XI CONGRESO DE GEOLOGÍA DE AMÉRICA CENTRAL

Ciudad de Panamá,

Septiembre 12 de 2013

MARCO GEOTECTÓNICO DEL NOROESTE DE AMÉRICA DEL SUR

El noroeste de América del Sur es una compleja área donde la Tectónica es dominada

por la interacción de tres grandes placas: Suramérica, Nazca, Caribe y bloques

Tectónicos adicionales, por ejemplo, el Bloque Panamá-Chocó, Bloque de los Andes del

Norte y Bloque Maracaibo (Suter, 2008). Los procesos de subducción de estas placas,

notablemente de Nazca y Suramérica, generan alta tasa de sismicidad, un relieve

irregular y actividad volcánica (Salcedo, 2011).

Figura 4. Convergencia de las placas tectónicas en la esquina

noroccidental de suramérica, involucra las placas de Cocos, Nazca,

Caribe y Suramérica (Fuente: Trenkamp et al., 2002)

Figura 5. Esquematización de la zona de subducción. (Tomada de:

http://www.google.com.co/imgres?imgurl=http://rincongeologico.iesp

ana.es

MARCO GEODINÁMICO DEL NOROESTE DE AMÉRICA DEL SUR

La placa Caribe se desplaza con respecto a América del Sur en dirección este a sureste a

una velocidad entre 10 y 22 mm/año, mientras que la placa Nazca se mueve en

dirección este, a una velocidad de 50 a 78 mm/año (Pennington, 1981; Freymueller et

al., 1993; Ego et al., 1996; Mountney and Westbrook, 1997; Gutscher et al., 1999;

Taboada et al., 2000; Trenkamp et al., 2002;White et al., 2003).

Figura 6. Geodinámica del Noroeste de América del Sur: de las

diferentes placas y bloques tectónicos con respecto a Suramérica

(Fuente: Suter, 2008).

Figura 7. Estaciones GNSS correspondientes al proyecto GEORED

de Colombia.

(Fuente: Mora, H., 2012).

MODELOS PROPUESTOS

Numerosos estudios se han realizado para encontrar el modelo que más se ajuste a la

caracterización cinemática que tiene el proceso de convergencia de placas en la región,

así como también conocer su estructura geomorfológica.

Figura 8. Segmentación de la zona de subducción en la esquina

noroccidental de Suramérica propuesta por Pennington (Fuente:

Pennington, 1981).

Figura 9. Secciones hipocentrales correspondientes a los

segmentos de Murindó y Cauca (Fuente: Monsalve, 1998)

Figura 10. Caracterización Tectónica de la esquina

noroccidental de Suramérica y movimientos relativos de

placas a partir de datos GPS (Fuente: Gutscher, 1999).

Figura 11. Marco geodinámico del norte de Suramérica

donde se muestra la fragmentación de la región en diversos

bloques continentales como consecuencia de la saturación

del Bloque Chocó (en verde) contra Suramérica (Fuente:

Audemard, 2002).

MODELOS PROPUESTOS

MODELOS PROPUESTOS Figura 12. Modelo tridimensional de la subducción placas en el

noroeste de Sur América. Se muestran los segmentos de Perú, Ecuador y

central de Colombia, de la Placa Nazca, y la placa Caribe. La

sismicidad del “nido” de Bucaramanga está localizado en el extremo

sur de la placa Caribe (Fuente: Corredor, 2003)

Figura 13. Definición de fuentes sismogénicas de la zona de

subducción, según Arcila y Dimaté, realizado para la evaluación de la

amenaza sísmica probabilística dentro del estudio de microzonificación

de Santiago de Cali. (Fuente: INGEOMINAS-DAGMA, 2005)

MODELOS PROPUESTOS

Hace 10 Ma se inicio la colisión del Arco de Panamá con el Noroeste de América de

Sur, la propagación de desgarre de los 240 Km del «Caldas Tear» contrastan con dicha

colisión. Una parte de este modelo hace referencia al acoplamiento del Arco de Panamá

con la placa Caribe hacia Colombia con un ángulo de subducción menor a 15°, con la

presencia de una corteza de más de 20 km donde se genera la sismicidad superficial

de importancia entre Colombia y Panamá.

