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La Pennsula de Arauco (37,15S-37,9S): barrera yaspereza ssmica?

Jorge Quezada*, Edilia Jaque, Alfonso Fernndez, Arturo Belmonte, Carolina MartnezUniversidad de Concepcin, Casilla 160-C, Concepcin, Chile

* email: jquezad@udec.cl

Resumen. La Pennsula de Arauco es un relieve emergidocercano a la fosa que fue epicentro del terremoto Mw=8,1del 21 de mayo de 1960 y por lo tanto aspereza ssmica ypudo ser barrera ssmica para los terremotos de 1960 y1953. Pudo ser aspereza ssmica para el terremoto de1835 y no fue barrera ssmica para este evento as comopara el terremoto de 2010 donde adems no fue asperezassmica. Lo anterior evidencia que rupturas grandesatraviesan zonas de barreras ssmicas de terremotospequeos y las asperezas ssmicas son irregulares en eltiempo en una misma zona.

Palabras Claves:Pennsula, Arauco, barrera, aspereza

1 Introduccin

La Pennsula de Arauco es un relieve emergido situado aslo 85 km de la fosa y constituye una prolongacin de 35km hacia el W del litoral medio en la Regin del Biobo(Fig. 1). Tiene una longitud de 85 km entre los 31,15S y37,9S. Por el norte y sur, la Pennsula de Arauco esflanqueada por las islas Santa Mara y Mocha, localizadasa 10 y 60 km de ella respectivamente.Geomorfolgicamente est conformada por una terraza

marina pleistocena y otra holocena y un relieve acolinadoms elevado en su parte occidental. Geolgicamente, estconstituida por rocas sedimentarias terciarias ycuaternarias, afectadas por fallas normales de rumbo NE-SW. Melnick et al. (2009) sealan la existencia de fallasinversas, pero no existen evidencias concretas en terrenode su presencia. La Zona de Fractura de Mocha, es unafalla transformante que se evidencia en la batimetra de laPlaca de Nazca que se est subductando frente al bordesur de la Pennsula de Arauco. Tiene rumbo N60E y sutraza intersecta la fosa a los 38,2S/75W y la prolongacinde ella hacia el NE, intersecta el litoral de la Pennsula deArauco al sur de la ciudad de Lebu, a los 37,66S/73,66W.Debido a su cercana con la fosa, esta zona ha

experimentado un importante alzamiento cossmicodurante los terremotos de 1835, 1960 y 2010. El principalevento ssmico del siglo XX comenz el 21 de mayo de1960 con un sismo Mw=8,1, siendo el primer evento de lagran ruptura ssmica Mw=9,5 que culmin al da siguiente.El epicentro del terremoto del 21 de mayo de 1960 seinfiere que ocurri en la Pennsula de Arauco, noexistiendo evidencias de movimientos verticales situadosms al norte de este relieve (Plafker y Savaje, 1970). Portal motivo, la Pennsula de Arauco puede considerarse unaaspereza y barrera ssmica. En el presente trabajo, se

analiza este hecho, considerando con ms detalle la rupturassmica de 1960 en la zona de la Pennsula de Arauco, ascomo la ruptura de los terremotos de 1835 y 2010.

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1 Isla Santa Mara

2 Escuadrn

3 Playa blanca

4 Laraquete

5 Tubul

6 Llico

7 Punta Lavapi

8 Caleta Piures

9 Caleta Yani

10 Lebu

11 Punta Morhuilla

12 Pangue

13 Lago Lanalhue

14 Lago Lleu Lleu

15 Quidico

16 Tira

17 Isla Mocha

ZFM

Pennsula

deArauco

Figura 1. Pennsula de Arauco y localidades representativas. Seindican las fallas principales. La lnea blanca es el escarpe quesepara la terraza pleistocena de la holocena.

