Tema 4
Peligros de Origen Natural Generados
por Procesos en el Interior de la Tierra
INDECI
INDECI
Capacidad
Conoce las características de los peligros de origen
natural generados por procesos en el interior de la
tierra
Contenido
Geodinámica Sísmica y Energía Sísmica en el Perú
Distribución espacial de las areas de ruptura y
lagunas sismicas en el borde oeste del Perú
Peligro Sismico en el Cusco / Teoria sobre la
generacion de los sismos
Capacidad
Conoce las características de los peligros de origen
natural generados por procesos en el interior de la
tierra
Contenido
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. Así, dentro de las zonas de convergencia de placas, la de mayor velocidad y por ende fuente frecuente de sismos la constituye la colisión entre la placa de Nazca y Sudamérica. Este proceso geodinámico ha dado origen a la deformación del borde Oeste de Sudamérica y cuya evidencia principal es la Cordillera Andina. Ambos procesos se han desarrollado con la ocurrencia continua de sismos a diferentes niveles de profundidad, de ahí que el Perú sea considerado como uno de los países de mayor potencial sísmico en el mundo.
De acuerdo a lo descrito anteriormente, es evidente que existe una gran diversidad de tamas que pueden llevarse a discusión a finde comprender la geodinámica de Perú. Este realidad conlleva a revisar un gran número de libros y artículos ya que no se cuenta con un solo texto que describa en conjunto cada uno de estos campos de investigación.
Para llenar este vació, en la presente monografía se realiza una descripción de los diferentes procesos geodinámicos presentes en el borde Oeste de Perú, el análisis y discusión de la distribución espacial de la sismicidad considerando una base de datos sísmicos actualizada a fin de identificar a las zonas de mayor potencial sísmico y deformación superficial, además de proponer un esquema para la geometría de la placa de Nazca. Asimismo, se presente mapas de la energía sismica liberada por los sismo a diferentes niveles de profundidad y su relación con la frecuencia con la cual ocurren los sismos en el Perú.
Creemos que esta monografía es el complemento ideal para los estudiantes profesores e investigadores que pretenden disponer de información rápida y precisa sobre las características geodinámicas, los patrones de sismicidad y la cuanificación en energía sísmica liberada por los sismos en Peú. Debemos señalar que para la comprensión del contenido de esta monografía no se requiere ser un especialista en ciencias de la Tierra ya pretendemos despertar el interés de los lectores por el campo de la geolgía, tectónica y sismología, más aún si consideramos al Perú como uno de los más grandes laboratorios naturales en los cuales podemos desarrollar el conocimiento y explotar nuestra imaginación.
Los Autores
1.- INTRODUCCIÓN
2.- GEODINÁMICA
2.1.- Principales Rasgos Tectónicos 2.2.- Zonificación de la Cordillera Andina 2.3.- Principales Sistemas de Fallas
3.- ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD SÍSMICA
3.1.- Antecedentes
3.1.1.-Sismicidad Histórica 3.1.2.-Sismicidad Instrumental 3.1.3.-Deformación continental
3.1.4.-Modelos para el Proceso de Subducción 3.2.- Distribución Espacial de los Sismos
3.2.1.-Sismos con Foco Superficial 3.2.2.-Sismos con Foco Intermedio 3.2.3.-Sismos con Foco Profundo 3.3.- Distribución en Profundiad de los Sismos
4.- GEOMETRÍA DE LA PLACA DE NAZCA
4.1.- Esquema 3D de la Geometría de la Placa de Nazca
5.- ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LA ENERGÍA SISMICA
5.1.- Energía Sísmica
5.2.- Energia Símica Liberada en el Periodo Histórico 5.3.- Energía Sísmica Liberada en el Periodo Instrumental
5.3.1- Curvas de Iso-energía Para Sismos con Foco Superficial 5.3.2- Curvas de Iso-energía Para Sismos con Foco Intermedio 5.3.3- Curvas de Iso-energía Para Sismos con Foco Profundo
6.- FRECUENCIA Y CUANTIFICACIÓN DE LA ENERGÍA SÍSMICA
7.- BIBLIOGRAFÍA
1.- INTRODUCCIÓN
Desde su origen, la Tierra se encuentra en constante evolución debido a que es afectada en su interior por diferentes procesos físicos y químicos. Estos procesos han sido puestos en evidencia mediante diversos estudios geofísicos y han permitido internamente dividir la tierra en tres capas concentricas conocidas como Litosfera, Astenósfera y Mesosfera, y desde el punto de vista sismológico en Corteza, Manto y Núcleo. La capa externa y por ende la más dinámica es la Corteza, la misma que esta conformada por una docena de placas rígidas de forma esférica cuyo espesor varia entre10 km para la corteza oceánica hasta 70 km para la corteza continental. Cada una de estas placas, con diferentes caracteristicas físicas y químicas, se encuentran en constante movimiento dando origen a diversos procesos tectónicos como la formación de nueva corteza en los fondos oceánicos, continentales y continental-oceáncia, permite la formación, en sus bordes, de cordilleras, volcanes y fallas geológicas.
La colisión de la placa de Nazca (corteza oceánica) con el borde Oeste de Sudamérica (corteza continental), ha dado origen a la evolución de la Cordillera de los Andes, a la ocurrencia de importante actividad volcánica y a la formación de un gran número de fallas geológicas. En general, la placa de Nazca se desplaza a una velocidad de 8-10 cm/año en dirección NE (DeMets et al 1990), siendo una de las placas de mayor velocidad en el mundo, la misma que permite que las placas de Nazca y Sudamericana soporten una importante deformación produciendo un grán número de sismos de diferentes manitudes a diferentes niveles de profundidad. En general, los sismos ocurren principalmente en las zonas de interacción de placas, siendo en mayor número en las zonas de subducción. El proceso de subducción es de importancia científica por la remarcable evidencia que ofrece sobre la naturaleza de los diferentes procesos que tienen lugar en el interior de la Tierra.
La evolución geodinámica del borde Oeste de Sudamérica y por ende del Perú, se ha realizado con la continua liberación de energía en forma de sismos, de ahi que la sismicidad puede ser dividida en histórica e instrumental. La primera considera basicamente a los sismos ocurridos entre los años 1500 y 1959 aproximadamente y la calidad de su información dependerá principalmente de las fuentes históricas consultadas y de la resolución de los primeros simógrafos instalados en el mundo alrededor del año 1910. La sismicidad instrumental considera a los sismos ocurridos a partir del año 1960, fecha en que se incia la instalación de la Red Sísmica Mundial (World Wide Seismological Standart Network), hasta el presente. Durante este periodo, se ha logrado detectar un mayor número de sismos debido al auge de la sismometría y de la informática.
Considerando la estrecha relación existente entre la geodinámica al borde Oeste de Sudamérica y la ocurrencia de sismos en el Perú, en el presente trabajo se realiza una descripción de ambos procesos, además del análisis y evaluación detallada de las características de la distribución espacial y en profundidad de los sismos ocurridos en el Perú en 1960 y 2002. Asimismo, se realiza el análisis de la energía sísmica liberada por los sismos a partir de curvas de iso-energía, siendo esta información útil para identificar y delimitar las regiones con mayor potencial sísmico en el Perú.
2.- GEODINÁMICA
La interacción de la placa de Nazca y la Sudamericana, es el principal proceso tectónico de que define la geodinámica de Perú (Figura 1). Este proceso es conocido como subducción, el mismo que produjo el arrugamiento y levantamiento del margen continental durante un periodo orogénico muy compejo y levantamiento del margen continental durante un periodo orogénico muy complejo hasta formar una superficie topográfica muy accidentada y cuyo resultado final fue la formación de una cadena montañosa que se extiende, de Norte a Sur, a lo largo de todo el borde Oeste de Sudamérica, desde Venezuela hasta la Tierra del Fuego en Chile, siendo conocida como «La Cordillera de los Andes». Esta cordillera fuertemente deformada, comprende un conjunto de diversas estructuras, tales como montañas, volcanes, anticlinales, sinclinales, mesetas y otras que se encuentran emplazados entre la línea de fosa peruano-chilena y el llano Amazónico.
