UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE GEOLOGÍA, GEOFÍSICA Y MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOFÍSICA “ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LA SISMICIDAD Y LAGUNAS SÍSMICAS PRESENTES EN EL BORDE OCCIDENTAL DE SUDAMÉRICA” Presentado por la Bachiller: Sonia Estephanie Ramos Chura Para optar el Título de Ingeniero Geofísico Asesor Interno: Dr. Armando Minaya Lizárraga Asesor Externo: Dr. Hernando Tavera Huarache Arequipa – Perú 2017 Dedicado a mi señor padre David, a mi madre Gregoria y a mis hermanas Janina, Yesenia y Camila por su constante apoyo y confianza. AGRADECIMIENTOS Al concluir el presente estudio, debo expresar mi agradecimiento a todas las personas que contribuyeron con la elaboración y finalización del mismo. En primer lugar, quiero agradecerle a Dios por permitirme realizar y finalizar mi tesis sin ningún contratiempo, por haber iluminado mi camino, estando conmigo en todo momento y porque me permitió culminar mi carrera. En especial a mis padres, David Ramos y Gregoria Chura, y mis hermanas Janina, Yesenia y Camila, por mostrar una Fe y confianza incondicional en mí persona, apoyándome y aconsejándome en la toma de decisiones difíciles para el desarrollo de mi vida profesional. Asimismo, quiero expresar mi profundo agradecimiento al Dr. Hernando Tavera, Presidente Ejecutivo y Director de la Sub-dirección de Ciencias de la Tierra Sólida (CTS) del IGP, por su asesoramiento, consejos y paciencia. Por inculcarme el interés en la investigación y en la ciencia. Además de su disposición y buena voluntad de compartir su sabiduría y experiencia, respondiendo mis inquietudes en el campo de la sismología. Por instruirme en la filosofía del trabajo, enseñándome hacer las cosas bien hechas. A los compañeros del área de Ciencias de la Tierra Sólida (CTS), por las experiencias compartidas, discusiones y dudas absueltas, y por ese buen ambiente de compañerismo que se sentía todos los días en nuestra área de trabajo. Un agradecimiento especial al Dr. Armando Minaya por sus consejos y entereza, ya que sin ellos no hubiese podido lograr muchos de mis objetivos trazados en la culminación de mi etapa universitaria. Al Ing. Javier Ticona que gracias a su apoyo y paciencia logre llegar a buen término mi desarrollo profesional. A mis compañeros de la universidad Estela Centeno, Juan Victor Talavera, Juan Carlos Paco, Kelly Pari y Santiago Juárez, mi agradecimiento por su amistad incondicional y compañerismo durante nuestra vida universitaria llena de experiencias positivas y negativas y de recuerdos que perduraran en mi por siempre. Finalmente, mi agradecimiento a la Universidad Nacional de San Agustín (UNSA) y a los catedráticos de la escuela profesional de Ingeniería Geofísica, por las enseñanzas impartidas durante mi formación académica. INDICE INDICE DE FIGURAS INDICE DE TABLAS RESUMEN CAPITULO I: INTRODUCCIÓN 1 1.1 OBJETIVOS DEL ESTUDIO 4 1.1.1. Objetivo General 4 1.1.2. Objetivos Específicos 4 1.2 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA 5 1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 5 1.4 UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO 6 CAPITULO II: CONTEXTO GEODINÁMICO DEL BORDE OCCIDENTAL DE SUDAMÉRICA 7 2.1. INVESTIGACIONES PREVIAS DE LA PLACA DE NAZCA 11 2.2. RASGOS TECTONO-ESTRUCTURALES 13 2.2.1. Las Dorsales Oceánicas 13 2.2.2. Fosa Perú–Chile 13 2.2.3. La Dorsal de Nazca 14 2.2.4. Fractura de Mendaña (MFZ) 14 2.2.5. La Cordillera de los Andes 15 2.2.6. Cadena Volcánica 15 2.2.7. Los sistemas de Fallas 15 CAPITULO III: SISMICIDAD Y TECTÓNICA 17 3.1. TECTÓNICA DE PLACAS 17 3.2. TIPO DE MÁRGENES DE PLACAS 18 3.2.1. Márgenes de Extensión (Divergente) 18 3.2.2. Márgenes de Subducción (Convergencia) 18 3.2.3. Márgenes de Transformación 19 3.3. SISMICIDAD GLOBAL 19 3.4. CARACTERÍSTICAS DE LA SISMICIDAD EN EL BORDE OCCIDENTAL DE SUDAMÉRICA 21 3.4.1. Colombia 23 3.4.2. Ecuador 29 3.4.3. Perú 34 3.4.4. Chile 39 CAPITULO IV: PREDICCIÓN DE TERREMOTOS 43 4.1. ETAPAS DEL PROCESO DE UN TERREMOTO 44 4.1.1. Etapa Inter-sísmica 45 4.1.2. Etapa Pre-sísmica 45 4.1.3. Etapa Co-sísmica 45 4.1.4. Etapa Post-sísmica 45 4.2. PRECURSORES 45 4.3. CLASIFICACIÓN DE LOS PRECURSORES 47 4.3.1. Precursores de Primera Clase 48 4.3.2. Precursores de Segunda Clase 49 4,3,3, Precursores de Tercera Clase 49 4.4. MÉTODOS PARA LA PREDICCIÓN DE TERREMOTOS 49 4.4.1. Métodos Estadísticos 50 4.4.2. Métodos Geofísicos 51 4.5. TIPOS DE PREDICCIÓN 52 4.5.1. Predicciones a Largo Plazo 52 4.5.2. Predicciones a Plazo Intermedio 52 4.5.3. Predicciones a Corto Plazo 52 4.6. PROGRAMAS PARA EL PRONÓSTICO DE TERREMOTOS 53 4.6.1. Programa Japonés 53 4.6.2. Programa Americano 54 4.6.3. Programa Soviético 55 4.6.4. Programa Chino 56 CAPITULO V: LAGUNAS SISMICAS 57 5.1. METODOLOGÍA 57 5.1.1. Hipótesis de Laguna Sísmica 59 5.1.1.1. Historia 59 5.1.2. Terremotos pequeños característicos 61 5.1.3. Hipótesis Modificada sobre Laguna Sísmica 61 5.1.4. Desafío del Modelo de Laguna Sísmica 62 5.2. DISTRIBUCIÓN DE LAGUNAS SÍSMICAS A NIVEL MUNDIAL 63 5.2.1 Zonas de Alto Potencial 64 5.2.2 Zonas de Potencial Intermedio 64 5.2.3 Zonas con Información Incompleta 65 5.2.4 Zonas con Deslizamiento Sub-paralelos 65 5.2.5 Zonas sin Información 65 5.2.6 Zonas con Bajo Potencial 65 5.3 GRANDES TERREMOTOS EN EL SIGLO XXI A NIVEL MUNDIAL 65 5.3.1 Terremoto de Sumatra (9.2Mw), 2004 66 5.3.2 Terremoto de Chile (8.8Mw), 2010 68 5.3.3 Terremoto de Japón (9.0 Mw), 2011 69 CAPITULO VI: ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE GRANDES SISMOS HISTORICOS E INSTRUMENTALES DEL BORDE OCCIDENTAL DE SUDAMERICA 71 6.1. RECOPILACIÓN DE DATOS 72 6.1.1. Catálogo de CERESIS 72 6.1.2. Catálogo del NEIC 73 6.2. DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LA SISMICIDAD 73 • Sismos con foco superficial 74 • Sismos con foco intermedio 77 • Sismos con foco profundo 78 CAPITULO VII: DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LAS AREAS DE RUPTURA Y LAGUNAS SISMICAS EN EL BORDE OCCIDENTAL DE SUDAMÉRICA 82 7.1. Siglos XVI, XVII, XVIII 84 7.2. Siglos XIX, XX, XXI 86 CAPITULO VIII: DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN 88 CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA INDICE DE FIGURAS Pág. FIGURA 1. Mapa de la zona de estudio 06 FIGURA 2. Imagen del proceso de convergencia de la Placa de Nazca (Oceánica) y la Sudamericana (Continental). 08 FIGURA 3. Esquema del proceso de evolución de la Cordillera de los Andes según Megard (1978), Dalmayrac et al (1981) y Sebrier et al (1985). 10 FIGURA 4. Fragmentación de la Placa Farallón en Placa de Nazca y Placa de Cocos. 11 FIGURA 5. Principales características geofísicas de los Andes. 12 FIGURA 6. Mapa de los principales rasgos tectónicos presentes en la placa de Nazca y el borde Occidental de Sudamérica. 16 FIGURA 7. Distribución de las principales placas tectónicas a nivel mundial. 18 FIGURA 8. Principales límites de las placas tectónicas en el mundo. 19 FIGURA 9. Mapa Global de distribución de los sismos. 20 FIGURA 10. Distribución de los últimos diez grandes terremotos ocurridos en el Cinturón de Fuego del Pacífico desde 1900 hasta el 2011 21 FIGURA 11. Distribución de la sismicidad histórica de Colombia desde el siglo XVI 26 FIGURA 12. Mapa Sísmico de Colombia, del periodo de 1960 – 2016 28 FIGURA 13. Mapa de la sismicidad histórica de Ecuador desde 1541 31 FIGURA 14. Mapa Sísmico de Ecuador, del periodo de 1960 – 2016 33 FIGURA 15. Distribución de la actividad sísmica del Perú (1513 y 1959) 36 FIGURA 16. Mapa Sísmico del Perú, del periodo de 1960 – 2016 38 FIGURA 17. Distribución de sismos históricos de Chile con relación al lugar y al tiempo 40 FIGURA 18. Mapa Sísmico del Chile, del periodo de 1960 – 2016 42 FIGURA 19. Comportamiento dentro del ciclo sísmico: Inter-sísmico, Pre-sísmico, Co-sísmico y Post-sísmico 46 FIGURA 20. Evaluación o clasificación de las predicciones considerando el tiempo y el espacio del pronóstico de terremotos 49 FIGURA 21. Evaluación y clasificación de los precursores considerando el tiempo y el espacio del pronóstico de terremotos 53 FIGURA 22. Laguna Sísmica presente en la zona Sur del Perú y Norte de Chile 59 FIGURA 23. Modelo de la Teoría del Rebote Elástico, propuesto por Reid (1906) 60 FIGURA 24. Mapa de lagunas sísmicas para el Cinturón de Fuego del Pacifico. 64 FIGURA 25. Mapa de lagunas sísmicas en la trinchera de Sudan. 67 FIGURA 26. Mapa de lagunas sísmicas y distribución de áreas de ruptura de grandes terremotos en Chile 69 FIGURA 27. Distribución de grandes terremotos ocurridos en Japón 70 FIGURA 28. Distribución espacial de los epicentros de los sismos de foco superficial en el borde occidental de Sudamérica, para el periodo de 1960 – 2016. 75 FIGURA 29. Distribución espacial de los epicentros de los sismos de focos intermedios y profundos en el borde occidental de Sudamérica. 79 FIGURA 30. Esquema 3D para la geometría de la Placa de Nazca bajo la Sudamericana frente al borde Oeste del Perú. 80 FIGURA 31. Esquema tridimensional de la Placa de Nazca que subduce bajo la Sudamericana 81 FIGURA 32. Distribución de las áreas de ruptura de grandes sismos durante los siglos XVI, XVII y XVIII 85 FIGURA 33. Distribución de las áreas de ruptura de grandes sismos durante los siglos XIX, XX y XXI 87 FIGURA 34. Grandes sismos en función de su ubicación en latitud, fecha de ocurrencia y longitud de ruptura 89 FIGURA 35. Distribución temporal de los grandes sismos y de las lagunas sísmicas en el borde Occidental de Sudamérica 92 FIGURA 36. Mapa de ubicación de las 10 posibles Lagunas Sísmicas 96 INDICE DE TABLAS Pág. Tabla 1.- Duración estimada para la ocurrencia de los grandes fenómenos tectónicos que preceden a un sismo 08 Tabla 2.- Efectos ocacionados por los sismos de acuerdo a su magnitud 10 Tabla 3.- Sismos Históricos más destacados con efectos macrosismicos en Colombia 25 Tabla 4.- Sismos Históricos del Ecuador con intensidades mayores a VIII 30 Tabla 5.- Lista de precursores evaluados por Rikitake (1975) 48 Tabla 6.- Parámetros hipocentrales de los grandes sismos ocurridos en el Borde Oeste de Sudamérica desde el año 1500 (Mw ≥ 8) 83 RESUMEN En el presente estudio se hace uso de la información contenida en los catálogos sísmicos de Colombia, Ecuador, Perú y Chile (1500 al 2016), para analizar y evaluar la distribución Espacio - Tiempo de las áreas de ruptura asociadas a grandes sismos ocurridos en el borde Occidental de Sudamérica, lo cual permitirá identificar la presencia de las denominadas “lagunas sísmicas”. Los resultados muestran que en el borde Occidental de Sudamérica existen hasta 10 lagunas sísmicas que en el futuro darían origen a sismos de gran magnitud. Estas lagunas sísmicas se encuentran entre las áreas de ruptura de los siguientes sismos: hacia el extremo Norte del sismo de 1979 en Colombia (440 km. de longitud); a lo largo de toda la zona costera de Ecuador (480 km. de longitud), en la región Norte del Perú (560 km de longitud), en la región Central del Perú, hacia el extremo Norte del terremoto del 2007 (470 km de longitud), entre los sismos del 2007 y 2001 en el extremo Sur del Perú (200 km. de longitud); entre los sismos del 2001 y 2014 al Sur del Perú y Norte de Chile (100 km. de longitud); entre los sismos del 2014 y 1995 al Norte de Chile (350 km. de longitud); entre los sismos de 1995 y 2015 al Norte y parte Central de Chile (570 km. de longitud); entre los sismos del 2015 y 2010 al Centro de Chile (200 km. de longitud); y finalmente, al Sur del terremoto de Chile del 2010 (más de 1000 km. de longitud). Esta última involucra a la gran laguna sísmica del terremoto de 1960 (9.5 Mw). 