Reyes y Vergara - Falla de San Andrés
35
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN OBRAS CIVILES FALLA DE SAN ANDRÉS, AMÉRICA DEL NORTE. NATALY REYES MANRÍQUEZ SERGIO VERGARA SARMIENTO Profesor: Sr. Esteban Jamett Santiago – Chile 2013
Transcript of Reyes y Vergara - Falla de San Andrés
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN OBRAS CIVILES
FALLA DE SAN ANDRÉS, AMÉRICA DEL NORTE.
NATALY REYES MANRÍQUEZ SERGIO VERGARA SARMIENTO
Profesor: Sr. Esteban Jamett
Santiago – Chile
2013
[2]
1. ÍNDICE
2. RESUMEN ........................................................................................................ 3
3. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 5
4. ENCUANDRE GEOLÓGICO Y PRESENTACIÓN DE LA PROBLEMÁTICA ... 6
4.1. Qué son las Placas Tectónicas: ................................................................. 6
4.2. Qué es una Falla Geológica: ...................................................................... 7
4.3. Qué es la Falla de San Andrés: ................................................................. 8
4.4. Ubicación: ................................................................................................ 10
4.5. Origen de la Falla de San Andrés: ........................................................... 11
5. ANTECEDENTES HISTÓRICOS QUE MUESTRAN SU INCIDENCIA .......... 13
6. ANÁLISIS DE EFECTOS OCURRIDOS O FACTIBLES DE OCURRIR EN
ESTRUCTURAS Y OBRAS CIVILES .................................................................... 20
7. CONSIDERACIONES Y/O INVESTIGACIONES A SEGUIR .......................... 26
8. CONCLUSIONES ........................................................................................... 31
9. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 34
[3]
2. RESUMEN
La Falla de San Andrés es la grieta geológica más extensa en todo el mundo,
con aproximadamente 1300 km de longitud y 16 km de profundidad. Está ubicada
entre la Placa del Pacifico y la Norteamericana, específicamente desde la costa
del norte de San Francisco, en Estados Unidos, hasta el Golfo de California, en
México. Estas placas acumulan una tensión interna debido al constante roce entre
ellas, la que es liberada por medio de sismos de distintas magnitudes. Mientras
más tiempo pase sin un movimiento telúrico la energía acumulada aumenta, y por
ende el sismo que se producirá, finalmente será más fuerte.
A lo largo de la Falla se han registrado sismos devastadores, como es el caso
del ocurrido en San Francisco en 1906, el que dejó gran destrucción a pesar de no
haber tenido una magnitud elevada. Es por ese motivo que se dio origen a una
serie de investigaciones, que con el progreso de la tecnología ha intentado
descifrar el comportamiento de esta Falla. Uno de los estudios más recientes, y
aún en desarrollo, arrojó el descubrimiento de una onda no conocida, denominada
de Super-Ruptura, la que se genera a continuación de las ondas convencionales,
y que debido a la gran velocidad que lleva consigo es muy peligrosa, generando
daños irreversibles en las estructuras y obras civiles. En la actualidad, se siguen
haciendo investigaciones con el fin conocer más sobre el tema y así poder
prevenir catástrofes futuras.
[4]
ABSTRACT
The San Andreas Fault is the most extensive geological rift in the world, with
approximately 1300 km length and 16 km depth. It is located between the Pacific
Plate and the North American, specifically from the north coast of San Francisco, in
the United States, to the Gulf of California, Mexico. These plates have internal
stress accumulated due to constant friction between them, which is released by
seisms of different magnitudes. While more time that passes without a telluric
movements stored energy increases, and therefore the earthquake that will occur
eventually be stronger.
Along Fault devastating earthquakes have been recorded, as is the case
occurred in San Francisco in 1906, which left much destruction despite not having
a high magnitude. It is for this reason that began to a series of investigations that
with the progress of technology has tried to decipher the behavior of this fault. One
of the more recent studies, and still developing, show the discovery of an unknown
wave, called Supershear, which is generated following of conventional waves, and
due the high speed that have is very dangerous. Causing irreversible damage to
the structures and civil works. In the present, they are still doing researches to
learn more about this topic and in the future be able to prevent disasters.
[5]
3. INTRODUCCIÓN
Históricamente los sismos han causado grandes desastres alrededor de todo el
mundo, debido a la Actividad Tectónica de las Placas que lo conforman. Durante
la interacción entre ellas se produce una acumulación progresiva de energía que
luego es liberada, produciendo cada día cientos de movimientos telúricos de
distintas magnitudes e intensidades, desde lo imperceptible hasta sismos que
pueden generar grandes daños.
A lo largo de la unión de las Placas Tectónicas se pueden encontrar grandes
Fallas Geológicas, una de ellas es la que está ubicada en el Estado de California,
Estados Unidos, conocida como la Falla de San Andrés. Esta discontinuidad está
caracterizada por el encuentro entre la Placa del Pacífico y la Placa
Norteamericana. En ella se han registrado varios sismos, de los cuáles se pueden
mencionar principalmente, el de 1906 en San Francisco y el de 1994 en la
comunidad de Northridge, ambos caracterizados por el gran daño generado, ya
que este no fue proporcional a la magnitud que registraron de tales movimientos
telúricos.
Es por este motivo que los científicos más reconocidos de Estados Unidos y
del mundo, comenzaron a realizar numerosas investigaciones con el propósito de
descubrir cuál o cuáles eran las causas de tal destrucción. Estos trabajos se han
mantenido en constante desarrollo a lo largo de la historia y con la ayuda de la
tecnología ha sido posible tomar datos cada vez más precisos y confiables, con
los cuales se ha logrado entender el comportamiento de la Falla de San Andrés y
dar respuesta a algunas de las interrogantes que surgieron hace más de 100
años.
En el presente informe se analizará en detalle esta problemática geológica,
abordando temas como el de su descubrimiento e incidencia y los estudios
realizados, en desarrollo y a seguir, para así lograr entender su comportamiento y
los posibles efectos en las personas, en las estructuras y en obras civiles.
