INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU CENTRO NACIONAL DE DATOS GEOFISICOS SISMOLOGIA

INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU

CENTRO NACIONAL DE DATOS GEOFISICOS

SISMOLOGIA

CALCULO DE LOS PARAMETROS HIPOCENTRALES DEL TERREMOTO DE AREQUIPA

DEL 8 DE OCTUBRE DE 1998

INFORME DE:

PRACTICAS PRE-PROFESIONALES

ELABORADO POR:

YANET TERESA ANTAYHUA

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DIRECTOR: Dr. Hernando Tavera

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LlMA-PERU Abril,1999

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AGRADECIMIENTOS

Mi agradecimiento al Director del Centro Nacional de Datos Geofísicos- Sismología (CNDG-Sismología), Dr. Hemando Tavera por sus enseñanzas impartidas durante el desarrollo de este estudio. A la Sra. Ivonne Pérez Pacheco, por su ayuda en la elaboración de las figuras que acompañan al presente estudio.

Así mismo, mi agradecimiento a la Sra. C. Agüero y a los Srs. P. Huaco, H.

Salas, S. Rodríguez y L. Vilcapoma por sus consejos y sugerencias recibidas durante el desarrollo del presente estudio.

Al INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU, por proporcionarme una Beca de Formación Pre-Profesional en el área de Sismología, gracias a la cual se ha realizado el presente estudio.

ti

INDICE

AGRADECIMIENTOS INDICE

I.-INTRODUCCION

11.-TERREMOTO DE AREQUIPA DEL 8 DE OCTUBRE DE 1998 11.1.-CALCULO DE LOS PARAMETROS HIPOCENTRALES

11.1.1 APLICACiÓN DEL ALGORITMO EPI

11.1.2 APLICACiÓN DEL ALGORITMO EPIGRAF

11.2.-TECNICAS PARA MEJORAR LA LOCALlZACION HIPOCENTRAL 11.2.1.-METODO DE WADATI

11.2.2.-METODO DE WADATI EXTENDIDO 11.2.3.-METODO DE RIZNICHENKO .

11.2.4.-CURVAS DROMOCRONICAS DE RECORRIDO-TIEMPO

111.-OTROS PARAMETROS DEL TERREMOTO DE AREQUIPA DEL 8 DE OCTBRE DE 1998

111.1.-INTENSIDADES SISMICAS REGIONALES 111.2.-MAGNITUD

111.3.-ENERGIA SISMICA 111.4.-MOMENTO SISMICO

IV.- DISCUSION

V.- CONCLUSIONES

VI.- BIBLlOGRAFIA

ANEXO

1

l. INTRODUCCION

Para localizar un terremoto se requiere conocer su tiempo origen y las coordenadas hipocentrales del punto de liberación de la energía. El Tiempo Origen (To) que viene referida al Tiempo Universal (GMT) y es determinado en el proceso general de localización del hipocentro; mientras que, la localización epicentral viene

dada

por las coordenadas geográficas de su epicentro «p,A)y por la profundidad del foco (h).

!

A fin de localizar los terremotos que han ocurrido antes de la época instrumental,se utiliza los mapas de distribuciónde intensidadesregionales.^¡Se supone que el foco es puntual y que el epicentro macrosísmico se sitúa dentro del área de mayor intensidad; por lo tanto, su precisión dependerá de la forma de las isosistas y de la calidad de los datos utilizados en. la elaboración del. mapa de- intensidades. En la actualidad, la localización hipocentral y temporal de los terremotos se realiza mediante la aplicación de algoritmos de cálculo que utilizan como datos de entrada: los tiempos de llegada de las ondas P y S a diferentes estaciones sísmicas distribuidas en la zona de estudio.

Los algoritmos de cálculo hipocentral más conocidos son: HYPO71, HYPOINVERSE, HYPOELlPSE y FASTHYPO. Estos algoritmos utilizan la metodología descrita por Geiger en 1910, los mismos que se basan en la minimización de las diferencias entre los tiempos de llegada teóricos y observados correspondientes a las fases leídas.

En el presente estudio, se realiza la localización hipocentral del terremoto ocurrido en Arequipa el 8 de Octubre de 1998 utilizando los datos sísmicos de las estaciones que integran la Red Sísmica Nacional a cargo del INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU (lGP). Los algoritmos que se utilizan para tal fin,

corresponden a una versión del Fasthypo (Herrmann, 1982) adaptada para su uso en el IGP por Rodríguez (1994a) y denominado EPI. Así mismo, se utiliza el algoritmo gráfico denominado EPIGRAF, en modo iterativo adaptada por Rodríguez (1994b) a partir de la metodología desarrollada por Eiby y Muir (1990) para localizar sismos regionales. De manera complementaria, se aplica los métodos desarrollados por Wadati (1933) y Riznichenko (1958) para calcular el Tiempo Origen (To), la profundidad del foco (h) y la relación de velocidades(VpNs). Finalmente, a partir de estos parámetros se estima la magnitud, el momento sísmico, la energía sísmica y la intensidad máxima.

Finalmente, en el Anexo 1 se presenta un resumen de las actividades realizadas como apoyo al Centro Nacional de Datos Geofísicos, Sismología.