1 CAPITULO I INTRODUCCIÓN Los movimientos sísmicos no conocen de fronteras, especialmente en Sudamérica, donde el proceso de convergencia de placas está en la capacidad de afectar, a la vez y con similar intensidad, a diversos países ubicados en el borde Occidental de Sudamérica. La corteza terrestre está conformada por capas delgadas que alcanzan espesores entre los 70 Km bajo las grandes cordilleras y de 10 a 15 km bajo los océanos. Estas placas denominadas como “Placas Tectónicas” son de vital importancia en estudios sísmicos detallados, ya que en sus fronteras se producen la mayoría de sismos en el mundo. La actividad sísmica que se genera en Sudamérica se debe esencialmente a la convergencia entre las placas de Nazca (Oceánica) y Sudamericana (Continental), un caso especial es el que presenta Colombia ya que en ella influyen tres importantes placas tectónicas, las placas de Nazca, Caribe y Sudamericana, sin despreciar la cercanía que tiene el extremo Noroccidente del país con la Placa de Cocos en Centro América. El borde Oeste de Sudamérica constituye una de las fuentes sismogénicas más importantes del mundo y esto se debe a la velocidad con la que convergen las placas de Nazca y la Sudamericana, a razón de 8cm/año (DeMets et al, 1990; Norabuena et al, 1999). Es importante mencionar que la mayoría de países que conforman Sudamérica forman parte del Cinturón o Anillo de Fuego del Pacífico, también conocido como Cinturón Circumpacífico, el cual agrupa a todos los países que bordean a las costas del Océano Pacífico y se caracterizan por concentrar algunas de las zonas de subducción más importantes del mundo, lo que ocasiona una intensa actividad sísmica y volcánica. 2 A inicios de la sismología moderna, muchos investigadores han tenido y aún siguen teniendo como principal objetivo, encontrar una metodología que permita la predicción a corto plazo, saber en dónde ocurriría el próximo gran evento sísmico, lo que permitiría reducir de manera significativa la pérdida de vidas humanas y económicas debido a estos sismos. Para poder resolver el problema, es necesario contar con un modelo teórico que explique la formación y la secuencia de los terremotos. Diferentes autores como Reid (1910), Mogi (1962), Scholz et al (1973), Stuart (1974), Das y Aki (1977), Kanamori y Stewart (1978), Keilis y Borok (1990) y Soloviev (2003), han elaborado diferentes modelos basados en el análisis de algunos parámetros geofísicos como la sismicidad y la deformación del suelo. Hoy en día, estos modelos son constantemente evaluados y utilizados en diferentes estudios para poder explicar de manera consistente, el complejo proceso que ocurre en el interior de la tierra, estudiado de manera indirecta por medio de la observación de algunos fenómenos geofísicos que ocurren en la superficie del suelo. Este tipo de trabajos comienzan con la descripción simple y general del origen de los terremotos en la zona de estudio, su distribución en el espacio y su frecuencia en el tiempo, para luego poder evaluar e identificar diferentes variaciones drásticas que se presentan en uno o varios parámetros geoquímicos, geofísicos, sismológicos, etc. antes de la ocurrencia de un sismo de gran magnitud, para que luego estos cambios sean probados con otros sismos y así poder desarrollar un método eficaz de predicción. De los parámetros que constituyen una buena predicción, el tiempo es el factor más importante debido a que juega un papel determinante al momento de tomar las medidas preventivas debiendo ser lo más corto y más certero posible (horas o días). Los sismos suelen ocurrir de manera imprevista, la gran cantidad de energía que liberan ha sido acumulada durante varios años de anticipación en el interior de la tierra. Hasta hoy, los científicos no cuentan con un método eficaz de medir esta energía acumulada para poder determinar los niveles críticos para la ocurrencia de sismos. Por ese motivo, los estudios sobre la predicción de los terremotos se basan en la medición de cambios en algunos parámetros sismológicos, geofísicos y geoquímicos en la superficie de la tierra. 3 Algunos de estos parámetros son el coeficiente de velocidades sísmicas Vp/Vs, deformación de la corteza, temperatura y nivel de agua en los acuíferos, campos eléctricos y magnéticos, ondas de radio en la tierra y en el aire, resistividad eléctrica del suelo, la radiación infrarroja, patrón de frecuencia y distribución sísmica, comportamiento animal, etc. Por otro lado, existen métodos probabilísticos que realizan el análisis estadístico de una base de datos, como los catálogos sísmicos, los cuales son tratados y analizados para luego ser evaluados considerando sus magnitudes, energía liberada y distribución Espacio-Tiempo. La característica principal de la sismicidad global y regional, es el de presentar eventos sísmicos, contenidos dentro de un rango de magnitud, con tiempos de recurrencia lo suficientemente cortos (días o semanas), lo cual permite recaudar información importante, que es evaluada y analizada con el fin de encontrar una relación entre los eventos sísmicos de magnitudes moderadas y la ocurrencia de eventos de magnitudes mayores (Wyss, M., 1997). Históricamente, en el borde Occidental de Sudamérica han ocurrido grandes sismos, como en el año 1868 (Perú) con una magnitud aproximada de 9.0 Mw, ocasionando daños considerables en la costa Sur del Perú y Norte de Chile; el sismo del Sur de Chile en 1960 con una magnitud de 9.5 Mw que originó uno de los tsunamis más dañinos conocidos a nivel mundial. En general, para estos sismos se estima un periodo de retorno mayor a 200 años (Tavera y Bernal, 2005). A la fecha se han propuesto metodologías basadas en estudios de Geodesia e Interferometría para intentar conocer la ubicación de las nuevas áreas comprometidas en generar en el futuro nuevos sismos; pero aun así, el método de análisis Espacio – Tiempo de ocurrencia de grandes sismos en el pasado resulta ser una herramienta importante para identificar estas zonas, tal y como lo sustenta y discute Kelleher, (1972) y McCann y Nishenko, (1979). Para el Perú por ejemplo, un estudio reciente realizado por Tavera y Bernal (2005), analiza la ocurrencia y recurrencia de los sismos de gran magnitud, basados en la evaluación temporal de las llamadas “Lagunas Sísmicas”. Por ejemplo, los autores identificaron la presencia de una importante laguna sísmica frente a las costas de Ica, ocurriendo con el tiempo el terremoto de Pisco en el 2007. Ahora en este estudio, se pretende realizar el análisis Espacio – Tiempo de la ocurrencia de grandes sismos en el borde Occidental de Sudamérica a fin de construir su historia y evaluar la posibilidad de identificar la presencia de nuevas lagunas sísmicas, lo cual será de utilidad para futuras investigaciones y actividades de Gestión de Riesgos de desastres, tal y como se viene aplicando en el Perú. 4 La presente investigación se encuentra organizada de la siguiente manera: En el Capítulo I, se realiza una breve introducción acerca de los alcances obtenidos en cuanto a predicción de terremotos, se menciona también los objetivos de la presente investigación y el área de estudio. En el Capítulo II, se describe la geodinámica y los rasgos tectono-estructurales presentes en el Borde Occidental de Sudamérica. En el Capítulo III, se realiza la descripción de las características de la Sismicidad Global y de los países que conforman el borde Occidental de Sudamérica. En el Capítulo IV, se hace una descripción de los principales aspectos considerados para la predicción de grandes terremotos, su evaluación y desarrollo en el tiempo. En el Capítulo V, se realiza la descripción de las denominadas “Lagunas Sísmicas”, siendo un método de predicción a largo plazo. En el Capítulo VI, se efectúa el análisis y la evaluación de los grandes sismos históricos e instrumentales ocurridos en el borde Occidental de Sudamérica. En el Capítulo VII, se realiza un análisis de la distribución espacial de las áreas de ruptura que generaron los sismos de magnitud mayor e igual a 8 Mw, así como también la distribución espacial de las Lagunas Sísmicas presentes en el borde Occidental de Sudamérica. En el Capítulo VIII, se lleva a cabo la discusión de los resultados obtenidos en esta investigación y a su vez, se hace la interpretación correspondiente. Finalmente, se presentan las conclusiones que se han obtenido en este estudio. 1.1 . OBJETIVOS DEL ESTUDIO.- 1.1.1. OBJETIVO GENERAL.-  Analizar y evaluar la distribución espacial de la sismicidad que se presenta en el borde Occidental de Sudamérica, para construir su historia Espacio – Tiempo a fin de identificar la ubicación de las principales Lagunas Sísmicas que se encuentran en el borde Occidental de Sudamérica, y así determinar la posible recurrencia de grandes sismos de magnitudes mayores e iguales a 8 Mw. 1.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.-  Identificar las zonas de mayor actividad sísmica en Sudamérica.  Construir la historia Espacio – Tiempo de los sismos de magnitud ≥ 8 que se presentaron en el borde Occidental de Sudamérica. 5  Analizar la distribución espacial de las áreas de rupturas de los sismos de gran magnitud en el borde Occidental de Sudamérica.  Evaluar la recurrencia sísmica de grandes eventos.  Identificar la ubicación de posibles Lagunas Sísmicas. 1.2 . JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA. - El análisis y evaluación de la historia espacio – tiempo de los eventos sísmicos que ocurrieron en el borde Occidental de Sudamérica, es de vital importancia para lograr identificar la presencia de las llamadas Lagunas Sísmicas, las mismas que darían origen en el futuro a nuevos sismos que podrían alcanzar magnitudes iguales o mayores a sus predecesores. Este conocimiento es de importancia a fin de que los países posiblemente afectados tomen las medidas necesarias para evitar pérdidas humanas y materiales como consecuencia de estos grandes eventos sísmicos. 