2 Ruptura de 1835

El terremoto de 1835 afect principalmente el rea deConcepcin con un tsunami destructor. Fitz-Roy (1839)seala un alzamiento de 2,8-3,5m en la Isla Santa Mara;2,1m en Tubul; 0,7 m en la Isla Mocha y 1,4-1,7 m enTalcahuano (63 km al N de la Pennsula de Arauco),mencionando adems fuertes rplicas en el rea de la IslaMocha durante su viaje desde Valdivia hacia Talcahuano.

3 Ruptura de 1960

El 21 de mayo de 1960 ocurri un terremoto Mw=8,1 a las6:02 hrs. con epicentro a los 37,2S/73W y foco a 22 kmde profundidad (Cifuentes, 1989). En las horas siguientesocurrieron otros eventos importantes en la Pennsula deArauco siendo el mayor y ltimo de ellos Ms=7,8epicentro 37,79S/72,49S (Cifuentes, 1989), a las14:55:57 del 22 de mayo de 1960. La ruptura principalcon epicentro cercano a los 39S, ocurri 15 minutos ms

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tarde y se extendi hasta los 47S. Se generaronalzamientos en la Pennsula de Arauco: Caleta Yani 0,7 m;Lebu 1,2m; Punta Morhuilla 1,8m y Arauco 0,4m (Veyl,1960). Tira subsidi 20 cm y la Isla Mocha se alz 1,8m(Plafker y Savaje, 1970). Al norte de la Pennsula deArauco, Hualpn (36,7S) se alz 30 cm (Veyl, 1960),Talcahuano (36,7S) 10 cm y Chilln (36,6S) se hundi 6cm (Poblete y Dobry, 1968). Consultados habitantes

antiguos de Lebu, indican que el alzamiento ocurridurante el evento del 21 de mayo y no el 22 de mayo yotros lugareos de Punta Lavapi, Llico, Tubul e Isla SantaMara no notaron cambos del nivel de mar luego de loseventos ssmicos de 1960.

Figura 2. Evidencias de los movimientos cossmicos verticalesde 2010. Biota intermareal muerta y emersin de la plataforma deabrasin marina: a) Isla Santa Mara, b) Punta Lavapi, c) CaletaPiures, f) Quidico. d): Desecamiento del ro Lebu. e) Inundacinde muelle en el extremo NE del lago Lleulleu.

4 Ruptura de 2010

El 27 de febrero de 2010, ocurri un terremototsunamignico Mw=8,8 con epicentro a los36.29S/73.24W y foco a 30 km de profundidad (Servicio

Sismolgico Universidad de Chile). En un trabajo deterreno en el rea de la ruptura (Fig. 2), midiendo elespesor de la biota intermareal muerta, se pudo determinarque los movimientos cossmicos verticales de mayormagnitud ocurrieron en la Isla Santa Mara (2m) yPennsula de Arauco: Tubul 1,4m; Llico 2m; PuntaLavapi 2,1 m; Caleta Piures 2,5m; Yani 2,2m; Lebu 2 m yMorhuilla 2,2m (Fig. 2). Al norte de la Pennsula deArauco: Talcahuano 0,5m; Hualpn 0,6 m. Al sur de laPennsula de Arauco: Quidico y Tira: 60 cm, Isla Mocha:25 cm. Es notorio el patrn del movimiento cossmico

vertical caracterstico de un terremoto de subduccin en laPennsula de Arauco con alzamiento decreciente desde lafosa al arco que produce un basculamiento hacia el E delterreno, que provoc adems la traslacin de las aguas delos lagos Lanalhue y Lleulleu hacia el E, bajando el niveldel agua en la ribera occidental y subiendo en la orientalcubriendo algunos muelles (Fig. 2).

