Sismicidad y Tectonica

7/24/2019 Sismicidad y Tectonica

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Sismicidad

Y

Tectnica


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Modelo de Dinmica Global


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Pero cul es la razn de la deriva?: La estructura de la

tierra. Los materiales fros de la superficie se desplazan

encima de materiales ms calientes del manto terrestre.


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La deriva de los continentes crea corteza en unas zonas y la

destruye en otras.


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Grieta Midocenica del Pacfico y frentes de

Subduccin


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Grieta Midocenica y la Falla Alpina


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Frente de

Subduccin enFilipinas y Japn


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Frente de

Subduccin y Falla

Activa Filipinas


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Falla Anatolia Norte - Turqua


11/106Ubicacin del Epicentro del terremoto de 1999


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Frente de Subduccin en Centro Amrica


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Ubicacin de Epicentros en Amrica Central


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Mecanismos Focales de los Sismos de Centro Amrica


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Modelo Geodinmico del Bloque Ecuador,Colombia, Venezuela, El Caribe y Centro Amrica


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Frente de Subduccin en Ecuador y Colombia


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Geomorfologa

Submarina

Frente

Ecuador


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Principales estructuras tectnicasde Ecuador


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Traza de una falla en Macar -

Loja


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Traza de Falla Punta Blanca - Guayas


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Lnea de Falla Cerros de Durn - Guayas


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Lnea de Falla Cerro Bellavista - Guayaquil


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Lnea de Falla Pallatanga


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Lnea de falla y deslizamientos asociados


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Mecanismos Focales Asociados a sismos

Ecuatorianos


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Teora de rebote elstico de Reid:

a) Situacin deformada anterior al terremotob) Situacin despus del terremoto


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Principio estereogrfico del mecanismo focal


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Representacin Estereogrfica del Mecanismo Focal


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Modelo de Mecanismo Focal para Cada Tipo de Falla


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Eventos Ssmicos ocurridos en Ecuador


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Mega estructuras en el Ecuador de Carcter Activo


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Epicentro del Terremoto de Baha de Carquez


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Imagen de

satlite deMalasia

Observacinde lineamientosdebido a fallasactivas


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Mapa deUbicacin de las

PrincipalesFallas Activasdel Ecuadorpor: Soulas


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Hipocentro ydesplazamiento

de las ondasssmicas


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FormasTopogrficasAsociadas aFallas Activas


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Formas Topogrficas Asociadas a Fallas Activas


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Mtodos de identificacin ydelineacin de fallas activas.

Geologicos.Hasta 1950 nfasis en estructurasantiguas.Reactivacin de fallas. Tcnicas de calicatas.

Teledeteccin. Deteccin de escarpes mediante

iluminacin adecuada. Con imagen radar existepenetracin en el suelo. No hay obstculos de visin.

Geofsicos. Alineacin de sismicidad. Imagen de fallasno visibles. Estudios de detalle de reflexin (COCORP).Estudios gravimtricos en zonas extensivas. Estudios

magnticos y aeromagnticos. Geomrficos.

Geodsicos. Nivelacin. GPS.

S t C A l it J l


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Santa Cruz Analquito- Jerusaln


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Panamericana en

Cojutepeque


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Definicin de falla capazsegn laNRC de EEUU

Se considera falla capazsi presenta al menosuna de los siguientes caractersticas:

Movimiento detectado en superficie en losltimos 35.000 aos o movimiento recurrente en

los ltimos 500. 000 aos.

Macrosismicidad instrumental de precisin quedemuestre una relacin directa con la falla.

Una relacin estructural con la falla capaz,definida segn alguna de las dos anteriorescaractersticas, tal que el movimiento en ellapueda ser inducido en la otra.


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Correlaciones de falla y magnitud


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Algunas correlaciones segn Wells yCoppersmith

M = 5.08(0.10)+1.16(0.07)*L

L = -3.22(0.27)+0.69(0.04)*M

M = 4.07(0.06)+0.98(0.03)*log (rea deruptura)

Log(rea de ruptura)=-3.49(0.16)+0.91(0.03)*M

S t i d f ll


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Segmentacin de una falla: Es la identificacinde los segmentos individualizados con el mismocarcter, continuidad y orientacin.

Recu rrencia de terremotos :


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Recu rrencia de terremotos :El tiempo entre dos rupturas consecutivas

de un mismo segmento de falla.

Modelo de Reidperfectamente peridico.

Modelo de tiempo predecible. Cada sismoocurre a un nivel critico de esfuerzos,aunque la cada de esfuerzos(deslizamiento)puede variar.

