ACIPET Análisis del catálogo de línea base de sismicidad para el … · 2019-11-18 · Análisis...

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Tesis Pregrado

Tesis Posgrado Derechos de Autor 2019, ACIPET Este artículo técnico fue preparado para presentación en el Congreso Colombiano del Petróleo organizado por ACIPET en Bogotá D.C. Este artículo fue seleccionado para presentación por el comité técnico de ACIPET, basado en información contenida en un resumen enviado por el autor(es).

Resumen La exploración y producción de yacimientos no convencionales (YNC), es un tema que debe abordarse con el mayor rigor científico

posible. Desde el año 2014, el Servicio Geológico Colombiano (SGC) en conjunto con la Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH)

instalaron un conjunto de estaciones sismológicas con el propósito de registrar la actividad sísmica en las regiones prospectivas para la

exploración y producción de estos yacimientos en Colombia. El análisis de la línea base de sismicidad en estas regiones, es un aspecto

muy importante para comprender el comportamiento sismológico de las mismas antes de las operaciones, por lo que con la

elaboración de este artículo se pretende realizar un aporte específico en este aspecto.

El catálogo sísmico publicado y producido por el SGC con los datos registrados durante al menos 4 años en sus estaciones, está

compuesto por 3274 eventos con magnitudes locales entre 0 y 4.3 a profundidades entre los 0 y 50 km; estos eventos fueron asignados

a un poco más de 100 zonas de acuerdo con la clasificación realizada por el SGC. En este artículo se analizan las ocho zonas más

activas de este catálogo de sismicidad; para estas zonas, se graficaron mapas con localizaciones epicentrales y se realizó un análisis de

la distribución temporal tanto de magnitudes como de profundidades, además se evaluó el número de eventos acumulados por

bimestre y su energía sísmica liberada, finalmente se realizó una estimación del parámetro b para cada una de las zonas.

De los resultados encontrados, se destaca que la sismicidad analizada en las ocho zonas corresponde tan solo al 38% del total de la

sismicidad reportada en el catálogo, y que el 62% restante se encuentra distribuida en al menos 92 zonas menos activas. Por otro lado,

fue posible caracterizar la distribución epicentral e hipocentral de las zonas más activas, lo cual es muy importante para entender los

patrones de sismicidad antes de las operaciones en las regiones prospectivas. El número de eventos acumulados para cada una de estas

zonas así como su liberación de energía sísmica, muestran en general una tendencia sin variaciones bruscas salvo algunas

excepciones; los valores del parámetro b se encuentran en un rango de [0.6, 1.1] de acuerdo con la relación logarítmica de Gutenberg-

Richter.

Introducción

La exploración y producción de YNC ha sido una revolución en los últimos años en el mundo; compañías petroleras han realizado

inversiones importantes para la explotación de este tipo de yacimientos en países como EE.UU y Argentina entre otros. Colombia en

la última década se ha venido preparando para hacer parte de esta revolución; es así como mediante la realización de talleres y foros

especializados, el fortalecimiento de la regulación técnica que regirá el desarrollo de estos yacimientos y muy recientemente con la

creación de una comisión de expertos independientes para realizar un análisis y dar recomendaciones al gobierno en cuanto al

desarrollo de los mismos, se han realizado avances positivos en el tema liderados por diferentes instituciones.

ACIPET

Análisis del catálogo de línea base de sismicidad para el Valle Medio del Magdalena y La Loma Cesar – regiones prospectivas para la exploración y producción de yacimientos no convencionales

L.A Girón, Ingeniero Físico; Universidad del Cauca, Postitulado en Sismología; Universidad de Chile. [email protected], [email protected]

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

2 L.A GIRON

Asociación Colombiana de Ingenieros de Petróleos – ACIPET

Carrera 14 No. 97-63, Piso 5 PBX: 6411944 - www.acipet.com

A pesar de todos estos esfuerzos, siguen existiendo una serie de preocupaciones de las comunidades y otros grupos de interés,

quienes consideran que aún falta mucho por entender antes de llevar a cabo estas operaciones en el país. Teniendo en cuenta estas

preocupaciones, este artículo pretende realizar un aporte específico en un tema bastante controversial y en muchas ocasiones poco

comprendido por la comunidad no especializada, como lo es la sismicidad; para lograr esto, se realizó un análisis al catálogo sísmico

producido por el SGC durante al menos 4 años para las regiones del Valle Medio del Magdalena (VMM) y La Loma Cesar,

consideradas dos regiones prospectivas para YNC en Colombia; específicamente se estudiaron las 8 zonas sísmicamente más activas

extraídas de este catálogo; sin embargo, se deja abierta la posibilidad de extender este estudio a otras zonas menos activas o de

integrar más datos que hayan sido recopilados históricamente; bien sea por el SGC con la red de monitoreo de alcance regional o por

otras fuentes que pudiesen tener datos recopilados de llegar a existir.