1.3 . PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. - Existe información histórica, tanto observacional e instrumental, de los diferentes sismos que se han presentado a lo largo de la Costa Oeste de Sudamérica, como por ejemplo el de Ecuador en 1797 con una magnitud de 8.3 Mw, el de Colombia en 1906 con una magnitud de 8.8 Mw, el de Perú ocurrido en 1868 con una magnitud de 9.0 Mw, el de Chile en 1960 con una magnitud de 9.5 Mw. Estos sismos representan a los de mayor magnitud, ocurridos a lo largo de la historia de Sudamérica. Cabe mencionar que cada uno de estos sismos pueden representar el inicio de una Laguna Sísmica, puesto que a la fecha estos no se han repetido; es decir, que el área de ruptura que generaron cada uno de estos sismos no han sido igualados ni en dimensión ni en magnitud; dentro de un determinado intervalo de tiempo, por otros sismos ocurridos recientemente. Desde un punto de vista formal, el problema puede ser formulado con la siguiente pregunta: ¿Qué posibilidad de ocurrencia tendrá un sismo de magnitud ≥ 8 en Sudamérica y cuál sería su posible ubicación?. La ciencia ha intentado dar respuesta a esta interrogante, el cual ha sido el tema de interés de muchos investigadores. A la fecha, nuevos campos de investigación como la Geodesia Espacial y la Interferometría han dado resultados y aportes importantes; pero la metodología de las Lagunas Sísmicas, sigue siendo aplicado y es válido para dar respuesta a esta pregunta. El método simplemente permite reconstruir la historia Espacio – Tiempo de los grandes sismos para estimar su periodo de retorno o al menos la ubicación de las Lagunas Sísmicas. 6 1.4 . UBICACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO.- El siguiente estudio se realizó en el borde occidental de Sudamérica, y abarca las zonas costeras de los países de Colombia. Ecuador, Perú y Chile. El área que abarca la zona de estudio, está delimitado por el Norte con el mar Caribe, por el extremo Sur con el océano Antártico, por el Este con los países de Venezuela, Brasil, Bolivia y Argentina; y por el lado Oeste con el océano Pacífico respectivamente (Ver Figura 1). FIGURA 1. Países que integran el área de estudio. 7 CAPITULO II CONTEXTO GEODINAMICO DEL BORDE OCCIDENTAL DE SUDAMÉRICA El contorno geodinámico del borde Occidental de Sudamérica es muy complejo, este tiene su origen en la interacción de la placa de Nazca y Sudamericana, la misma que es causante de la continua deformación de la corteza continental hasta la formación de la Cordillera de los Andes, los sistemas de fallas, las cadenas de volcanes, etc. En la actualidad, esta interacción de placas es acompañada por diversos y grandes rasgos tectónicos (Dewey y Bird, 1970; Dickinson, 1971; Audebaud, et al, 1973), que definen la geodinámica de todo el borde Occidental de Sudamérica, tal como se muestra en la Figura 2. El proceso conocido como subducción, produjo el arrugamiento y levantamiento del margen continental durante un periodo orogénico muy complejo hasta formar una superficie topográfica muy accidentada y cuyo resultado final fue la formación de una cadena montañosa que se extiende, de Norte a Sur, a lo largo de todo el borde Oeste de Sudamérica, desde Venezuela hasta la Tierra del Fuego en Chile, siendo conocida como “La Cordillera de los Andes”. Esta cordillera fuertemente deformada, comprende un conjunto de diversas estructuras, como montañas, volcanes, anticlinales, sinclinales, mesetas y otras que se encuentran emplazados entre la línea de fosa peruano-chilena y el llano Amazónico. El periodo orogénico durante el cual se produjo la formación de la Cordillera Andina pudo tener una duración de aproximadamente 10 millones de años en promedio; es decir, menor tiempo que el considerado para dar origen a las placas tectónicas y mayor que el necesario para la formación de los grandes sistemas de fallas, tal como se muestra en la Tabla 1. 8 FIGURA 2.- Imagen del proceso de convergencia de la Placa de Nazca (Oceánica) y la Sudamericana (Continental). F1 y F2 indica la dirección de desplazamiento de las placas, DeMets et al (1990). (Fuente: NASA). Tabla 1.- Duración estimada para la ocurrencia de los grandes fenómenos tectónicos que preceden a un sismo. DURACIÓN FENÓMENOS 100 Ma Tectónica de placas 1 - 10 Ma Formación de la cadena de Montañas en Frontera de placas 1000 a - 1 Ma Formación de Grandes Fallas 100 - 1000 a Periodo de Recurrencia de Grandes Sismos 1 - 100 a Formación Geodésica alrededor de Fallas 1 a - 1 día Posibilidad de Fenómenos Precursores 1 - 100 seg. Duración de la Ruptura Sísmica 9 La formación de la Cordillera Andina fue acompañada por una sucesión de periodos de subsidencias y levantamientos relacionados con regímenes tectónicos de extensión y compresión que produjeron consecuentemente el acortamiento y engrosamiento de la corteza. Según Megard (1978), Dalmayrac et al (1981) y Sebrier el al (1985), todo el proceso geodinámico que se ha presentado específicamente en el Perú, se ha desarrollado en dos periodos claramente identificados por los diferentes acontecimientos geológicos que en ellos ocurrieron (Figura 3). El primer periodo se desarrolla, durante el Paleozoico y se caracteriza por producirse en un régimen de deformación netamente extensional que fue perturbado por la ocurrencia de los siguientes sucesos (Figura 3 a): - Variaciones en la Velocidad del movimiento de las placas. Se asume que durante este periodo, la velocidad de la placa de Nazca era menor que la continental. En la actualidad, la placa de Nazca se desplaza a una velocidad de 8-10cm/año. - Variaciones en la dirección de expansión de la corteza oceánica. En la actualidad, la placa de Nazca se desplaza en dirección NE. - Presencia de obstáculos en el proceso de subducción. En la actualidad, el obstáculo más importante es la Dorsal de Nazca. - Cambios en la densidad de la placa oceánica según su edad. Variaciones puestas en evidencia por estudios de Paliemagnetísmo. - Aumento en la capacidad de la fricción entre las superficies de la placa de Nazca y Sudamericana. El segundo periodo, de evolución de la Cordillera Andina se produjo durante el Triásico- Pleistoceno (Figura 3 b, c, d) y se caracteriza por ser totalmente de régimen compresional con la consecuente formación y evolución de la Cordillera Andina hasta presentar los rasgos topográficos que restan hoy en día. 10 FI G U R A 3 .- E sq u em a d el p ro ce so d e ev o lu ci ó n d e la C o rd ill er a d e lo s A n d es s eg ú n M eg a rd ( 1 9 7 8 ), D a lm a yr a c et a l ( 1 9 8 1 ) y Se b ri er e t a l ( 1 9 8 5 ). ( a ) R ég im en e xt en si o n a l y ( b ) R ég im en co m p re si o n a l. 11 2.1. INVESTIGACIONES PREVIAS DE LA PLACA DE NAZCA Para entender el comportamiento de las Placas de Nazca y Sudamericana, es necesario conocer la historia de las mismas. Según estudios geofísicos marinos (Handschumacher, 1976), ambas Placas, provienen de una Placa más antigua que se encontraba en total subducción desde hace 25 Ma (Oligoceno), denominada Placa Farallón. Wortel & Cloetingh (1981) analizaron la magnitud del estado de esfuerzos en dicha placa para la época de 25 Ma, encontrando que se produjo la ruptura de esta en 2 partes: 1) La parte Norte, denominada actualmente “Placa de Cocos” y 2) La parte Sur, conocida como “Placa de Nazca”; una vez ocurrida la fragmentación, las placas cambiaron su dirección de desplazamiento (Figura 4). Pilger (1981), determinó que el movimiento relativo entre las Placas de Nazca y Sudamericana después de la división de la Placa Farallón en dos placas (Nazca y Cocos), permaneció esencialmente constante en los últimos 20 a 25 Ma. Sella et al (2002), usando datos GPS actuales determinaron que la Placa de Nazca posee una velocidad de convergencia; con respecto a la Placa Sudamericana “fija”, de aproximadamente 70 mm/año (Figura 5). Norabuena et al (1998), demostró una disminución del 10% de la velocidad de placas determinada por DeMets et al, (1990), quien determinó velocidades a partir de anomalías magnéticas del fondo marino. Sella et al (2002), determinó que ambas placas han ido desacelerando en los últimos 25 Ma, información que ha sido corroborada con datos geológicos actuales. Wortel (1984), para determinar las edades de la corteza oceánica analizó las anomalías magnéticas identificadas en la Placa de Nazca, confirmando que ellos varían de edad, y que coinciden con las principales zonas de fractura (Fractura de Grijalva, Fractura de Mendaña y fractura de Nazca). FIGURA 4. Fragmentación de la Placa Farallón en Placa de Nazca y Placa de Cocos. Los esfuerzos que empujan la Placa hacia la fosa son indicadas por las flechas (Modificado de Wortel, 1984). 12 FIGURA 5. Principales características geofísicas de los Andes. A) Sismicidad presente en el borde Occidental de Sudamérica basada en datos de la Nacional Earthquake Information Center - U.S.G.S. B) Forma de la Placa oceánica subducida mostrada por líneas de contorno azules (Km), Cahill & Isacks (1992) y Pennington (1981); las flechas indican la tasa de convergencia en mm/año y el movimiento de Placa relativos a la Placa Sudamericana fija. El área gris sobre el Perú y Chile corresponde al segmento Flat slab (Subducción sub-horizontal). (Modificado de Ramos, 1999). A B 13 El buzamiento del slab debajo de los Andes varía con la latitud. En la Figura 5 (b), se observa la región gris en el Perú (entre los 2° a 15° S), y la región gris en Chile (entre los 27° a 33° S), indicando los segmentos en donde la Placa de Nazca se encuentra en subducción por debajo de la Placa Sudamericana con un ángulo de buzamiento promedio de 10°, Barazangi & Isacks (1976). 2.2 RASGOS TECTONO-ESTRUCTURALES. La Orogenia Andina ha hecho posible la generación de estructuras tectónicas como resultado de la convergencia de la Placa de Nazca y Sudamérica, siendo la más importante la Cordillera de los Andes. La Placa de Nazca posee estructuras tectónicas formadas en un contexto independiente con respecto a la Orogenia Andina. Muchos Autores han estudiado y descrito las estructuras de la Cordillera de los Andes y de la Placa de Nazca (Mégard, 1978; Dalmayrac et al., 1980; Macharé et al., 1986; Tavera, 1998), siendo sus principales características las siguientes (Figura 6): 2.2.1. Las Dorsales Oceánicas. Son cordilleras submarinas que se elevan sobre el fondo oceánico y tienen su origen en antiguas zonas de generación de corteza: Dorsal de Carnegie (entre 32°S y 34°S), Dorsal de Nazca (entre 15°S y 24°S) y la Dorsal de Juan Fernández (entre 32°S y 34°S). La presencia de estas dorsales es importante dentro de los diferentes procesos sismotectónicos que se desarrollan en el borde occidental de Sudamérica. 2.2.2. Fosa Perú–Chile. Esta margen activa corresponde al borde occidental de la Placa sudamericana que se encuentra en contacto con la Placa de Nazca, formando la Fosa Perú-Chile, el cual es un rasgo típico de zonas de convergencia de placas por procesos de subducción. Macharé et al. (1986), desarrollaron el estudio de la margen continental peruana, llegando a identificar la presencia de una ladera oceánica, una pequeña planicie de profundidad máxima por cuyo centro pasa el eje de la fosa, y una ladera continental ligeramente más empinada que la primera. Las variaciones de profundidad están asociadas al volumen de sedimentos que rellenan la fosa y a la presencia de una estructura transversal conocida como la Dorsal de Nazca (Teves y Evangelista, 1974). 