11.-TERREMOTO DE AREQUIPA DEL 8 DE OCTUBRE DE 1998

11.1.-CALCULO DE LOS PARAMETROS HIPOCENTRALES

A fin de calcular los parámetros hipocentrales del terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, se procedió a recolectar los registros de las 27 estaciones sísmicas que integran la Red Sísmica Nacional del IGP (Figura 1). La lectura de los tiempos de llegada de las fases P y S han sido correctamente realizadas en 19 estaciones sísmicas, de las cuales las estaciones de Porculla (PCU), Portachuelo (PCH), Quilmaná (QUI), Suche (SCH), Paracas (PAR), Guadalupe (GUA), Zamaca (ZAM), Pomahuaca (PMA), Maichil (MCH), Camacho (CAM), Cayma (CAY) y Sachaca (SCA) pertenecen a la Red Sísmica Telemétrica y Ñaña (NNA), Conlma (CON), Toquepala (TOQ), San Gregorio (SGR), Tambomachay (TAM), Pucallpa (PUC) y Huancayo (HUA) pertenecen a la Red Sísmica Digital. Así mismo y a efectos de estimar la magnitud del terremoto, en 5 de las primeras estaciones se ha leído la duración de su registro (SCH, GUA, QUI, ZAM y CAM) y en 6 de las segundas el periodo y la amplitud del grupo de la onda P (SGR, TOQ, CON, HUA, NNA y PUC).

11.1.1.-APLICACiÓN DEL ALGORITMO EPI

El algoritmo EPI es una versión del Fasthypo (Herrmann, 1982) modificado para su uso en el IGP por Rodríguez (1994a). Este algoritmo utiliza 3 modelos de velocidad y el usuario selecciona una de ellas dependiendo si el epicentro se localiza en el Norte, Centro o Sur de Perú. Así mismo, a efecto de corregir la velocidad de las ondas S, el algoritmo utiliza la relación de velocidades VplVs=1.80 equivalente una la relación de Poisson de 0.27 (CNDG-Sis, 1998). Este algoritmo tiene como datos de entrada las lecturas de las fases P y S, duración del registro del terremoto, amplitud y periodo del grupo de la onda P. Como resultado se obtiene el tiempo origen, latitud,

longitud, profundidad y magnitud del terremoto; además de los errores de cada uno de estos parámetros.

A continuación, se procede a realizar el cálculo del hipocentro del terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, con observaciones de 19 estaciones sísmicas con el objeto de llegar a una buena estimación de los parámetros del terremoto:

La Tabla 1, muestra el fichero de salida del algoritmo EPI, el mismo que presenta los parámetros que definen la localización hipocentral del terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998. Para realizar este cálculo se utilizó los tiempos de llegada de las fases P y S correspondientes a las estaciones sísmicas de PCU, PCH, QUI, SCH, PAR, GUA, ZAM, PMA, MCH, CAM, CAY, SCA, NNA, CON, TOQ, SGR, TAM, PUC y HUA (Figura 1). El resultado obtenido con este grupo de estaciones (Grupo 1), permite localizar el hipocentro en las coordenadas -16.2°S, - 71.8°W y una profundidad para el foco de 151 km. La hora origen ha sido calculada

¡

en 4h 51 m 40.23s. La magnitud media ha sido estimada en 5.9 mb.

Así mismo, en la Tabla 1 se puede identificar la distancia epicentral (Distan) y.

el acimut (Azm) de las estaciones, las mismas que vaÍ"íanentre 40 y

150Ó

Km. yel acimut entre 0° y 350° respectivamente, siendo mayor el número de estaciones sísmicas localizadas en el cuarto cuadrante. Por otro lado, se observa que los residuales de las fases P y S se dan por exceso y por defecto con máximas de 3.1 y 4.1 segundos. Estos valores para los residuales podrían deberse a una incorrecta distribución geométrica de las estaciones sísmicas utilizadas en el cálculo del hipocentro, debido a la influencia de un número mayor de estaciones localizadas en dirección NW. Este mismo efecto, puede observarse en el resultado obtenido para la raíz media cuadrática (rmc) de la solución.

A fin de intentar mejorar la solución obtenida para el hipocentro del terremoto de Arequipa, se procede a eliminar las estaciones localizadas en la región Norte de Perú En la Tabla 2, se presenta la localización del terremoto de Arequipa pero utilizando únicamente las estaciones de SGR, TOQ, CON, SCH, QUI, PAR, GUA, ZAM, HUA, NNA, TAM, CAM, CAY Y SCA (Grupo 2). Este grupo de estaciones permite localizar el epicentro en las coordenadas -16.2°S y -71.9°W, con foco

localizado a una profundidad de 145 km. El tiempo origen ha sido calculado en 04h 51m 41.04s.

Como se puede observar, al obviar las lecturas de las estaciones localizadas en la región Norte, la ubicación del epicentro no presenta mayor diferencia, mientras que la profundidad ha disminuido en 5 Km. aproximadamente. Así mismo, los residuales de las fases P y S y el rmc de la solución, han mejorado con relación a los resultados anteriores.

Con el objeto de mejorar la solución anterior, se procede a calcular el hipocentro del terremoto de Arequipa utilizando únicamente 8 estaciones. de la RSN (NNA, HUA, SGR TOQ, CON, CAY, SCA Y TAM). De estas estaciones 6 se encuentran localizadas en la región Sur y 2 en la región Centro (Grupo 3). Esta selección se ha realizado con el fin de obtener una mejor distribución geométrica de las estaciones alrededor del epicentro. Con esta nueva distribución geométrica, el

.

hipocentro ha sido localizado en las coordenadas -16.3°S, -71.9°W y el foco a una profundidad de 148 Km. (Tabla 3). El tiempo origen ha sido calculado en 04h 51m 40.5s. En esta Tabla, se observa(~\'quelos residuales más altos son para las.

estaciones de NNA y TAM, lo cual probablemente sea debido a que dichas estaciones se encuentran más alejadas del epicentro, particularmente NNA; por lo tanto, a continuación se procede a eliminar estas estaciones en el cálculo del hipocentro.