Con este análisis se intenta comprender algunas características primarias de la línea base de sismicidad antes de las operaciones en

estas regiones, tales como: el número de eventos localizados, su distribución epicentral e hipocentral, la energía sísmica liberada y los

valores del parámetro b obtenidos de la relación de Gutenberg Richter, de tal modo que al lograr una mejor comprensión del fenómeno

sísmico en estas regiones, todos los interesados puedan contrastar sus preocupaciones o ampliar su conocimiento en cuanto a este tema

en particular a la luz de los resultados de un trabajo realizado con rigor y una metodología clara que permite su fácil reproducción.

En las figuras 1 y 2 se puede observar la distribución de estaciones sismológicas para el monitoreo de cada una de estas regiones.

Figura 1. Distribución de estaciones sismológicas para la región del VMM

3 ANÁLISIS DEL CATALOGO DE LÍNEA BASE DE SISMICIDAD PARA EL VALLE MEDIO DEL MAGDALENA Y LA LOMA CESAR – REGIONES

PROSPECTIVAS PARA LA EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN DE YACIMIENTOS NO CONVENCIONALES

Figura 2. Distribución de estaciones sismológicas para la región de La Loma Cesar

Marco Teórico Un sismo puede ser descrito como una liberación repentina de energía de deformación durante el movimiento a lo largo de una falla.

La razón del movimiento es la acumulación lenta de energía de deformación debida al movimiento relativo de los dos lados de la falla.

Cuando la fuerza de ruptura de la roca a lo largo de la falla ha sido alcanzada, la falla se deslizará repentinamente 1.

Una fuente sísmica se puede caracterizar de manera básica conociendo su localización y magnitud. La localización de un sismo es

encontrada a partir de los tiempos de llegada de las ondas sísmicas registradas sobre sismómetros en diferentes sitios 2. Esta

localización es definida por su hipocentro (x0, y0, z0) y el tiempo de origen t0. El hipocentro es comúnmente considerado como la

localización física del punto inicial del proceso de ruptura, usualmente dado en longitud (x0), latitud (y0), y profundidad por debajo de

la superficie (z0). El tiempo de origen es el tiempo de inicio de la ruptura del sismo. El epicentro es la proyección del hipocentro sobre

la superficie de la tierra(x0, y0) 3.

El tamaño de los sismos es medido a partir de la amplitud del movimiento registrado en los sismogramas, y dado en términos de

magnitud o momento. La primera escala de magnitud, introducida por Charles Richter en 1935 4 para los sismos del sur de California,

es la magnitud local, ML, usualmente referida como la escala de Richter 2.

El número de eventos sísmicos que ocurre anualmente alrededor del mundo varía con la magnitud, con eventos sucesivamente

menores en magnitud siendo más comunes 2. Satisfaciendo la relación de Gutenberg Richter

5.

[ ( )] ………. (1)

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Donde N es el número de eventos con magnitudes mayores que M que ocurrieron en un tiempo dado. La distribución es descrita

por una relación lineal donde “a” es una medida que depende del número de sismos y “b” conocido como el parámetro b es

típicamente cercano a 1 6.

La magnitud es proporcional a la energía sísmica liberada por los sismos. En el desarrollo de Gutenberg Richter, una energía es

restringida una vez la magnitud es conocida; la fórmula de G-R toma la forma 5:

………….…. (2)

Donde corresponde a la energía sísmica y está expresada en Joules. Está formula ilustra que un incremento de una unidad en la

magnitud de un evento sísmico, por ejemplo 1 a 2, incrementa la energía sísmica irradiada por un factor de aproximadamente 32. Esta

razón es estrictamente válida solamente para eventos con la misma caída de esfuerzo, pero es generalmente una buena aproximación

general 1.

Con sismogramas de estaciones sismológicas de banda ancha, es posible calcular la energía directamente integrando el flujo de

energía de las amplitudes de las velocidades al cuadrado y haciendo las correcciones respectivas por dispersión geométrica, atenuación

y patrón de radiación 7.

Metodología La metodología utilizada para realizar este estudio, comienza con la subdivisión del catálogo principal de sismicidad producido por el

SGC, en catálogos secundarios de las zonas sísmicamente más activas; una vez subdivido este catálogo se analizan en detalle los

parámetros de fuente contenidos en cada uno de los catálogos secundarios, de este modo se focaliza el estudio por zonas, lo que

permite realizar interpretaciones y análisis con un mayor nivel de detalle, pasando de tener un catálogo con sismicidad clasificada en

más de cien zonas a tener ocho catálogos de las zonas sísmicamente más activas.

Para el caso de este estudio se seleccionaron como las zonas sísmicamente más activas, aquellas en las que ocurrieron al menos

cien eventos durante todo el período de monitoreo; la principal razón para escoger este número de eventos como mínimo, es disponer

de una muestra que ofrezca mayor robustez a los resultados de los análisis realizados. Sin embargo, se deja abierta la posibilidad de

extender el estudio a otras zonas con menor actividad sísmica, en el caso de que se considere relevante en posteriores trabajos que

opten por incluir este tipo de zonas y también de integrar más datos que hayan sido recopilados bien sea por el SGC u otras fuentes.