[6]
4. ENCUANDRE GEOLÓGICO Y PRESENTACIÓN DE LA
PROBLEMÁTICA
4.1. Qué son las Placas Tectónicas:
La superficie de la tierra es una capa discontinua de rocas, formada por varios
bloques o placas tectónicas, como un puzzle. Dichas placas forman parte de los
continentes y océanos, además ellas están en un constante movimiento, que
genera la separación o el choque entre ellas. Cuando las placas se alejan unas de
otras se dice que es una Zona de Divergencia, y cuando ellas se acercan
ejerciéndose presión, se dice que es una Zona de Convergencia. Es por estos
movimientos, que los bordes de las placas son zonas de grandes cambios en el
relieve terrestre, formando cordilleras y fondos marinos, además de la generación
se sismos y tsunamis.
Algunas placas tectónicas conocidas son: Placa del Pacífico, Placa de Nazca,
Placa Norteamericana, Placa Sudamericana, Placa de África y la Placa de
Antártica, entre otras.
En la Figura 1 se pueden ver las principales Placas Tectónicas y la dirección
en las que ellas se desplazan.
[7]
Fig. 1. Placas Tectónicas y su Dirección de Empuje (Editorial Vicens Vives).
Chile está asociado a la Placa Sudamericana y a la Placa del Pacífico entre
las que se encuentra una placa menor, la Placa de Nazca. A su vez la Falla de
San Andrés, que es el tema en estudio, se encuentra ubicada entre la Placa
Norteamericana y la Placa del Pacífico.
4.2. Qué es una Falla Geológica:
Una Falla Geológica1 es una grieta plana que separa en dos bloques una roca,
produciéndose un deslizamiento que es el responsable de la liberación de energía
cuando ocurre un terremoto. 2
1Falla: Es la superficie de contacto entre dos bloques que se desplazan en forma diferencial uno con respecto
al otro. Se pueden extender espacialmente por varios cientos de km. CENTRO SISMOLÓGICO NACIONAL [en línea]. Universidad de Chile. Disponible en http://www.sismologia.cl/ . 2GONZÁLEZ DE VALLEJO, LI. Ingeniería Geológica. Ed. 2004. También disponible en
http://www.sanandreasfault.org/
[8]
En la Figura 2 que se muestra a continuación, se puede apreciar claramente
como dos bloques de la tierra se separan producto de una Falla Geológica
presente.
Fig. 2. Falla Geológica (Clase Auxiliar Geología General, Universidad de Chile, 2006)
4.3. Qué es la Falla de San Andrés:
La falla de San Andrés es una grieta visible y considerada como una de las
más largas y activas del mundo, ella alcanza una profundidad de 16 km y tiene
aproximadamente 20 millones de años de antigüedad. Esta falla es una fractura de
la corteza terrestre que corresponde al punto de encuentro de dos placas
tectónicas: la Placa Norteamericana y la Placa del Pacífico, ellas están en un
constante movimiento empujándose mutuamente, pero se enfrentan como un
mecanismo mal alineado ya que no se tocan de frente ni se entrelazan
suavemente, por lo que la energía friccional que se genera en la unión de estas
dos placas no tiene manera de escapar, debido a que sus cortes se superponen,
teniendo como resultado un sismo de baja, mediana o elevada intensidad según el
lugar o zona de la falla donde se genere dicha energía.
En la falla existen tres Zonas: la Zona de Deslizamiento, las Zonas trabadas y
las Zonas Intermedias. La primera es donde las placas se cruzan fácilmente y la
[9]
energía acumulada se disipa generando miles de temblores suaves y que no
tienen gran efecto, este fenómeno es conocido como “Deslizamiento Asísmico”.
En contraste, en la segunda zona las placas están unidas de forma muy
estrecha tal que parecen inmóviles y no se registran movimientos en cientos de
años, pero la presión que entre ellas se ejercen genera una acumulación de
tensiones tan grande que finalmente detonan en un sismo de alta magnitud (sobre
7⁰ Richter3) debido a una violenta liberación de la energía que estaba contenida,
tal como es el caso del terremoto de San Francisco en 1906, que como se verá
más adelante dio inicio a las investigaciones de la Falla de San Andrés.
Finalmente, como su nombre lo dice, las Zonas Intermedias tienen un
comportamiento entre los otros dos sectores antes mencionados (de
Deslizamiento y Trabados), de tal forma que se generan sismos cada 20 o 30
años aproximadamente, con una magnitud de hasta 6⁰ Richter.
En la Figura 3 se puede ver la Falla de San Andrés mirada desde arriba.
3Escala Richter: Corresponde a la escala de magnitud de un sismo. Es una escala abierta por ambos lados,
sin embargo el terremoto más grande registrado hasta el momento alcanzó una magnitud de 9.5 correspondiendo a una ruptura del orden de 1000 km de longitud, 200 km de ancho con un desplazamiento promedio de 20 m. En el otro extremo de la escala, magnitudes negativas se logran en laboratorios con rupturas milimétricas. CENTRO SISMOLÓGICO NACIONAL [en línea]. Universidad de Chile. Disponible en http://www.sismologia.cl/ .
Fig. 3. Vista Aérea Falla de San Andrés
(Disponible en:
http://www.portalplanetasedna.com.ar/
falla_andres.htm)
[10]
4.4. Ubicación:
La Falla de San Andrés tiene una longitud aproximada de1300 kilómetros que
atraviesa de norte a sur el Estado de California de Estados Unidos. Esta fractura
de la corteza terrestre se extiende desde la costa del norte de San Francisco hasta
el Golfo de California, en México y como ya se mencionó ella actúa como límite
entre dos placas tectónicas, de tal manera que la mayor parte de California,
incluido San Francisco, se encuentra asentada en la placa Norteamericana,
mientras que la ciudad de Los Ángeles y gran parte del suroeste del Estado de
California está asentado en la Placa del Pacífico.
A continuación se muestran dos imágenes (Figura 4 y 5), donde a la izquierda
se puede ver un mapa general de Estados Unidos y en la derecha el Estado de
California con sus respectivas ciudades.
Fig. 4. Mapa Geográfico de EEUU.
(Encarta)
Fig. 5. Mapa Geográfico de California.