14 La fosa tiene profundidades variables, que van de 4000m en el Golfo de Guayaquil, donde los principales ríos de la Cuenca del Pacífico favorecen el suministro de sedimentos y por lo tanto disminuyen la profundidad de la misma. Hacia el Sur frente a las Costas peruanas, alcanza niveles de 6000m en la zona Norte y Sur del Perú (Heras, 2002). 2.2.3. La Dorsal de Nazca. La Dorsal de Nazca es una cordillera montañosa sumergida que se ubica frente al departamento de Ica (14°S – 16°S). Tiene una orientación NE-SO, perpendicular a la línea de Fosa. Se ha calculado que debido a la dirección de convergencia, está Dorsal tiene un movimiento de “barrido“ de Norte a Sur con respecto a la fosa y con una velocidad de 75 mm/a (Hampel, 2002; Macharé & Ortlieb, 1992). Posee un ancho de 200 Km, el cual disminuye hacia el SO, y con una altura promedio de 2000m sobre la superficie oceánica. La Dorsal es asimétrica debido a los procesos geodinámicos que soporta, está compuesta de rocas volcánicas, cubierta por una capa sedimentaria de 300 a 400 m de espesor que disminuye a unas decenas de metros en la zona donde se subduce bajo el continente (Hampel, et al., 2004). Se estima que la Dorsal de Nazca tiene una edad promedio de 5 a 10 Ma (Marocco, 1980), estudios posteriores consideran la hipótesis de que la Dorsal debe su origen a una antigua zona de creación de corteza (Sébrier et al., 1988). 2.2.4. Fractura de Mendaña (MFZ) La Fractura de Mendaña es una de las características tectónicas más importantes de la Placa de Nazca, posee una longitud de aproximadamente 1100 Km., extendiéndose entre los 10° y 13° de latitud Sur frente al departamento de Ancash, con una dirección NO, perpendicular a la fosa y una altura media de 1000m sobre la corteza oceánica (Bernal, 2002). Esta fractura está caracterizada por ser una zona anómala determinada por estudios gravimétricos y magnéticos (Yamako & Uyeda, 1990). Un estudio realizado por Yeats y Heath (1976) sobre perforaciones de sedimento marino, observaron que una porción frontal de la Fractura se formó en un periodo temprano, con una tendencia extensional hacia el NE. 15 2.2.5. La Cordillera de los Andes.- Es una cadena montañosa que se extiende a lo largo del borde Occidental de Sudamérica, desde Venezuela hasta la Tierra del Fuego en Chile, sobre una longitud de 8000 km. Presenta espesores que fluctúan entre 50 a 70 km. (James, 1971). La Cordillera de los Andes, es una de las formaciones orográficas más altas del mundo, segunda después del Himalaya, con alturas de hasta 6.959 m.s.n.m. (Nevado Aconcagua – Chile). Esta cordillera determina y condiciona territorios en 7 países: Chile, Argentina, Bolivia, Perú, Ecuador, Colombia y Venezuela. 2.2.6. Cadena Volcánica.- En Sudamérica las Cadenas Volcánicas se distribuyen en tres regiones, una al Norte de los 2° S con una orientación NE – SO (Ecuador), entre 16° - 20° S con una orientación NO – SE (Perú) y al Sur de los 20° S con una orientación N – S (Chile), tal y como se muestra en la Figura 2.3. Es importante remarcar que en las regiones Norte y Centro de Perú, la actividad volcánica disminuyo o desapareció hace 8 millones de años (Ma), debido probablemente a los diferentes modos de subducción de la Placa de Nazca bajo la Sudamericana. 2.2.7. Los sistemas de Fallas.- Presentes en el borde Occidental de Sudamérica y deben su origen a la continua deformación de la Cordillera de los Andes y en general, se distribuyen paralelos a la misma con diferentes longitudes y características. Entre los principales sistemas de fallas se pueden mencionar los siguientes: en Colombia: el Romeral, Cauca, Farallones, Buenaventura, Golfo de Tortugas, Anchicayá, río Magdalena, Santander de Quilichao y Huilan (OSSO, 1998); en Ecuador: las fallas de Guayaquil, Babahoyo, Santo Domingo, Toisán, Maldonado, Jama, Quinindé, Girón – Cuenca (Suarez et al, 1983); en Perú: fallas de Moyobamba, Satipo, Madre de Dios, Cordillera Blanca, Tambomachay, Huaytapallana (Bernal, 2002) y en Chile: Andina, Atacama, Domeyko, Pocuro, Chacabuco, Liquiñe y Ofqui (Muñoz y Charrier, 1996). Todos los elementos geodinámicos descritos anteriormente son causantes del importante índice de deformación superficial en el continente. 16 FIGURA 6.- Mapa de los principales rasgos tectónicos presentes en la placa de Nazca y el borde Occidental de Sudamérica. Los triángulos rojos indican la localización de los volcanes y las líneas negras representan a los principales sistemas de fallas. Se puede observar la Cordillera de los Andes, las flechas amarillas representan la dirección de convergencia de la Placa de Nazca con la Sudamericana. (DeMets et al, 1990). 17 CAPITULO III SISMICIDAD Y TECTÓNICA La actividad sísmica mundial es provocada principalmente por la interacción de las placas tectónicas, la cual es además causante de otros aspectos tectónicos típicos en los bordes de las placas y que depende del tipo de límite entre las placas. La localización de los terremotos, ha permitido tener una imagen real de las principales zonas sísmicas del mundo y los mapas mundiales de sismicidad; de un determinado periodo a otro, siempre muestran las mismas regiones como las de mayor actividad sísmica. 3.1. TECTÓNICA DE PLACAS La tectónica de placas señala que la capa superficial de la tierra, llamada Litósfera, con un espesor promedio de 100 km., está constituida por la corteza y las rocas rígidas de la parte superficial del manto. La Litósfera está fragmentada en grandes y pequeños bloques (Figura 7), que flotan sobre las rocas más dúctiles con una velocidad que varía desde 2 a 10 cm/año, siguiendo un patrón de deformación compleja. La idea original de esta teoría fue propuesta en 1912 por el científico alemán A. Wegener y después, consolidada y aceptada por la comunidad científica al ser explicada con varios estudios en diferentes campos de la geofísica y otras ciencias de la tierra en general. 18 FIGURA 7.- Distribución de las principales placas tectónicas a nivel mundial. (Fuente: Imagen/Astro y Ciencia). 3.2. TIPO DE MARGENES DE PLACAS Los márgenes de las placas tectónicas son clasificados de acuerdo al proceso presente en estas y que se describen a continuación: 3.2.1. Márgenes de Extensión (Divergente) Lo constituyen las dorsales oceánicas (Ver Figura 8), como la Cordillera Centro-Atlántica, una cadena montañosa de origen volcánico. El grosor de los sedimentos marinos aumenta en función de la distancia al eje de la dorsal, así como su edad. Los márgenes de extensión actúan como centros, a partir de los cuales se va generando en forma de lava la nueva Litósfera, que al llegar a la superficie se enfría y se incorpora a la corteza. 3.2.2. Márgenes de Subducción (Convergencia) Márgenes en donde las placas convergen unas a otras. Este movimiento permite que una de las placas se introduzca debajo de la otra, siendo así consumida por el manto (Ver Figura 8). En este proceso se puede distinguir tres tipos de convergencia de placas: Continental – Continental (Placa de la India y Eurasia), Continental - Oceánica (Placa de Nazca y Sudamericana) y Oceánica – Oceánica (Placa de Filipinas y Placa del Pacífico). 19 El análisis más importante que indica este tipo de contacto, lo constituye la distribución de los sismos en profundidad con lo cual se delimita la geometría de cada una de las placas. 3.2.3. Márgenes de Transformación Formada por fallas con movimiento totalmente horizontal (Ver Figura 8), cuyo ejemplo más común, es la falla de San Andrés en California (EE.UU). En este tipo de fallas, el desplazamiento horizontal se termina súbitamente en los dos extremos de la misma, debido a que conectan zonas de extensión y subducción entre sí. Estas fallas son necesarias para explicar el movimiento de las placas, que no sería posible sin este tipo de margen. Los terremotos producidos por este tipo de fallas suelen tener magnitudes grandes (M>8), como el terremoto de San Francisco en 1906, asociado a la falla de San Andrés, con una longitud de ruptura de 300 km aproximadamente. FIGURA 8.- Principales límites de las placas tectónicas en el mundo.(Fuente: Portal Ciencia). 3.3. SISMICIDAD GLOBAL La distribución de los sismos en un mapa geográfico, muestra que la mayor actividad sísmica se da en los límites de las principales placas tectónicas (Figura 9); aunque dentro de estas la sismicidad es menor, es también importante y esta generalmente asociada a la deformación interna de las placas que originan diferentes sistemas de fallas en los continentes, los cuales a su vez son clasificadas como activas e inactivas. 20 FIGURA 9.- Mapa Global de distribución de los sismos. La escala de coloración indica la profundidad de ocurrencia de los sismos. (Egger, 2003) El Círculo Circumpacífico o Cinturón de Fuego del Pacífico, es donde se libera cerca del 80% del total de la energía sísmica y está formado, empezando desde el Norte en sentido anti horario, por las Islas Aleuitinas, Kantchatka, Kouriles y las costas orientales de las islas Japonesas. Esta zona sísmica se divide en dos alineamientos, uno pasa por Formosa y el Arco de Filipinas, y el otro más hacia el Este a través de las crestas submarinas marcada por las Islas Bonin, Marianas, Guam y las Carolinas Occidentales; estos dos alineamientos se juntan en Nueva Guinea y el circulo sigue por las Islas Salomón, Nueva Hebrides, Fidji, Tonga – Kermadec y Nueva Zelanda. Finalmente, el círculo continúa en la Antillas del Sur y se remonta a lo largo de todo el litoral del Pacífico en América del Sur y bajo los Andes, englobando al bucle de las Antillas (México, California y Alaska) y cerrándose el círculo en las Islas Aleutianas. En todas estas zonas, los sismos se distribuyen en profundidad formando planos inclinados llamados Zonas de Benioff. Al Sureste del Pacífico, las zonas del pacífico están asociadas a los rifts oceánicos que se inician en las Islas Balleny en la Antártida, y se juntan en el Golfo de California pasando por la cresta de la Isla de Paques y Galápagos, siendo todos los terremotos superficiales. También existen Rifts medio-oceánicos (Indo-Atlántico e Indo- Antártico), en donde líneas de grietas separan en dos partes el Océano Atlántico y el Océano Indico, generando terremotos con foco superficial de magnitud moderada. 