Las ocho zonas sísmicamente más activas, a su vez se agruparon en dos conjuntos, uno con 7 zonas pertenecientes al VMM y otro

con 1 sola zona perteneciente a La Loma Cesar. Para efectos de análisis, presentación e interpretación de algunos resultados, el

conjunto que contiene las 7 zonas del VMM se dividió en dos subconjuntos (subconjunto 1 VMM y subconjunto 2 VMM) que

agruparon 4 y 3 zonas respectivamente, la escogencia de las zonas que hacen parte de cada subconjunto se realizó siguiendo el criterio

de que estén conformados por zonas vecinas; de este modo, el subconjunto 1 quedó conformado por las zonas de San Pablo, Santa

Rosa, Montecristo y Tiquisio y el subconjunto 2 por las zonas de Yondó, Puerto Wilches y Puerto Parra.

Por otro lado, se muestran resultados independientes de la zona con mayor actividad sísmica (Pailitas) para la región de La Loma

Cesar, y como se había mencionado se deja abierta la posibilidad de extender este análisis al incluir zonas sísmicamente menos activas

de esta región en particular.

La presentación de los resultados se realiza usando mapas de sismicidad y tablas con los parámetros de sismicidad destacada.

Además se usan figuras comparativas para el número de eventos por zona, eventos acumulados, energía sísmica liberada y parámetro

b; así como figuras con distribuciones temporales para la magnitud y la profundidad. El análisis de estos resultados se realiza a través

de una revisión y evaluación detallada en busca de hallazgos relevantes, interpretaciones o hipótesis que pudiesen resultar.

Resultados Considerando que el catálogo principal elaborado por el SGC estaba compuesto por 3274 eventos clasificados en 100 zonas, se puede

destacar que la sismicidad analizada en las ocho zonas más activas corresponde tan solo al 38% de toda la actividad sísmica

reportada. En las figuras 3 y 4 se observa la distribución del número de eventos para todas las zonas y para las ocho zonas

sísmicamente más activas respectivamente.



Se debe resaltar que en 59 de las 100 zonas se localizaron entre 1 y 19 eventos, y que en 27 zonas se localizaron entre 20 y 59

eventos; quedando tan solo 14 zonas con más de 60 eventos localizados, donde están incluidas las 8 zonas con más de 100 eventos

que son estudiadas en este trabajo; esto indica claramente que la sismicidad localizada en el catálogo del SGC se encuentra dispersa en

muchas zonas con baja actividad sísmica y pocas zonas con una actividad sísmica moderada, que en su conjunto están conformadas

por eventos con magnitudes menores a 3.

De las 8 zonas estudiadas, 7 se encuentran en la región de interés de las estaciones instaladas en el VMM y la zona restante se

encuentra en la región de interés de las estaciones instaladas en la región de La Loma Cesar. Las zonas estudiadas en este artículo con

mayor y menor número de eventos fueron: la de San Pablo (Bolívar) con 209 eventos y la de Montecristo (Bolívar) con 104 eventos

respectivamente.

Figura 3. Número de eventos para todas las zonas clasificadas por el Servicio Geológico Colombiano

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Figura 4. Número de eventos para las ocho zonas sísmicamente más activas

En las figuras 5 y 6 se muestran mapas con la distribución epicentral de las 8 zonas sísmicamente más activas; para facilitar su

presentación estas zonas se agruparon en dos subconjuntos, uno con la sismicidad de las 7 zonas asociadas con el VMM y otro con la

sismicidad de la zona asociada con La Loma Cesar.

En la figura 5 se puede observar; al Norte la localización de un cúmulo de sismicidad muy definido para la zona de Tiquisio con

una distribución epicentral que presenta una dirección preferencial NS (elipse amarilla). Hacia el Sur de Tiquisio; se localizan en su

orden los cúmulos de Montecristo, Santa Rosa y San Pablo; que en su conjunto parecen tener una distribución de su sismicidad con

dirección preferencial NW-SE (elipse roja), que se caracteriza por un ligero traslape de la sismicidad presentada entre Montecristo –

Santa Rosa – San Pablo, respectivamente. Así mismo, hacia el Sur de San Pablo se localizan en su orden los cúmulos de Puerto

Wilches, Yondó y Puerto Parra; los cuales presentan una sismicidad con un menor traslape, por lo que en su conjunto es más

complejo asignar una dirección preferencial a la misma, sin embargo de manera individual, se puede observar que la sismicidad en

Puerto Wilches está más confinada y con una distribución mucho menor en el sentido NW-SE a la que presenta por ejemplo la zona de

San Pablo y además esta sismicidad pareciera estar segmentada en cúmulos que muestran diferentes localizaciones epicentrales. Por

otro lado, la sismicidad en Yondó en su gran mayoría parece presentar una dirección preferencial NW-SE que se traslapa con una

pequeña parte de la sismicidad de las zonas de Puerto Wilches y Puerto Parra (elipse azul). Finalmente, para la zona de Puerto Parra,

por fuera de la elipse azul, la sismicidad se localiza de manera muy confinada en lo que parece ser un cúmulo en el que se encuentra

uno de los eventos de mayor magnitud presentado en esta zona de acuerdo con la nomenclatura mostrada en el mapa.