(Encarta)
[11]
4.5. Origen de la Falla de San Andrés:
El origen de la Falla de San Andrés se remonta a unos 20 millones de años,
cuando existía una zona de subducción4 ubicada en la Costa de California
(EE.UU.) y en la Costa de Baja California (México). En esta zona la Corteza
Oceánica de la antigua Placa de Farallón era destruida al deslizarse por debajo de
la Placa Norteamericana. Con el tiempo la primera se dividió en las dos actuales
Placas de Cocos y la Placa de San Juan de Fuca. Al ir desapareciendo parte de la
Placa de Farallón, la Placa Norteamericana se puso en contacto en dicha zona
desaparecida, con la Placa del Pacífico. De esta forma la antigua zona de
subducción al ir evolucionando con el tiempo dio origen a una gran Falla
Geológica, la Falla de San Andrés de California.
En la imagen siguiente (Figura 6) se puede ver en detalle cómo se fue
generando la Falla de San Andrés, según lo expuesto en el párrafo anterior.
4Subducción: f. Geol. Deslizamiento del borde de una placa de la corteza terrestre por debajo del borde de
otra. REAL ACADEMIA ESPAÑOLA [en línea]. Disponible en http://www.rae.es/.
[12]
Fig. 6. Formación de la Falla de San Andrés (U.S. Gelogical Survey, 1990)
[13]
5. ANTECEDENTES HISTÓRICOS QUE MUESTRAN SU INCIDENCIA
Debido a la alta actividad sísmica de variadas magnitudes en las zonas
cercanas y en el encuentro de las Placas del Pacífico con la Norteamericana, fue
posible reconocer la existencia de esta falla debido a uno de los terremotos
históricos que produjo el mayor desastre.
En estricto rigor, cada año ocurren miles de sismos a lo largo de toda la falla,
los geólogos estiman que se han producido 12 grandes sismos en el Estado de
California desde el año 200 d.C., sin embargo el sismo sufrido en San Francisco
en la madrugada del 18 de abril de 1906, fue el que alertó a los expertos de la
existencia de la Falla de San Andrés, ya que el daño sufrido afectó a una longitud
de 640 km de norte a sur, donde a lo largo de la línea de falla el suelo se desplazó
hasta 6 metros en pocos minutos, cayendo árboles, moviéndose cercas,
rompiendo caminos y cañerías, de hecho se destruyeron 490 cuadras de la
ciudad, que contenían a 25.000 edificios. Esto provocó que fallecieran un total
estimado de 3000 personas y que otras 250.000 más quedaran sin hogar5. El
sismo duró 45 segundos aproximadamente pero se estimó que fue de una
intensidad de XI en la escala de Mercalli Modificada6 y una magnitud de 7.8
grados Richter, esto causó gran destrucción debido al deslizamiento de las placas
que se tuvo a lo largo de la falla, además como hubo pérdida de agua, debido a la
rotura de las redes de agua potable, los incendios que se habían generado se
propagaron sin control.
Todo esto es lo que capturó la atención de los científicos, que no comprendían
qué es lo que hacía temblar a la ciudad de esa manera. Entonces un equipo de
25 Científicos a cargo de Andrew Lawson (1861-1952) de la Universidad Estatal
de California comenzaron a reunir pruebas de distintos lugares de San Francisco,
5U.S.GEOLOGICAL SURVEY [en línea]. Historic Earthquakes, San Francisco, California, 1906. Disponible en
http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/states/events/1906_04_18.php. 6Escala Modificada de Mercalli: Es una escala de doce grados que mide la intensidad registrada en un lugar
específico. Para un mismo temblor habitualmente se reportan varias intensidades las en general decrecen a medida que la distancia epicentral aumenta. CENTRO SISMOLÓGICO NACIONAL [en línea]. Universidad de Chile. Disponible en http://www.sismologia.cl/ .
[14]
como por ejemplo carreteras destruidas y vías de tren dobladas pero una de las
pruebas más concluyentes de todas fue que al norte de San Francisco existía un
cerco que dividía dos campos y luego del terremoto dicho cerco estaba cortado en
dos tramos y separados por aproximadamente 3 metros de longitud, tal y como se
muestra en la Figura 7, donde en la imagen superior se puede apreciar el cerco
antes del sismo y en la inferior el cerco luego del sismo.
Fig.7. Cerco después del Terremoto de San Francisco. (Documental History Channel “Así se
hizo la Tierra – Falla de San Andrés”. Primera Temporada, 2009)
[15]
Entonces al reunir todas las pruebas, los científicos se dieron cuenta que
existía un patrón repetido a lo largo de una línea recta y que en cada uno de los
puntos la tierra se movía de la misma manera: en la costa o en el mar se movía
hacia el norte y en la tierra hacia el sur.
En la Figura 8 se puede ver la línea recta que forman las pruebas antes
mencionadas y la dirección del movimiento que tiene la tierra en los distintos
lugares.
Fig.8. Pruebas Reunidas a lo largo de la Cuidad de San Andrés y el Movimiento de la Tierra
en dicho lugares. (Documental History Channel “Así se hizo la Tierra – Falla de San
Andrés”. Primera Temporada, 2009)
De esta forma los científicos entendieron que el desastre que había sucedido el
18 de abril de 1906 en San Francisco se debía a la Falla de San Andrés,
bautizada con dicho nombre por Lawson luego de la investigación, donde
anteriormente la había llamado “Fisuras Inofensivas”.
Otro terremoto histórico importante fue el ocurrido el 9 de enero de 1857, en el
sur del Estado de California, que resultó ser de similar magnitud que el de San
[16]
Francisco en 1906, se estima que se produjo un deslizamiento de 29 pies (8,8 m)
a lo largo de la falla y que generó licuefacción en el terreno.
El 18 de mayo de 1940 sucedió un movimiento de menor magnitud, cerca de
7,1 en la escala de Richter en el Valle Imperial, luego en 1979 ocurrió un sismo de
características similares.
El terremoto de 1994, en la comunidad de Northridge del Valle de San
Fernando ubicado en el sureste del Estado de California, con una Magnitud de 6,7
y una Intensidad registrada de (IX), fue otro de los sucesos que causó gran
preocupación e inquietud dentro de los investigadores, ya que el daño provocado
por el sismo no fue proporcional a su magnitud (al igual que el de 1906) sino que
fue superior a lo esperado para dichas características.