En la Tabla 4, se presenta la solución obtenida para el cálculo hipocentral del terremoto de Arequipa utilizando las estaciones de SGR, SCA, TOQ, CON y TAM (Grupo 4), las cuales se ubican próximas al área epicentral; sin embargo, en este caso no se consideró la estación de CAy debido a que tiene aproximadamente el mismo acimut que la estación de SCA. Así, el epicentro es localizado en las coordenadas -16.3°S, -71.9°W y una profundidad para el foco de 140 km. El tiempo origen del terremoto es de 04h 51m 41.5s. Así mismo, se observa que los residuales son menores con respecto a los resultados anteriores y el rmc, aunque mayor que la unidad, simplemente es un indicativo matemático de la solución, sin mayor significado sobre la solución obtenida ya que en este caso, se ha considerado la mejor distribución geométrica de las estaciones sísmicas sobre el epicentro del terremoto.

De los resultados obtenidos, se puede concluir que la solución mostrada en la Tabla 4 es la mejor, debido a que las estaciones sísmicas utilizadas en el cálculo del hipocentro del terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, se distribuyen coherente alrededor del epicentro permitiendo obtener una buena cobertura azimutal.

Así mismo, se observa que la localización del hipocentro no varía sustancialmente de las soluciones presentadas en las Tablas 1, 2 Y 3; sin embargo, los residuales de las ondas P y S, así como los errores de los parámetros de localización disminuyen considerablemente.

11.1.2 APLICACiÓN DEL ALGORITMO EPIGRAF

El programa EPIGRAF, es un algoritmo iterativo en modo gráfico desarrollado por Rodríguez (1994b) a partir de la metodología establecida por Eiby y Muir (1990)._¡ Este algoritmo, permite obtener la localización del epicentro del terremoto en función de la diferencia de tiempos de llegada de ondas Ts-Tp en diferentes estaciones y para varios rangos de profundidad. Utilizando esta diferencia de tiempos (Ts-Tp), se.

calcula la distancia epicentral a cada estación cuyos radios permiten construir círculos equidistantes al epicentro localizado por la intersección de los mismos. A continuación se presenta los resultados obtenidos para los cuatro grupos de estaciones sísmicas utilizados anteriormente con el algoritmo EPI a fin de poder comparar los resultados a obtenerse.

En la Figura 2, se ha utilizado los datos de las 19 estaciones que integran el Grupo 1 los mismos que corresponden a las estaciones localizadas en la región Norte, Centro y Sur de Perú. La intersección de los círculos que corresponden a la distancia epicentral de las estaciones sísmicas con respecto a la localización relativa del epicentro, este epicentro es localizado en las coordenadas -15.9°S, -71.9°W y una profundidad para el foco de 96 Km. En esta Figura, se observa que los círculos mayores corresponden a las estaciones del Norte, disminuyendo a medida que estos se aproximan al epicentro. A fin de obtener una mejor distribución geométriq~'de las estaciones, a continuación se procederá a considerar los grupos de estaciones utilizadas en el algoritmo EPI.

En la Figura 3, se considera 14 estaciones sísmicas correspondientes a las estaciones localizadas de la región Centro y Sur de Perú (Grupo 2, Tabla 2). En esta Figura, se observa que la intersección de los círculos de las estaciones permiten localizar el epicentro en las coordenadas -16.2°S, -71.9°W y con una profundidad para el foco de 134 km. Sin embargo, el punto de intersección considera un área pequeña proporcional al error del ajuste de la solución.

En la Figura 4, se utiliza las estaciones del Grupo 3 (Tabla 3), de las cuales 6 se encuentran en la región Sur y 2 en la región Central de perú. Esta selección de estaciones se realiza a fin de mejorar la distribución geométrica de las estaciones en relación al epicentro preliminar. En esta Figura se observa que el epicentro ha sido localizado en las coordenadas -16.1 oS, -71.8°W y una profundidad para el foco de 135 km. En esta Figura, se puede observar que los círculos de las estaciones no se interceptan en un punto común, lo que origina un desfase de algunos kilómetros en la

,

profundidad del foco.

En la Figura 5, se considera únicamente las estaciones de SGR, TOQ, CON,.

CAY y SCA (Grupo 4); las mismas que se encuentran úbicadas a distancias menores al epicentro preliminar con respecto a las Figuras anteriores. La localización del epicentro es -16.2°S, -71.8°W con una profundidad para el foco de 138 km. En esta Figura, se observa que los círculos de las estaciones se interceptan en un punto común, obteniéndose un mayor control sobre la localización del hipocentro.

En función de los resultados obtenidos, se considera que la correspondiente al Grupo 4 de estaciones (Figura 5), es la mejor solución y la localización hipocentral del terremoto varía poco con relación a la obtenida a partir del algoritmo EPI.