El periodo orogénico durante el cual se produjo la formación de la Cordillera Andina pudo tener una duración de aproximadamente 10 millones de años en promedio; es decir, menor tiempo que el considerado para dar origen a las placas tectónicas y mayor que el necesario para la formación de los grandes sistemas de fallas, tal como se muestra en la Tabla 1.
La formación de la Cordillera Andina fue acompañada por una sucesión de periodos de subsidencias y levantamientos relacionadas con regímenes tectónicos de extensión y compresión que produjeron consecuentemente el acortamiento y engrosamiento de la corteza. Según Megard (1978), Dalmayrac et al (1981) y Sebrier el al (1985), todo el proceso geodinámico que ha soportado el Perú se ha desarrollado en dos periodos claramente identificados por los diferentes acontecimientos geológicos que en ellos ocurrieron (figura 2).
El primer periodo se desarrolla, durante el Paleozoico y se caracteriza por producirse en un régimen de deformación netamente extensional que fue perturbado por la ocurrencia de los siguientes sucesos. (Fig 2a)
– Variaciones en la Velocidad del movimiento de las placas. Se asume que durante este periodo, la velocidad de la placa de Nazca era menor que la contienental. En la actualidad, la placa de Nazca se desplaza a una velocidad de 8-10cm/año.
– Variaciones en la dirección de expansión de la corteza oceánica. En la actualidad, la placa de Nazca se desplaza en dirección NE.
– Presencia de obstáculos en el proceso de subducción. En la actualidad, el obstáculo más importante es la Dorzal de Nazca.
– Cambios en la densidad de la placa oceánica según su edad. Variaciones puestas en evidencia por estudios de Paliemagnetísmo.
– Aumento en la capacidad de la fricción entre las superficies de la placa de Nazca y Sudamericana.
El segundo periodo, de evolución de la Cordillera Andina se produjo durante el Triásico-Pliostocéno (figura 2b, c, d) y se caracteriza por ser totalmente de régimen compresional con la consecuente formación y evolución de la Cordillera Andina hasta presentar los rasgos topográficos que restan hoy en día.
DURACIÓN
100 Ma 1-10 Ma
1000a-1 Ma 100 - 1000 a 1 - 100a 1 a - 1 día
FENÓMENOS
Tectónica de placas
Formación de la Cadena de Montañas en Frontera de Placas
Formación de Grandes Fallas
Periodo de Recurrencia de Grandes Sismos Deformación Geodésica Alrededor de Fallas Posibilidad de Fenómenos Precursoresación
Ma = Millones de años / a = Un año / seg = Segundo
1-100 seg. Duración de la Ruptura Sísmica
Figura 2.-
Esquema de evolución de la Cordillera de los Andes según Megard (1978),
Dalmayrac et al (1981) y Sebrier el al (1985) (a) Régimen extensional y (b,c y d) régimen
compr
2.1.- Principales Rasgos Tectónicos
[image:10.595.134.477.177.583.2]La subducción de la placa de Nazca bajo la Sudamericana es acompañada con la presencia de diversos y grandes rasgos tectónicos localizados a ambos extremo del margen continental, los mismos, que deben su origen a los continuos movimientos de compresión y extenión que ambas placas soportan. En general, la evolución geodinámica de Perú esta controlada por los siguientes rasgos tectónicos: La Dorsal de Nazca, la Fractura de Mendaña, la Fosa Peruano-Chilena, la Cordillera Andina, la Cadena Volcánica y los diferentes Sistemas de Fallas distribuidas en el interior dl continente. La ubicación geográfica de estos rasgos tectónicos se muestra en la Figura 3.
La Dorsal de Nazca, es una cordillera oceánica que se localiza en el extremo NW de la región Sur de Perú frente al departamento de Ica. Esta cordillera sigue una orientación NE-SW perpendicular a la línea de la fosa peruano-chilena (entre 15° y 24° Sur), de tal modo que su extremo NE se ubica frente al departamento de Ica en donde se presenta un ancho aproximadamente de 220 km sobre la cota de 2000 metros. Sin embargo; su ancho y altitud disminuye gradualmente hacia su extremo SW. Según la figura 3, la cota de 2000 metros de esta dorsal, se localiza a 50 km. de distancia aproximadamente de la línea de fosa; mientras que, las cotas menores ya subducieron bajo la placa continental (Sebrier et al 1985). La Dorsal de Nazca presenta una forma asimétrica, iendo probablemente esta característica determinante para los diferentes procesos geodinámicos que se produ-cen en esta región. Estudios recientes, sobre anomalias magnéticas, permiten considerar la hipótesis de que la Dorsal de Nazca debe su origen a una antigua zona de creación de corteza que ceso su actividad hace 5 a 10 millones de años aproximadamente (Udias y Mezcua, 1997; Marocco, 1980; Sebrier et al, 1985).
La Fractura de Mendaña corresponde a una discontinuidad de la corteza oceánica que se localiza en el extremo NW de la región Central de Perú, frente al departamento de Ancash (10° - 12° de latitud Sur). En la actualidad, esta fractura tiene una orientación NE-SW; es decir, perpendicular a la línea de la fosa peruano-chilena y un ancho de 80 km aproximadamente sobre la cota de 1000 metros. Según la Figura 3, esta estructua se localiza aproximadamente a una distancia de 180 km de línea de fosa, En la actualidad, no se dispone de mayor información sobre las características físicas de esta fractura.
La fosa Perú-Chile delimita el inicio de la interacción entre la placa de Nazca y la Sudamericana. Litológicamente, la fosa está formada por sedimentos de diferente potencia depositados sobre rocas pre-existentes. Según Heras (2002), frente la costa de Perú la fosa peruano-chilena presenta profundidades máximas de hasta 6000 metros en la región Norte y Sur; mientras que, en la región Centro es del orden de 5000 metros. La fosa peruano-chilena presenta una contorsión NNW-SSE en la región Norte y Centro, y NW-SE en la región Sur de Perú. El cambio en la orientación de la fosa se produce frente a la Dorsel de Nazca.
La Cordillera Andina se distribuye paralela al borde Oeste de Sudamérica sobre una extensión de 7000 km., y con alturas máximas de 6000 metros sobre el nivel del mar. En Perú, de norte a Sur, la Cordillera de los Andes se presenta bien definida; siin embargo, es notoria la presencia de dos inflexiones, a la altura de 5° Sur, denominada deflexión de Huancabamba y a los 14° Sur, denominada deflexión de Abancay (Figura 3, áreas de color rojo). Estas deflexiones cambian parcialmente la orientiación de la cordillera en dirección NE-SW y Este-Oeste respectivamente. Transversalmente, la Cordillera Andina presenta diversas unidades morfoestructurales y anchos que oscilan entre 250 km. en la región Norte y Centro de Perú hasta 500 km. en la frontera entre Perú, Chile y Bolivia (Marocco, 1980; Tavera y Buforn, 1998).
La Cadena Volcánica se ubica en la región Sur de Perú por debajo de la deflexión de Abancay hasta los 25°S en Chile. Esta cadena se distribuye sobre la Cordillera Occidental siguiendo un aparente alineamiento con orientación NW-SE en Perú y N-S en el extremo Norte de Chile. Las características geométricas de cada uno de los volcanes que integran esta cadena, muestran que la actividad tectónica es contemporánea a la orogenia extensional que experimenta la Cordillera Andina cerca del Cuaternario Medio y Reciente (Sebrier et al, 1685). Los principales volcanes presentes en la región Sur de Perú son: Coropuna (6425 msnm), Sabancaya (5795 msnm), Misti (5825 msnm), Ubinas (5672 msnm)j, Chachani (3745 msnm), Huaynaputina (4800msnm), Tutupaca (5806 msnm), Yucamane (5508 msnm). Es importante remarcar que en las regiones Norte y Centro de Perú, la actividad volcánica disminuyo ó desapareció hace 8 millones de años (Marocco, 1980).