Figura 14. a) Límites de los márgenes de convergencia de la Placa Caribe, el identador de Panamá, Nazca y Suramérica. b) El nido

sísmico de Murindó localizado en las proximidades con Panamá, responde a la convergencia entre el Arco identador de Panamá y

la placa del Caribe. Los cambios en el ángulo de subducción de la placa Caribe hacia Colombia, generan el nido sísmico de

Bucaramanga. El fracturamiento de la placa Nazca con un ángulo de buzamiento mayor hacia el sur de Colombia explica la

presencia de actividad volcánica como el nido sísmico de Cauca (Fuente: Carlos Vargas and Paul Mann, 2013).

EL ANÁLISIS GENERAL DEL SISMO DE AGOSTO 13 DE

2013, ENTRE PANAMÁ Y COLOMBIA

METODOLOGÍA PARA EL ANÁLISIS GENERAL

Detección del evento

UPA

Consulta en otras

fuetes (USGS, GFZ)

Parámetros geométricos

Mecanismo Focal

Magnitud

Consulta de sismicidad

regional (Catálogos)

UCR

UPA

RSNC

OSSO

Espacialización (SIG) Sismología Estadística

Resultados

El día 13 de Agosto de 2013, el sistema

automático SEISCOMP de UPA, detecto un

evento sísmico importante entre Panamá y

Colombia. La localización fue a los 5.87° de

latitud norte y 78.21° de longitud oeste, con

una magnitud de 6.7 en Mw a una

profundidad de 10 Km (Figura16. a). El

evento en SCP, se determino en l minuto y

25 segundos!.

15. a)

15. b) 15. c)

ANÁLISIS GENERAL (DETECCIÓN)

Figura 15. a) Localización del evento por SCP; b) Formas de

onda en trazas de SCP; c) TravelTime del evento e SCP.

Este sismo fue detectado

también por otras redes a

escala local, regional y

mundial.

ANÁLISIS GENERAL (DETECCIÓN)

ANÁLISIS GENERAL (MECANISMO FOCAL)

Los terremotos que ocurre en las zonas

de subducción son generalmente

reconocidos como aliados de las

manifestaciones del descenso de las

placas oceánicas en los limites de

convergencia (Choy et al, 2004).

Figura 18. a) Mecanismo focal del terremoto tomado de la USGS; b)

Localización del mecanismo focal del evento sísmico (Elaboración

propia); c) Distribución de mecanismos focales en la región,

calculados por Eduardo Camacho (UPA).

a)

b) c)

La longitud del plano principal de la ruptura en la dirección de su azimuth (L), su ancho

respecto a la inclinación (W), el área y el volumen puede calcularse con base en las

siguientes relaciones (Risnichenko, 1976; Shebalin, 1971; Shebalin, 1974):

EXTENSIÓN GEOMÉTRICA DE LA RUPTURA

Por tanto la longitud de ruptura L es de 45.6 Km, el área de 790 Km² (el 32.2% del área

de la ciudad de Panamá) y un volumen de 46301.7 Km³ (8000 veces el volumen de

agua contenida en la represa de Gatún).

Donde H corresponde a la profundidad determinada por las réplicas (Δprof = 58.6 Km).

ANÁLISIS GENERAL (SIG)

ANÁLISIS GENERAL (SIG)

Se recopilaron mas de 6500 datos de eventos sísmicos de los últimos 20 años

de magnitud superior a dos (2), con RMS menor a uno (1) y cantidad de

estaciones usadas a partir de tres (3). Los datos fueron suministrados por la

Red de la Universidad de Panamá, Red Sismológica Nacional de Colombia

(RSNC) del Servicio Geológico Colombiano (SGC) y por el Observatorio

Sismológico y Geofísico del Suroccidente Colombiano (OSSO) de la

Universidad del Valle. La zona de estudio fue delimitada entre los 4º a 8° de

latitud norte, y 76° a 79º de longitud oeste. Figura 20. Distribución de la sismicidad entre Panamá y Colombia. a) por magnitudes. b) por profundidad

(Fuente: Elaboración propia, 2013).

ANÁLISIS GENERAL (SISMOLOGÍA ESTADÍSTICA)

Se uso la relación de Gutenberg y Richter (G-R) (1944, 1954) (Aki K. 1965), ya

que esta describe el tamaño de la distribución de los sismos y de la cual se

obtiene los parámetros a y b, con los cuales se puede hallar el periodo de

retorno y la probabilidad de ocurrencia de una evento igual o superior al

estudiado.