21 Como una última zona sísmica se tiene la “Trans-asiática”, que engloba todo el sistema orogénico alpino, desde España, África del Norte hasta las cadenas del Asia central (Birmania o Indonesia), ellas se juntan en el mar de Banda en el Circulo Circumpacífico. De todas las regiones descritas y consideradas sísmicamente activas, las que presentan un mayor potencial sísmico para la ocurrencia de grandes terremotos destructivos (M>8.5), como el terremoto de Sumatra (9.3 Mw), 2004; el terremoto de Chile (8.8 Mw) y el terremoto de Japón (9.0 Mw), 2011; se encuentran del Cinturón de Fuego del Pacífico, más exactamente en las regiones asociadas con procesos de subducción. En la Figura 10 se muestra la distribución espacial de los últimos diez terremotos con mayor magnitud, ocurridos alrededor del mundo, desde 1900 hasta la fecha. FIGURA 10.- Distribución de los últimos diez grandes terremotos ocurridos en el Cinturón de Fuego del Pacífico desde 1900 hasta el 2011. 3.4. CARACTERÍSTICAS DE LA SISMICIDAD EN EL BORDE OCCIDENTAL DE SUDAMÉRICA El borde Occidental de Sudamérica representa una de las fuentes sismogénicas más importante del mundo, la cual está asociada al proceso de subducción de la Placa de Nazca bajo la Sudamericana, generando de manera frecuente sismos de diversas magnitudes a diferentes niveles de profundidad. 22 Un segundo tipo de sismicidad es la producida por las deformaciones corticales, presentes de Norte a Sur sobre la Cordillera Andina y a lo largo de la zona denominada Sub-Andina que es en donde se producen sismos menores tanto en magnitud y frecuencia. La ocurrencia continua de sismos en el borde occidental de Sudamérica; así como en cualquier otra región del mundo sísmicamente activa, juegan un rol importante en los diversos procesos sismotectónicos que se producen en el tiempo, ya sea la deformación de las rocas, formación de fallas, fenómenos precursores de grandes sismos y de la ruptura sísmica en general, tienen duraciones del orden de 60 segundos para un sismo de magnitud Ms igual a 7.0. En la Tabla 2, se puede observar que estos fenómenos pueden tener duraciones desde un segundo hasta un millón de años cuando se considera la formación de grandes fallas como las de la Cordillera Blanca. DURACION FENOMENOS SISMOTECTONICOS 1000 a - 1 Ma Formación de Grandes Fallas 100 - 1000 a Periodo de Recurrencia de Grandes Sismos 1 - 100 a Formación Geodésica alrededor de Fallas 1 a - 1 día Posibilidad de Fenómenos Precursores 1 - 100 seg. Duración de la Ruptura Sísmica Ma = Millones de años / a = Un año / seg.= Segundo Tabla 2.- Duración estimada para la ocurrencia de Procesos Sismo-tectónicos a menor escala. La información sobre la actividad sísmica en el borde occidental de Sudamérica puede ser dividida en Sismicidad Histórica e Instrumental. La primera considera a los sismos ocurridos desde el año 1500 hasta 1960, año en el cual se inicia la instalación de la Red Sísmica Mundial. La calidad de estos datos dependerá principalmente de las fuentes consultadas y de la resolución de los primeros sismógrafos instalados en cada país del borde Occidental de Sudamérica. La Sismicidad Instrumental considera a los sismos ocurridos a partir de 1960, fecha en la cual se inicia la instalación de la Red Sísmica Mundial (World Wide Seismological Standart Network), llegándose a incrementar el número de sismos al final del presente siglo debido al auge de la sismometría y de la informática. 23 3.4.1. COLOMBIA 3.4.1.1. SISMICIDAD HISTORICA Los estudios históricos aplicados a los desastres naturales en Colombia datan de la primera mitad de este siglo y tienen sus antecedentes en estudios de finales del siglo XIX y en diversos tipos de documentos coloniales. Consisten en anotaciones personales, registros llevados durante algún período o, ya al final del siglo XIX, en estudios científicos hechos con todo el rigor necesario. A ellos han contribuido autores de diversa formación, principalmente historiadores y científicos. Espinosa (en prensa) da un panorama retrospectivo de la evolución de los trabajos en el tema y hace un balance de la situación hasta 1994. Como los demás estudios históricos sobre los desastres en Colombia, los de sismicidad histórica tienen antecedentes relativamente antiguos y han seguido una rápida evolución en los últimos años. Los severos desastres ocurridos en Colombia en la década de los años ochenta (terremoto de Popayán en 1983, erupción del volcán Nevado del Ruiz en 1985 y deslizamiento de Villa Tina, en Medellín, en 1987) pusieron a la comunidad científica colombiana ante la necesidad imperiosa de estudiar los niveles de amenaza y vulnerabilidad del país respecto a esos fenómenos y en ese contexto los estudios de sismicidad, y específicamente de sismicidad histórica, han jugado un papel importante. Espinoza (2001), en su estudio sobre la sismicidad de Colombia, sintetiza las grandes etapas de la evolución de la sismicidad histórica en Colombia, presenta los resultados de los estudios realizados hasta ahora, describe los trabajos actuales, explora las posibles investigaciones del futuro y plantea la importancia de los intercambios con los países vecinos, especialmente con Venezuela. La Dirección de Geo-amenazas del Servicio Geológico Colombiano, y el Departamento de Geo-ciencias de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, llevan a cabo la revisión del catálogo sismológico colombiano, base para la evaluación de la amenaza sísmica. Dicha revisión incluye el estudio de sismos históricos significativos, con el fin de conocer detalladamente los efectos de eventos reportados en los catálogos sismológicos con intensidad máxima mayor o igual a 7, y que han causado daños severos en diferentes regiones del país. Estos resultados contribuyen a la caracterización de las estructuras sismogénicas ya que permiten verificar, corregir, complementar y ampliar el catálogo sismológico de Colombia. 24 El primer sismo del cual existe información sobre efectos en el actual territorio colombiano data del año 1566, cuando los pueblos de Popayán y Cali fueron estremecidos por un fuerte temblor que destruyó algunas casas de tapia y teja (Ramírez, 1975). Los eventos que a la fecha se han estudiado se inician en el año 1644 (sismo de Pamplona), hasta el 2008 (sismo de Quetame). No es la primera vez que en Colombia se realizan esfuerzos por recopilar y analizar la información relacionada con los sismos históricos que han afectado el país, pues autores como Jesús Emilio Ramírez (Historia de los terremotos en Colombia, 1975), Armando Espinosa Baquero (Historia sísmica de Colombia 1550-1830, entre otros), Elkin de Jesús Salcedo y Agusto Gómez Capera (Atlas macro sísmico de Colombia, entre otros), y otros más, han llevado a cabo importantes estudios que han permitido conocer con mayor profundidad, la historia sísmica del país. Hasta ahora la obra más completa sobre la sismicidad histórica de Colombia es la realizada por Ramirez (1975), donde se indica que la primera noticia sísmica reportada como evento localizado en el territorio de Colombia corresponde a un sismo ocurrido en el año 1566 entre las ciudades de Popayán y Cali. En la actualidad se han llevado a cabo otros trabajos importantes, que generalmente responden a investigaciones realizadas para los estudios de microzonificación sísmica o tendientes a la profundización en el estudio de un evento sísmico particular (Ramirez y Goberna, 1980; Ingeominas, 1987; Ingeominas – CEE, 1992; Espinosa, 1993; Velasquez & Jaramillo, 1993; Espinosa, 1994a; 1994b; 1994c; 1994d; Espinosa, 1996; Salcedo, 1999; 2002). Según los registros sísmicos, el terremoto de Julio 12 de 1785 es considerado como el mayor y el más destructor que haya experimentado la ciudad de Bogotá en el siglo XVIII (Ramirez, 1975). Durante el terremoto de 1805 se observó un comportamiento estructural diferente según el sector de la ciudad (Ingeominas, 1997). Ramírez (1975) describe el evento del 31 de Agosto de 1917 como el más violento terremoto de la serie sentida en Bogotá y en casi todo Colombia, el cual sacudió la capital durante 15 segundos, se registraron daños en algunos edificios de la ciudad. Pese a que han dejado efectos significativos en la ciudad de Bogotá, sus epicentros no necesariamente coinciden con las vecindades geográficas de la ciudad, lo cual está relacionado con los eventos físicos de extensión vertical y horizontal, generados por la cadena de subforos, de acuerdo con los modelos macro sísmicos (Shebalin, 1974). 25 Considerando los registros sísmicos desde el siglo XVI, se puede destacar que los sismos percibidos en superficie o que han afectado de manera sustancial la región en estudio, son relativamente pocos; los más importantes se listan en la Tabla 3. A estos eventos se les ha asignado una intensidad mayor o igual a VII (Ver Figura 11). Tabla 3.- Sismos Históricos más destacados con efectos macrosismicos en Colombia, Ramirez (1975). 26 FIGURA 11.- Distribución de la sismicidad histórica de Colombia desde el siglo XVI, se considera a los sismos con intensidades mayores e iguales a VII MM, Ramírez (1975). 27 3.4.1.2. SISMICIDAD INSTRUMENTAL La base de datos empleada fue recaudada del catálogo de la National Earthquake Information Center (NEIC) o el United States Geological Survey (USGS), inicialmente contenía 5128 eventos sísmicos; luego de un cuidadoso tratamiento, depuración y eliminación de réplicas, finalmente quedaron 3959 sismos. El catálogo fue unificado de tal manera que se pueda trabajar con una sola magnitud (Mw). La Figura 12 muestra los epicentros de los eventos sísmicos con magnitudes ≥ 4.0 del catálogo depurado en todo el territorio de Colombia. Se distinguen 4 regiones con un alto nivel de concentración de epicentros: al Nor-oriente del país, la región de Bucaramanga (Nido de Bucaramanga), en la zona Central la región de Viejo Caldas y en las costas del Pacífico las regiones de Urabá y de Nariño. Estas son llamadas, regiones sismo activas de Colombia. Las regiones se diferencian en la naturaleza de la sismicidad (subducción, vulcanismo, etc), como en sus manifestaciones externas (tasas de ocurrencia, magnitudes máximas, etc) (Coral, 1984; Salcedo, 1992). Además se nota una significativa alineación de epicentros a lo largo de la zona que separa la región montañosa de la plana, coincidiendo con la extensión de la falla del Borde Llanero o de Guaicáramo. 28 FIGURA 12.- Mapa Sísmico de Colombia, del periodo de 1960 – 2016, mostrando los sismos con magnitudes mayor e igual a 4.0 Mw y las principales fallas (Fuente propia). 29 3.4.2. ECUADOR 3.4.2.1. SISMICIDAD HISTORICA La historia sísmica del Ecuador está llena de dolorosas experiencias producto de grandes catástrofes que dejaron a su paso muerte y destrucción a lo largo y ancho de todo el territorio nacional. Hasta la actualidad, en un lapso de 475 años han ocurrido en el territorio del Ecuador, 37 terremotos de intensidad igual o mayor a VIII (escala Internacional de Mercalli), grado al partir del cual, los efectos son de consideración, y si se toma en cuenta los sismos a partir de la intensidad VI, (que es el grado desde el cual se presentan daños leves), hay que añadir 96 eventos que han causado daño desde leve hasta moderados. Es imposible cuantificar las pérdidas materiales ocasionadas por estos terremotos y en lo referente a las pérdidas de vidas, estas superan las 80.000. Según el Catálogo Sísmico del Ecuador (Egred, 1999a), en los últimos años se registraron sismos cuyo impacto fue notorio, destacándose: el sismo de Abril de 1541 con una magnitud de 7, el sismo del 16 de Agosto de 1868 de magnitud 7.7, el sismo ocurrido el 31 de Enero de 1906 con magnitud 8.8, otro gran sismo se registra el 23 de Junio de 1925 cuya magnitud se estima en 6.8 y una profundidad de 180 Km, también se registraron eventos importantes que incluyen un sismo de magnitud 7.9, el 14 de Mayo de 1942 y el 19 de Enero de 1958 con magnitudes estimadas de 7.8 y el ocurrido el 5 de Marzo de 1987 con magnitud 6.9 (magnitudes citadas corresponden a escala Richter) (Tabla 4). 