Los Sistemas de Fallas presentes en el Perú, son el resultado del continuo proceso de deformación de la corteza continental. Estos sistemas están presentes en mayor número, de Norte a Sur, sobre la zona Subandina al pie del borde Oriental de la Cordillera Andina, afectando a los principales plegamientos del escudo Brasileño (sistemas de fallas de Moyobamba, Satipo, Madre de Dios, etc.). El número de estos sistemas de fallas es menor sobre la Alta Cordillera y en el Altiplano (sistema de fallas de la Cordillera Blanca, Huaytapallana y Tambomachay). En general, el mayor número de fallas son de tipo inverso que evidencial el acortamiento de la corteza.
2.2.- Zonificación de la Cordillera Andina
Figura 4.- Principales unidades geomorfológicas en Perú (Dalmayrac et al, 1981; Tavera y Buforn, 1998). La Zona Costanera y Zona Subandina presentan elevaciones menores a 1500-4000 metros y el Altiplano myaores a 4000 metros. Los triángulos en blanco indican la presencia de la cadena volcánica.
La cordillera Andina, desde el punto de vista geomorfológico, puede serzonificada en una serie de siete unidades morfoestructurales que se distribuyen de Oeste a Este (Figura 4), paralelas a la línea de costa. En la Figura 4, se puede identificar la Cordillera de la Costa, la Zona Costanera (Z.C.), la Cordillera Occidental (C.OC.), el Altiplano, la Cordillera Oriental (C.OR.), la Zona Subandina y la Llanura Amazónica (Dalmayrac et al), 1981; Tavera y Buforn, 1998). A continuación se presenta una descripción de cada una de estas unidades.
14° y 18° Sur como parte de la deflexión ubicada en el extremo SE del territorio peruano y el segmento Norte entre 2° y 7° Sur, el mismo que forma parte de la deflexión ubicada al Nor-Oeste del Territorio peruano y que se proyecta sobre territorio ecuatoriano. Entre las latitudes de 6 ° al 14° Sur, esta unidad desaparece debido posiblemente a la subsidencia de una parte del margen continental por efectos tectónicos (INGEMET, 1995).
La Zona Costanera presenta elevaciones entre 50 y 1500 metros sobre el nivel del mar. Esta unidad presenta un ancho máximo de 100 km en la región Norte y de 40 km. en la región Sur de Perú. La Zona Costanera está constituida por materiales volcánicos y rocas sedimentarias con la presencia de plegamientos suaves en la reigión Norte-Centro y basamentos fuertemente plegados en la región Sur.
La Cordillera Occidental con una elevación máxima de 5000msnm, se caracteriza por constituir el batolito plutónico andino de mayor volumen. En general, esta cordillera se orienta en dirección NW a SE; sin embargo, algunas estructuras regionales tienden a cambiar su orientación hacia el Oeste en las proximidades de la deflexión de Abancay (entre 13° y 14° Sur) y en el extremo NE cerca de la deflexión de Huancabamba (~5.0° Sur). Esta unidad esta compuesta principalmente por rocas volcánicas y plutónicas meanamente deformadas además de la presencia de fuertes plegamientos fallas normales, inversas y grandes sobrecorrimientos. En la región Sur, esta unidad se caracte-riza por presentar una alineación de conos volcánicos sobre una lingitud de aproximadamente 300 km en dirección NW-SE.
El Altiplano presenta elevaciones medias del orden de 3000 msnm y anchos que varían entre 10 a 50 km. en la región Central y de 140 a 200 km. en la región Sur. Esta unidad se extiende desde la latitud de 9° Sur (Ancash) hasta cubrir todo el Altiplano peruano-boliviano siguiendo una orientación NW a SE. El Altiplano, esta formado por una serie de depresiones (cuencas intra-montañosas) y elevaciones (altas mesetas) que se prolongan hacia el altiplano boliviano. En la región Sur, se puede identificar la cuenca del lago Titicaca y las depresiones intra montañosas a lo largo de los valles longitudinales interandinos.
La Cordillera Oriental en promedio presenta elevaciones medias de 3700 a 4000msnm y anchos que varían entre 70 a 100 km aproximadamente. En general, esta cordillera se extiende de Norte a Sur siguiendo una orientación NW-SE; sin embargo, soporta un fuerte arqueamiento en dirección Este-Oeste a la altura de la latitud de 14° Sur conocida como deflexión de Abancay. En la región Norte, la Cordillera Oriental aparentemente desaparece debido a la deflexión de Huancabamba (~5° sur). Esta cordillera corresponde principalmente a un extenso anticlinal formado esencialmente por depósito intrusivos y cuyo levantamiento fue controlado por fallas region ales longitudinales distribuidas a lo largo de su límite con la zona Subandina.
La Zona Subandina presenta una anchura variable debido a que en ella se amortiguan las estructuras andinas formando una gruesa serie continental de terrenos sedimentarios fuertemente plegados como producto de la subsidencia del escudo brasileño bajo la Cordillera Andina. Este proceso permite observar una topografía accidentada con la presencia de numerosos sistemas de fallas inversas, sobrecorrimientos y plegamientos de estratos con trazas de falla y ejes de plegamiento orientados en dirección NW-SE.
La Llanura Amazónica se extiende desde la zona Subandina sobre todo el escudo brasileño y desde el punto de vista geomorfológico, esta unidad representa una amplia zona llana formada por una importante secuencia de sedimentos.
Geodinámicamente, las unidades descritas anteriormente son el resultado de una tectónica compresional que se concentra en ambos lados de la Cordillera Andina y una extensional en la parte elvada de la misma. Esta tectónica activa permite considerar al territorio peruano como una de las regiones más activas en el mundo con la consecuente ocurrencia frecuente de sismos, erupciones volcánicas y la formación de fallas geológicas (Megard y Philip, 1976; Megard, 1978; Marocco, 1980; Dalmayrac et al, 1980; Dalmayrac y Molnar, 1981; Sebrier el al, 1988; Lindo, 1993; Tavera y Bufron, 1998 y Bernal 2002).
2.3.- Principales Sistemas de Fallas
En la Zona Costanera, al Norte de 5° Sur, se ubica la falla de Huaypira (HP) con una orientación NE-SW y E-W; entre 14° y 16° Sur, se observa la presencia de la falla de Marcona (MA) con orientación NW-SE y a la altura de 16.5° Sur, destaca la falla de la Planchada (PL) con orientación NW-SE. Estas fallas presentan longitudes del orden de 90 km. en promedio y son de tipo normal.
En la Cordillera Occidental es importante la presencia de la falla de la Cordillera Blanca (CB), siendo esta de tipo normal con buzamiento al SW y de las de mayor extensión en el mundo (200 km). El ramal Norte de esta falla, recibe el nombre de falla de Quiches. A la altura de la latitud de 16° Sur aparece la falla de Pampacolca (PC) con una longitud de 30 km, siendo esta de tipo normal con el buzamiento de su plano principal en dirección SW. La falla de Ichupampa (IP) se ubica entre 17° y 18.5° Sur sobre una longitud de 220 km. aproximadamente. Esta falla es de tipo normal con buzamiento hacia el SW y conforme se extiende hacia Chile buza hacia el Oeste. En Alta Cordillera. sobre la latitud de 12.5° sobresale el sistema de fallas del tipo inverso del huaypallana (HU) con una longitud de 25 km en dirección NW-SE y con buzamiento hacia el NE. A la latitud de 13.5°S, sobresale el sistema de fallas de Ayacucho (AY).
En el Altiplano y en la Cordillera Oriental, entre 13° - 14. 5°S, se ubica el sistema de fallas de Tambomachay (TM), el mismo que prácticamente cruza el extremo sur del departamento de Cuzco. Este sistema considera además, a un importante número de fallas de tipo normal que se distribuyen siguiendo diversas direcciones, siendo las de mayor longitud las fallas de Viscachani, Alto Vilcanota, Pomacanchi y Lanqui-Layo, todas con una orientación en dirección Este-Oeste.
En la zona Subandina destacan los sistemas de fallas inversas del Alto Mayo (AM) ubicadas entre las latitudes de 4° a 8° Sur, el sistema de fallas de Satipo-Amauta (SA) entre 9°y 12° Sur y el sistema de fallas de Madre de Dios (MD) entre 12° y 14° Sur. Todos estos sistemas, presentan fallas de diferentes longitudes (entre 300 a 500 km) y en general, se orientan paralelas a la Cordillera Andina con buzamiento hacia el SW.