En la Figura 9 es posible observar los distintos sismos ocurridos durante la
historia del Estado de California, ubicándose en el mapa el año en el lugar en el
que acontecieron cada uno de ellos.
Fig.9. Antecedentes históricos que ilustran la ocurrencia de sismos a lo largo de
la Falla y en sus alrededores. (The Saint Andreas Fault, U.S.G.S).
[17]
Para descubrir cuándo volverá a entrar en acción la Falla los investigadores
necesitan saber más sobre antiguos terremotos ocurridos en ella, pero en
California solo se cuentan con registros desde el siglo XVIII lo que dificulta las
investigaciones. Entonces trasladándose a 560 km al sur de San Francisco, en el
desierto Carrizo Plain los científicos encontraron una línea de flujo del antiguo río
Wallace que sigue un curso no habitual, ya que tiene un giro repentino en 90⁰ a la
derecha y luego en 90⁰ a la izquierda, lo que causó consternación entre los
expertos. En la Figura 10 se muestra una vista aérea de este río, la imagen
superior corresponde al curso original que él tenía y la imagen inferior al curso
alterado por el movimiento provocado por la Falla.
Fig.10. Curso original del Río Wallace v/s Curso modificado por la acción de la
Falla (Documental History Channel “Así se hizo la Tierra – Falla de San
Andrés”. Primera Temporada, 2009).
[18]
Al profundizar en el tema se dieron cuenta que antes el río fluía en línea recta
pero que una serie de sismos ocurridos en la Falla cambiaron su curso original,
separando sus partes por más de 100 m en aproximadamente 3000 años.
Entonces teniendo el tiempo que llevó la separación del rio y la distancia entre las
partes de él, se obtiene que la velocidad media a la que se mueven las dos masas
de suelo, es decir, que se mueve 30 cm por década o aproximadamente 2,5 cm al
año. Pero dicho movimiento no ha sido ni será constante sino que repentino cada
vez que ocurren sismos debido a la tensión que se va acumulando en la Falla de
San Andrés.
Luego, en la localidad de Parkifield el período de recurrencia de un terremoto
es de aproximadamente 2 décadas y son de mediana intensidad. Algunos de los
registrados fueron en 1857, 1881, 1901, 1922, 1934 y 1966. Tras este último los
investigadores crearon una red de instrumentos de monitorización en el lugar para
ver si la Falla daba algún tipo de advertencia antes de que llegara un nuevo sismo.
Esperaban uno entre los años 1988 y 1993 pero no ocurrió nada hasta diciembre
del 2004, instancia en que los instrumentos registraron mucha información pero
nada que los ayudara a predecir los sismos. Sin embargo la información los ayudó
a localizar el punto de origen específico del movimiento y de esa forma pudieron
introducirse en la Falla en sí. Trabajaron durante 3 años en el lugar, para
finalmente obtener núcleos de rocas de 3 km de profundidad del corazón de la
falla donde se originaban los terremotos. En la Figura 11 se puede ver uno de los
núcleos de roca extraídos en la investigación.
Fig.11. Muestra de Roca obtenida
a 3 km de profundidad en la
Falla de San Andrés.
(Documental History Channel
“Así se hizo la Tierra – Falla de
San Andrés”. Primera
Temporada, 2009)
[19]
En el estudio, liderado por el Geólogo Mark Zoback de la Universidad de
Stanford, se encontró una pista crucial para entender el movimiento de algunos
sectores de la Falla de San Andrés.
Sobre la base de la ejecución de sondajes encontraron “Serpentinita7” en los
testigos extraídos, la que se forma en la base de la corteza marina llegando al
continente. En los sectores donde está presente esta roca existe cierta tendencia
a formarse Talco8 debido a la reacción producida por sus minerales con los fluidos
hidrotermales que ascienden a la zona de la falla, por lo que la Serpentinita es
muy fácil de alterar con este mineral debido a que este se desarrolla en ella
cuando se encuentra fisurada.
Esto explica el deslizamiento de las rocas al aplicar poca fuerza debido a la
baja resistencia que estas otorgan. La estructura cristalina del Talco está formada
por capas suaves y deslizantes, lo que lo convierte en una de las piedras
conocidas más resbaladiza. Debido a lo anterior se produce el deslizamiento
cuando hay sismos y se sospecha que también esté presente en las ciudades
donde no ocurren terremotos perceptibles pero que sí hay movimientos de la tierra
(Zonas de Deslizamientos antes explicadas). La investigación concluye con que si
el movimiento de las placas sigue de esa forma la Ciudad de Los Ángeles quedará
paralela a la Ciudad de San Francisco y que los sismos no se pueden predecir.
7Serpentinita: Roca metamórfica de color verde con tonalidades variadas, claras y oscuras, se forma por el
metamorfismo de las rocas ígneas con menos del 45% de sílice y ricas en Magnesio y Fierro (ultramáfica). UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA [en línea]. Disponible en http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/YM13.html#T13Serpent 8Talco: Es un mineral de color blanco o verdoso, que se presenta en masas laminares blancas, fáciles de
reducir a polvo finísimo. Está comúnmente asociado a la Serpentinita. Dra. GARCÉS, I. Minerales Industriales – Talco [en línea]. Universidad de Antofagasta. Disponible en http://www.uantof.cl/salares/Fichas/Talco.pdf.
[20]
6. ANÁLISIS DE EFECTOS OCURRIDOS O FACTIBLES DE OCURRIR EN
ESTRUCTURAS Y OBRAS CIVILES
Como se dijo anteriormente la Falla de San Andrés está ubicada entre dos
placas tectónicas: la Placa del Pacífico que se desliza hacia el nor-este y la Placa
Norteamericana que se desliza hacia el sur-oeste, a un promedio de 13 mm al
año, pero la fricción que se genera entre ellas hace que el movimiento se retrase
temporalmente, produciendo una acumulación de energía, la que será liberada por
algún sismo. La Falla atraviesa el Estado de California, es por esto que la gente
que reside en él, específicamente en la ciudad de Los Ángeles vive amenazada
por la posibilidad de un sismo devastador.