Se debe destacar que gran parte de la sismicidad se encuentra localizada al Occidente de las estaciones, al parecer por fuera de la

envolvente de la red según lo observado en el mapa.

En la tabla 1 se ilustran los parámetros hipocentrales del evento con mayor magnitud que se localizó en cada una de las 7 zonas

relacionadas con el VMM durante todo el período de monitoreo

Zona Fecha-Hora (UTC) Lat. (°) Long.(°) Prof. (Km) Mag. (Ml)

San Pablo 31/05/2014 17:11:25 7.689 -73.759 44.2 3.0

Santa Rosa 14/04/2014 03:42:01 7.713 -74.182 13.0 3.2

Puerto Parra 09/07/2016 12:55:51 6.551 -74.132 15.1 3.9

Tiquisio 28/01/2016 17:15:04 8.421 -74.175 21.5 3.2

Yondó Casabe 12/05/2017 02:57:11 6.997 -74.063 2.1 3.3

Puerto Wilches 11/05/2016 01:47:51 7.358 -73.793 17.2 3.3

Montecristo 24/03/2014 20:28:34 8.397 -74.464 48.1 4.3

Tabla 1. Parámetros hipocentrales de cada uno de los eventos con mayor magnitud para las 7 zonas más activas del VMM



Figura 5. Mapa de la distribución epicentral de eventos para las 7 zonas más activas del VMM

En la figura 6 se muestra una sismicidad localizada al Sur de las estaciones instaladas con el interés de monitorear la región de La

Loma Cesar; esta sismicidad corresponde a la zona de Pailitas Cesar, única zona donde se localizaron más de 100 eventos para esta

región de interés durante todo el período de monitoreo.

La distribución epicentral de la sismicidad en esta zona presenta una dirección preferencial NW – SE (elipse azul), que se

caracteriza por un cúmulo con una sismicidad dispersa en cuyo interior pareciesen existir sub-cúmulos de sismicidad confinada.

En la tabla 2 se ilustran los parámetros hipocentrales del evento con mayor magnitud que se localizó en esta zona durante todo el

período de monitoreo.

Zona Fecha-Hora (UTC) Lat. (°) Long. (°) Prof. (Km) Mag. (Ml)

Pailitas Cesar 08/11/2014 05:13:48 9.061 -73.692 19.6 2.7

Tabla 2. Parámetros hipocentrales del evento con mayor magnitud para la zona de Pailitas Cesar

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Figura 6. Mapa de la distribución epicentral de eventos para la zona de Pailitas Cesar

En las figuras 7 y 8 se muestra el número de eventos acumulados para cada una de las 8 zonas estudiadas; al igual que con los mapas,

se agruparon en dos subconjuntos, uno con los eventos acumulados de las 7 zonas asociadas con el VMM y otro con los eventos

acumulados de la zona asociada con La Loma Cesar.

De la figura 7 se puede inferir que el número de eventos acumulados por bimestre presenta un crecimiento sin variaciones bruscas

para la mayoría de las zonas, con excepción de la zona de Puerto Parra (línea roja punteada); en donde claramente se observa un

aumento inusitado del número de eventos después de septiembre del 2017; si se considera que durante ese bimestre (Septiembre 2017

– Octubre 2017) ocurrió el mismo número de eventos acumulados que se había presentado en esa zona desde el primer registro

sísmico reportado el 7 de marzo de 2014 hasta agosto de 2017.

Finalmente de la figura 8, se puede decir que para la zona de Pailitas Cesar; el número de eventos acumulados para esta zona

empieza en 8 y termina en 121 después de todo el período de monitoreo, sin que se observe que un bimestre en particular presenta

alguna actividad anómala que amerite una consideración especial.



Figura 7. Número de eventos acumulados para las 7 zonas más activas del VMM

Figura 8. Número de eventos acumulados para la zona de Pailitas Cesar

La energía sísmica acumulada liberada durante cada bimestre en las 8 zonas de mayor actividad sísmica es mostrada en las figuras 9,

10 y 11; para este caso se adopta un patrón diferente en el esquema de presentación de los resultados, que consiste en dividir el

conjunto de las 7 zonas del VMM en dos subconjuntos de 4 y 3 zonas, en el primer subconjunto se agrupan las zonas de San Pablo,

Santa Rosa, Montecristo y Tiquisio y en el segundo subconjunto se agrupan las zonas de Yondó, Puerto Wilches y Puerto Parra. Esta

agrupación se realizó considerando el hecho de que cada subconjunto estuviese conformado por zonas vecinas. Por otro lado para el

caso de la sismicidad asociada con la Loma Cesar, la presentación de los resultados se hace de manera individual tal como se ha

venido haciendo hasta el momento.