1I.2.-TECNICASPARA MEJORAR LA LOCALlZACION HIPOCENTRAL

Algunos parámetros como el Tiempo Origen (To) y la profundidad de los focos (h), frecuentemente son difíciles de determinar, principalmente cuando no se dispone de un buen número de estaciones con una buena cobertura azimutal alrededor del epicentro. Algunas técnicas simples y que utilizan comúnmente los tiempos de llegada se las ondas P y S a las estaciones de registro, las constituyen los métodos desarrollado porWadati (1933) y Riznichenko (1958).

A continuación, realizaremos la aplicación de estos métodQs para estimar el To y la profundidad terremoto de Arequipa del8 de Octubre de 1998.

11.2.1.- METODO DE WADA TI

Este método además de ofrecer una estimación del Tiempo Origen (To), proporciona además información importante sobre la relación de velocidades sin necesidad de conocer la localización del evento. El método supone que las ondas se propagan por un" capas horizontales permitiendo que las ondas P y S tengan velocidades diferentes; sin embargo el coeficiente de Poisson debería ser similar para todas ellas si se considera una Tierra homogénea.

Para obtener la curva de Wadati para el terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, se utilizó 10 lecturas de fases P y S obtenidas de los registros de 10 estaciones de la RSN (IGP); es decir, Tp y Ts. El Tiempo Origen y VpNs son calculados'f:(¡edianteel siguiente procedimiento:

Conociendo Tp, Ts-Tp, se construye fácilmente la curva de Wadati (Figura 6), y cuya distribución de tiempos de llegada se ajusta a una recta definida por la siguiente relación:

Ts-Tp=Tp-To(VpNs-1)

donde,

Tp Y Ts, son los tiempos de llegada de las ondas P y S respectivamente VpNs, es la relación de velocidades de ondas P y S

To, es el tiempo origen calculado a partir de la curva de Wadati

El Tiempo Origen (To) es estimado a partir de la intersección de la línea de ajuste de la regresión con el eje abcisas, tal como se muestra en la Figura 6. Así, el valor para To es de 18.3 que restado el tiempo de llegada promedio de la onda P a las estaciones

(O4h

52m), permite obtener un Tiempo Origen para el terremoto de Arequipa de To=O4h 51m 41.7s. Este valor para To, es similar al obtenido a partir del algoritmo EPI y EPIGRAF. Así mismo, la relación de velocidades'es obtenida a partir de la misma regresión lineal y para tal efecto se considera que VpNs=m+1, siendo m la pendiente de la recta. Así, VpNs=1.75. Este valor para VpNs, permite evaluar la relación de Poisson (cr),a partir de la siguiente relación:

VpNs=V1 +1/(1-2cr)

Así, cr=O.33, el mismo que se encuentra dentro del rango de estimados para una Tierra homogénea.

valores

11.2.2.- METODO DE WADA TI EXTENDIDO

Un procedimiento complementario para tratar de ajustar la relación VpNs, es utilizando el Tiempo Origen (To) calculado anteriormente en la curva de Wadati y la diferencia de tiempos de llegada de 'ondas P y S (Ts-Tp). A partir de To, se calcula Tp'=Tp-To y se procede a elaborar la curva de Wadati extendido (Figura 7), cuyo ajuste lineal se intercepta en el origen de las coordenadas de acuerdo a la siguiente relación:

Ts- Tp=Tp'(VpNs-1)

donde,

la pendiente de la recta m, indica una relación de VpNs de 1.76 coherente con el obtenido anteriormente.

11.2.3.-METODO DE RIZNICHENKO

El Tiempo Origen (To) determinado con el método de Wadati y la distancia epicentral calculada para cada estación con el algoritmo de localización EPI, pueden ser utilizados para construir el diagrama de Riznichenko (1958) a fin de estimar la profundidad del foco sin considerar la geometría de la red (Figura 8). En este caso, la profundidad puede ser calculada a partir de la siguiente relación:

Vm2. Tp2=Ll2+H2

donde, Vm. es la velocidad media de la onda P; Tp, tiempo de llegada de la onda P;

Ll, la distancia epicentral a cada una de las estaciones

La intersección de la recta sobre el eje de las. ordenadas define el punto Tz=10.6s, el mismo que se relaciona con la profundidad (h) mediante la siguiente relación:

Tz=hN

donde, V es la velocidad media de la onda P en la corteza (V=8.0 km./s) y h la profundidad del foco en kilómetros.

Utilizando esta relación y los valores definidos anteriormente, la profundidad del foco es estimada en 85 Km. Siendo, este valor para h menor a la obtenida a partir de los algoritmos EPI y EPIGRAF en 50 Km. aproximadamente. Esta diferencia en la profundidad del foco puede ser debido a que el método de Riznichenko es simple y solo considera tiempos de llegada de ondas P y S; sin embargo, permite tener una buena aproximación sobre la profundidad del foco de manera rápida y utilizando un mínimo de información.

11.2.4.- CURVAS DROMOCRONICAS DE RECORRIDO-TIEMPO

Las curvas dromocrónicas de recorrido-tiempo más conocidas son las de Jeffreys y Bullen (1980) publicados por primera vez en 1940. Estas curvas dromocrónicas se obtienen graficando los tiempos de viaje de las diferentes ondas sísmicas en función de la distancia epicentral y la profundidad del foco. Una vez que ocurre el terremoto, el tiempo de recorrido se calcula sobre la base del tiempo de llegada de la onda a cada estación sísmica.