En la Figura 12 se representa el movimiento de las Placas que convergen en
la Falla en estudio.
Fig. 12. Deslizamiento de las Placas Tectónicas en la Falla de San Andrés.
(http://www.portalplanetasedna.com.ar/falla_andres.htm)
[21]
Para la Zona de la Falla ubicada al Sur de los Ángeles existen registros
geológicos de hace más de 1500 años, por lo que se sabe que el período de
recurrencia de un gran terremoto es en torno a los 200 años, los que ya se
sobrepasaron con más de 300 años sin un sismo. Esto preocupa a los expertos,
ya que dicha zona apunta en línea recta, por lo que se generan las condiciones
para que una onda, distinta a las ya conocidas, se propague a través de la falla a
una gran velocidad y llegué en forma directa a la ciudad de Los Ángeles (esto se
detalla en el punto 6 del presente Informe).
Las investigaciones realizadas con equipos GPS9 de alta precisión dicen que
las masas de rocas debieran haberse movido 7.5 m, pero como no ha ocurrido, la
tensión acumulada es muy grande llegando a ser la presión máxima registrada en
toda la historia y en algún momento se liberará toda la energía contenida
generando un gran terremoto.
Además se ha descubierto que a lo largo de toda la Falla hay presencia de
Rocas de Granito, que debido a su estructura cristalina es muy dura, pero sus
uniones pueden romperse sin previo aviso y de forma frágil.
Entonces uniendo estos tres antecedentes, es decir, la línea recta en la Falla,
la tensión acumulada debido a los 300 años sin un sismo y la presencia de
Granito a lo largo de la grieta, se espera que el terremoto sea realmente
devastador para las estructuras.
En la siguiente imagen (Figura 13) se puede apreciar la tensión acumulada en
las zonas de la Falla de San Andrés, cercana a la Ciudad de Los Ángeles.
9 GPS: Consiste en un sistema satelital desarrollado por los EEUU que consta de una red de 24 satélites
operativos que orbitan la tierra a unos 25000 km de la Tierra. En forma simultánea, el receptor capta las señales de al menos cuatro satélites, traduciendo dicho código en la posición de la antena receptora y una referencia temporal de dicho punto. Existen dos tipos de GPS: los navegadores, utilizados por el mundo civil, y los GPS geodésicos son utilizados para estudios de alta precisión y poseen errores sub-centimétricos en posicionamiento relativo, por ejemplo, en el seguimiento de movimientos tectónicos. CENTRO SISMOLÓGICO NACIONAL [en línea]. Universidad de Chile. Disponible en http://www.sismologia.cl/ .
[22]
Fig.13. Tensión acumulada en la Falla de San Andrés (Documental History Channel “Así
se hizo la Tierra – Falla de San Andrés”. Primera Temporada, 2009).
Por lo tanto, los mejores científicos llegaron a la conclusión de que existe un
99% de probabilidad de que un gran sismo ataque dicha zona (sur de California)
en los próximos 30 años, específicamente en Los Ángeles, el que durará de unos
2 a 3 minutos generando 2.000 muertos, 50.000 heridos, causando una gran
destrucción10. Se asume que sería similar a lo ocurrido en 1906.
El terremoto de 1906 ocurrido en San Francisco provocó abundantes efectos a
lo largo de toda la Falla, otorgando las pistas necesarias como para poder
descubrir la existencia de ella y su completa extensión. En algunos sectores tal y
10 HISTORY CHANNEL. Documental: “Así se hizo la Tierra – Falla de San Andrés” [en línea]. Primera
temporada, Febrero 10, 2009.
[23]
cómo fue mencionado en el Punto 5 del presente Informe, se encontraron vías de
trenes totalmente curvadas y torcidas con respecto a su eje horizontal, lo mismo
sucedió con algunos caminos y carreteras, el efecto en las edificaciones dependía
de cómo éstas estaban ubicadas con respecto a la línea de la Falla, si estaban
situadas sobre ella, algunas de estas construcciones eran completamente
divididas en dos por el deslizamiento del suelo, mientras que las demás se
desmoronaban y destruían por la acción del sismo. Debido al desplazamiento
relativo de las placas las Obras Públicas de Agua Potable y Alcantarillado, junto
con las tuberías de los Suministros de Gas vía subterránea fueron destruidas,
deteniéndose por completo el suministro de agua para poder controlar y extinguir
los incendios provocados debido a las fugas de gas de las tuberías, de la
calefacción y/o cocinas.
Lo descrito anteriormente no es muy distinto a lo que podría suceder en la
actualidad si se repitiera un sismo de similares características u ocurriese el sismo
que los investigadores estiman que ataque dicha zona por la acumulación de
tensiones que posee. Los resultados para estos casos pueden ser peores debido
a que hay mayor población que en 1906, donde en la actualidad, la Ciudad de Los
Ángeles posee una cantidad superior de edificaciones y es la segunda ciudad más
grande de Estados Unidos, con más de 9 millones de habitantes11.
Hay sectores que se comportan de forma distinta a las demás zonas a lo largo
de toda la falla, en ellos predomina el deslizamiento de las placas sobre el impacto
producido por la liberación de energía generada en el desplazamiento. Estos
lugares pertenecen a las zonas denominadas previamente como de
Deslizamientos e Intermedias.
La ciudad de Hollister está caracterizada por los notables desplazamientos
que ha sufrido producidos por terremotos imperceptibles, está lleno de pruebas de
que en ella la Tierra se mueve en cierta dirección, las que están dadas
principalmente por aceras y pavimentos agrietados, paredes que se están
11U.S. DEPARTMENT OF COMMERCE, U.S. CENSUS BUREAU. Los Ángeles County, California [en línea].
Disponible en http://quickfacts.census.gov/qfd/states/06/06037.html
[24]
deformando, cimientos de edificaciones fracturados y elementos que originalmente
fueron construidos rectos y que se curvaron. De algún modo el fenómeno de
deslizamiento se tiene controlado a corto plazo, pero afectará de forma progresiva
y crucial a las estructuras en el largo plazo. En la Figura 14 se muestran algunas
imágenes que corroboran tales efectos.