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En las figuras 9 y 10 se observa claramente que hay dos picos de energía, uno en Montecristo y otro en Puerto Parra que

sobresalen significativamente entre los valores de energía de las otras zonas agrupadas. Esto se debe principalmente a la naturaleza

exponencial para el cálculo de la energía ilustrada en la ecuación (2) en relación con la magnitud; ya que es justo en estas zonas donde

ocurrieron los eventos con mayor magnitud durante todo el período de monitoreo.

Es importante resaltar que los máximos de energía liberada en las zonas de San Pablo, Santa Rosa y Tiquisio; son a lo sumo del

2.38% de la energía sísmica máxima liberada en la zona de Montecristo. Así mismo, los máximos de energía liberada en las zonas de

Yondó y Puerto Wilches son a lo sumo del 12.61% de la energía sísmica máxima liberada en la zona de Puerto Parra.

Finalmente, para la zona de Pailitas Cesar tal como se observa en la figura 11; los valores de energía sísmica acumulada liberada

cada bimestre son muy pequeños en comparación con los valores máximos de las otras 7 zonas de estudio.

Figura 9. Energía sísmica acumulada liberada por bimestre para las cuatro zonas del primer subconjunto del VMM

Figura 10. Energía sísmica acumulada liberada por bimestre para las tres zonas del segundo subconjunto del VMM



Figura 11. Energía sísmica acumulada liberada por bimestre para la zona de Pailitas Cesar

La distribución temporal de magnitudes para las 8 zonas de estudio es mostrada en las figuras 12, 13 y 14.

Los resultados e inferencias realizadas corresponden a análisis cuantitativos y de tendencias que muestran los datos, y ayudan a

caracterizar en cierto modo la evolución de los valores de la magnitud de los eventos con el paso del tiempo para cada zona; sin

embargo por tratarse de una muestra con un tiempo geológico muy corto, es importante aclarar que estos resultados no se deben

asociar a patrones de recurrencia para estimaciones probabilísticas de comportamientos futuros; y además se hace énfasis que hasta el

momento no existe ninguna teoría en sismología que permita predecir con exactitud ni el tiempo, lugar de ocurrencia, ni la magnitud

que pudiese llegar a tener un evento sísmico.

Distribución temporal de magnitudes para las 4 zonas del primer subconjunto del VMM

Como se había mencionado el primer subconjunto correspondiente a la región del VMM está compuesto por las zonas de San Pablo,

Santa Rosa, Montecristo y Tiquisio.

Con excepción de los eventos de mayor magnitud (Ml 3.0, 3.2 y 4.3) que ocurrieron respectivamente en las zonas de San Pablo,

Santa Rosa y Montecristo los días 31/05/2014 a las 17:11:25 UT , 14/04/2014 a las 03:42:01 UT y 24/03/2014 a las 20:28:34; ningún

otro evento superó o igualó el umbral de magnitud de 3.0 durante todo el período de monitoreo en estas tres zonas; umbral desde el

cual los eventos sísmicos pueden empezar a ser sentidos por el hombre, de acuerdo con información del Servicio Geológico de los

Estados Unidos (USGS por sus siglas en inglés); aunque vale aclarar que bajo condiciones especiales se podrían llegar a sentir eventos

de menor magnitud, que por lo general no generan ningún tipo de daño material.

Por otro lado, además del evento de mayor magnitud (Ml 3.2) que ocurrió en las zona Tiquisio el día 28/01/2016 a las 17:15:04

UT; dos eventos más en esta zona superaron o igualaron el umbral de magnitud de 3.0 durante todo el período de monitoreo.

En la tabla 4 se ilustran los parámetros hipocentrales para cada uno de estos 2 eventos y en la figura 12 se puede observar la

distribución temporal de magnitudes para los eventos de este subconjunto, en esta se puede apreciar gráficamente todo lo descrito

anteriormente.

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Tiquisio 03/05/2014 21:43:59 8.521 -74.224 47.8 3.0

Tiquisio 20/04/2015 18:30:36 8.555 -74.194 42.2 3.1

Tabla 4. Parámetros hipocentrales de los eventos con magnitud mayor o igual a 3.0 para la zona de Tiquisio

Figura 12. Distribución temporal de magnitudes para las cuatro zonas del primer subconjunto del VMM

Distribución temporal de magnitudes para las 3 zonas del segundo subconjunto del VMM y para Pailitas Cesar

El segundo subconjunto correspondiente a la región del VMM, también como ya se había mencionado está compuesto por las zonas

de Yondó, Puerto Wilches y Puerto Parra.