Distribución Espacial de Áreas de Ruptura y
Lagunas Sísmicas en el Borde Oeste del Perú
Hernando Tavera & Isabel Bernal
Centro Nacional de Datos Geofísicos-Sismología. Instituto Geofísico del Perú Calatrava 216, La Molina, Lima 12 – E-mail: [email protected]
RESUMEN
La información contenida en el Catálogo Sísmico del Perú ha sido utilizada para analizar y evaluar la distribución espacial de las áreas de ruptura producidas por sismos de gran magnitud ocurridos en el borde oeste del Perú. La distribución temporal de las áreas de ruptura ha permitido visualizar, desde el año 1500, la presencia de diversas lagunas sísmicas de diferentes dimensiones que han dado origen a sismos de gran magnitud en el pasado. Las características espacio-tiempo de las áreas de ruptura y lagunas sísmicas proporcionan herramientas importantes para identificar posibles áreas propensas a ser afectadas por un sismo. En la actualidad, en el borde oeste del Perú se ha identificado la presencia de hasta 3 lagunas sísmicas que en el futuro darían origen a igual número de sismos. Estas lagunas están entre las áreas de ruptura de los sismos 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).
ABSTRACT
The information container in Seismic Catalogue of Peru has been utilized to analyze and evaluate the spatial distribution of areas of rupture associated to great earthquakes occurred in the Western border of Peru. The temporary distribution of the rupture areas has permitted to visualize, the presence of seismic gaps with different dimensions that have caused earthquakes of great magnitude since the early sixteenth century. The space-time characteristic of rupture areas and seismic gaps provides important tools to identify possible areas that will be affected by an earthquake. Currently, in the western border of Peru three seismic gaps that could cause equal number of earthquakes in the future have been identified. These gaps are located among rupture areas of the 1974 and 1942/1996 earthquakes (150 km of length), 2001 and 1996 (90 km. of length), and southwards from the rupture area of earthquake occurred in 2001 (150 km. of length). The last one could involve a great seismic gap present in the North region of Chile (500 km. of length).
INTRODUCCIÓN
En el ámbito de la Tectónica de Placas, el borde oeste de Sudamérica se constituye como una de las más importantes fuentes sismogénicas en el mundo, debido a la alta velocidad con la cual convergen las placas de Nazca (oceánica) y Sudamérica (continental). Esta velocidad es del orden de 8 cm/año (DeMets et al, 1990; Norabuena et al, 1999), lo cual causa que se produzca una continua fricción entre ellas que, en tales condiciones, da origen a los más violentos sismos conocidos en la historia del Perú y de Sudamérica. Por ejemplo, el ocurrido en mayo de 1960 frente a la ciudad de Concepción, en la región sur de Chile, con una magnitud de 9.5Mw y que afectó una longitud máxima de 1000 km. Una consecuencia de este sismo es que dio origen a uno de los tsunamis transoceánicos más dañinos conocidos pro la humanidad; además permitió, por primera vez, que muchos investigadores observaran las oscilaciones propias de la Tierra, sin considerar que su eje de rotación varió ligeramente. En el Perú es importante el sismo ocurrido en la región sur en agosto de 1868 con una magnitud de 9.0Mw y que produjo daños considerables a lo largo de 500 km, aproximadamente. Este sismo también produjo un tsunami con las del orden de 16 metros. Para ambos se estima un período de retorno del orden de los 100 años.
Debe entenderse que debido a la heterogeneidad de la superficie de ambas placas (Nazca y Sudamericana), la distribución espacial de las áreas involucradas en la ruptura no es aleatoria como para producir el avance lineal de las dos placas. Por el contrario, los sismos ocurren de manera indistinta sobre la superficie de fricción, de ahí su peligrosidad al no saber en qué parte de toda la superficie se producirá el siguiente sismo. Sin embargo, la distribución espacial de los grandes sismos o de sus áreas de ruptura permite prever la presencia de otras áreas con diferentes geometrías que podrán estar comprometidas en producir, en el futuro, un sismo de gran magnitud. Esta particularidad ha llevado a investigadores como Séller (1972), Séller et al (1973), Séller y McCann (1976), McCann et al (1979), Mishenko (1985), Mishenko (1991) a proponer y sustentar una teoría observacional para la predicción de sismos a largo plazo, la misma que se basa en evaluar la presencia temporal de las llamadas “lagunas sísmicas”. Una laguna sísmica puede ser definida como aquella área en la cual no se ha producido, durante un período determinado de tiempo, un sismo de magnitud elevada y que en la actualidad se encuentra rodeada por otras áreas que sí produjeron sismos. Las dimensiones de las lagunas sísmicas permiten aproximar el tamaño del evento que se produciría en el futuro, así como las dimensiones del área a ser afectada. La hipótesis de las lagunas sísmicas en su definición moderna fue introducida por Fedotov (1965) y aplicada en la región conocida como Cinturón de Fuego del Pacífico por Sykes (1971), Kelleher et al., (1973), McCann et al., (1979), y Nishenko y Sykes (1993). En general, la hipótesis de la laguna sísmica implica que el peligro de ocurrir un sismo inmediatamente después de haberse producido otro grande es mínimo y aumenta con el pasar del tiempo, pudiendo ocurrir en un nuevo segmento de la falla o límite entre placas (WGCEP, 1988).
La hipótesis de las lagunas sísmicas ha tomado progresivamente mayor relevancia y nuevos grupos de investigación vienen evaluando los trabajos realizados por Nishenko (1989ª, 1989b, 1991), utilizando dos catálogos como base de datos (Catálogo Preliminar de Epicentros del USGS, PDE y el CMT de la Universidad de Harvard) y diferentes escalas de magnitud para los sismos contenidos en ambos catálogos, además de pruebas estadísticas que consideran el número total de zonas afectadas por un sismo característico y la probabilidad de que algunas de las zonas que pudiera ser afectada por un sismo coincidiera con la probabilidad especificada (Nishenko 1989ª, 1989b, 1991). En conjunto, las nuevas bases de datos y las pruebas estadísticas realizadas sustentan una nueva hipótesis definida por Kagan y Jackson (1991, 1994, 1995) como “New Seismic Gap Hypothesis”, la misma que permitirá re-evaluar la existencia de lagunas sísmicas en todo el Cinturón de Fuego del Pacífico.
En este estudio se realiza un análisis detallado de la distribución espacial de las áreas de ruptura y de lagunas sísmicas presentes en el borde oeste del Perú, con el fin de identificar otras con mayor probabilidad de dar origen a un nuevo sismo. Para tal objeto se estudian y discuten las características de las áreas de ruptura de los sismos ocurridos en el borde oeste del Perú desde el año 1500 a la fecha y cuya información se encuentra en los catálogos sísmicos del Instituto Geofísico del Perú (Tavera y Agüero, 2001; Agüero y Tavera, 2004).
PRINCIPALES ELEMENTOS TECTÓNICOS
El proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la Sudamericana se realiza acompañado de algunos elementos tectónicos que, a su vez, han dado origen a la formación de otros que hoy en día controlan toda la geodinámica del borde oeste de Sudamérica. Estos elementos son la Dorsal de Nazca, la Fractura de Mendaña, la Fosa Peruano-Chilena, la Cordillera Andina, la Cadena Volcánica y los diferentes sistemas de fallas distribuidos en el interior del continente, tal como se muestra en la Figura 1.
La Dorsal de Nazca es reconocida como una cordillera oceánica de forma asimétrica que existe en el extremo NO de la región sur del Perú con una orientación NE-SO (entre 15° y 24° Sur). El extremo NE de la dorsal está frente al departamento de Ica, a una distancia del orden de 50 km de la línea de fosa, siendo aquí de 220 km su anchura en la cota de -2000 metros, aproximadamente. La anchura y la altitud de esta cordillera disminuyen considerablemente en dirección SO y se considera que cotas menores ya subdujeron bajo la placa continental (Sebrier, et al)., 1985. Estudios sobre anomalías magnéticas permiten considerar la hipótesis de que la Dorsal de Nazca debe su origen a una antigua zona de creación de corteza, que cesó su actividad hace de 5-10 millones de años aproximadamente (Marocco, 1980; Sebrier et al, 1985).