Al sur de Hollister a 160 km se encuentra la ciudad de Parkfield, tal y como se
muestra en la Figura 15, acá se encuentra emplazado un puente, en donde uno de
sus estribos está apoyado en la Placa del Pacífico y el otro en la Placa
Norteamericana, por lo tanto permite la circulación de personas y vehículos sobre
la grieta formada entre ambos bloques. Parkfield pertenece a una de las zonas
Intermedias, por lo que el puente presenta una desviación de su eje horizontal por
lo deslizamientos ocurridos, presentando una curvatura de características
similares a las presentes en las estructuras de Hollister.
Por lo tanto en base a este tipo de fenómeno, además de la destrucción y
desmoronamiento de las estructuras y obras civiles por su colapso frente al
impacto provocado por la liberación de energía por la fricción en el punto de
contacto de la roca, también se pueden ver afectadas por los deslizamientos a
corto y largo plazo.
[25]
Fig.14. Pruebas caracteristicas del deslizamiento en la ciudad de Hollister (Documental History Channel “Así se hizo la Tierra – Falla
de San Andrés”. Primera Temporada, 2009).
Fig.15. Ubicación de Ciudades de Hollister y Parkfield en el Estado de California (University
of Texas At Austin, Maps)
Hollister
[26]
7. CONSIDERACIONES Y/O INVESTIGACIONES A SEGUIR
Un terremoto es producido por la fracturación de las rocas sometidas a
tensiones de forma permanente, las cuáles son acumuladas hasta el punto en que
se rompe la unión de fricción en la masa de roca, provocando así las vibraciones
en el terreno dado por el desplazamiento del suelo. En el punto de fractura
conocido como hipocentro12 se producen ondas capaces de propagarse a
distancias muy lejanas y a distintas velocidades tanto en el interior como en la
superficie de la Tierra, repartiendo daño y destrucción según la distancia a la que
estén del epicentro13, disminuyendo así su Magnitud e Intensidad a medida que se
alejan de este punto.
Las ondas que viajan por el interior de la Tierra son denominadas Ondas de
Cuerpo o de Volumen y las que se propagan por la superficie son llamadas Ondas
Superficiales.
Dentro de las Ondas de Cuerpo se encuentran las Primarias (P)14 que son
ondas longitudinales o compresionales, donde el suelo es comprimido y dilatado a
medida que esta va viajando, son las primeras en ser registradas, se propagan a
través de cualquier medio, ya sea sólido o líquido; y también están las Ondas
Secundarias (S)14 u Ondas de Corte, su desplazamiento es transversal a su
dirección de propagación, tienen menor velocidad que las anteriores y sólo viajan
a través de medios sólidos, estas últimas producen un daño mayor en la superficie
debido a que llegan con mayor amplitud a ella.
Las Ondas Superficiales están compuestas por las Ondas Love (L)14 y las
Ondas Rayleigh (R)14 , las primeras producen un movimiento horizontal de corte
en la superficie y las segundas producen un movimiento elíptico retrógrado del
suelo. Ambas poseen una velocidad de propagación menor a las Ondas S.
12Hipocentro: Es el punto en el interior de la Tierra, en el cual se da inicio a la ruptura que genera un sismo.
CENTRO SISMOLÓGICO NACIONAL [en línea]. Universidad de Chile. Disponible en http://www.sismologia.cl/ 13]. Epicentro: El punto en la superficie de la Tierra ubicado directamente sobre el foco o hipocentro. CENTRO SISMOLÓGICO NACIONAL [en línea]. Universidad de Chile. Disponible en http://www.sismologia.cl/ 14Profesor BRAILE, L. Seismology, Geophysics and Earth science education [en línea]. Purdue University.
Disponible en: http://web.ics.purdue.edu/~braile/indexlinks/educ.htm.
[27]
Sin embargo, el daño provocado durante los terremotos de 1906 y 1994
ocurridos en San Francisco y la comunidad de Northridge respectivamente, fue
superior al que pueden generar las ondas S en sismos de similar e incluso mayor
Magnitud. Esto es debido a que en esas circunstancias se generó una nueva
onda, la llamada onda de “Super-ruptura” o de “Super-corte” las que producen
terremotos que son apodados con el mismo nombre. Los edificios modernos de
California están diseñados para resistir las ondas S y P, pero no las ondas de
super-ruptura.
Una investigación realizada años después del terremoto de 1994 por el
Geofísico Ares J. Rosakis (Instituto de tecnología de California) indica que algunos
segmentos de la Falla de San Andrés podrían otorgar las condiciones necesarias
para la formación de esta “nueva” onda.
La investigación está basada en la forma de cómo se extienden los sismos por
una línea de falla, para esto se crearon “mini-terremotos” en una grieta fina de un
grueso bloque transparente de un material especial, representando así a la Falla.
Luego de haber activado el terremoto con una pequeña explosión, en el bloque se
muestra la presión interna de las líneas cuando es iluminado con un láser (Figura
16).
Fig.16. Nuevo estudio que representa una falla geológica en un bloque transparente (Documental
History Channel “Así se hizo la Tierra – Falla de San Andrés”. Primera Temporada, 2009).
[28]
Entonces, una cámara de supervelocidad que captura millones de fotos por
segundo, revela un tipo de Onda de Choque que se expande por la línea de
fractura desde el epicentro del terremoto. Este era un fenómeno no conocido hasta
entonces y el que aún se está estudiando, pero se sabe que es como las ondas
generadas por los aviones supersónicos, lo que las califica como muy peligrosas.
Lo que no estaba considerado en los procedimientos constructivos y de diseño de
las estructuras y las obras civiles.
En la Figura 17 se pueden ver las líneas de presiones esparciéndose por la
mini falla en fracciones de segundos tras la explosión, la forma particular de “cono”
de la nueva onda de Choque y la forma en que llegaría a la superficie.
Fig.17. Nueva Onda de Choque (Documental History Channel “Así se hizo la Tierra – Falla
de San Andrés”. Primera Temporada, 2009).