Con excepción de los eventos de mayor magnitud (Ml 3.3, 3.3) que ocurrieron respectivamente en las zonas de Yondó y Puerto

Wilches los días 12/05/2017 a las 02:57:11 UT y 11/05/2016 a las 01:47:51 UT; ningún otro evento superó o igualó el umbral de

magnitud de 3.0 durante todo el período de monitoreo en estas dos zonas.

Por otro lado, además del evento de mayor magnitud (Ml 3.9) que ocurrió en la zona Puerto Parra el día 09/07/2016 a las 12:55:51

UT; dos eventos más en esta zona superaron o igualaron el umbral de magnitud de 3.0 durante todo el período de monitoreo.

En la tabla 5 se ilustran los parámetros hipocentrales para cada uno de estos 2 eventos y en la figura 13 se puede observar la

distribución temporal de magnitudes para los eventos de este subconjunto, en la que se puede apreciar gráficamente todo lo descrito

anteriormente


Puerto Parra 04/11/2017 14:28:01 6.648 -74.068 0.0 3.0

Puerto Parra 09/11/2017 06:39:29 6.821 -74.343 0.1 3.5

Tabla 5. Parámetros hipocentrales de los eventos con magnitud mayor o igual a 3.0 para la zona de Puerto Parra



Figura 13. Distribución temporal de magnitudes para las tres zonas del segundo subconjunto del VMM

Finalmente, para la zona de Pailitas Cesar ningún evento superó o igualó el umbral de magnitud de 3.0 durante todo el período de

monitoreo. En la figura 14 se puede observar la distribución temporal de magnitudes para los eventos de esta zona y apreciar que

ningún evento superó el umbral de 3.0.

Figura 14. Distribución temporal de magnitudes para la zona de Pailitas Cesar

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La distribución temporal de profundidades para las 8 zonas de estudio es mostrada en las figuras 15, 16 y 17.

Distribución temporal de profundidades para las 4 zonas del primer subconjunto del VMM

Como se observa en la figura 15, para las zonas de San Pablo, Santa Rosa y Montecristo las profundidades de los eventos durante todo

el período de monitoreo estuvieron aproximadamente entre los 0 – 50 km para las dos primeras zonas y entre los 4 – 50 km para la

zona de Montecristo. Las dos primeras zonas (San Pablo y Santa Rosa) presentan en términos generales desde el inicio hasta el final

del monitoreo una distribución regular entre los 0 y 50 km de profundidad, mientras la zona de Montecristo presenta una distribución

en profundidades que se encuentra concentrada mayoritariamente entre los 30 y 50 km.

Por otro lado, para la zona de Tiquisio se logran observar cambios notorios en la distribución temporal de la profundidad de los

eventos; si bien el rango de distribución en las profundidades de los eventos para esta zona es de 0 a 50 km, es importante anotar que

desde comienzos del monitoreo hasta principios de septiembre de 2015 se observa una gran parte de la sismicidad de esta zona

concentrada principalmente entre los 20 y 37 km de profundidad; así mismo, desde comienzos del monitoreo hasta finales de

diciembre de 2015 se observa un conjunto de eventos que ocurren entre los 40 y 50 km, después de esta fecha ningún otro evento

ocurre por debajo de los 40 km en esta zona, y además la sismicidad disminuye considerablemente concentrándose principalmente

entre los 20 y 39 km; de este modo observamos para esta zona, lo que parece ser una sismicidad que está caracterizada por una

distribución temporal en profundidades que se encuentra segmentada, la cual permite generar la hipótesis de la existencia de fuentes

sísmicas a varias profundidades que podrían estar asociadas con diferentes estructuras geológicas que no pueden ser fácilmente

identificables solo con la observación de la distribución epicentral de la sismicidad.

Figura 15. Distribución temporal de profundidades para las cuatro zonas del primer subconjunto del VMM

Distribución temporal de profundidades para las 3 zonas del segundo subconjunto del VMM y para Pailitas Cesar

Como se observa en la figura 16, para la zona de Puerto Wilches las profundidades de los eventos durante todo el período de

monitoreo se encuentran aproximadamente entre los 0 – 50 km. La característica principal en la distribución de sismicidad para esta

zona es que la gran mayoría de la sismicidad se encuentra concentrada entre los 0 y 30 km.



Por otro lado, para la zona de Puerto Parra se logran observar cambios notorios en la distribución de profundidad de los eventos

ocurridos con el paso del tiempo; así desde el comienzo del monitoreo se observa poca sismicidad localizada entre los 0 y 30 km, con

excepción de dos eventos más profundos ocurridos el 10/03/2015 a las 13:54:02 UT (48.6 km) y el 23/03/2015 a las 08:58:21 UT

(30.8 km); este patrón de distribución continuó de esta manera hasta el día 01/06/2016 a las 16:23:20 UT cuando ocurrió un evento

que se localizó a 39.7 km de profundidad, después de este evento ocurrió un ligero incremento de la actividad sísmica localizada entre

los 0 y 30 km, y además aparece una nueva distribución en profundidad de eventos que ocurren entre los 30 y 40 km, que se prolonga

hasta el final del monitoreo; adicional a esto, hacia finales del período de monitoreo hay un incremento sustancial de una sismicidad

que se localiza entre los 0 y 10 km de profundidad, esta sismicidad que es muy superficial corresponde precisamente a la variación

inusitada de sismicidad presentada anteriormente en este artículo para esta zona. Al igual que con la zona de Tiquisio al parecer para

la zona de Puerto Parra la distribución temporal de la sismicidad en profundidades se encuentra segmentada, pero en este caso en

particular, la segmentación se hace muy evidente con la sismicidad que se presenta hacia finales del período de monitoreo entre los 0

y 10 km, por lo que se considera de especial interés que se haga una revisión más detallada de la misma, que en principio está por

fuera del alcance de este artículo.