La Fractura de Mendaña corresponde a una posible discontinuidad de la corteza oceánica que se encuentra en el extremo NO de la región central del Perú, frente al departamento de Ancash (10° - 12° de latitud Sur). En la actualidad esta fractura de 80 km, aproximadamente, en la cota de -1000 metros. Según se ve en la Figura 1, la estructura se encontraría a una distancia de 180 km de la línea de fosa. No existe mayor información sobre el origen y otras características de esta estructura.
del orden de los 5000 metros. La orientación de la fosa es en dirección NNO-SSE en la región norte y centro y NO-SE en la región sur del Perú. El cambio en la orientación de la fosa se produce frente a la Dorsal de Nazca.
La Cordillera Andina se distribuye sobre el borde oeste de la placa Sudamericana y tiene una extensión de 7000 km, aproximadamente, con alturas máximas del orden de los 6000 msnm. En el Perú, de norte a sur, la Cordillera de los Andes está bien definida y, además, muestra la presencia de dos deflexiones importantes: la primera a la altura de 5° Sur, llamada Deflexión de Huancabamba y la segunda en 14° Sur, conocida como Deflexión de Abancay (Figura 1). Estas deflexiones cambian la orientación de la cordillera en dirección NE-SO y Este-Oeste respectivamente. Transversalmente, la cordillera andina presenta diversas unidades morfoestructurales (Costa, Cordillera Occidental, Altiplano, Cordillera Oriental y zona Subandina) y anchuras que varían desde 250 km. en la región norte y centro del Perú hasta 500 km. en la región sur y en los límites entre Perú, Chile y Bolivia (Marocco, 1980; Tavera y Buforn, 1998).
La Cadena Volcánica se encuentra en la región sur del Perú por debajo de la Deflexión de Abancay hasta los 25°S, en Chile. Esta cadena se distribuye sobre la Cordillera Occidental siguiendo un aparente alineamiento con orientación NO-SE en el Perú y N-S en el extremo norte de Chile. Las características geométricas de cada uno de los volcanes que integran esta cadena, muestran que la actividad tectónica es contemporánea a la orogenia extensional que experimenta la cordillera andina cerca del Cuaternario Medio y Reciente (Sebrier et al, 1985). En las regiones norte y centro del Perú, la actividad volcánica terminó hace 8 millones de años, aproximadamente (Marocco, 1980).
Los Sistemas de Fallas presentes en el Perú son el resultado del continuo proceso de deformación de la corteza continental, estando presentes en mayor número sobre la zona subandina de la región norte y centro, todas de tipo inverso que evidencian el acortamiento de la corteza. En la alta cordillera y sobre la Cordillera Occidental el número de fallas es menor en número y tamaño, siendo en general de tipo normal, probablemente asociadas al levantamiento de la corteza.
[image:17.595.89.486.303.651.2]Dentro de la geodinámica del borde oeste del Perú los elementos tectónicos descritos anteriormente parecen controlar las características físicas de los procesos de acumulación de energía y de posterior deformación. Por ejemplo, se ha observado que al norte de la Fractura de Mendaña la ausencia de sismos de magnitud elevada podría
Fig. 1: Principales elementos tectónicos superficiales
en el Perú y en el borde oeste de Sudamérica. Los triángulos
indican la localización de los volcanes y las líneas de color azul, los
principales sistemas de fallas según Sebrier et al.
sugerir que el proceso de fricción de placas se realiza de manera asísmica, de ahí que la placa sea más continua por debajo del continente y alcance distancias del orden de 700 km. desde la fosa (Tavera y Buforn, 2001). Entre la Fractura de Mendaña y la Dorsal de Nazca la ocurrencia continua de sismos indicaría mayor fricción y, por endemayor deformación de la placa subducente. Asimismo, la presencia de la Dorsal de Nazca parece controla la presencia de la Deflexión de Abancay y del cambio en el modo de subducción de la placa. Además, se ha observado que los procesos de ruptura de los sismos que ocurren en la región sur del Perú tienden a propagarse en dirección contraria a la ubicación de la Dorsal de Nazca. Estas apreciaciones son explicadas a continuación.
CARACTERÍSTICAS DE LA SISMICIDAD
Para analizar las características de la distribución espacial de la sismicidad que se produce en el Perú, es importante considerar los grandes sismos que se han producido en el pasado, ya que sólo de esa manera es posible intentar realizar estudios estadísticos que permitan tener una idea acerca de la recurrencia de los sismos de gran magnitud. Según la recopilación hecha por Silgado (1978) y Dorbath et al (1990), la mayoría de los sismos históricos para los cuales existe información se ha producido frente al borde oeste del Perú, debido a que en la costa se encontraban ubicadas las ciudades más importantes del el punto de vista político. Así, el sismo más antiguo para el cual se dispone de información confiable data del año 1513. Entre los sismos más importantes se pueden mencionar los ocurridos en 1619 y 1953 que afectaron a los departamentos de La Libertad, Lambayeque y Piura con intensidades del orden de VIII (MM). En la región central son notables los sismos ocurridos en 1586 (IX, MM), 1687 (VIII MM) y 1746 (X MM) que destruyeron casi completamente a la ciudad de Lima. Este último produjo un tsunami con las de 15-20 metros de altura que inundaron totalmente el puerto del Callao. En la región sur ocurrieron terremotos importantes en 1604 (IX MM), 1784 (X MM) y 1868 (X MM) que produjeron daños considerables, principalmente a las ciudades de Arequipa, Moquegua, Tacna y Puno y en el norte de Chile. El sismo de 1868 habría producido una longitud de ruptura del orden de 500 km y un tsunami con las de 16 metros de altura. Para la mayoría de estos sismos, algunos autores como Silgado (1978), Comte y Pardo (1991) y Dorbath et al, (1990) atribuyen períodos medios de retorno del orden 100 -130 años.
La sismicidad instrumental data de 1960 y sus características han permitido realizar los primeros análisis y evaluaciones de las ocurrencias en el Perú y, como consecuencia, identificar también la presencia de fuentes sismogénicas, tanto en superficie como a profundidad (Barazang y Isacks, 1979; Hasegawa y Sacks, 1981; Grange, 1984; Schneider y Sacks, 1987; Rodríguez y Tavera, 1991; Cahill y Isacks, 1992; Tavera y Buforn, 1998; Bernal, 2002), han permitido concluir que la distribución espacial de los sismos en el Perú es por demás compleja. Sin embargo, es posible identificar la presencia de diferentes fuentes sismogénicas. En la Figura 2 se presenta la sismicidad ocurrida en el Perú entre los años 1960 y 2002, con sismos cuyas magnitudes fueron mayores a 4.5 mb, y en ella se observa que los sismos con foco superficial (h>60 km) de distribuyen principalmente frente a la línea de costa, siendo en número, tamaño y frecuencia, mucho mayor que los sismos que se producen a los mismos niveles de profundidad en el interior del continente (Figura 2ª). Esta sismicidad está asociada al proceso de fricción de placas y es la principal fuente sísmica presente en el Perú ya que ha dado origen a los más grandes sismos para los cuales se cuenta con información histórica y actual. En la Figura 2b se muestra la distribución de los sismos con foco intermedio (60>hL300 km), los mismo que se pueden agrupar en tres fuentes, una paralela a la línea de costa por debajo de los 9°S, otra en la zona subandina de la región norte y centro, y la tercera sobre toda la región sur, siendo esta última la que comprende un mayor número de sismos. Los sismos con foco profundo (h>300 km) son parte de dos fuentes; la primera en el límite del Perú con Brasil y la segunda entre el Perú y Bolivia (Figura 2b).
en el año 1970 (7.2Mw). En estas condiciones se considera que en la región central el acoplamiento de las placas es máximo, en la región sur se produciría un acoplamiento medio y en la región norte sería casi nulo. Otra característica importante, es la de que en la región sur los procesos de ruptura de los grandes sismos tienden a propagarse en dirección SE, involucrando superficies más lineales en las cuales los daños y efectos son mayores. En la región central, las áreas de ruptura y de daños en superficie son menores en tamaño.