Modelo de tamao predecible este caso eldeslizamiento se puede determinar a partirdel tiempo de ocurrencia del anterior, perono el momento de ocurrir.

M d l d i l


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Modelos de recurrencia segn elvalor del deslizamiento.

Modelo de deslizamiento variable. El deslizamiento en unpunto y la longitud de ruptura varia de sismo a sismo. Semantiene constante la tasa de deslizamiento.Tamaovariable de terremotos.

Modelo de deslizamiento uniforme. El deslizamiento en unpunto y la longitud de ruptura es constante. Se mantieneconstante la tasa de deslizamiento.Tamao constante deterremotos grandes y frecuentes terremotos pequeos.

Modelo de terremoto caracterstico. El deslizamiento en unpunto y la longitud de ruptura es constante.Varia la tasa dedeslizamiento.Tamao constante de terremotos grandes e

infrecuentes terremotos pequeos


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Asignacin de probabilidad de sismognesis de

una estructura


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La fuente ssmica.Modelizacin


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Dislocacin

Epicentro

Hipocentro

A ti d l f hi t l d


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A partir del foco o hipocentro las ondas se

transmiten y son registradas.

Onda P Onda S

Ondas Superficiales

Registro en desplazamiento


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InstrumentoI

B

R

Atenuacin del

medio

Efecto local

A

B

R

I

A

Fuente

nm

nm/Hz

s Hz

A

B

R

I


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Ejemplos de pares y doble par de fuerzas


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Cuadro de radiacin de P paraun doble par de fuerzas.

El cuadro de radiacin sobre una

esfera.


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Cuadro de radiacin para la onda S.


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Localizacin

Terremoto Histrico.

- Si se dispone de mapa de isosista se estudia la zona demayor intensidad.Se asigna el epicentro al punto de mayorvalor.

- Si se dispone de informacin de replicas, el rea encerradapor ellas delimitan el epicentro.

- Si solo se dispone del valor de la intensidad mxima, esteser el epicentro.

- Error. Oscila entre 50-60 Km. a 5 10 Km..


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Isosstas de terremoto de Baha de Carquez

C l d d l


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Con los datos de lostiempos de llegada delas distintas ondasssmicas procedentesde un terremoto a cadauna de las estaciones

de la red se obtiene ladistancia epicentral.Por interseccinobtenemos las

coordenadasepicentrales.

Red Ssmica Mundial


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Red Ssmica Mundial


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Magnitud local de Richter M


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Magnitud local de Richter ML

Originalmente diseada para el Sur de California. Se utilizo un instrumento Wood-Anderson de TS=0.8s ,

amortiguamiento de 0.8 y Amplificacin mxima de 2800. Se midi sobre la onda mxima del registro. Se defini as: ML= logAmax- log A0

siendo A0 la amplitud mxima en mm registrada por elinstrumento de un terremoto de ML=0 a una distanciavariable entre 0-600 km.

Hasta 1944 hay una sobreestimacin de los valores. Desde 1975 hay una disminucin del umbral de deteccin. Se ha extendido esta definicin a numerosas reas ssmicas

en diferentes pases.


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Magnitud de ondas Superficiales MS

Para distancias grandes,el registro de un sismo estadominado por las ondas superficiales.

Gutenberg y Richter en 1936 desarrollaron una formula demagnitud basada en la amplitud de las ondas de Rayleighcon periodo de 20s.

MS= logA +1.66 log D +2.0

donde A es el desplazamiento mximo en micronesD es la distancia epicentro-estacin en grados.

MS esta basada en desplazamiento mximo, no depende del

instrumento. Se utiliza para sismos superficiales y distancias a partir de

1000 km.


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Magnitud Momento MW Para evitar saturacin de las escalas de magnitud que se

produce en los siguientes valores: ML entre 6-7,Mb entre 7-8 y MS superior a 8.

Kanamori (1977) propuso una magnitud que no dependiesedel grado del movimiento del suelo al paso de las ondas.

Esta basada en el Momento ssmico M0

MW=(log M0/1.5) 10.7 siendo M0 endin.cm

Se denomina tambin M


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Distribucin de sismos por tamao

Distribucin Gutenberg-Richter

siendo N el numero de sismos con magnitud M.

MbaN10log


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Distribucin espacial de terremotos.

Distribucin de epicentros de una zona.-Diferenciacin de periodos por su precisin. Histricos,intrumentales para distintos periodos de tiempo, etc.

Distribucin de hipocentros de una zona.

-Diferenciacin continua de profundidad en planos en losque se proyecta la sismicidad de un cierto volumen.

-Distribucin de epicentros correspondientes a intervalosamplios de profundidad.