También es importante resaltar que de todas las 8 zonas estudiadas, la única en la que se observa tan solo un único evento por

debajo de los 30 km, es la zona de Yondó; esta zona presenta una sismicidad que se encuentra entre los 0 y 32 km de profundidad, y

sin contar este único evento, la profundidad máxima para la sismicidad en esta zona es de 26.9 km. Lo que la convierte en la zona con

el menor rango de distribución en profundidad de la sismicidad durante todo el período de monitoreo. En la figura 16 pueden

observarse los detalles de todo lo descrito anteriormente.

Figura 16. Distribución temporal de profundidades para las 3 zonas del segundo subconjunto del VMM

Por último para la zona de Pailitas Cesar las profundidades de los eventos durante todo el período de monitoreo se encuentran

aproximadamente entre los 0 y 45 km de profundidad, con un incremento de la sismicidad después de septiembre de 2016 localizada

principalmente entre los 10 y 40 km de profundidad. En la figura 17 se pueden observar los detalles descritos.

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Figura 17. Distribución temporal de profundidades para la zona de Pailitas Cesar

Los resultados finales presentados en este artículo, corresponden a los valores del parámetro b estimados para cada una de las zonas de

estudio. En las figuras 18, 19 y 20 se muestran las distribuciones de Gutenberg Richter para cada una de estas zonas.

Estimación del parámetro b para las 4 zonas del primer subconjunto del VMM

Los valores estimados del parámetro b para las zonas de San Pablo, Santa Rosa, Montecristo y Tiquisio son respectivamente: 1.1,

0.95, 0.6, y 0.72.

Figura 18. Distribución de Gutenberg Richter para las 4 zonas del primer subconjunto del VMM



Estimación del parámetro b para las 3 zonas del segundo subconjunto del VMM y para Pailitas Cesar

Los valores estimados del parámetro b para las zonas de Yondó, Puerto Wilches y Puerto Parra son respectivamente: 0.8, 0.6 y 0.78.

Así mismo el valor estimado del parámetro b para la zona de Pailitas cesar es 1.0.

Figura 19. Distribución de Gutenberg Richter para las 3 zonas del segundo subconjunto del VMM

Figura 20. Distribución de Gutenberg Richter para la zona de Pailitas Cesar

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Discusión y análisis de los resultados Los resultados presentados en este artículo, permitieron en primer lugar identificar claramente a través de mapas epicentrales las 8

zonas con mayor actividad sísmica extraídas del catálogo publicado por el SGC de la línea base de sismicidad para el Valle Medio del

Magdalena y La Loma Cesar. De estos mapas se infiere lo que parecen ser orientaciones preferenciales de la distribución epicentral de

la sismicidad para ciertas zonas; algunas de modo individual y otras agrupadas por zonas vecinas. A pesar de las claras tendencias

generales de dirección, es importante resaltar las limitaciones que se pueden presentar por la resolución de los datos y agregar que al

interior de cada una de estas zonas podrían llegar a identificarse algunas otras direcciones conformadas por sub-cúmulos de sismicidad

contenidos dentro de los cúmulos principales.

Además de esto, los resultados permitieron tener un conocimiento del número de eventos acumulados por bimestre que se presentan

en cada una de estas zonas, con el cual se logró identificar la variación anómala ocurrida en la zona de Puerto Parra hacia finales del

período de monitoreo; se hace la observación que por tratarse de una sismicidad superficial en esa zona, amerita que se le practique un

análisis con un mayor nivel de detalle que excede el alcance de este artículo.

Por otro lado, se mejoró la comprensión del fenómeno sísmico que ocurre en estas zonas; a través del conocimiento de la energía

sísmica liberada bimestralmente cuyos picos se encuentran principalmente asociados a los eventos de mayor magnitud, y también a

través de la caracterización de la distribución temporal tanto de magnitudes como de profundidades que permite tener una idea de la

escasa sismicidad que pudo ser sentida o de lo que podría ser una segmentación en profundidad que puede estar asociada con algunas

estructuras geológicas en estas zonas.