DISTRIBUCIÓN DE LAS ÁREAS DE RUPTURA Y DE LAGUNAS SÍSMICAS
[image:19.595.79.492.267.536.2]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.
Fig. 2: Distribución espacial de los sismos con foco superficial (círculos rojos), intermedio (cuadrados verdes) y profundos (triángulos azules) ocurridos entre 1960 y 2002 (mb>4.5) según los catálogos de Engdahl et al. (1997) y IGP (2002).
[image:19.595.97.503.596.742.2]En la Tabla 1 se presenta los parámetros hipocentrales y valores de magnitud e intensidad de los sismos más importan-tes ocurridos en el borde oeste del Perú, desde el año 1500. Según la fecha de ocurrencia de estos sismos, podrían aceptarse períodos de recurrencia que oscilen entre 50 y 150 años. En la Figura 4 se presentan 6 períodos de tiempo en los cuales se han producido sismos importantes con intensidades mayores a VIII en la escala de Mercalli Modificada. La primera figura corresponde al período 1500 y 1650, tiempo durante el cual se produjeron hasta 3 sismos y, entre cada área de ruptura, se observa la presencia de lagunas sísmicas con diferentes tamaños ubicadas frente a los departamentos de Ancash, Ica y extremo norte y sur de Arequipa. Las longitudes mayores de estas áreas de ruptura varían entre 100 y 450 km. Seguidamente, durante el período comprendido entre los años 1651 y 1700, se produce un sismo frente al departamento de Ancash, otro frente a Ica y uno pequeño, pero importante, frente a Tacna. Obsérvese que estos sismos ocurrieron en las áreas reconocidas en el período anterior como lagunas sísmicas. Del mismo modo, durante el período 1701 y 1800 se producen dos de los más grandes sismos conocidos en el Perú; ambos causaron tsunamis con olas que alcanzaron alturas del orden de los 17 metros. En el caso de la región central, el sismo de 1746 involucra una superficie cuya longitud máxima es de 250 km. y abarca la pequeña laguna sísmica identificada en el período anterior frente al departamento de Lima. Para la región sur, el sismo de 1784 prácticamente cubre toda el área de la laguna sísmica. Durante el período 1801 y 1850 sólo se produce un sismo en la región sur, estando el resto del borde oeste del Perú en situación de acumulación de energía. En el período 1851 y 1900, en la misma región sur y después de 84 años, se produce nuevamente un gran sismo, el más grande para el que se cuenta con información detallada (longitud de ruptura del orden de 500 km). Este sismo produjo tsunamis con olas de hasta 16 metros de altura en Tacna y en Arica, Chile. El sismo de 1833 puede ser considerado como un precursor de este último. Es necesario mencionar que durante 194 años, en la región central no ocurrió ningún sismo importante, al igual que en la región norte en la que no ocurre un sismo desde 1619. Durante el siglo XIXI (1901-2000), prácticamente todos los sismos sucedieron en la región central (7 sismos) y solamente uno en el extremo norte de la región sur (1913), pudiendo las regiones norte y sur reconocidas como lagunas sísmicas.
Este simple análisis espacial de las áreas de ruptura ha permitido observar que los grandes sismos son repetitivos en el tiempo, ya que las áreas que en algún momento liberaron energía vuelven a pasar por un período de acumulación de la misma para dar origen a otro sismo en el futuro. Es obvio suponer que el tamaño de estos sismos dependerá del período de acumulación de dicha energía y de las dimensiones del área involucrada en la ruptura o de las de la laguna sísmica. A priori, este tipo de análisis permite reafirmar que las regiones centro y sur del Perú son las de mayor potencial sísmico en razón de que en ambas los sismos parecen repetirse con períodos de tiempo comprendidos entre 50 y 150 años. Contrariamente, es posible que en la región norte sean necesarios períodos de acumulación de energía mayores a 500 años para que se produzca un gran sismo.
Similar análisis puede hacerse con ayuda de la Figura 5. Aquí, los sismos han sido representados en función de su longitud de ruptura y de su ubicación en latitud vs. período de ocurrencia. En dicha figura puede observarse claramente el diferente potencial sísmico de cada región. Por ejemplo, durante todo el período de estudio, en la región norte solamente se tiene información sobre la ocurrencia del sismo de 1619, para luego mantenerse toda la región en silencio sísmico hasta el presente. En la región central se observa la ocurrencia continua de hasta 3 sismos entre 1678 y 1746, para luego aparecer un período de silencio sísmico del orden de 194 años que se rompe con la ocurrencia de 7 sismos hasta el año 1996, a partir del cual volvería a iniciarse el período de acumulación de energía o de silencio sísmico. Contrariamente, en la región sur parecería que los grandes sismos estuvieran precedidos por otros de menor intensi-dad. Así, antes del sismo de 1604 (450 km. de longitud de ruptura) ocurrió otro menor en 1582; antes del sismo de 1868 (500 km. de longitud de ruptura) se produjo otro, en 1784, también de menor magnitud y finalmente, en el año 2001 se tuvo lugar otro sismo pequeño que podría ser el precursor de otro mucho mayor. Obviamente, es difícil poder precisar el período más probable o la fecha de ocurrencia del próximo sismo. En esta figura también puede observarse que existen períodos en los cuales se producen sismos en la región sur y otros en los cuales la ocurrencia es nula, siendo esta distribución contraria a la que se observa en la región central.
Si se considera el análisis de la ocurrencia de sismos en el borde oeste del Perú y Chile para los siglos XIX, XX y XXI (Figura 6); puede observarse que en el siglo XIX los más grandes sismos ocurrieron en la región sur del Perú (1868) y norte de Chile (1877), ambos con magnitudes Mw de 9.0. Hacia el norte y sur de ambas áreas de ruptura es notoria la ausencia total de sismos. Durante el siglo XX, todos los sismos ocurrieron al norte y sur de las áreas involucradas en los sismos de 1868 y 1877, sobresaliendo el gran sismo de Chile de 1960, quizás el mayor para el cual se tiene información sísmica instrumental (magnitud Mw de 9.5). También es notoria la presencia de una importante laguna sísmica en la región norte del Perú. Mientras que en el presente siglo solamente se ha producido un sismo en el año 2001, por sus características y longitud de ruptura (Tavera et al, 2002; Giovanni et al, 2002) se espera que ocurra uno de mayor magnitud en esta región o, en todo caso, en la región norte de Chile, para cubrir en su totalidad el área de ruptura de las renombradas lagunas sísmicas correspondientes a los sismos de 1868 y 1877.
Parámetros hipocentrales de los grandes terremotos ocurridos en el borde Oeste de Perú desde el año 1500, según Silgado (1878) y Dorbath et al (1990)
Fecha Latitud Longitud Prof. Magnitud L r
dd:mm:aa (S°) (W°) (km) Mw (km)
22:01:1582 16.6 71.6 7.5 80
10:07:1586 12.1 72.0 8.1 175
24:11:1604 17.0 70.9 8.4-8.7 450
14:02:1619 7.9 79.0 7.8-8.0 100-150
12:05:1664 14.1 75.8 7.5 75
16:06:1678 12.3 77.8 8.0 100-150
20:10:1687 13.2 76.5 8.2-8.4 300
21:10:1687 16.4 71.6 8.0 150
23:08:1715 17.3 70.8 7.5 75
07:01:1725 9.2 79.3 7.5 75
29:10:1746 11.9 77.1 8.5-8.6 350
13:05:1784 16.5 72.0 8.0 300
18:09:1833 18.2 71.0 7.7 50-100
13:08:1868 18.2 70.5 25 9.0 500
24:05:1940 11.2 77.7 50 8.1-8.2 180
24:08:1942 15.5 74.7 33 8.2 200
17:10:1966 10.3 78.6 37 7.7-8.1 100
31:05:1970 9.2 78.8 42 7.9 130
03:10:1974 12.2 77.5 21 7.9-8.1 140
12:11:1996 15.3 76.4 18 7.7 150
23:06:2001 16.2 73.7 29 8.2 350
Fig. 4: Distribución espacial de las áreas de ruptura asociadas a los sismos de mayor magnitud e intensidad ocurridos en el borde oeste del Perú a partir del año 1500
Fig. 6: Distribución de las áreas de ruptura de grandes sismos ocurridos en el borde oeste de Sudamérica durante los siglos XIX, XX y XXI. Fig. 7: Áreas de intensidad máxima en la escala Mercalli Modificada para los sismos ocurridos en 1604, 1784, 1868 y 2001.