Para el terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, se ha tomado las lecturas de las fases P y S de 10 estaciones sísmicas de la RSN (IGP), las cuales son representadas en la Figura 9 (Tp Y Ts vs. ~) a fin de obtener la curva recorrido-tiempo para dicho terremoto. En esta Figura se observa que las curvas para P y S son

¡

prácticamente líneas rectas, característica propia de terremotos regionales. Para distancias mayores a 1000 Km, estas líneas de recorrido-tiempo son curvas debido a que las ondas sísmicas viajan por el interior de la Tierra.

En la Figura 9, también es posible calcular los tiempos de llegada de las ondas P y S a cualquier estación sísmica que se localice a distancias menores a 1500 Km. Así mismo, se puede calcular la distancia epicentral (~) a partir de la diferencia de tiempos Ts-Tp, utilizando las siguientes relaciones simples:

D = Vp.Tp=Vs.Ts

Vp.Tp = Vs.(Tp+~)

donde, D es la distancia epicentral en Km; Vp y Vs es la velocidad de las ondas P y S en mIs; Tp y Ts son los tiempos de llegada de las ondas P y S en segundos

111.-OTROS PARAMETROS DEL TERREMOTO DE AREQUIPA DEL 8 DE OCTUBRE DE 1998

111.1.- INTENSIDADES SISMICAS REGIONALES

La primera manera de describir el tamaño de un terremoto es por sus efectos;

es decir, por los daños ocasionados en edificios y estructuras construidas por el hombre o por sus consecuencias en superficie. Entonces, la intensidad de un terremoto en un punto de la superficie se define como la fuerza con que se manifiesta en dicho punto. A partir de valores de intensidad observadas en puntos alrededor de un terremoto, se trazan líneas que separan las áreas de igual intensidad, resultando así un mapa de intensidades o de isosistas.

En la Figura 10, se presenta el mapa de isosistas del terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998. Este mapa de intensidades ha sido construida a partir de información obtenida vía comunicación telefónica, inmediatamente después de.

ocurrido el terremoto, los valores de intensidad obtenidos son: en la localidad de Arequipa, IV; en Camaná, Aplao, y Moliendo 111y en 11011. Las isosistas se representan con líneas discontinuas porque los valores de intensidad obtenidos, no son suficientes para delinear correctamente la distribución de los daños.

Sin embargo, se puede realizar una estimación grosera de la profundidad a partir de la intensidad máxima (lo) y el radio de perceptibilidad (R), según la siguiente relación:

(R/h)2

=

10(1013-1/2)-1

Para el terremoto de Arequipa del 8 de Octubre sé 1998, se considera 10=111y R=140 km. Así la profundidad es estimada en 95 Km. Este valor para la profundidad del foco del terremoto de Arequipa, se encuentra dentro de los valores estimados con los métodos precedentes.

111.2.-MAGNITUD

La medida de un sismo por su intensidad es muy relativa e imprecisa. Richter en 1935, para resolver esta incertidumbre, creó la escala de magnitudes para cuantificar de una forma instrumental, la energía liberada por el terremoto en su foco.

Así la magnitud, se define como la energía liberada por el terremoto en forma de ondas elásticas y puede ser medida en función de la amplitud de su registro.

Para el terremoto de Arequipa del 8 de octubre de 1998; se ha calculado la magnitud de ondas de volumen a partir de las lecturas de la amplitud, periodo y duración del registro del terremoto en las diferentes estaciones de la RSN del IGP.

Los resultados obtenidos para la magnitud se muestran en la Tabla 1 y Figura 2;, siendo la magnitud media para el terremoto de Arequipa de 5.9 mb.

111.3.-ENERGIA SISMICA

La energía sísmica puede ser estimada a partir de la relación de Gutemberg y Richter (1956) y la magnitud de ondas de volumen. Esta relación es definida como:

Log Es=5.8+2.4mb.

donde, Es es la energía sísmica en ergios y mb es la magnitud de ondas de volumen

La magnitud media obtenida para el terremoto de Arequipa es de 5.9 mb y utilizando la expresión anterior, se estima que el terremoto ha liberado una energía de 9.1X1019ergios. Esta energía es equivalente a la liberada por un millón de toneladas de TNT aproximadamente.

111.4.- MOMENTO SISMICO

El momento sísmico puede ser estimado a partir de la relación empírica definida por Deschamps et al.,

(1991):

LogMo=9+1.5mb

donde, Mo es el momento sísmico expresado en Nm y mb es la magnitud de ondas de volumen.

Así, el momento sísmico del terremoto de Arequipa es, estimado en 7.1X1017 Nm. Este valor para Mo, es coherente con los valores de momento sísmico obtenidos para terremotos de similar magnitud.

IV.- DISCUSION

En el presente estudio, se ha realizado la localización hipocentral del terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998 utilizando la información de 19 de las estaciones sísmicas que integran la Red Sísmica Nacional (RSN), a cargo del Instituto Geofísico del Perú (lGP). Para tal fin, se ha utilizado dos algoritmos: el primero denominado EPI (solución numérica) y el segundo EPIGRAF (solución gráfica). Así mismo, se ha hecho uso de métodos directos para estimar el Tiempo Origen (To), la profundidad (h) y relación de velocidades (VpNs) para el terremoto de Arequipa.

Con el algoritmo EPI, se ha obtenido 4 soluciones numéricas correspondientes a 4 grupos de estaciones sísmicas formadas en función de su distancia epicentral y distribución geométrica, en relación con el epicentro preliminar.