.

a) b)

c)

1995

M=6.6

2004

M=6.7

2013

M=6.7

Figura 21. a) Distribución tridimensional de la sismicidad; b)

Relación Richter-Gutenber; c) Grafica de replicas de numero

acumulativo contra tiempo usando el método de Reasenberg

(1985)

ANÁLISIS GENERAL (SISMOLOGÍA ESTADÍSTICA)

Figura 21. Distribución espacial de las replicas del sismo principal.

Fuente: Elaboración propia, 2013.

Una réplica (After Shock) es un evento más pequeño producido después de un

terremoto de gran magnitud (Main shock), en la misma zona. Las réplicas se

distribuyen alrededor del plano de falla, debido al desplazamiento de la corteza

que genera el choque principal.

REPLICAS (SISMOLOGÍA ESTADÍSTICA) a)

b)

c)

d)

Figura 22. a) Distribución tridimensional de las replicas; b) ocurrencia de replicas

diarias; c) variación de magnitud de las replicas diarias; d) grafico de las replicas

acumulativas contra tiempo y relación G-R para las mismas.

La ocurrencia de replicas puede durar desde

unos cuantos días hasta años. Se puede definir

la duración de la actividad de una secuencia de

replicas como el tiempo requerido para que dicha

actividad decrezca al nivel de sismicidad que

tenia antes del evento principal, si es que esta

fuera estacionaria (sismicidad umbral). Las

replicas podrían continuar después de este

tiempo, pero se confundirían con el nivel de

sismicidad umbra (Utsu et al, 1995).

CONCLUSIONES Y RESULTADOS

• La combinación de la instrumentación de banda ancha y corto periodo

genera muy buenos resultados en el monitoreo de la sismicidad local y

regional obteniendo tiempos de detección mas cortos, como es el caso

de Panamá, que cuenta con una red comunitaria de instrumentos

SIXAOLA y DARIEN fabricados por OSOP.

• Es importante implementar en los observatorios sistemas de alerta temprana

con paquetes de detección automática en tiempo real que generen datos

confiables a la comunidad científica y en general.

• La sismicidad presente en las proximidades de la frontera con Panamá y

Colombia puede obedecer a un acoplamiento de convergencia entre el

identador o formon del arco de Panamá y la placa del Caribe. Como

consecuencia de esto se ha propuesto la existencia del nido sísmico de

Murindó (Carlos Vargas, 2013).

• Partiendo de los modelos propuestos por Ponce (2012) para la determinación

del periodo de recurrencia del evento sísmico a partir de los valores a y b de

la relación G-R para el catalogo elaborado y una venta de tiempo estimada

para este caso de 20 años, la probabilidad de que ocurra un evento superior

de M= 6.7, es de un 96.8% en los próximos 6 años.

• Según los resultado obtenidos por Nishenko (1989), quien al estudiar las zonas

sísmicas en el Cinturón de Fuego del Pacifico estimo un 60 a 90% de

probabilidad dependiente para la recurrencia de un sismo de magnitd mayor a 7

en la zona de subducción de Colombia para el periodo de 1989-1999.

• Al calcular el cociente de a y b (a/b), podemos encontrar que la magnitud máxima

esperada es de 7.7. Kanamori (1982) determino mediante cálculos

sismotectónicos para la zona de subducción Colombiana, un evento mayor o

igual a 8.0.

• A partir de los modelos propuestos para el análisis estadístico de replicas

(Gutenberg and Richter, 1954; Utsu, 1961; Shcherbakov, 2004), se calculó para un

tiempo que inicia desde el evento principal y que es igual a 30 días, una serie de 23

replicas aproximadamente con magnitudes superiores a 3. Han transcurrido desde

entonces 23 días y se han detectado 7 replicas, es decir 30% de las esperadas.

• Es importante realizar nuevos estudios que mejoren el conocimiento de la amenaza

sísmica de la zona. Los nuevos estudios deben integrar diferentes disciplinas de las

Geociencias como instituciones de cada país, con el propósito de tener modelos mas

ajustados y sobre los cuales se tomen decisiones importantes desde el punto de vista

de la política de Gestión de Riesgo en ambas naciones.

CONCLUSIONES Y RESULTADOS

http://www.osop.com.pa

Para mas información en el Stand de OSOP.