Para la región sur del Perú, Giovanni et al (2001), realiza un análisis subjetivo basado únicamente en las áreas de intensidad máxima producida por los sismos de 1604, 1784, 1868 y 2001. En la Figura 7 se observa que la intensidad máxima estimada para el sismo de 1604 es de IX-X (MM) y considera un área que abarca parte de los departamentos de Arequipa, Moquegua y Tacna. Posteriormente, luego de 180 años, esta misma área fue afectada con intensidades de VIII producidas por el sismo de 1784. Del mismo modo, después de 84 años el área es sacudida, nuevamente con intensidades de IX-X (MM), que en este caso son producidas por el gran sismo de 1868. Transcurridos 133 años la misma área es otra vez afectada con intensidades de VIII debido a la ocurrencia de un sismo en el año 2001. Según esta simple representación, dicha área debería ser nuevamente afectada por un sismo capaz de producir intensidades de IX-X (MM), similares a las de los anteriores grandes sismos ocurridos en esta misma región.
Un análisis más detallado para ambas regiones puede hacerse utilizando la Figura 8. Esta figura considera las áreas de ruptura de los sismos ocurridos en el Perú en 1942, 1974, 1996 y 2001 y el ocurrido en Chile en 1995. Por todo lo discutido anteriormente, es necesario aceptar que las regiones sur del Perú y norte de Chile han sido reconocidas como eminentes lagunas sísmicas que deben dar origen a sismos con características y tamaños similares a los ocurridos en 1868 y 1877. El interés fue mayor cuando en los años 1995 y 1996 se produjeron 2 sismos con epicentros en ambos extremos de las áreas de ruptura de los sismos de 1868 y 1877. También fue notorio el incremento de sismos con foco intermedio (61<h<300 km) al frente de las áreas de ruptura de estos dos. Se debe considerar que la deformación de la placa de Nazca, por debajo de la superficie de fricción, es causada por la fuerza de la gravedad que tira de la placa hacia el interior del Manto tratando de vencer la resistencia que ofrecen las placas al desplazamiento sobre su superficie de fricción, la misma que al ser superada produciría un sismo a niveles superficiales. En tales condiciones, todo hacía suponer que pronto debería producirse un gran sismo en cualquiera de estas regiones. El 23 de Junio de 2001 la región sur del Perú fue afectada por un sismo de gran magnitud que causó importantes daños personales y materiales, siendo inicialmente catalogado como el sismo repetitivo del ocurrido en 1868. Estudios posteriores dieron como resultado que la magnitud de este sismo (8.2Mw) fue mucho menor que la de 1868 (9.0Mw). Se debe considerar que los daños observados en la ciudad de Arequipa y en los departamentos de Moquegua y Tacna no sobrepasaron el grado VIII en la escala MM, en comparación con el grado IX-X evaluado para el sismo de 1868. Tal como se observa en la Figura 8, la longitud de ruptura producida por el sismo de 2001 fue estimada en 350 km, es decir, 150 km menos que la producida por el sismo de 1868. De acuerdo con la propagación unilateral de la ruptura del sismo de 2001 (en dirección SE), toda la energía liberada por el sismo se habría acumulado al sur de la localidad de Ilo (Moquegua) marcando así el inicio del área de la nueva laguna sísmica.
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
permitido aceptar que dicho borde de convergencia de placas es uno de los mayores en cuanto se refiere a su potencial sísmico. Sin embargo, a la pregunta ¿…dónde y cuándo se producirá el próximo sismo…? aún no es posible dar respuesta debido a que los métodos hasta hoy desarrollados para la predicción de sismos requieren conocer en detalle todo el proceso que antecede a la ocurrencia de los mismos, conocimiento que actualmente se encuentra en estudio. En la actualidad continúa la investigación, desarrollo y aplicación de diversos métodos geofísicos a fin de poder contar con la mayor cantidad de información sobre las propiedades físicas, geológicas y tectónicas de las regiones propensas a ser afectadas por un sismo. No se debe olvidar que el intentar predecir la ocurrencia de un sismo implica conocer los siguientes parámetros: Predicción = Lugar + Tamaño + Fecha. Con todo lo expuesto en este estudio, se puede llegar a la conclusión de que se conoce la ubicación de las áreas potencialmente sísmicas; además, su historia sísmica permite estimar el tamaño de los futuros sismos que en ellas pudieran ocurrir; sin embargo, sólo la fecha en que se produciría el sismo no puede ser determinada con exactitud. En general, 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.
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 (Figura 8): 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.
[image:26.595.105.507.381.735.2]La pregunta final que queda por hacer es ¿…y ahora que sabemos donde ocurrirá un gran sismo en el futuro, qué hacemos…?. La respuesta es educación y preparación en todos los niveles a fin de no ser afectados o de no sufrir daños de consideración. Ambas tareas pueden ser resumidas en una sola palabra: Prevención.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen al Dr. José Arce Helberg por su invitación para desarrollar el presente estudio, así como por permitirnos ser partícipes del Volumen Especial editado por la Sociedad Geológica del Perú en homenaje al Ing. Alberto Giesecke Matto. Asimismo, nuestro agradecimiento al Dr. Edgar Kausel por su revisión y comentarios al presente trabajo. Contribución N° 020-CNDG-IGP/2004.
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Peligro Sísmico en Cusco
Ing. Jorge Henrry Cuenca Sánchez
Prof. Principal Facultad Ing. Geológica y Geografía Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco
Operador Estación Sísmica Cusco-Tambomachay - Instituto Geofísico del Perú. e-mail: [email protected]
La región cuenta con un largo registro histórico de actividad sísmica que data desde la época prehispánica recopilada por cronistas de la época colonial que informan sobre la ocurrencia de fuertes temblores de tierra en Cusco ocurridos antes de la dinastía del Inka Sinchi Roca. Se reporta la ocurrencia de un gran terremoto en el gobierno del Inka Pachacutec.
1.- SISTEMA DE FALLAS TECTÓNICAS ACTIVAS
La actividad sísmica en la región esta relacionada a una zona de Fallas Cuaternarias Tectónicamente Activas, que se emplazan separando en alguna medida la unidad morfoestructural de las Altiplanicies y la Cordillera Oriental.
El Sistema de Fallas conocido como Cusco, abarca una franja con mas de 100 Km. de longitud, que se extiende de NO hacia el SE, desde el NE de Abancay y se prolonga hasta Urcos, pasando a menos de 5 Km. al norte de la ciudad de Cusco. En esta área geográfica se hallan las Fallas Zurite, Chinchero, Qoricocha, Tamboray, Tambomachay, Pachatusan y Urcos, constituyendo en su conjunto el Sistema de Fallas Cusco.
Hacia el Sureste, se presenta otro Sistema de Fallas denominado Vilcanota, constituido por las Fallas Pomacanchi, Sangarara y Langui-Layo.
Evidencias observadas en el terreno, confirman que el Sistema de Fallas Cusco muestra signos de reactivaciones tectónicas recientes del Holoceno, que en términos del tiempo han ocurrido en los últimos 10,000 años, afectando principalmente las Fallas Tambomachay, Qoricocha y Pachatusan; esto significa que su comportamiento geodinámico es muy activo y latente, ejerciendo por su proximidad sobre las poblaciones cercanas, un área de efecto directo constituyéndose en una seria amenaza sismo tectónica.
En base a la información disponible la principal Fuente Sismo tectónica causante de los sismos que ocurren en la región, constituye el Sistema de Fallas Tectónicas Activas Cusco, el cual se encuentra emplazado dentro del escenario físico espacial de la zona de estudio, precisamente hacia el norte del eje Poroy-Cusco-Lucre, siguiendo de manera paralela a dicho eje. Esta fuente sismo tectónica ha dado y seguirá dando origen a sismos, convirtiéndose en una amenaza natural directa en el futuro para la ciudad de Cusco y las poblaciones establecidas en el eje Poroy-Lucre.
