería; chimeneas dañadas. Daños leves (Fuerte).

5.0-5.9 Moderado 0.06-0.07

VII VII Todos corren al exterior. Daños muy pe-

queños en edificios de buen diseño y cons- trucción; leve a moderado en estructuras bien construidas; considerable en las mal construi- das; algunas chimeneas se rompen. Sentido por conductores (Muy Fuerte).

6.0-6.5 Fuerte 0.1-0.15

VIII VIII Daño leve en estructuras especialmente

diseñadas para terremotos; considerable has- ta con colapso parcial en edificios corrientes; mayor en estructuras pobremente construi- das. Los paneles de las paredes se salen de los marcos. Se caen chimeneas, monumentos, columnas y paredes. Se viran muebles pesa- dos. Pequeños corrimientos de arena y fango. Cambios en el caudal de fuentes y pozos. Difí- cil conducir (Destructivo).

6.6-6.9 Muy Fuerte 0.25-0.3

IX IX Daño considerable en estructuras de di-

seño y construcción buena, estructuras bien diseñadas, desplazadas de sus cimientos; ma- yor en edificios corrientes con colapso parcial y total. Amplias grietas en el suelo. Eyección de arena y barro en áreas de aluvial. Tuberías subterráneas rotas (Muy Destructivo).

Escala Intensidad

Rossi- Forel

Escala de Intensidad

Mercalli Modificada Magnitud (Ritcher)

Descripción del movimiento Aceleración Máxima del Terreno(G’s)

X X Algunas estructuras bien construidas en madera y puentes destruidos, la mayoría de las construc- ciones y estructuras de armazón destruidas con sus cimientos. Grietas grandes en suelo. Deslizamientos de tierra, agua rebasa las orillas de canales, ríos, lagos, etc. Arena y barro desplazados lateralmente (Desastroso).

XI Colapso de la mayoría de las estructuras de ce- mento y hormigón. Puentes y otras vías de transpor- te seriamente afectadas (Muy Desastroso). XII Pérdida total en la infraestructura. Grandes ma- sas de rocas desplazadas. Objetos pesados lanzados al aire con facilidad (Catastrófico).

7.6 - 8.5 8.5 - 9.0

> 9.0 Muy Violento > 0.6

Fuente modificada de: http://www.lpi.tel.uva.es/nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_06_07/io3/public_ html/Escala/Escalas.html.

Históricamente, el sismo más grande de que se tiene registro instrumental alcanzó una magnitud apenas superior a 9, aunque no existe un límite real posible de magnitud. Por cada incremento de una orden de magnitud, hay aproximadamente 30 veces de incremento en energía liberada. Por ejemplo, un sismo de magnitud 6.0 libera 30 veces más energía que un sismo de magnitud 5.0, y un sismo de magnitud 7.0 libera aproximadamente 900 (30x30) veces más de energía que el de magnitud 5.0. Por ejemplo, un sismo de magnitud 8.6 libera una cantidad de energía equivalente a 10,000 bombas atómicas similares a las utilizadas al final de la segunda Guerra Mundial.3