Se ha observado que la localización del epicentro y profundidad del foco, varían' de acuerdo al número de estaciones sísmicas utilizadas en el cálculo, así como de su distribución geométrica y cobertura azimutal alrededor del epicentro. En la Tabla 1, se observa que la profundidad del foco es mayor con respecto a la mostrada en las Tablas 2,3 Y 4, las mismas que varían entre 10 y 12 Km. Así mismo, se ha observado que los residuales van disminuyendo paulatinamente, a medida que se logra una mejor cobertura azimutal de las estaciones alrededor del epicentro, siendo menores los obtenidos para las estaciones de SGR, TOQ, CON, TAM Y SCA (Grupo 1, Tabla 4); por lo tanto, se ha considerado a esta solución como la más correcta

Utilizando el algoritmo EPIGRAF, se ha obtenido también 4 resultados considerando los mismos grupos de estaciones sísmicas que los utilizados con el algoritmo EPI. En la Figura 2, se observa que la profundidad y la latitud del terremoto son menores en comparación a los valores obtenidos en las Figuras 3, 4 Y 5; sin embargo, las profundidades y coordenadas geográficas obtenidas en las Figuras 3, 4 Y 5 son similares entre ellas. Por la distribución geométrica de las estaciones sísmicas y cobertura azimutal, la mejor solución corresponde a la mostrada en la Figura 5.

Así mismo, con el objeto de evaluar el Tiempo Origen (TQ) y la profundidad del foco (parámetros de mayor incertidumbre) del terremoto de Arequipa de 1998, se ha hecho uso de los métodos desarrollados por Wadati (1933) y Riznichenko (1958).

Así mismo, estos métodos han permitido estimar la relación de velocidades VpNs. El Tiempo Origen calculado a partir de la curva de Wadati, es similar al tiempo origen obtenido con los algoritmos EPI y EPIGRAF. La relación de velocidades VpNs calculada con el método de Wadati y Wadati extendido son de 1.75 Y 1.77 respectivamente, los mismos que corresponden de una relación de Poisson 0'=0.33.

La profundidad calculada para el foco del terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, con el método de Riznichenko, varía con respecto a la obtenida con el algoritmo EPI y EPIGRAF en 50 Km, aproximadamente.

Conocida la magnitud del terremoto de Arequipa (mb=5.9), se ha estimado la energía sísmica liberada por el terremoto en 9.1X1019 ergios la misma que es_. equivalente a la liberada por un millón de TNT. El momento sísmico ha sido estimado en

7.1X1017

Nm. Estos parámetros son coherentes con los obtenidos por otros autores para terremotos de similar magnitud, localizados a profundidad intermedia en la zona Sur de Perú (Tavera y Buforn, 1998).

Considerando que la profundidad del foco es el parámetro de mayor incertidumbre cuando se pretende localizar un terremoto, independiente del algoritmo que se utilice para su cálculo, en el presente estudio se considera conveniente para el terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, realizar un promedio entre las profundidades obtenidas a partir de los diferentes métodos utilizados. Así, la profundidadparael terremotode Arequipaes estimadaen106::1:23Km.

En la Figura 11, se presenta una sección vertical de sismicidad para la región Sur de Perú según Tavera y Buforn (1998), en la cual se ha localizado el hipocentro del terremoto d~ Arequipa. En esta Figura, se observa que el terremoto de Arequipa es un típico terremoto asociado al proceso de subducción en la zona Sur de Perú.

V.- CONCLUSIONES

En el presente estudio, se ha obtenido las siguientes conclusiones:

1. -Con el algoritmo EPI, la mejor localización ha sido obtenida utilizando 5 estaciones de la R5N del IGP (Grupo 4), distribuidas correctamente alrededor del epicentro preliminar. El epicentro se localiza en las coordenadas -16.3°5, -71.9°W y a una profundidad de 140 km. La magnitud media estimada es de 5.9 mb.

2. -Con el algoritmo EPIGRAF, la mejor solución se obtiene considerando las mismas estaciones sísmicas del Grupo 4 utilizado con el algoritmo EPI. El epicentro se localiza en las coordenadas -16.2°5, -71.8°W y un~ profundidad de 13~ Km. La magnitud media es estimada en 5.9 mb.

3. -La curva de Wadati ha permitido estimar el Tiempo de Origen (To) para el terremoto de Arequipa en 04h 51m 41.7s, similar con el obtenido con el algoritmo EPI y EPIGRAF.

4. -La relación de velocidades obtenida mediante la curva de Wadati es de 1.75 Y con Wadati extendido de 1.76, equivalente a una relación de Poisson

0-=0.33

5. -Aplicando el método de Riznichenko se ha estimado una profundidad para el foco del terremoto de Arequipa del 8 de octubre de 1998 de 85 Km, similar a la obtenida a partir de lo (95 Km.); sin embargo, estas profundidades difieren en 54 y 44 Km, con la obtenida a partir de los algoritmos EPI y EPIGRAF (138-140 Km.)

,.'

6. -Los parámetros hipocentrales finales del terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998 son:

Fecha: 08 de octubre de 1998

Tiempo Origen = 04h 51m 41.8s GMT Latitud = -16.2°

Longitud = -71.9°

Profundidad =106:1:23 Km.

Intensidad Máxima = 111MM Magnitud= 5.9 mb

Energía Sísmica = 9.1X1019ergios Momeoto Sísmico = 7.1X1017Nm.

7. -El terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, se ha producido a una profundidad de 106 Km.; por lo tanto, es un terremoto de foco intermedio asociado al proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana en la región Sur de Perú.