30 Tabla 4.- Sismos Históricos del Ecuador con intensidades mayores a VIII (Egred, 1999b). 31 En términos generales, al tomar en cuenta los temblores de pequeña magnitud que no son percibidos por las personas; pero si son detectados por los sismógrafos, el número de sismos que se registran en Ecuador, pueden sumar decenas de miles por año. Dentro de esta gran cantidad de actividad sísmica, de tiempo en tiempo, ocurren grandes terremotos (Figura 13). FIGURA 13.- Mapa de la sismicidad histórica de Ecuador desde 1541, se considera a los sismos con intensidades mayores e iguales a VIII MM, (Egred, 1999a). 32 La sismicidad del Ecuador y en general, el bloque Nor-andino de Sudamérica, está relacionada al proceso de subducción de la placa Nazca bajo la Sudamericana; de aquí se desprende las características fisiográficas de los Andes. 3.4.2.2. SISMICIDAD INSTRUMENTAL A diferencia de los datos sísmicos del periodo histórico, la información de la sismicidad instrumental involucra datos de mayor precisión. La base de datos con la que se ha trabajado ha sido obtenida del catálogo de la National Earthquake Information Center (NEIC) o el United States Geological Survey (USGS). La calidad de estos datos depende de los distintos parámetros que involucran la geometría de la red sísmica; para tal caso, dicha base de datos corresponde a partir del año 1960. El total de eventos sísmicos fue de 1509, luego del filtrado correspondiente se trabajó finalmente con 1166 sismos. En la Figura 14, se observa la distribución espacial de la sismicidad de Ecuador con sismos de magnitud ≥ 4.0 Mw. 33 FIGURA 14.- Mapa Sísmico de Ecuador, del periodo de 1960 – 2016, mostrando los sismos con magnitudes mayor e igual a 4.0 Mw (Fuente propia). 34 3.4.3. PERÚ 3.4.3.1. SISMICIDAD HISTORICA La información sobre la Sismicidad Histórica del Perú data del tiempo de la conquista y colonización hasta aproximadamente el año 1959, la misma que en su mayoría se encuentra esparcida en diferentes obras inéditas, manuscritos, crónicas, narraciones, informes administrativos por parte de los clérigos y gobernantes de aquellos años. Gran parte de esa información ha sido recolectada y publicada por Polo (1898), Barriga (1939), Silgado (1978), y Dorbath et al (1990). La recopilación realizada por Silgado (1978) es la más completa para sismos importantes ocurridos en el Perú entre 1513 y 1974, y en ella, el autor describe en detalle las principales características de los sismos (valores de intensidad local y regional), siendo muchos de ellos estudiados por el mismo autor. Asimismo, el autor estima la magnitud para un gran número de sismos a partir del área de intensidad máxima a fin de poder compararlos con otros sismos. Sobre la Sismicidad Histórica, el trabajo más reciente es el realizado por Dorbath (1990), los mismos que consideran una revisión detallada de toda la información existente sobre sismos históricos a fin de correlacionar las áreas de intensidad máxima con sus respectivas longitudes de ruptura para estimar la magnitud de un gran número de sismos. Asimismo, los autores sugieren que los grandes sismos en el Perú tienen un periodo de recurrencia del orden de una centuria (100 años). En general, Silgado (1978) y Dorbath (1990) indican que el sismo más antiguo para el cual se dispone de información confiable, data del año 1513. Es importante remarcar que la calidad de la información disponible para evaluar la sismicidad histórica dependerá de la distribución y densidad de la población en las regiones afectadas por los sismos; por lo tanto, existe la posibilidad de que hayan ocurrido sismos importantes en áreas no pobladas o próximas a localidades con las cuales era difícil establecer comunicación. De ahí, la usencia de información sobre sismos que pudieran haber ocurrido en la Alta Cordillera y la Zona Subandina. Por otro lado, la profundidad focal del total de los sismos históricos no ha sido determinada con precisión; sin embargo, debido a su ubicación geográfica (entre la fosa y la línea de costa) y daños observados en superficie, estos pueden ser considerados en su mayoría como superficiales. 35 En la Figura 15, se muestra la localización y los parámetros hipocentrales de los sismos históricos ocurridos en Perú entre 1500 y 1959 (Ms ≥ 6.0), los mismos que han generado intensidades mayores a VII en la escala de Mercalli Modificada (Silgado, 1978; Dorbath et al 1990). En esta figura se observa que los sismos históricos se distribuyen principalmente entre la línea de fosa y la costa, localizándose en mayor número en la región Centro y Sur del Perú debido probablemente a que estas regiones eran las más pobladas y en donde se constituyeron las ciudades más importantes después del siglo XVI. La mayoría de estos sismos produjeron Tsunamis con olas de diferentes alturas. Según la figura 5, en el interior del continente, el número de sismos disminuye considerablemente. Entre los sismos más importantes ocurridos durante el periodo histórico se puede mencionar en la región Norte a los de 1619 y 1953 (VIII MM), ambos produjeron muerte y destrucción en las ciudades de Trujillo y Tumbes. En la región Central, sobresalen los sismos ocurridos en 1586 (IX MM), primer gran sismos para el cual se tiene información histórica; 1687 (VIII MM) y 1746 (X MM) que destruyeron casi completamente la ciudad de Lima. El sismo de 1746 generó un Tsunami con olas de 15 – 20 metros de altura que inundó totalmente el Puerto del Callao. En la región Sur ocurrieron sismos importantes en 1604 (IX MM), 1784 (X MM) y 1868 (X MM) que destruyeron principalmente a las ciudades de Arequipa, Moquegua, Tacna, Puno y Norte de Chile. El terremoto de 1868 habría producido una longitud de ruptura del orden de 500 Km y un tsunami con olas de 12 a 16 metros de altura. En el interior del continente, ocurrieron sismos importantes en 1650 (VII MM), 1946 (IX MM) y 1947 (VIII MM) que produjeron muerte y destrucción en las ciudades de Cusco, Huaraz y Satipo respectivamente. Para este periodo de tiempo (1500 – 1959), no existe información sobre sismos ocurridos en toda la Zona Subandina del Perú. 36 FIGURA 15.- Distribución de la actividad sísmica del Perú (1513 y 1959) según Silgado (1978). A partir del año 1910 se consideran sismos de intensidad mayores a VII en MM. (*) Indica que el sismos fue acompañado de tsunamis. 37 3.4.3.2. SISMICIDAD INSTRUMENTAL La base de datos utilizada para determinar la sismicidad instrumental del Perú está constituida por 7678 eventos sísmicos extraídos del catálogo de la National Earthquake Information Center (NEIC) o el United States Geological Survey (USGS). Habiendo aplicado el filtrado necesario a la base de datos original, se trabajó finalmente con 5906 eventos sísmicos con magnitudes ≥ 4.0 Mw, y para su análisis fue dividida en tres rangos: sismos superficiales, intermedios y profundos; tomando en cuenta la profundidad de los focos. La sismicidad con foco o profundidad superficial se localiza en la zona oceánica en dirección paralela a la línea de costa (Stauder, 1975; Barazangi y Isacks, 1976). La sismicidad con foco o profundidad intermedia, se distribuye de manera irregular, pudiendo definirse tres zonas: la primera se distribuye paralela a la línea de costa por debajo de 9° Sur, un segundo grupo de sismos se localiza en el interior del continente a lo largo de la Cordillera Oriental y Zona Subandina. Para el tercer grupo, la actividad sísmica más profunda se localiza en la región Centro y Sur del Llano Amazónico (Figura 16). 38 FIGURA 16.- Mapa Sísmico del Perú, del periodo de 1960 – 2016, mostrando los sismos con magnitudes mayor e igual a 4.0 Mw (Fuente propia). 39 3.4.4. CHILE 3.4.4.1. SISMICIDAD HISTORICA Los terremotos han sido una constante en toda la historia de Chile, siendo una de las regiones más sísmicas del planeta. Probablemente, muchos chilenos pueden acordarse dónde se encontraban durante los terremotos ocurridos en 1960 y 1985, incluso los de más edad recordaran el de Chillán de 1939. Con el pasar del tiempo, los terremotos han pasado a formar parte de la identidad colectiva de los chilenos, quedando registrados en la cultura popular a través de la tradición oral. En mayo de 1647 ocurrió el mayor terremoto registrado en las crónicas coloniales, el que redujo a escombros la ciudad de Santiago y provocó una aguda crisis económica en un país que, además, había sufrido devastadoras sequías. Similar impacto tuvo el gran sismo de 1751 en Concepción, que incluso provocó el cambio de ubicación de la ciudad. Durante el siglo XIX, dos fueron los terremotos más renombrados: el de 1822 en la zona central y el de 1835 en Concepción y Talcahuano. A ellos puede sumarse el terremoto y maremoto de Arica de 1868. En 1906, ocurrió uno de los terremotos más desastrosos de la era republicana, Valparaíso principal puerto y centro financiero y comercial del país, fue destruido casi completamente. La ciudad, llamada "La Perla del Pacífico", quedó reducida a escombros y tuvo que ser reconstruida casi totalmente; sin contar los miles de muertos que quedaron atrapados bajo sus ruinas. Dramáticos fueron también el sismo de Atacama en 1922 y el Terremoto de Talca, en 1928. En 1939 le tocó el turno a la ciudad de Chillán y a toda la región circundante. La destrucción fue tal que obligó, tanto a las autoridades como a la población en general, a una mejor planificación y organización en las labores de reconstrucción y rescate. Esto representó la oportunidad ideal para que el Parlamento aprobara la creación de la Corporación de Fomento y Reconstrucción (CORFO), institución a través de la cual el Estado dirigió la reconstrucción del país y el fomento de la actividad industrial. En 1960 un nuevo terremoto, el más fuerte movimiento registrado en el mundo 9.5 Mw devastó las provincias de Cautín, Valdivia, Osorno, Llanquihue y Chiloé, al situarse su epicentro en el mar, en las cercanías de Valdivia. El sismo fue acompañado por un tsunami que provocó una sucesión de enormes olas que arrasaron con las ciudades costeras. Asimismo, el terremoto hundió algunas zonas que quedaron sumergidas bajo el mar, desatando un derrumbe en el río San Pedro que, de no haber sido solucionado rápidamente, habría arrasado con lo que quedaba de Valdivia. 