Monografias | SismologíaSismologíaResumen: Fenómenos sísmicos. Medios de estudio. Aplicaciones. Escalas de intensidad. Predicción de terremotos. Estudios sismológicos en Chile. Sismicidad Superficial En Chile Central: Origen E Implicancias. INTRODUCCIÓN Es
ciencia que estudia los terremotos. Implica la observación de las vibraciones
naturales del terreno y de las señales sísmicas generadas de forma artificial,
con muchas ramificaciones teóricas y prácticas. Como rama de la geofísica, la
sismología ha aportado contribuciones esenciales a la comprensión de la tectónica
de placas, la estructura del interior de la Tierra, la predicción de terremotos
y es una técnica valiosa en la búsqueda de minerales. La
investigación sismológica básica se concentra en la mejor comprensión del
origen y propagación de los terremotos y de la estructura interna de la Tierra.
Según la teoría elástica del rebote, la tensión acumulada durante muchos años
se libera de manera brusca en forma de vibraciones sísmicas intensas por
movimientos de las fallas. Fenómenos sísmicos La
deformación de los materiales rocosos produce distintos tipos de ondas sísmicas.
Un deslizamiento súbito a lo largo de una falla, por ejemplo, produce ondas
longitudinales de empuje-tiro (P) y transversales de cizalla (S). Los trenes de
ondas P, de compresión, establecidos por un empuje (o tiro) en la dirección de
propagación de la onda, causan sacudidas de atrás hacia adelante en las
formaciones de superficie. Los desplazamientos bruscos de cizalla se mueven a
través de los materiales con una velocidad de onda menor al agitarse los planos
de arriba a abajo. Cuando
las ondas P y S encuentran un límite, como la discontinuidad de Mohorodovicic
(Moho), que yace entre la corteza y el manto de la Tierra, se reflejan,
refractan y transmiten en parte y se dividen en algunos otros tipos de ondas que
atraviesan la Tierra. Los intervalos de propagación dependen de los cambios en
las velocidades de compresión y de onda S al atravesar materiales con distintas
propiedades elásticas. Las rocas graníticas corticales muestran velocidades típicas
de onda P de 6 km/s, mientras que las rocas subyacentes máficas y ultramáficas
(rocas oscuras con contenidos crecientes de magnesio y hierro) presentan
velocidades de 7 y 8 km/s respectivamente.
Además
de las ondas P y S —ondas de volumen o cuerpo—, hay dos ondas de superficie,
ondas Love, llamadas así por el geofísico británico Augustus E. H. Love, que
producen movimientos horizontales del suelo y las ondas Rayleigh, por el físico
británico John Rayleigh, que producen movimientos verticales y son conocidas
como ondas R. Estas ondas viajan a gran velocidad y su propagación se produce
sobre la superficie de la Tierra. Medios de estudio Las
ondas sísmicas longitudinales, transversales y superficiales provocan
vibraciones allí donde alcanzan la superficie terrestre. Los instrumentos sísmicos
están diseñados para detectar estos movimientos con métodos electromagnéticos
u ópticos. Los instrumentos principales, llamados sismógrafos, se han
perfeccionado tras el desarrollo por el alemán Emil Wiechert de un sismógrafo
horizontal, a finales del siglo XIX. Algunos
instrumentos, como el sismómetro electromagnético de péndulo, emplean
registros electromagnéticos, esto es, la tensión inducida pasa por un
amplificador eléctrico a un galvanómetro. Los registradores fotográficos
barren a gran velocidad una película dejando marcas del movimiento en función
del tiempo. Las ondas de refracción y de reflexión suelen grabarse en cintas
magnéticas que permiten su uso en los análisis por ordenador. Los
sismógrafos de tensión emplean medidas electrónicas del cambio de la
distancia entre dos columnas de hormigón separadas por unos 30 m. Pueden
detectar respuestas de compresión y extensión en el suelo durante las
vibraciones sísmicas. El sismógrafo lineal de tensión de Benioff detecta
tensiones relacionadas con los procesos tectónicos asociados a la propagación
de las ondas sísmicas y a los movimientos periódicos, o de marea, de la Tierra
sólida. Invenciones aún más recientes incluyen los sismógrafos de rotación,
los inclinómetros, los sismógrafos de banda ancha y periodo largo y los sismógrafos
del fondo oceánico. Hay
sismógrafos de características similares desplegados en estaciones de todo el
mundo para registrar señales de terremotos y de explosiones nucleares subterráneas.