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La Pelig ro s idad Ssm ica

es la cuant i f icacin de la amenaza de terremo tosen un emplazamiento como consecuencia de losfenmenos primarios y secundarios que acompaana un terremoto.


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Fenmenos asociados al sismo

Primarios

-Rotura del terreno.

-Deformacin tectnica.

-Vibracin producida por las

ondas ssmicas

Secundarios

-Asentamiento decimentaciones.

-Licuefaccin.

-Movimiento de taludes.

-Tsunami.


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Peligrosidad Ssmicavs.

Riesgo Ssmico Peligrosidad Ssmica. Es

la cuantificacin decualquier fenmeno (mv.

del suelo,licuefaccion,etc.)asociado con un terremotoque puede producir dao alas actividades delhombre. Se expresa,generalmente como laprobabilidad de que elfenmeno ssmico seproduzca.

Riesgo ssmico. Es lacuantificacin de lasconsecuencias sociales y

econmicas(vulnerabilidad) que puedeproducir un terremoto,expresado en funcin de laprobabilidad de superacincierto valor durante unperiodo de tiempo

Riesgo Sismico=Peligrosidad Ssmica X Vulnerabilidad


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Formas de obtener la Peligrosidad ssmica .

Mtodo no parametrico.

-No utiliza concepto de falla tectnica.-Utiliza la sismicidad histrica.-Se considera la tasa histrica del mov.del

suelo.(Mtodo histrico)

Mtodo deductivo.- Utiliza concepto de fuente sismogentica.(Mtodo determinista)

- Utiliza adems incertidumbres en losparmetros.

(Mtodo probabilista)

Ejemplos de Anlisis de la Peligrosidad


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Ejemplos de Anlisis de la PeligrosidadSsmica probabilista.

En funcin de lafuentesismognica.

Probabilidad anual de 0.08de que se produzca unsismo >7 en la fuente E.

El periodo de retorno de unterremoto >7 en fuente Ees 12,5 aos.

Existe la probabilidad del85% de que un sismo >7se produzca en la fuente Een los prximos 25 aos

En funcin delemplazamientopropuesto

En el emplazamiento se haobtenido una probabilidadanual de 0.004( 4 % ) deuna intensidad VI.

En el emplazamiento se haobtenido una probabilidadanual de 0.20 ( 20 %) deque la aceleracion mximahorizontal supere el valorde 0.15% g.


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Elementos que intervienen en el anlisis de


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Elementos que intervienen en el anlisis de

la peligrosidad ssmica

Catalogo de terremotos de la regin deestudio.Debe contener localizacin, fecha ytamao.

Fuentes sismogenicas: fallas y suscaractersticas (longitud, deslizamiento,etc.),areas(profundidad de actividad).

Modelo de ocurrencia para cada fuente.

Ecuacin para la estimacin del movimientodel suelo a diferentes distancias.


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Mtodo Histrico

Se considera el catalogo histrico de sismos.

Cada sismo se traslada segn una ley de atenuacin alemplazamiento.

Se obtiene la funcin de superacin del movimiento delsuelo, segn cada sismo, en el emplazamiento.

Se divide la funcin de superacin, por el intervalo de

tiempo, obtenindose la tasa anual de superacin.


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Mtodo histrico

Ventajas-No se necesita

conocimiento de fuentesni parmetros desismicidad

-No es necesario hacerinterpretaciones.

-Es un mtodo probabilista.

Desventajas.- No es valido para

probabilidades anualesinferiores al inverso delperiodo del catalogo.

Anlisis determinista de la Peligrosidad


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Anlisis determinista de la PeligrosidadSsmica

En este anlisis se requiere el conocimiento de treselementos bsicos:

Delimitacin de la diferentes fuentes sismgenasque intervienen en el estudio.

Seleccin dentro de cada fuente del mximoterremoto asociado, as como la distancia mnimaal emplazamiento de estudio.

Determinacin del efecto (movimiento del suelo) decada uno de estos sismos de control en elemplazamiento,mediante la ecuacin de

atenuacin. Se define como Peligrosidad el peor

efecto (movimiento del suelo mayor) que puedaninducir las distintas fuentes.

Esquema de Anlisis determinista


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Esquema de Anlisis deterministade la peligrosidad ssmica

Definicin de fuentes sismogenicas


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Definicin de fuentes sismogenicas

Fallas. Debe especificarse su geometra, longitud deruptura, sentido de deslizamiento,segmentacin,etc.

reas. Cuando existe dificultad de identificacin defallas, o no son observables, se recurre a reas dondelos terremotos, de carcter similar, puedenproducirse.