VI.- BIBLlOGRAFIA

CNDG-Sis (1998). Calculo hipocentral de terremotos. Reunion de trabajo y coordinación. Instituto Geofísico del Perú, CNDG.

Deschamps, A, Bezzeghoud, M. Y A Bounif (1991).Seismological study of the Constantine (Algeria) earthquake (27 October, 1985). Publication I.G.N. Serie Monografía, 8, 163-173.

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Wadati, H. (1933). En: Bath, M. (1973), Introduction of Seismology. Birkhauser Verlag Vasel, 395 p.

ANEXO 1

Durante el desarrollo del presente estudio, se ha realizado en el Centro Nacional de Datos Geofísicos

-

Sismología, las siguientes tareas:

.1.- Apoyo en el proceso de elaboración del Catálogo Sísmico

.2.- Lectura de la duración del registro de terremotos ocurridos en Perú para los años de 1993-1995 en las estaciones de NNA, QUI, SCH, GUA, .CAM y PAR. Esta información fue utilizada para el cálculo de la magnitud.

.3.- Implementación de la base de datos de terremotos ocurridos en el año 1985.

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Figura1 .-

Distribución de las estaciones sísmicas que integran la Red Sísmica Nacional (RSN) a cargo del Instituto eeorlSico del Perú (IGP).

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Tabla 1

.- Solución numérica del algoritmo EPI, obtenida utilizando el grupo 1 de las estaciones sísmicas de la RSN del IGP. La Latitud y Longitud están expresados en grados; (mbl) corresponde a la magnitud calculada utilizando las estaciones telemetricas, (mb2) a la calculada a partir de las estaciones digitales y mb=magnitud media. Distan = distancia en km, Azm = Azimut epicentro

-

estación en grados, Ain = ángulo de incidencia de la onda en el foco (grados), Tpcal = tiempo teórico para la onda P, P-seg y S-seg = tiempos de llegadas de las ondas P y S en segundos, P-res y S-res = residual de las ondas P y S en segundos, W = peso para las lecturas de los tiempos de llegada de ondas P y S Yrmc = raiz media cuadrática para la solución. Los códigos de las estaciones sísmicas se encuentran en la Figura 1.

Sismo N§ 1 Fecha: 08 Oct 1998 Hora Origen (GMT): 4h 51m 40.235 Latitud: -16.2003 :t 6.2 km.

Longitud: -71. 8874 :i:4.8 km.

Profundidad: 150.8 km. :i:8.5 km.

Magnitud: 5.9 mb Intensidad:

Esta Distan Azm Ain TPCal P-Seg P-Res W S-Seg S-Res W mb1 mb2 SGR 97.3 245 145 24.4 6.2 1.6 O 21.O -1.4 O 0.0 0.0 TOQ 180.7 133 129 31.8 12.0 0.0 O 33.6 -1.6 O 0.0 0.0 CON 274.9 73 121 42.0 22.5 0.3 O 54.8 1.9 O 6.7 0.0 SCH 688.5 313 114 91.9 73.8 1.7 O 0.01 0.0 O 0.0 5.7 QUI 608.4 306 115 82.0 63.1 0.9 O 0.0 0.0 O 0.0 0.0 PAR 544.8 299 115 74.2 57.5 3.1 O 0.0 0.0 O 0.0 0.0 GUA 484.9 300 115 66.9 48.5 1.4 O 0.0 0.0 O 0.0 5.7 ZAM 433.9 293 116 60.7 43.0 2.0 O 0.0 0.0 O 0.0 0.0 HUA 592.2 321 115 80.0 60.0 -0.2 O 120.4 1.6 O 5.5 O.O^¡ NNA 709.6 311 114 94.5 75.9 1.2 O 145.0 1.1 O 6.3 0.0 PUC 917.8 341 114 120.3 97.7 -2.8 O 0.0 0.0 O 6.0 0.0 PCH 1414.O 323 113 182.0 162.1 -0.2 O 291.4 -4.1 O 0.0 0.0 PCU 1414.5 324 113 182.1 160.9 -1.4 O 293.9 -1.7 O 0.0 0.0 PMA 1390.8 325 113 179.1 156.7 -2.7 O 290..O -0.5 O O. O. O. O

MCH 1335.9 324 113 172.3 150.4 -2.1 O 276.6 -2.1 O 0.0 0.0 TAM 302.5 1 119 45.1 25.8 0.4 O 61.4 3.0 O 0.0 0.0 CAM 713.8 310 114 95.0 75.9 0.7 O 146.8 2.0 O 0.0 0.0 CAY 41.4 118 164 21.3 1.3 -0.2 O 17.3 0.2 O 0.0 0.0 SCA 40.8 127 164 21.2 1.1 -0.4 O 15.4 -1.6 O 0.0 0.0

rmc

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1.87

Instituto Geofísico del Perú Sector Educación

Tabla 2

.- Solución numérica del algoritmo EPI, obtenida utilizando el grupo 2 de

estaciones sísmicas de la RSN del IGP. Otros, ver Tabla 1.

Sismo N§ 1 Fecha: 08 Oct 1998 Hora Origen (GMT): 4h 51m 41.04s Latitud: -16.2822 :t 3.5 km.

Longitud: -71.8853 :t 2.5 km.

Profundidad: 144.9 km. ^:t 4.6 km.