La Red Sismográfica Estándar Mundial engloba unas 125 estaciones. Aplicaciones La
investigación sismológica básica se concentra en la mejor comprensión del
origen y propagación de los terremotos y de la estructura interna de la Tierra.
Según la teoría elástica del rebote, la tensión acumulada durante muchos años
se libera de manera brusca en forma de vibraciones sísmicas intensas por
movimientos de las fallas. Los
temblores fuertes pueden, en segundos, reducir a escombros las estructuras de
los edificios; por esto los geólogos e ingenieros consideran diversos factores
relacionados con los sismos en el diseño de las construcciones, porque los
diques, las plantas de energía nuclear, los depósitos de almacenamiento de
basuras, las carreteras, los silos de misiles, los edificios y otras estructuras
construidas en regiones sismogénicas, deben ser capaces de soportar movimientos
del terreno con máximos estipulados. Los
métodos sísmicos de prospección utilizan explosivos para generar ondas sísmicas
artificiales en puntos determinados; en otros lugares, usando geófonos y otros
instrumentos, se determina el momento de llegada de la energía refractada o
reflejada por las discontinuidades en las formaciones rocosas. Estas técnicas
producen perfiles sísmicos de refracción o de reflexión, según el tipo de
fenómeno registrado. En las prospecciones sísmicas de petróleo, las técnicas
avanzadas de generación de señal se combinan con sistemas sofisticados de
registro digital y de cinta magnética para un mejor análisis de los datos.
Algunos de los métodos más avanzados de investigación sísmica se usan en la
búsqueda de petróleo. El
perfilado sísmico de reflexión, desarrollado en la década de 1940 para la
exploración petrolera, ha sido utilizado en los últimos años en investigación
básica. En la actualidad hay programas destinados a descifrar la estructura de
la corteza continental oculta que han usado esta técnica para sondear rocas a
decenas de kilómetros de profundidad; con ellos se resuelven muchos de los
enigmas sobre el origen y la historia de determinados puntos de la corteza
terrestre. Entre los grandes descubrimientos obtenidos destaca una falla casi
horizontal con más de 200 km de desplazamiento. Esta estructura, situada en el
sur de los Apalaches de Georgia y de Carolina del Sur, representa la superficie
a lo largo de la cual una capa de roca cristalina se introdujo en rocas
sedimentarias como resultado de la colisión gradual entre América del Norte y
África durante el pérmico, hace 250 millones de años. Investigaciones
llevadas a cabo en el mar del Norte, al norte de Escocia, han trazado
estructuras aún más profundas, algunas se extienden bajo la corteza, dentro
del manto terrestre, a casi 110 km de profundidad. Escalas de intensidad
Los
sismólogos han diseñado dos escalas de medida para poder describir de forma
cuantitativa los terremotos. Una es la escala de Richter —nombre del sismólogo
estadounidense Charles Francis Richter— que mide la energía liberada en el
foco de un sismo. Es una escala logarítmica con valores entre 1 y 9; un temblor
de magnitud 7 es diez veces más fuerte que uno de magnitud 6, cien veces más
que otro de magnitud 5, mil veces más que uno de magnitud 4 y de este modo en
casos análogos. Se estima que al año se producen en el mundo unos 800
terremotos con magnitudes entre 5 y 6, unos 50.000 con magnitudes entre 3 y 4, y
sólo 1 con magnitud entre 8 y 9. En teoría, la escala de Richter no tiene cota
máxima, pero hasta 1979 se creía que el sismo más poderoso posible tendría
magnitud 8,5. Sin embargo, desde entonces, los progresos en las técnicas de
medidas sísmicas han permitido a los sismólogos redefinir la escala; hoy se
considera 9,5 el límite práctico. La
otra escala, introducida al comienzo del siglo XX por el sismólogo italiano
Giuseppe Mercalli, mide la intensidad de un temblor con gradaciones entre I y
XII. Puesto que los efectos sísmicos de superficie disminuyen con la distancia
desde el foco, la medida Mercalli depende de la posición del sismógrafo. Una
intensidad I se define como la de un suceso percibido por pocos, mientras que se
asigna una intensidad XII a los eventos catastróficos que provocan destrucción
total. Los temblores con intensidades entre II y III son casi equivalentes a los
de magnitud entre 3 y 4 en la escala de Richter, mientras que los niveles XI y
XII en la escala de Mercalli se pueden asociar a las magnitudes 8 y 9 en la
escala de Richter. Predicción de terremotos Los
intentos de predecir cuándo y dónde se producirán los terremotos han tenido
cierto éxito en los últimos años. En la actualidad, China, Japón, la antigua
Unión Soviética y Estados Unidos son los países que apoyan más estas
investigaciones. En 1975, sismólogos chinos predijeron el sismo de magnitud 7,3
de Haicheng, y lograron evacuar a 90.000 residentes sólo dos días antes de que
destruyera el 90% de los edificios de la ciudad. Una de las pistas que llevaron
a esta predicción fue una serie de temblores de baja intensidad, llamados