5. Discusin

La Pennsula de Arauco fue una aspereza ssmica para elterremoto del 21 de mayo de 1960 ya que constituye lazona de inicio de la ruptura que se propag hacia el sur. Elepicentro es cercano a la localidad de Laraquete segn lascoordenadas sealadas por Cifuentes (1989). Esteepicentro debe ser desplazado 20-30 km hacia el W puestoque el National Earthquake Informaron Center localiza loseventos al E de su ubicacin real. De esta forma, elepicentro debiera estar localizado en la Pennsula deArauco. Veyl (1960), indica que el epicentro se localiza enla costa de Arauco segn datos del Instituto de Geofsica y

Sismologa de la Universidad de Chile. Entonces, se puedeestablecer que el epicentro del terremoto del 21 de mayode 1960 ocurri en algn lugar de la Pennsula de Arauco oen sus vecindades y constituye una aspereza ssmica paraeste evento.Los movimientos cossmicos verticales son ms evidentesen la parte central y sur de la Pennsula de Arauco ascomo en la Isla Mocha. Madariaga et al. (1988) y Melnicket al. (2009) sealan que la ruptura de 1960 no se propagal norte de la Pennsula de Arauco. Sin embargo, elalzamiento en Arauco, Hualpn y Talcahuano, as como lasubsidencia en Chilln, indican claramente que la rupturase propag al norte de la Pennsula de Arauco aunque con

menor deslizamiento en el contacto interplaca. De estemodo, por el norte la Pennsula de Arauco no sera unabarrera ssmica aunque si en una aproximacin general. El6 de mayo de 1953 ocurri un terremoto Ms= 7,6 yepicentro a los 36,5S/73W, foco a 60 km de profundidady mecanismo focal probablemente inverso (Beck et al.,1998). Este evento provoc daos significativos en lasprovincias de uble, Concepcin y Biobo (Regin delBiobo). El epicentro de este evento, se localiza 90 km alnorte de la Pennsula de Arauco y muy cerca del epicentrodel terremoto de 2010. Si se considera que el terremoto de1953 es de subduccin y su ruptura se propag al sur comola de la mayora de los terremotos de subduccin chilenos,dada la magnitud Ms=7,6; el extremo sur de esta rupturapudo tener 100 km de longitud y alcanzar la Pennsula deArauco. Si esto es as, el extremo norte de la Pennsula deArauco pudo ser barrera ssmica separando las rupturas de1953 y 1960. Se requiere un estudio ms profundo parademostrar esta hiptesis.Por el sur, dada la magnitud Mw=8,1 del terremoto del 21de mayo de 1960, su longitud de ruptura mnima sera de150 km considerando las analogas de los eventos Mw=8del 3-3-1985 en Chile central y Mw=8,1 del 30-7-1995 enAntofagasta, norte de Chile; y por otra parte, si se

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considera que el borde norte de la ruptura del 21 de mayode 1960 es el extremo norte de la Pennsula de Arauco(37,15S), el lmite sur de esta ruptura estara localizada alos 38,6S, es decir, 30 km al sur de Tira. De este modopor el sur, la Pennsula de Arauco no fue barrera ssmicapara el terremoto del 21 de mayo de 1960 ya que la rupturase propag al menos 70 km del borde sur de esta pennsulay tampoco constituye la zona que separ las rupturas del

21 y 22 de mayo de 1960.Con respecto a las rupturas de los terremotos de 1835 y2010, la Pennsula de Arauco no fue barrera ssmica yaque la ruptura de estos eventos atraves esta pennsula ensu totalidad, incluyendo a las islas Santa Mara y Mocha(Fig. 2) segn se evidencia por la distribucin demovimientos cossmicos verticales. Por el sur, la ruptura de2010 se extendi hasta los 38,6S al igual que la del 21 demayo de 1960. Por el norte, la ruptura de 1835 lleg hastaConstitucin (Fitz Roy, 1839) y la de 2010 hasta Cartagenapor lo menos (33,5S) segn evidencias de subsidencialitoral en esa zona. El epicentro del terremoto de 2010 selocaliz 110 km al norte de la Pennsula de Arauco por lo