2.-DISTRIBUCIÓN EPICENTRAL E HIPOCENTRAL
La actividad sísmica ocurrida en el período entre 1500 y 1998, con magnitudes igual y mayor a 3.0 Mb., se manifiesta abarcando gran parte del departamento de Cusco, con una distribución predominante de epicentros que se concentran principalmente alrededor de la ciudad de Cusco, constituyendo un área caracterizada por presentar sismos con profundidades h < 60 Km., es decir mayormente superficiales.
Los epicentros más superficiales se manifiestan preferentemente con mayor grado de concentración tanto hacia el este y oeste de la ciudad de Cusco, así como también hacia el sur. De manera mas dispersa la distribución epicentral se orienta también hacia el norte y noroeste.
Los últimos sismos ocurridos en la región de Cusco, se han caracterizado por tener Hipocentros muy Superficiales. En la ciudad de Cusco, para el terremoto de 1950 de 6.0 Ms. Magnitud Richter, su profundidad focal se calculó en 15 Km. En el sismo de 1986 de 5.3 Mb., su hipocentro se calculó en 55 Km. de profundidad. Esto significa que el área se caracteriza por haber presentado sismos recientes con profundidades focales muy superficiales < 60 Km.
3.- MÁXIMA INTENSIDAD Y MAGNITUD SÍSMICA
En base al registro histórico e instrumental de los sismos ocurridos en el ámbito de la región, se ha llegado a establecer que la Máxima Intensidad Macro sísmica registrada para el período 1500 - 2004, corresponde el Grado IX en la Escala M.M. La Máxima Magnitud Sísmica corresponde al terremoto de Cusco en 1950, que fue de 6.0 Ms. en la Escala de Richter.
Nuestra región está expuesta a seguir sufriendo en el futuro los efectos desastrosos de sismos, los cuales pueden alcanzar dichos parámetros sísmicos, hecho que debe advertirse a la hora de planificar el desarrollo urbano de nuestra ciudad y de sus futuras áreas de expansión urbana.
4.- PELIGRO SÍSMICO EN LA REGIÓN DE CUSCO
Desde el punto de vista tectónico la sismicidad de la región, se desarrolla en el dominio de la Intra placa Continental Sudamericana, constituyendo la denominada Zona Sismo génica Superficial Oriental del Sur del Perú, caracterizada por presentar sismos superficiales y destructores como los ocurridos en Cusco en 1650, 1950 y 1986.
En base a la información disponible, se ha logrado establecer que existe una alta probabilidad de que ocurran sismos en Cusco, los cuales pueden alcanzar entre los Grados 7 y 8 de la Escala M.S.K.; esto significa que debemos esperar para un período de 50 años y con una excedencia estimada en 10%, eventos sísmicos cuyo poder destructivo ocasionaría graves daños y destrucción en construcciones de adobe. Este hecho se manifestaría en que el escenario post terremoto en nuestra ciudad, mostraría por lo menos que, el 80% de las edificaciones existentes que son de adobe, se encontrarían en gran parte destruidas y consecuentemente la población afectada seria muy notoria en número de heridos y en mortalidad.
Adicionalmente los efectos inducidos de fenómenos de neodinámica externa (deslizamiento y derrumbes en terrenos inestables, represamientos de cauces de ríos y desembalses, etc.), ocasionados por los sismos esperados según el grado de peligro sísmico antes señalado para la región de Cusco, incrementarían el Peligro Sísmico Potencial, hecho que merece ser identificado antes de que ocurra el desastre, de tal forma que se pueda evaluar y minimizar el riesgo en el nivel probable de daño que sufrirá un elemento expuesto al impacto del fenómeno sísmico. Los derrumbes observados en la Carretera de Circunvalación en el sector de Mesa Redonda y deslizamientos en la quebrada del río Saphy, después del sismo en Cusco de 1986, son una muestra de lo advertido.
CONCLUSIONES
1.- En síntesis, el Peligro Sísmico en la Región de Cusco es Muy Alto y está íntimamente ligado al Sistema de Fallas Tectónicas Activas Cusco, constituyéndose en la principal Fuente Sismo génica, que puede dar origen a sismos que podrían alcanzar los Grados 7 y 8 de la Escala M.S.K., representando una seria amenaza, potencial y permanente para la seguridad física e integridad de la población de nuestra ciudad y de las localidades vecinas, así como también para la infraestructura existente.
2.- El potencial poder destructivo que pueden ocasionar los sismos de origen superficial < 60 Km. de profundidad, que caracterizan a la sismicidad del Cusco, confirma que nos encontramos viviendo en una zona expuesta a un Alto Peligro de Desastre Sísmico, en donde la Máxima Magnitud Sísmica registrada instrumentalmente fue de 6.0 Ms. en la Escala de Richter.
3.- La amenaza sísmica existente es muy alta, habiéndose manifestado en el pasado con efectos muy destructivos principalmente en el Centro Histórico Monumental y alrededores de la ciudad de Cusco, como consecuencia de los sismos de 1650, 1950 y 1986, alcanzando una Máxima Intensidad Sísmica histórica de grado IX M.M.
Teoría Sobre la Generación de los Sismos
CONFERENCIA PELIGRO SÍSMICO
EXPOSITOR: ING. ERASMO MATOS ESPINOZA Registro CIP N° 39760
Teléfono Móvil: 9606705
1. DERIVA DE LOS CONTINENTES
Alfredo Wegner (1912). Hace 200 millones de años los continentes formaban una gran masa única, que después se fraccionaría hasta llegar a formar lo que son actualmente los diversos continentes. Basó su teoría en la continuidad biológica ya que los restos fósiles encontrados en continentes alejados y con climas diferentes en la actualidad, indicaban que la vida vegetal y animal había sido muy similar en aquella época.
Existe continuidad geológica entre Africa y Sudamerica. La naturaleza de los fondos marinos era completamente diferente a la de los continentes; lo cual fue comprobado por la Armada Norteamericana en la década del 60. Los océanos están surcados por cadenas montañosas de cerca de 80,000 Km. de longitud a las que llamó Dorsales Oceánicas.
La teoría de Wegner no era totalmente aceptada por:
· Los continentes son formados por rocas livianas y frágiles: Sial (Sílice y Aluminio). · Los fondos marinos son formados por rocas más densas: Sima (Sílice y Magnesio). · Los continentes no pueden navegar a través de los mares.
1.1. TEORÍA DE EXPANSIÓN DE LOS FONDOS OCEÁNICOS
Sostiene que los fondos marinos se mueven arrastrando consigo los continentes, con lo que la Teoría de Deriva continental quedaba complementada y resuelta.
Evidencia de la expansión de los fondos oceánicos:
Los sedimentos marinos son escasos, de poco espesor y muy jóvenes en las cercanías de las Dorsales oceánicas. Los sedimentos marinos crecen en espesor y antigüedad de manera proporcional a su distancia de dichas cordilleras.
De lo anterior se infiere que las rocas que conforman los fondos marinos se han formado por derrame de lava en ambos lados de las grietas al mismo tiempo y que se han alejado de ellas a la misma velocidad.
Hay evidencia de que el magma asciende por debajo de los ejes de las dorsales en los lugares llamados FOSAS TECTÓNICAS que tiene de 20 a 50 Km. de ancho.
En estos lugares, el flujo de calor desde el interior de la tierra es hasta ocho veces mayor que el promedio mundial y la velocidad de las ondas sísmicas primarias es marcadamente lento. Esto es indicio de que material caliente y blando está ascendiendo.
Si la Tierra está generando constantemente nueva corteza:
· La Tierra debería aumentar de superficie a manera de un globo. · La Tierra debería consumir corteza terrestre en alguna parte. · Como no sucede lo primero, ocurre lo segundo.
La relación de las áreas de los continentes con respecto a las que ocupan los océanos ha variado poco a través de los tiempos geológicos. Lo que quiere decir que la corteza generada va a constituir los fondos oceánicos e igualmente consumirse.