[29]
Las fisuras generadas de alta velocidad, a las que el científico Rosakis llama
de “Súper-ruptura”, suceden donde las fallas están en línea recta, lo que ocurre
cerca de la Ciudad de San Francisco. Esto explicaría el gran desastre que dejó el
terremoto en 1906, a pesar de que no fue de gran magnitud. Es por este motivo,
que en la actualidad, entre los científicos exista tanta preocupación, ya que hay
una zona similar en la también en línea recta cercana a Los Ángeles y las
consecuencias podrían ser desastrosas como se dijo anteriormente.
Años después, los científicos publicaron un artículo el 07 Junio de 201315 en el
que corroboraron sus hipótesis iniciales y los resultados obtenidos en
investigaciones anteriores, en este afirman la existencia de las Ondas de “Super-
Ruptura”, donde ellas alcanzan una velocidad mayor que las de las Ondas de
Corte normales, los terremotos en los cuales participan estas ondas son llamados
Terremotos de Super-Ruptura, la diferencia con respecto a los Sismos Normales
radica en que los primeros tienen una componente adicional, donde la acción de
ellos se puede resumir en 3 pasos, en cambio los Normales por lo general son
sólo 2 etapas.
En los Terremotos Comunes, se encuentran las Ondas Compresionales que
son las primeras en ser registradas debido a su mayor velocidad, y como se
explicó en los párrafos anteriores se pueden propagar a través del aire
provocando sonidos causando así una conmoción inicial. Seguidas a estas ondas
se registran las de Corte, que en la mayoría de los sismos son sentidas como
movimientos de agitación y movimiento elíptico retrógrado del suelo.
Los Terremotos de Super-Ruptura se caracterizan por la llegada de 2 grandes
ondas destructivas. Ocurre primero el impacto inicial dado por las Ondas P.
Segundo, se produce la formación de las Ondas Sísmicas de “Cono” (Ondas de
Super-Ruptura) en lugar de las Ondas de Corte normales. Este “Cono” produce
agitación en la masa de suelo en forma paralela a la zona en donde se deslizó la
Falla. Este movimiento provoca una presión inicial extra en las estructuras,
15ROSAKIS, A. ,KANAMORI, H. , LAPUSTA, N. , MELLO, M. , BHAT, H (Caltech) , RICE, J.R. (Harvard) and
others. Report : From Sub-Rayleigh to Supershear Ruptures During Stick-Slip Eperiments on Crustal Rocks [en línea]. Disponible en http://www.sciencemag.org/content/340/6137/1208.full
[30]
provocando generalmente daños en ella. Finalmente, al poco tiempo después, una
segunda Onda de Corte las golpea pero en este caso con una forma de
propagación distinta, ya que su movimiento es perpendicular a la línea formada
por la zona en la que se produjo el desplazamiento. Este cambio en la dirección de
los movimientos del suelo son los encargados de que los daños sean
devastadores.
Todo lo anterior está basado en los experimentos de los científicos, por lo que
es importante tener en cuenta que las investigaciones y resultados de laboratorio
pueden diferir de los resultados obtenidos en el terreno. La geometría de la falla
que ellos ensayan es plana y con muy baja rugosidad inicial, lo que no se cumple
en la Falla de San Andrés, donde esta tiene una geometría no plana y en algunos
sectores la rugosidad puede ser muy alta. Los “micro-terremotos” creados en
laboratorio poseen una configuración preestablecida para que se ejerzan con una
presión conocida, por lo que los efectos durante los terremotos de ocurrencia
natural no coincidirán ya que se producirán a variadas presiones. Es por esto que
aún no se tiene una completa precisión de las condiciones necesarias para que
produzcan estas nuevas ondas.
En consecuencia, es necesario continuar realizando investigaciones de tal
forma que los resultados se ajusten más al verdadero comportamiento de la Falla,
considerando todas sus características y así poder entender cuáles son las causas
que permiten la formación de las ondas de Super-Ruptura que son las causantes
de que la destrucción en los terremotos sea superior a la producida en condiciones
normales, que es lo que responde a lo ocurrido en 1906 y 1994 , así será posible
contar con mayor preparación en el diseño y mantención de las estructuras y
obras civiles que ya están emplazadas y de las que se construirán sobre la Falla y
mayor preparación en las acciones de respuesta a las consecuencias del sismo.
[31]
8. CONCLUSIONES
La corteza terrestre está dividida en grandes segmentos de roca, formando una
especie de rompecabezas a lo que se le denomina Placas Tectónicas. A lo largo
de la historia todos los antecedentes y sucesos que ocurren nos dan señales de
que la Tierra es dinámica, reflejándose esto en el reacomodo de los bloques antes
señalados, este movimiento produce la interacción entre ellos, provocando que se
alejen entre sí, separándose, o bien que se acerquen, chocando entre sí, donde
en algunas ocasiones la fuerza imparable de una placa se encuentra con la
reacción inamovible de la otra produciendo así el deslizamiento forzado en una
dirección distinta a la de propagación de la placa que colisiona. Este es el
fenómeno que ocurre en la Falla de San Andrés, producido por el empuje de la
Placa del Pacífico, en el que tal deslizamiento es el responsable de la generación
de miles de terremotos.
Por lo anterior es necesario realizar constantes investigaciones para poder
conocer y entender el comportamiento de estos problemas geológicos con el fin de
prevenir las implicancias que pueda traer consigo el movimiento de las placas,
reduciendo de esta manera el grado de destrucción de tal suceso. Esto se logra
con la ayuda del avance de la tecnología y con la recopilación de antecedentes
históricos desde tiempos remotos, es decir, mientras más información se tenga de
la Falla en sí o de las zonas cercanas a ella, se podrá confiar con mayor
certidumbre de los resultados obtenidos mediante las investigaciones recientes, y
por ende, dar la posibilidad para establecer un supuesto patrón de
comportamiento de los distintos sectores de la fractura.
La Falla de San Andrés está caracterizada por la unión de las Placas
Norteamericana y del Pacífico, pero a lo largo de ella es posible encontrar zonas
que se comportan de manera muy distinta, una zona en la que se producen
sismos cada 200 años aproximadamente, otra zona en la que ocurren entre 20 y
30 años, y por último existe un tercer sector en el cuál nunca se han registrado
[32]
terremotos perceptibles por los instrumentos de medición, sin embargo, en este
lugar se generan deslizamientos notorios entre las placas.