40 Cinco años más tarde, el 28 de marzo de 1965 a las 12:33, la ciudad de La Ligua sería sacudida por un fuerte sismo de 7,4 grados. El movimiento, cuyo epicentro estuvo situado en las cercanías de La Ligua, fue percibido desde Copiapó hasta Osorno. En la década siguiente, la zona norte y central, fueron afectadas por un terremoto grado 7,75 en la escala de Richter. El movimiento, registrado el 8 de julio de 1971 a las 23:04 minutos, afectó desde Antofagasta a Valdivia, con mayor intensidad en Illapel, Los Vilos, Combarbalá y La Ligua. En 1985 un nuevo sismo sacudió la zona central del país. El terremoto puso al descubierto la precariedad de las viviendas de adobe que abundaban en las ciudades y pueblos afectados. Ya en el siglo XXI, en 2007 se produjeron los terremotos de Aysén y de Tocopilla que, pese a no dejar un gran número de víctimas, causaron enormes pérdidas materiales. Finalmente, en febrero del 2010 se produjo un terremoto de 8.8 grados en la escala Ritcher, siendo el segundo más destructivo en la historia chilena (Ver Figura 17). FIGURA 17.- Distribución de sismos históricos de Chile con relación al lugar y al tiempo (Fuente: SISMO24.CL). 41 3.4.4.2. SISMICIDAD INSTRUMENTAL La confección de la base de datos con los sismos chilenos se realizó utilizando el catálogo de la National Earthquake Information Center (NEIC) o el United States Geological Survey (USGS), el cual permitirá determinar el mapa de la distribución espacial de la sismicidad de Chile. Este catálogo está constituido por 43005 eventos sísmicos, pero después de aplicarle un filtrado a la base de datos, finalmente se trabajó con 39547 sismos con magnitudes ≥ 4.0 Mw. Con estos datos se pudo realizar el mapa de distribución espacial de la sismicidad de Chile. La sismicidad del país es diferente a lo largo de sus distintas regiones. Los sismos superficiales se distribuyen a lo largo de la zona costera o cerca de ella en todo el país. La sismicidad intermedia se encuentra presente dentro del continente desde los 18° hasta los 42° S, la sismicidad profunda se observa hacia el Norte de Chile en el límite con Argentina. Hacia el Sur se puede apreciar muy poco o casi nula presencia de la sismicidad (Figura 18). 42 FIGURA 18.- Mapa Sísmico del Chile, del periodo de 1960 – 2016, mostrando los sismos con magnitudes mayor e igual a 4.0 Mw (Fuente propia). 43 CAPITULO IV PRONÓSTICO DE TERREMOTOS A nivel mundial, el primer programa científico sobre el pronóstico de terremotos fue formulado por Golitsin en 1911 y consideraba como indicadores o precursores a: 1) Estudio de la actividad sísmica y cambios en la actividad sísmica (sismicidad); 2) Estudio de las velocidades de la propagación de las ondas sísmicas en las zonas sísmicamente activas, a fin de evaluar el estado de las tensiones; 3) Mediciones geodésicas para detectar deformaciones lentas de la corteza terrestre; 4) Mediciones gravimétricas; 5) Estudio del nivel y del flujo del agua en manantiales y pozos de agua, así como el estudio de la composición de gases absorbidos en la corteza terrestre. Por otro lado, el sismo de Ashjabad de 1948, sirvió de impulso para la realización de los trabajos encaminados a la búsqueda sistemática de los precursores de los terremotos en la URSS. En 1949, en la región de Gran (Tadzhikistán, URSS), se formó un grupo de geofísicos para estudiar y verificar los posibles precursores de terremotos considerando en aquel tiempo a A. Gámburtsev, como jefe de los geofísicos soviéticos, quien formuló a fines de 1953 un programa nuevo sobre la búsqueda de los precursores de los terremotos considerando los cambios de observaciones temporales en las regiones sísmicamente activas a las continuas durante todo el año. Los trabajos de pronóstico fueron reforzados después del sismo de Tashkent de 1966. A mediados de los años 60, A. Fedotov, sismólogo soviético, miembro de la academia de ciencias de la URSS, mostró por primera vez la posibilidad para el pronóstico de un terremoto a largo plazo en base del análisis de la sismicidad de la región de las Islas Kuriles y de la Península de Kamchatka. 44 Indicó que en la zona de empalme de la Placa del Pacífico con la de Eurasia, los terremotos más fuertes migran de Norte a Sur por la zona de dicho empalme, con un periodo aproximado de 100 años. Además, los nuevos terremotos fuertes aparecían en las zonas sísmicamente “mudas”, denominadas posteriormente “lagunas sísmicas”, allí donde no había ocurrido un gran terremoto durante largo tiempo. El gran desarrollo actual de los trabajos dedicados al pronóstico de los terremotos en la URSS; se debe en sumo grado, al académico A. Sadovski, director del Instituto de Fisica de la Tierra “O. Yu. Schmidt” de la AC de la URSS. Entre algunos precursores de terremotos estudiados en Garm por el Instituto de Física de la Tierra de la AC de la URSS, están los siguientes: cambios en la relación de las velocidades sísmicas (Vp/Vs), la resistencia del suelo, emisiones de radón, deformación y levantamientos del suelo y eventos predecesores, antes de la ocurrencia de grandes terremotos. Algunos de estos sismos precursores fueron también identificados en otras regiones como China, Japón y U.S.A. (Schoz et al, 1973). La lista preliminar del IASPEI (International Association of Seismology and Physics of the Earth’s Interior), sobre los principales precursores de los terremotos fue declarada en Marzo de 1994 (Wyss, 1997), y solo se incluye cinco de los cuarenta precursores presentados. Uno se basa en variaciones químicas del agua subterránea (Wakita, 1988), otro en base a las medidas de deformación en la corteza y en los niveles del agua subterránea (Roelofts y Quilty, 1997) y los otros tres, en patrones de sismicidad que consideran como precursores sísmicos a los eventos predecesores (con varios días de anticipación), enjambres de terremotos (con varios meses de anticipación al terremoto) y los silencios sísmicos que han sido observados algunas veces antes de un gran terremoto. Estos cinco precursores parecen ser los más consistentes; mereciendo a su vez, un mayor estudio para una mejor comprensión de su relación con los grandes terremotos, ya que hasta la fecha, ninguno de ellos puede ser considerado todavía como un precursor infalible para la predicción de grandes terremotos. 4.1. ETAPAS DEL PROCESO DE UN TERREMOTO El concepto de ciclo sísmico está elaborado y probado para terremotos de magnitudes importantes (M>6), relacionados con la acumulación y liberación de energía, asociada a la acumulación de esfuerzos en la corteza. Dentro de un ciclo sísmico; es decir, antes, durante y después de un terremoto, se observan diferentes cambios en el registro de los precursores (Figura 19). El comportamiento variable de los precursores en el tiempo permite dividir el ciclo sísmico en las siguientes etapas: 45 4.1.1. Etapa Inter-sísmica Esta etapa se inicia con el término de la redistribución de las tensiones (réplicas), y el inicio de otra de acumulación. La etapa termina cuando las alteraciones de las propiedades de la tierra aumentan debido a la gran cantidad de tensión acumulada. Esta etapa ocupa más del 90% del ciclo sísmico. En la parte final, la alta acumulación de energía deforma la parte superior de la corteza, causando agrietamientos (fisuras) en la corteza que se incrementan en el tiempo. 4.1.2. Etapa Pre-sísmica En esta etapa se incrementa el desarrollo de anomalías en las tendencias medias de los precursores, debido a la intensa alteración de la corteza por la filtración del agua en las grietas, que por presión rompen la corteza provocando su debilitamiento. Esta etapa es corta, y su comprensión a plenitud es de particular interés para la predicción de terremotos. 4.1.3. Etapa Co-sísmica Representa la etapa más corta del ciclo, dura unos cuantos segundos a minutos e indica el final del ciclo sísmico. En esta etapa; por el debilitamiento de la corteza, se produce la liberación de la energía acumulada provocando las rupturas abruptas y el movimiento rápido de la corteza (terremoto), los cuales a su vez producen una rápida distribución de las tensiones en la corteza. 4.1.4. Etapa Post-sísmica Este periodo se inicia después de la ocurrencia de un terremoto (fin de un ciclo sísmico); por lo tanto, se caracteriza por un estado de relativa calma, en el que las tensiones se redistribuyen, produciendo la consolidación de os materiales sueltos y la reactivación de fallas pequeñas cercanas al epicentro, con la ocurrencia eventual de sismos pequeños (réplicas). 4.2. PRECURSORES Los precursores son cambios anormales observados en los diferentes parámetros geofísicos medidos en un área específica, previos a la ocurrencia de un terremoto. Estos cambios están relacionados con leves alteraciones de las propiedades físicas de la tierra, 46 como consecuencia de la acumulación de la energía y la presión (tensiones) en el interior de la corteza. Algunos de estos precursores geofísicos observables son:  Cambios en la deformación de la corteza.  Cambios en la relación de velocidades sísmicas (Vp/Vs).  Variaciones geoquímicas de radón y otros gases.  Cambios en los niveles de agua y temperatura en aguas subterráneas.  Cambios en el campo magnético y eléctrico de las rocas.  Cambios en la resistividad del suelo.  Cambios en las corrientes eléctricas en el suelo.  Lagunas sísmicas. FIGURA 19. Comportamiento general de: a)Coeficiente Vp/Vs, b) Deformación del suelo, c) Emisiones de Radón, d) Resistividad y e)Número de eventos; dentro del ciclo sísmico: Inter-sísmico, Pre-sísmico, Co-sísmico y Post- sísmico (Scholz et. al, 1973). 47 Estos eventos precursores son frecuentemente identificados en los registros de los diferentes parámetros geofísicos, ya sea de manera directa o indirecta antes de los terremotos. Sin embargo, algunos pocos terremotos, no son antecedidos por estos precursores, y en otros casos menos comunes, se identifican estos precursores pero no son seguidos por un gran terremoto. Este comportamiento irregular de los precursores es debido a las características diferentes e irrepetibles de cada zona controlada por su tectónica y geología, por citar algunas de ellas. Incluso, si para un área en particular algún precursor resulta ser sensible a la actividad sísmica, la predicción exacta de la magnitud y lugar es difícil. 4.3. CLASIFICACIÓN DE LOS PRECURSORES Rikitake (1975), analizó 391 casos de precursores de terremotos de varios tipos (Tabla 5), así como su tiempo de anticipación (T), determinado por el tiempo transcurrido desde la observación del fenómeno. Posteriormente, con esta base de datos analizó la relación entre el tiempo de anticipación T de los precursores [Log (día)] y la magnitud M del sismo principal, para lo cual sólo consideró 192 casos debido a la exclusión de pre-eventos, inclinaciones y tensiones del suelo, y corrientes terrestres; ya que en estos últimos precursores, Rikitake no encontró una relación aceptable entre el tiempo de los precursores y la magnitud de los terremotos. Rikitake observó que determinados precursores presentaban un comportamiento similar en donde sus tiempos de anticipación varían de un evento sísmico a otro en función de sus magnitudes. También, definió un segundo grupo de precursores cuyo tiempo de anticipación era independiente a la magnitud de los eventos. 