sacudidas precursoras, que empezaron a notarse cinco años antes. Otras pistas
potenciales son la inclinación o el pandeo de las superficies de tierra y los
cambios en el campo magnético terrestre, en los niveles de agua de los pozos e
incluso en el comportamiento de los animales. También hay un nuevo método en
estudio basado en la medida del cambio de las tensiones sobre la corteza
terrestre. Basándose en estos métodos, es posible pronosticar muchos
terremotos, aunque estas predicciones no sean siempre acertadas. ESTUDIOS SISMOLOGICOS EN CHILE Predictibilidad
Estacional De Anomalias Pluviometricas Y Termicas De Las Regiones Norte Y
Central De Chile, Duración: 1996 – 1997 Resultados
de diversos estudios de diagnóstico climático han demostrado la existencia de
un significativo impacto de perturbaciones climáticas de escala global, específicamente
el fenómeno El Niño/Oscilación del Sur (ENOS), en la variabilidad interanual
de la precipitación y de la temperatura del aire en los sectores norte y
central de Chile. Por otra parte, como resultado del intenso esfuerzo de
investigación durante las décadas recientes para avanzar en el conocimiento de
los mecanismos que determinan la variabilidad interanual del sistema océano-atmósfera
en el Pacífico ecuatorial central, se ha demostrado que éste tiene una
predictabilidad significativa en escalas de tiempo de meses y hasta de un año.
En base a estos antecedentes, y a partir de la experiencia acumulada en trabajos
previos, se plantea como objetivo general de esta investigación evaluar las
características espaciales y temporales de predictabilidad estacional de la
precipitación y de las temperaturas extremas en las regiones antes mencionadas.
Para esto se utilizan diversos modelos estadísticos de pronóstico estacional,
basados en el uso de técnicas de análisis multivariado, cuyo objetivo es
anticipar en forma probabilística las anomalías pluviométricas y térmicas
definidas en forma de categorías, como condiciones normales, sobre lo normal, o
bajo lo normal. La eventual implementación de un modelo climático de esta
naturaleza puede tener un significativo impacto en diversas áreas productivas. Sismicidad Superficial En Chile Central: Origen E Implicancias Duración: 1995 - 1996 El
principal objetivo de esta propuesta es determinar y cuantificar la actividad sísmica
superficial que ocurre en la zona cordillerana de Chile central. En la
actualidad se conoce muy pobremente el ambiente tectónico que genera esta
actividad sísmica y no existe un modelo de stress regional. Proponemos estudiar
dicha sismicidad utilizando catálogos mundiales y locales en forma adicional a
la adquisición de datos a través de la instalación de redes portátiles. Los
resultados se integrarán con antecedentes geológicos y aquellos proporcionados
por imágenes satelíticas. Las implicaciones de los resultados de este proyecto
no solamente son interesantes desde un punto de vista científico sino que son
pertinentes a la estimación del peligro sísmico en la región, que
continuamente incrementa su importancia debido a los desarrollos en
infraestructura de plantas de energía hidroeléctrica, fuente de abastecimiento
de agua potable para Santiago y compañías mineras. Microsismicidad, Estructura De Velocidades Y Tectonica En El Segmento Norte De La Zona De Ruptura Del Terremoto De 1877: Arica-Chile año 1996 - 1997 El
objetivo de este proyecto es instalar una densa red sísmica temporal en el
segmento norte del área de ruptura del terremoto de 1877 durante dos meses,
para determinar las características sismotectónicas de la brecha sísmica del
Norte de Chile utilizando la actividad microsísmica registrada por redes
locales. Los resultados de este proyecto serán analizados en conjunto con
aquellos obtenidos en tres proyectos anteriormente realizados en el área
(Antofagasta, 1988: Iquique, 1991; Cordillera de Domeyko, 1994) con el objeto de
obtener una visión global de los procesos tectónicos y geodinámicos de esta
región. La red sísmica propuesta consiste de aproximadamente 60 estaciones
analógicas y digitales, permitiendo una excelente oportunidad de registrar
eventos sísmicos desde la costa hasta el Altiplano. Con los datos registrados,
se realizará una tomografía y una inversión conjunta de hipocentros en la
región de Arica, obteniéndo de este modo modelos de velocidades de ondas P y S
de la placa de Nazca. Se determinará la distribución de esfuerzos a lo largo
de la placa en subducción y se analizarán las características del contacto
sismogénico interplaca, además de la zona de transición de la parte donde se
desacopla la placa en subducción y los eventos sísmicos más profundos, donde
se analizará la posible presencia de una zona sísmica doble bajo el cinturón
volcánico Andino. Características Sismotectonicas De La Brecha Sismica De Pichilemu – Constitución, Chile Central: Segmento Sur No-Activado De La Zona De Ruptura Del Gran Terremoto De 1906. 1995 – 1996 La
zona de Pichilemu-Constitución (34°-35°S) ha sido identificada como una
brecha sísmica con alto potencial para la ocurrencia de un futuro terremoto.