Las investigaciones arrojaron que en la segunda zona mencionada
anteriormente, las rocas que conformaban la falla en profundidad tenían un alto
contenido de Serpentinita y Talco, los cuales eran los responsables de que en el
deslizamiento producido no se acumule mucha energía y por ende se deslice con
facilidad. Por estas razones es posible concluir que en el sector donde no se
producían terremotos perceptibles predominen estos elementos siendo ellos la
razón de que sólo ocurran deslizamientos.
Estos desplazamientos se encargan de alterar todas las estructuras que se
encuentran sobre dichos planos de fractura, haciendo que las construcciones
rectas dejen de serlo por este movimiento relativo, lo que en el largo plazo
provocará graves consecuencias en las obras emplazadas en tales lugares. Este
es el principal suceso de las ciudades de Hollister y Parkfield.
Dentro de las zonas mencionadas se pueden encontrar las que al momento de
generarse un deslizamiento entre las rocas, producen un gran impacto en
profundidad siendo muy perceptible en la superficie, de estas cabe mencionar el
sector ubicado al sur de la ciudad de los Ángeles en donde gracias a los registros
geológicos de tiempos remotos es posible saber que en esta zona los sismos
siguen un patrón temporal de ocurrencia de 200 años aproximadamente, pero no
se ha producido ningún movimiento en casi 300 años.
El motivo por el que no han ocurrido sismos durante mucho tiempo es debido a
que la roca que predomina a lo largo de toda la Falla es el Granito, otorgando gran
resistencia a la fricción y por lo tanto mayor capacidad de acumulación de energía
frente a los deslizamientos, es por esto que en sectores como el mencionado en el
párrafo anterior los terremotos tienen un alto tiempo de retorno, por lo tanto, sobre
la base de los antecedentes obtenidos es posible concluir que en tal zona aún se
está acumulando energía en el contacto de las rocas, la que al liberarse causará
grandes desastres.
[33]
Gracias a las constantes investigaciones y experimentos en laboratorio que
intentaron reproducir lo ocurrido en las Fallas al momento de los terremotos, se
encontró que existen factores adicionales a los que se producen en un sismo
común y corriente. Esta diferencia la produce la formación de una onda que
adquiere una mayor velocidad de propagación, a medida que va avanzando en la
ruptura del plano de la Falla, esto en comparación con las ondas de corte
normales.
En síntesis, estas nuevas ondas denominadas de Super-Ruptura, las que se
caracterizan por propagarse en forma de “cono”, tal y como lo hace un avión
supersónico al sobrepasar la velocidad del sonido, pueden provocar grandes
desastres, ya que al efecto normal producido por un sismo sobre las estructuras
se le adiciona esta nueva componente, que las impacta antes de que sean
solicitadas por las ondas de corte (S), amplificando así el grado de destrucción.
Este es el fenómeno que responde a las interrogantes que surgieron en los años
1906 y 1994.
Finalmente, es importante reflexionar acerca del porqué, en la actualidad, aún
no se ha llegado a establecer con total claridad el comportamiento que posee la
Falla en toda su extensión, esto a pesar que desde el primer sismo que mostró su
existencia ya han pasado más de 100 años y la tecnología usada para estos
procesos geológicos se ha desarrollado rápidamente.
[34]
9. BIBLIOGRAFÍA
MAR DE CHILE. Teoría de las Placas Tectónicas [en línea]. Editorial Vicens
Vives. Disponible en
http://www.mardechile.cl/index.php?option=com_content&task=view&id=41&Ite
mid=66
CENTRO SISMOLÓGICO NACIONAL [en línea]. Universidad de Chile.
Disponible en http://www.sismologia.cl/.
GONZÁLEZ DE VALLEJO, LI. Ingeniería Geológica. Ed. 2004. Disponible en
http://www.sanandreasfault.org/
JEREZ, D. Clase Auxiliar Geología General. Universidad de Chile. 2006.
PORTAL PLANETA SEDNA. Falla de San Andrés – Origen y Ubicación [en
línea]. Disponible en: http://www.portalplanetasedna.com.ar/falla_andres.htm
ENCARTA. Mapa Geográfico de EEUU [en línea]. 2006. Disponible en
http://www.voyagesphotosmanu.com/mapa_geografico_california.html
REAL ACADEMIA ESPAÑOLA [en línea]. Disponible en http://www.rae.es/.
U.S.GEOLOGICAL SURVEY. Historic Earthquakes, San Francisco, California,
1906 [en línea]. Disponible en
http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/states/events/1906_04_18.php.
[35]
UNIVERSIDAD DE CASTILLA - LA MANCHA [en línea]. Disponible en
http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/YM13.html#T13Serpent.
Dra. GARCÉS, I. Minerales Industriales – Talco [en línea]. Universidad de
Antofagasta. Disponible en http://www.uantof.cl/salares/Fichas/Talco.pdf.
HISTORY CHANNEL. Documental: “Así se hizo la Tierra – Falla de San
Andrés” [en línea]. Primera temporada, Febrero 10, 2009.
U.S. DEPARTMENT OF COMMERCE, U.S. CENSUS BUREAU. Los Ángeles
County, California [en línea]. Disponible en
http://quickfacts.census.gov/qfd/states/06/06037.html
Profesor BRAILE, L. Seismology, Geophysics and Earth science education [en
línea]. Purdue University. Disponible en
http://web.ics.purdue.edu/~braile/indexlinks/educ.htm.
UNIVERSITY OF TEXAS AT AUSTIN. Maps [en línea]. Disponible en
http://www.lib.utexas.edu/maps/us_2001/california_ref_2001.jpg
ROSAKIS, A. , KANAMORI, H. , LAPUSTA, N. , MELLO, M. , BHAT, H
(Caltech) , RICE, J.R. (Harvard) and others. Report: From Sub-Rayleigh to
Supershear Ruptures During Stick-Slip Eperiments on Crustal Rocks [en
línea]. Disponible en http://www.sciencemag.org/content/340/6137/1208.full