Magnitud: 5.9 mb Intensidad:

Esta Distan Azm Ain TPCal P-Seg P-Res W S-Seg S-Res W SGR 94.0 250 145 23.5 6.2 1.7 O 21.O -0.8 O TOQ 174.4 131 128 30.7 12.0 0.3 O 33.6 -0.6 O CON 277.5 71 120 42.0 22.5 -0.5 O 54.8 1.1 O SCH 694.8 314 114 92.5 73.8 0.2 O 0.0 0.0 O QUI 613.9 307 114 82.6 63.1 -0.5 O 0.0 0.0 O PAR 549.4 300 115 74.6 57.5 1.8 O 0.0 0.0 O GUA 489.6 301 115 67.3 48.5 0.1 O 0.0 0.0 O ZAM 437.7 294 116 61.O 43.0 1.O O 0.0 0.0 O HUA 599,4 322 114 80.8 60.0 -1.8 O 120.4 -0.5 O NNA 715.7 312 114 95.1 75.8 -0.4 O 146.2 0.4 O TAM 311.6 1 118 45.9 25.8 -1.2 O 61.4 0.8 O CAM 719.7 311 114 95.6 75.9 -0.8 O 146.8 0.1 O CAY 37.8 106 164 20.4 1.3 -0.2 O 17.3 0.9 O SCA 35.8 116 165 20.4 1.1 -0.3 O 15.4 -0.9 O

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Tabla 3

.- Solución numérica del algoritmo EJ;»I, obtenida utilizando el grupo 3 de las estaciones sísmicas de la RSN del IGP. Las estaciones sísmicas de NNA y HUA se localizan en la región Centro y SGR, TOQ, CON, TAM, CAY y SCA en la región Sur. Otros, ver Tabla 1.

Sismo N§ 1 Fecha: 08 Oct 1998 Hora Origen (GMT): 4h 51m 40.53s Latitud: -16.3004 :1:3.9 km.

Longitud: -71.9016 :1:2.8 km.

Profundidad: 148.0 km. :1:5.3 km.

Magnitud: 5.9 mb Intensidad:

Esta Distan Azm Ain TPCal P-Seg P-Res W S-Seg S-Res W SGR 91.7 251 146 23.7 6.2 2.0 O 21.0 -0.5 O TOQ 174.4 130 129 30.9 12.0 0.5 O 33.6 -0.5 O CON 279.8 71 120 42.4 22.5 -0.4 O 54.8 0.8 O HUA 599.9 322 115 80.9 60.0 -1.4 O 120.4 -0.3 O NNA 715.7 312 114 95.2 75.8 0.1 O 146.2 0.8 O TAM 313.6 1 119 46.3 25.8 -1.0 O 61.4 0.7 O CAY 38.9 102 164 20.9 1.3 -0.1 O 17.3 0.7 O SCA 36.6 112 165 20.8 1.1 -0.2 O 15.4 -1.1 O

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Sismo N§ 1 Fecha: 08 Oct 1998 Hora Origen (GMT): 4h 51m 41.49s

Tabla 4.- Solución numérica del algoritmo EPI ^, obtenidas utilizando el grupo 4 de las estaciones sísmicas de la RSN del IGP. Las estaciones sísmicas de SGR, TOQ,

CON, TAM, CAY y SCA

se localizanen la región Sur. Otros, ver Tabla 1.

Latitud: -16.2873 ::1: 4.6 km.

Longitud: -71.8819 ::1: 4.2 km.

Profundidad: 140.3 km. ::1:8.4 km.

Magnitud: 5.9 mb Intensidad:

Esta Distan Azm Ain TPCa1 P-Seg P-Res W S-Seg S-Res W SGR 94.2 251 144 23.1 6.2 1.7 O 21.O -0.4 O TOQ 173.8 131 128 30.3 12.0 0.2 O 33.6 -0.3 O CON 277.3 71 119 41.7 22.5 -0.7 O 54.8 1.O O TAM 3+2.2 O 118 45.8 25.8 -1.5 O 61.4 0.6 O SCA 35.3 115 165 19.8 1.1 -0.2 O 15.4 -0.4 O

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Fecha: ^{8 Oct 1888} -860 -840 -820

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Hora: 4h 51m 44.625

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-860 -810 -820 -800 -780 -760

Lon: -71.88 Lat: -15.85 Prof: 86.0 km mb = 5 9

Figura 2^.- Local~ación del epicentro del terremoto de Arequipa utilizando el algoritmo EPIGRAF. La intersección de los círculos indica e! Epicentro del terremoto.

Los códigos de las estaciones están indicados en la Figura 1 y corresponden al grupo 1. La latitud y la longitud se indica en grados, la profundidad en kilómetros y mb indica la magnitud media.

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-860 -8"1-0 -820 -800

Fecha: 8 Oct

Lon: -71.90 1998

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Hora: 4h 5101 42.07s

Figura 3 .- Localización del epicentro del terremoto de Arequipa utilizando el algoritmo EPIGRAF. Las estacionessísmicas,utilizadas correspondenal grupo2.

Otros,ver Figura2.

-780

Lat: -16.17 Prof: 134.0 km

F ~,,::ha: 8 Oct 1998 Hora: 4h 51trl 42.05s -750 -780 -770 -760 -750 -7io -730 -720 -710 -700 -650 -680

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Figura 4 .- Localización del epicentro del terremoto de.Arequipa utilizando el algoritmo EPIGRAF las estaciones sísmicas utilizadas corresponden al grupo 3. Otros, ver Figura 2.