Esta región corresponde al segmento sur de la zona de ruptura del gran
terremoto de 1906 en Chile central, el cual no ha experimentado grandes eventos
desde entonces. Se plantea la instalación de una red temporal de 15 estaciones
sismológicas digitales y analógicas en este brecha. La sismicidad registrada
será analizada para conocer el régimen sismotectónico de la región. Las
características de los segmentos norte y central de la zona de ruptura de 1906,
activadas en 1971 y 1985 respectivamente, serán comparadas con aquellas
observadas en la brecha sísmica de Pichilemu-Constitución. Se realizará una
inversión simultánea de hipocentros y estructura de velocidades de ondas de
cuerpo y se analizará la distribución de esfuerzos en toda la zona de la
ruptura del terremoto de 1906, con el objeto de caracterizar el contacto sismogénico
interplaca en Chile central. El Ciclo Sísmico En El Sur De Chile: Evolucion Y Monitoreo 1994 - 1996 La
región Constitución-Concepción es parte de una brecha sísmica que se
extiende por el norte hasta Pichilemu (34.3°-37.0°S) y estudios recientes
indican una alta probabilidad de ocurrencia de un sismo mayor alrededor de los
inicios del próximo siglo. A pesar de haber sufrido numerosos terremotos en el
pasado, poco se conoce sobre el comportamiento de la sismicidad de menor
magnitud en esta zona. Nuestro interés es realizar observaciones sismológicas,
geodésicas y geológicas con el fin de poder estimar la posible región de
ruptura en el próximo evento sísmico que acontezca en el área. Un evento de
esta naturaleza producirá importantes daños en toda la zona epicentral y podría
generar un tsunami afectando las ciudades del litoral chileno. El estudio se
enfocará en tres actividades principales: 1.Sismicidad.
Se propone realizar dos campañas de estudios de sismicidad con el objeto de
identificar su origen y distribución espacial, y si es posible, determinar los
mecanismos de foco de los eventos. 2.Geodesia.
Se establecerá una red GPS para determinar la tendencia a largo plazo de las
deformaciones de la corteza terrestre. Un estudio similar se realiza actualmente
en la brecha sísmica del norte de Chile. 3.Sismotectónica.
Se propone utilizar métodos bien establecidos y reconocidos para determinar la
paleosismicidad de la brecha sísmica. Estudio Geofísico Integrado Del Segmento (38°S-42°S) De Los Andes Centrales 1995 - 1997 El
segmento que se investiga 38°S-42°S corresponde a uno de los más activos sísmicamente
que se manifiesta cada cierto tiempo mediante terremotos de gran magnitud,
causados por el movimiento relativo de la placa Sudamericana y de la placa de
Nazca que deriva hacia el Este. Esto produce como consecuencia un cambio
importante en las estructuras litosféricas componentes del segmento
considerado. El
objetivo principal de este proyecto es estudiar las estructuras litosféricas
existentes en el margen continental de Sudamérica y su relación con el campo
gravitatorio, el equilibrio isostático y morfología de la región. La
geodinámica del segmento considerado en el estudio involucra la cadena de
volcanes activos como el Lonquimay, Llaima, Villarrica, Quetrupillan,
Choshuenco, Puyehue, Osorno y Calbuco entre otros. También se encuentra inserto
en dicho segmento la zona de debilitamiento Liquiñe-Ofqui. Los datos
fundamentales que se consideran en el proyecto son los de gravedad que junto con
otros datos geofísicos disponibles en la región servirán para modelar
tridimensionalmente las estructuras litosféricas. Adicionalmente se estudiará
la conducta isostática de la corteza cuyo cálculo podrá dar información de
los patrones isostáticos de los Andes en la región. ENERGÍA Si
bien la escala de magnitud compara cuantitativamente grandes y
pequeños terremotos, dice muy poco acerca de las características físicas de
sus fuentes. Por lo tanto, para tener una mayor precisión de las características
sísmicas, es necesario relacionar la escala de magnitud a un parámetro físico
básico como lo es la energía. La
energía liberada en un terremoto, se puede correlacionar con su tamaño, medido
por la escala de magnitud sísmica; si bien dicha correspondencia no resulta muy
exacta, aún así es de utilidad para estimar la cantidad de energía liberada
por los terremotos. La
relación que los sismólogos indican como más adecuada entre magnitud MS
y energía liberada E, es la siguiente: Se
observa que si MS se incrementa en una unidad, la energía E es
magnificada por un factor de 101,5, es decir casi 32 veces (Tabla 1).