Las fuentes definidas han de caracterizarse tambinpor tener:

-los terremotos estn distribuidos espacialmentecon la misma probabilidad.-los terremotos tengan una nica distribucin

estadstica de magnitud.

-los terremotos sean independientes entre si.


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Caractersticas de las fuentes sismogenicas

los terremotos estn distribuidos espacialmente con lamisma probabilidad.

los terremotos tengan una nica distribucin estadsticade magnitud.

los terremotos sean independientes entre si

Incertidumbre en los datos ?

A li i P b bili t d l li id d


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Anlisis Probabilista de la peligrosidadssmica (APPS)

Existe incertidumbre en la localizacin del futuro terremoto.

Existe incertidumbre en la magnitud de los terremotos quese puedan producir.

Existe incertidumbre en la estimacin del movimiento delsuelo que inducir esa futura actividad ssmica.

M d l d di t ib i d it d


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Modelo de distribucin de magnitudes.

La relacin emprica deGutenberg-Richter :

log10 N (m) = a bm

con N(m) el numero desismos de magnitud m porunidad de tiempo

a una constante querepresenta la tasa deocurrencia.

si hacemos m=0,log10 N(0) =a, N(0) =10

a

b relaciona actividad degrandes y pequeos sismos.

Distribucin de probabilidad de magnitudes


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Distribucin de probabilidad de magnitudespara la ley Gutenberg-Richter.

Paso de ley de G-R a forma exponencial

log10 N(m)=a-bm N(m)=10a-bm

Si hacemos =a ln 10=b ln 10

N(m)=e - m

f


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Aco tacin infer ior : m=m0

N(m)=10a [10 -b(m-m0) 10-bm0]

=10a-bm0 [10-b(m-m0)]

= N(m0) 10-b(m-m0)

y en forma exponencial

= e -m0[e (m-m0) ]


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Aco tacin super ior : m=mmax

N(m)= N(m0)[ e (m-m0) - e (mmax -m0) ]/ (1- e (mmax -m0) )

Calculo de la probabilidad de que la magnitud( M


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| m>m0)(es decir, sea siempre superior a m0)

P( M m0)=1-FM(m0)

siendo FM(m) la funcin de distribucin acumulada.

FM(m0)=P(m0)= N(m)/ N(m0)

P( M m0)=1-[ N(m)/ N(m0)]=[ N(m0)- N(m)]/N(m0)

=1- e (m-m0)

Si adems esta acotada superiormente, la probabilidad de quela magnitud este entre ambos limites es :

P( M


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Fuentes de incertidumbre en la estimacin

del movimiento del suelo.

Estimacin de magnitudes a partir de intensidadesmacrossmicas.

Atenuacin de intensidades con la distancia.

Atenuacin del movimiento del suelo (aceleracin,velocidad,etc) con parmetros como distancia y magnitud.

Estimacin del movimiento del suelo


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Estimacin del movimiento del suelo.

Emprica. A partir de datos obtenidos con acelergrafos,para distintas magnitudes y distancias.

Terica. Generacin de movimientos del suelo tericos apartir de modelos de fuente, camino y emplazamiento.

Incertidumbre temporal


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Incertidumbre temporal.

Para calcular la tasa, nmero de sismos por unidad detiempo en una fuente sismognica, se pueden utilizar losmodelos:

-Modelo de Poisson.-Modelo de prediccin del tiempo.

-Modelo de prediccin del deslizamiento.

Periodo de retorno


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Periodo de retorno.

En el caso deconsiderar modelo dePoisson, se define

Periodo de Retorno(PR)en aos de un valor delmovimiento del suelo, quesupere un determinadovalor y* durante unintervalo de tiempoT, porejemplo la vida til de laestructura:

PR=-T/ln(1-P(Y>y*)

Grupo de Especialistas en Impacto Ambiental


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Grupo de Especialistas en Impacto Ambiental

Erosin y formacin de acantilados por accin

hid li


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hidrulica

Supervisin de Impacto ambiental por trabajos de


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p p p j

construccin en obras civiles

Deslizamientos por trabajos antrpicos


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Deslizamientos por trabajos antrpicos

Avalancha de lodos volcnicos debido a lluvias


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intensas

Traza de la falla geolgica Guayaquil-Dolores


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Cerros de Durn

Deslizamiento de suelo causado por ampliacin


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de carretera

Deslizamientos de tierra por accin ssmica


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Deslizamientos de tierra por accin ssmica

Embalse de agua debido al flujo de lava


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producido por el volcn Antisana

Aeropuerto Internacional en el


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Japn

reas de inestabilidad por apertura de va


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reas de inestabilidad por apertura de va

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