tanto, no fue aspereza ssmica. Sin embargo, para elterremoto de 1835, Fitz Roy (1839) seala que las ondasssmicas en Concepcin (36,8S, 55 km al NE de laPennsula de Arauco) se propagaron de SW a NE con unruido predecesor procedente del SW. Esto puede indicarque el inicio de la ruptura de 1835 ocurri en la Pennsulade Arauco o en las cercanas y si esto es as, dado que elprincipal dao ocurri en Concepcin, la propagacin de laruptura de 1835 sera bilateral como la de 2010 y laPennsula de Arauco sera una aspereza ssmica para esteevento.En los aos previos a la ocurrencia del terremoto de 2010,la Pennsula de Arauco era assmica ya que la actividad

ssmica moderada, se localizaba al norte y sur de esterelieve existiendo muy pocos epicentros en el rea queocupa la Pennsula de Arauco. Ello puede evidenciar elelevado acoplamiento interplaca en la Pennsula deArauco, que se tradujo despus en que constituyera unazona de traslape entre las rupturas de los terremotos de1960 y 2010, hecho notable ya que constituyen el primer ysexto terremotos de mayor magnitud documentadamundialmente y separados temporalmente slo por 50aos. Contreras-Reyes y Carrizo (2011), plantean que lasubduccin de altos batimtricos constituyen barrerasssmicas y de esta forma, la Zona de Fractura de Mochasera el borde sur de la ruptura de 2010. Claramente estono es as ya que existen evidencias concretas de

movimientos cossmicos verticales por lo menos hasta 85km al sur (Figs 1 y 2). Las irregularidades del contactointerplaca en la subduccin de la Zona de Fractura deMocha, no constituyen una barrera ssmica en la Pennsulade Arauco.

6 Conclusin

La Pennsula de Arauco fue aspereza ssmica para elterremoto del 21 de mayo de 1960, posiblemente para el

terremoto de 1835 y no lo fue para el de 2010. Pudoconstituir una barrera ssmica en su extremo norte para losterremotos de 1953 y 1960, y no fue barrera ssmica paralos terremotos de 1835 y 2010. Lo anterior evidencia queexisten irregularidades en los ciclos ssmicos desubduccin donde la energa puede nuclearse en pennsulaso las rupturas de eventos mayores, atraviesan estos rasgospor completo as como zonas de subduccin de fallas

transformantes que pudieran generar irregularidades en elcontacto interplaca. Lo anterior debe tenerse presente conla analoga de la Pennsula de Mejillones (23S-23,6S) enel norte de Chile ya que fue aspereza ssmica para elterremoto de 1995 y barrera ssmica para los terremotos de1995 y 2007 (este ltimo sera anlogo al de 1953). Losterremotos de 1995 y 2007 son relativamente pequeos.Considerando la prolongada brecha ssmica del norte deChile y la analoga con la Pennsula de Arauco, conmegarupturas traslapadas en poco tiempo, una rupturagrande en el norte de Chile puede atravesar la Pennsula deMejillones.

Referencias

Beck S.; Barrientos S.; Kausel E.; Reyes M. 1998. Sourcecharacteristics of historic earthquakes along the central Chilesubduction zone. Journal of South American Earth Sciences 11(2): 115-129.

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Fitz-Roy, R., 1839, Proceedings of the second expedition, 18311836, under the command of Captain Robert FitzRoy, InNarrative of the surveying voyages of His Majestys shipsAdventure and Beagle between the years 1826 and 1836,describing their examination of the southern shores of SouthAmerica, and the Beagles circumnavigation of the globe(Colburn, H., ed. London, UK; reprint 1966, Abrahams MagazineService, AMS Press): 695 p. New York.

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Plafker, G.; Savage, J. 1970. Mechanism of the Chilean Earthquakesof May 21 and 22, 1960. Geological Society of America Bulletin(81): 1001-1030.

Poblete, M.; Dobry, R. 1968. Modelo dinmico del subsuelo deConcepcin. Revista del IDIEM 7 (3): 111-136.Veyl, C. 1960. Los fenmenos volcnicos y ssmicos de fines de

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