En otras palabras, la energía sísmica de un terremoto de M = 6 es cerca de
32 veces mayor que la de un terremoto de M = 5 y 1.000 veces mayor que la de uno
de M = 4. La
cantidad de energía de un terremoto puede ser representada con bastante
exactitud por el volumen de una esfera, el cual viene expresado por: Con
esta consideración; si a la energía liberada por un terremoto de magnitud M =
2, cuya energía E = 6,3 x 1014 ergios, se la representa por el
volumen de una esfera del tamaño de una pelota de golf, que tiene un radio
aproximado de 2,5 cm; la energía liberada por el terremoto de Caucete del 23 de
noviembre de 1977, que tuvo una magnitud MS = 7,4 (E = 7,9 x 1022
ergios), estará representada, aproximadamente, por una esfera de 12,50
metros de radio. Momento Sísmico (MO) y Magnitud Momento (MW) Para
grandes terremotos las escalas de magnitud mb (magnitud obtenida a
partir de las ondas de cuerpo), como la MS (magnitud a partir
de las ondas superficiales) no dan una real y exacta dimensión del tamaño de
un terremoto, por tal razón los sismólogos modernos se inclinan al estudio de
dos parámetros diferentes para describir los efectos físicos de un terremoto:
el Momento Sísmico, que está directamente relacionado con el proceso de
ruptura de la falla, y la energía radiada. Momento Sísmico, MO: La
orientación y la dirección de la falla, y el tamaño del terremoto se pueden
describir mediante la geometría de la falla y el momento sísmico: MO = m .S < d> Donde
m (mu) es la rigidez de la roca, S es el área de la falla y < d> es el
promedio del desplazamiento de la falla. El Momento MO es una medida
con mayor consistencia para medir el tamaño de un terremoto que la magnitud, y
algo muy importante es que el momento no tiene intrínsecamente límite
superior. Esto ha permitido el surgimiento de una nueva escala de magnitud
basada en el momento sísmico, y es la llamada Magnitud Momento MW Magnitud Momento, MW: Resulta
más adecuado y consistente medir el tamaño de un terremoto a partir de la
Magnitud Momento que a partir de la Magnitud MS. La
ecuación de MW responde a: MW = 2/3 log10
(MO) –10,7 El
Momento Sísmico de los dos mayores sismos reportados durante este siglo son: (22-5-1960),
con MO = 2,5 x 1030 dyn.cm (dyna x centímetros), con MS
= 8,5 y MW = 9,5. 27-3-1964),
con MS = 8,3 y MW = 9,2, con un valor de MO
comprendido entre 1028 y 1029 dyn . cm. Magnitud MS Energía (ergio) 8,5 3,6 x 1024 8,0 6,3 x 1023 7,5 1,1 x 1023 7,0 2,0 x 1022 6,5 3,6 x 1021 6,0 6,3 x 1020 5,5 1,1 x 1020 5,0 2,0 x 1019 4,5 3,6 x 1018 4,0 6,3 x 1017 Tabla
1: Magnitud y energía de los terremotos.(K. Kasahara
- "Earthquake Mechanics"; Cambridge University Press; Malta -1981). Compartir Publicación enviada por ilustrados Contactar Código ISPN de la Publicación EpylEyyAZZHSTQsBgT Publicado Thursday 6 de November de 2003 Ultimas Publicaciones en ilustrados.com
ilustrados.com nace con el fin difundir el conocimiento publicando trabajos de investigación, monografias, tesis, presentaciones powerpoint y afines. Publicar trabajos en ilustrados.com ha alcanzado prestigio y reconocimiento internacional siendo cada vez más el número de académicos, empresas, investigadores, científicos que consultan las publicaciones de nuestro portal. | |||||||||||||||||||||||||||||||