Finalmente, es importante aclarar algunos aspectos de ciertos resultados, como los de eventos localizados a 0 km de profundidad;

si bien lo más probable es que estos eventos hayan ocurrido a poca profundidad, físicamente no es posible que hayan ocurrido a 0 km

debido a que como se mencionó en el marco teórico, para que se produzca un evento sísmico debe existir un movimiento relativo entre

dos lados de la falla que no podría darse a 0 km. La razón por la que asigna esta profundidad a los eventos está relacionada con la

resolución alcanzada con la distribución de la red para poder estimar correctamente la profundidad a la que ocurrieron, por lo que es

relevante determinar si la sismicidad en efecto está localizada por fuera de la envolvente de la red como fue mencionado y como se

observa en el mapa.

Otros resultados que resulta apropiado aclarar son los del parámetro b, los cuales presentan variaciones entre zonas; aunque esto es

algo que puede suceder debido entre otras razones al cambio del régimen de esfuerzos in-situ en cada zona, es muy importante tener

en cuenta que la robustez de estos resultados depende fuertemente del tamaño de la muestra; es así como a través de muchos años de

monitoreo se llega a valores estables del parámetro b para una región en particular (usualmente 1 para la sismicidad tectónica natural ).

Los cálculos de parámetro b realizados en este trabajo corresponden a zonas muy específicas en las que sería muy oportuno poder

contar con datos recopilados a través de más tiempo de monitoreo para tener resultados más estables; no obstante, los resultados de los

valores estimados del parámetro b para la mayoría de las zonas estudiadas en este artículo, tradicionalmente se asocian con valores

de parámetro b estimados para zonas con sismicidad natural que es localizada en la corteza terrestre, lo cual es importante de resaltar

si consideramos que la sismicidad estudiada en este trabajo es sismicidad localizada entre los 0 y 50 km de profundidad.

Agradecimientos Agradezco de manera especial al Servicio Geológico Colombiano por haber producido y publicado el catálogo de la línea base de

sismicidad para las regiones del Valle Medio del Magdalena y La Loma Cesar, el cual se utilizó para la realización de este trabajo.

Agradezco al Centro Alemán de Investigaciones en Geociencias (GFZ) y a la Agencia de Cooperación Internacional del Japón (JICA),

por haberme permitido participar como becario en sus reconocidos programas internacionales de formación de profesionales en el área

de Sismología, en los cuales adquirí bases sólidas del fenómeno sísmico que me ayudaron durante la realización de este trabajo.

Por último, agradezco a Daniel Andrés León Msc. por su colaboración en cuanto a la explicación del manejo de algunas herramientas

y scripts que se utilizaron para la elaboración de los mapas presentados.



Conclusiones y recomendaciones Colombia es un país sísmicamente activo, por tal motivo, contar con datos de monitoreo sismológicos recopilados a través de una red

con un alcance local como la instalada por el Servicio Geológico Colombiano en convenio con la Agencia Nacional de Hidrocarburos

en las regiones prospectivas para yacimientos no convencionales, es de suma importancia para realizar estudios y análisis antes de las

operaciones de exploración y explotación de estos yacimientos. Los resultados obtenidos con este trabajo son prueba de esta

importancia, porque no solo permitieron identificar y caracterizar una sismicidad de base sin ninguna relación con las actividades de

fracturamiento hidráulico, toda vez que estas aún no se llevan a cabo, sino también porque dan una idea clara a los operadores y

demás interesados de lo que se debe considerar en términos de esta caracterización primaria de la actividad sísmica en las zonas antes

de llevar a cabo las operaciones.

Los pilotos propuestos para el desarrollo de yacimientos no convencionales, científicamente son una excelente opción para

continuar recopilando este tipo de datos y continuar mejorando el conocimiento del fenómeno sísmico, permitiendo conocer de

primera mano cualquier tipo de incidencias o anomalías que pudiesen llegar a generar las operaciones de YNC con relación a la

sismicidad; de este modo el país podría tomar decisiones responsables con base en el conocimiento científico adquirido a través de

estos pilotos realizados en Colombia.

Bibliografía

1. Seth Stein and Michael Wysession, An Introduction to Seismology, Earthquakes, and Earth Structure. Blackwell Publishing 2003.

2. Bormann, P. (Ed.)(2012). New Manual of Seismological Observatory Practice (NMSOP-2). IASPEI, GFZ.

3. Havsko, J., Bormann, P., Schweitzer, J. (2009 online). Earthquake Location. New Manual of Seismological Observatory Practice

(NMSOP). Potsdam: Deutsches GeoForShungsZentrum GFZ, pp. 1-28.

4. Richter, C.F., 1935. An Instrumental Earthquake Magnitude Scale. Bulletin of the Seismological Society of America. Vol. 25.

5. Gutenberg, B., Richter C.F., 1956. Magnitude and Energy of Earthquakes. Annali di Geofisica, 9: 1-15.

6. Richter, C.F., 1958. Elementary Seismology. W.H. Freeman and Co. San Francisco.

7. Jens Havsko and Lars Ottemoller, Routine Data Processing in Earthquake Seismology. Springer 2010.

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