48 TABLA 5. Lista de precursores evaluados por Rikitake (1975) 4.3.1. Precursores de Primera Clase Los precursores de este tipo se localizan al alrededor de la línea recta: Log10 (T) = 0.60 M – 1.01 determinada por el método de mínimos cuadrados (Figura 20). Estos precursores se caracterizan porque su tiempo de anticipación está directamente proporcional a la magnitud de los terremotos, sugiriendo que cuanto mayor sea la magnitud del sismo principal mayor será el tiempo de anticipación del precursor. Algunos autores como Scholz et al. (1973) y Rikitake (1975) asocian este comportamiento a los procesos de dilatación y difusión, aunque este punto no se discute aquí en detalle. 49 FIGURA 20.- Relación entre el tiempo de anticipación de los precursores y la magnitud del terremoto precedido (Rikitake, 1975). 4.3.2. Precursores de Segundo Clase Los precursores de segunda clase se agrupan en torno al Log10 T = 1, y su tiempo de anticipación es independientemente de la magnitud del evento sísmico (Ver Figura 20). Estos parecen proporcionar una señal inminente de la llegada de un terremoto y podrían estar relacionados a la formación de micro-fracturas en la región, algunas horas antes de la ocurrencia de un terremoto. 4.3.3. Precursores de Tercera Clase Los precursores de tercera clase son los pre-eventos, inclinaciones, tensiones y corrientes terrestres, aunque su espectro de tiempo es un poco amplio. El tiempo medio de estos precursores se estima entre los 4 a 5 días. Si bien, ninguna explicación física ha sido ofrecida para la aparición de este tipo de precursor, estos pueden indicar que la tensión en la corteza terrestre se está volviendo extremadamente alta. 4.4. MÉTODOS PARA LA PREDICCIÓN DE TERREMOTOS Dos métodos de estudio están siendo utilizados por los científicos en sus esfuerzos para predecir los terremotos, los métodos estadísticos (probabilísticos) y los métodos geofísicos (determinanticos). 50 El primero utiliza los catálogos de terremotos históricos e instrumentales de una región, como un elemento clave para estimar cuándo y dónde tales eventos futuros pueden ocurrir. El segundo involucra la observación y la interpretación de ciertos cambios en el entorno físico en las regiones propensas a terremotos como indicadores de un inminente evento. 4.4.1. Métodos Estadísticos La ocurrencia de terremotos, especialmente aquellos que han causado víctimas o daños, se han documentado en todo momento, a tal punto que en el caso de China, los catálogos de terremotos abarcan miles de años. En California, estadísticamente los catálogos útiles abarcan sólo unos pocos decenios. La calidad de los análisis estadísticos de los catálogos de terremotos depende de la cantidad de información con la que se cuenta. Lamentablemente, el periodo alto de retorno de los grandes terremotos, son la razón de tener un registro insuficiente de estos, para permitir la evaluación estadística para áreas pequeñas y periodos de tiempo pequeños. En la actualidad, diferentes estudios hacen uso del análisis estadístico en las escalas de espacio, tiempo y energía liberada por los sismos a fin de encontrar patrones que preceden a los grandes terremotos, pudiendo observar para algunos casos, la presencia de concentración de eventos o su escasez antes de la ocurrencia de un gran terremoto. Los esfuerzos de los sismólogos para encontrar tales patrones, se han enfocado en los siguientes temas:  El estudio de las “Lagunas” de sismicidad ubicadas a lo largo de los márgenes de placa. Estos estudios analizan la distribución del área de ruptura de los grandes terremotos e identifican las regiones donde estos terremotos no se han producido en los últimos tiempos, a pesar de que existen movimientos relativos a los bloques adyacentes a estas. Las Lagunas Sísmicas son regiones calificadas como las áreas más propensas en ser origen de un gran terremoto en el futuro.  Estudio de “Patrones Sísmicos” predecesores, este tipo de estudios busca encontrar cambios en la sismicidad intermedia y moderada antes de la ocurrencia de grandes terremotos.  Otra característica consiste en el estudio de la migración de los epicentros a lo largo y cerca de los márgenes de las placas, tanto en la escala de miles de kilómetros asociados a la ocurrencia de grandes terremotos a la escala de cientos de kilómetros relacionados con terremotos menores. Este tipo de estudios tienen como base la idea de que algunos terremotos pueden desencadenar otro, indicando como una evidencia de esto, la ocurrencia de las réplicas. Después de un 51 gran terremoto, hay una redistribución de la tensión sobre el terreno, originando eventos denominados como réplicas.  También se han realizado estudios de la activación de los terremotos por efectos no-sísmicos. Realizando para esto, análisis de correlación entre terremotos y fenómenos geofísicos que pueden añadir estrés en una zona sísmica que se encuentran cerca de una situación crítica de ruptura. Un fenómeno que ha sido investigado como un posible desencadenante de estrés, son las mareas (fenómeno periódico). Es poco probable que la extensión temporal de los catálogos de terremotos en el tiempo, de lugar a una gran mejora en la precisión de análisis estadístico, ya que tales extensiones suelen implicar sólo un pequeño número de daños en los datos. Una excepción a esto es la posibilidad de que las fechas de ocurrencia de los grandes terremotos, puedan obtenerse por registros históricos, incluida la Arqueología. Tal es el caso, para muchos terremotos ocurridos en China, Japón y el Oriente Medio, pero en general, a fin de compensar la falta de los registros históricos, se debe mejorar los análisis estadísticos tomando en cuenta los modelos geofísicos. 4.4.2. Métodos Geofísicos Los métodos geofísicos implican la búsqueda, identificación y vigilancia de los cambios en el estado físico de la tierra que pueden ser precursores de terremotos. A diferencia de los métodos estadísticos, estas observaciones y la interpretación en última instancia, tienen la capacidad de conducir a la predicción de la magnitud, hora y lugar de cada uno de los eventos a ocurrir. Los métodos estadísticos; en la actualidad, se están aplicando casi independientemente del estado físico del medio ambiente del terreno, los métodos geofísicos; por el contrario, se basan en el monitoreo e identificación de cambios, en uno o varios parámetros geofísicos, que anteceden a la ocurrencia de un gran terremoto (Ver Tabla 5). El interés en la observación de fenómenos geofísicos precursores, se inició a raíz de los contactos entre los científicos estadounidenses y soviéticos en 1971 durante la Asamblea de la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica. Entre los precursores geofísicos más importantes determinado por los sismólogos soviéticos, después de 25 años de intensas observaciones en la región de Garm de Tayikistán, está la disminución en la proporción en la velocidad de las ondas de compresión en relación con la de las ondas de corte (Vp/Vs) durante algún tiempo antes de la ocurrencia de terremotos de tamaño moderado, en comparación con los valores normales de 1.73. 52 4.5. TIPOS DE PREDICCIÓN.- 4.5.1. Predicciones a Largo Plazo Este tipo de predicción se caracteriza por considerar periodos de tiempo de 10 años entre el pronóstico de un gran terremoto y la ocurrencia de este. Este tipo de predicción está relacionado a observaciones de precursores en el estado Inter-sísmico de la formación del terremoto. 4.5.2. Predicciones a Plazo Intermedio Esta predicción resulta ser cierta, después de haber pasado meses o años después de diagnosticar la posible ocurrencia del terremoto. También, se relaciona a precursores observados en el estado Inter-sísmico de la formación del terremoto. 4.5.3. Predicciones a Corto Plazo Este tipo de predicción representa, el nivel deseado por muchos autores y sus métodos para la predicción de un terremoto, ya que considera un intervalo de tiempo entre la alerta y la ocurrencia del terremoto de unos días a unas semanas. Este tipo de predicción está relacionado a precursores que aparecen en el estado Pre-sísmico. Partiendo de los principales aspectos tomados en cuenta para la predicción de un terremoto; es decir, el lugar, fecha y tamaño del terremoto, se puede evaluar un pronóstico para la ocurrencia de un terremoto por medio de una comparación entre los dos primeros aspectos considerados; el lugar y el tiempo del terremoto (Figura 21), y en donde el pronóstico se califica como exitosa, solo sí el lugar y tiempo en el que ocurren los terremotos, se encuentran dentro del intervalo de espera, pronosticando tanto en el tiempo como para el lugar (espacio). 53 FIGURA 21.- Evaluación o clasificación de las predicciones considerando el tiempo y el espacio del pronóstico de terremotos (Keilis – Borok, 1976). 4.6. PROGRAMAS PARA EL PRONÓSTICO DE LOS TERREMOTOS Los más importantes programas internacionales orientados a la predicción de los terremotos comenzaron en los años 1960. La información adquirida desde entonces, ha venido incrementando el nivel de conocimiento de los diferentes fenómenos relacionados directamente con los terremotos. Las primeras observaciones y recolecciones de información fueron realizadas en EE.UU, China, Japón, URRS y otras regiones, los mismos que permitieron incrementar el conocimiento relacionado al proceso de formación de los terremotos. Sin embargo, es necesario recordar, que los procesos geológicos son muy lentos comparados con la agitada y rápida vida humana, por lo que aún es necesario muchos más años y décadas de observación cuidadosa antes de que se logre entender el proceso de preparación para los grandes terremotos (Rikitake, 1982). 4.6.1. Programa Japonés Cuando se puso en marcha el programa nacional sobre predicción de terremotos en Japón en 1965, muchos estudios pusieron atención principal en la adquisición de datos, sobre varios parámetros relacionados a los procesos geofísicos que se generan previos a la ocurrencia de terremotos. La finalidad es encontrar un parámetro sensible a la ocurrencia de los terremotos permitiendo la predicción de estos. Sin embargo estas mediciones fueron realizadas aún sin estar seguros de que todo esto ayudaría a resolver el problema. 54 Las primeras pautas del programa nacional japonés, fue propuesto por el llamado: “Proyecto Original” de predicción de terremotos (Rikitake, 1982), y que había sido preparado después de bastantes debates sobre los resultados de un gran número de investigaciones realizados por sismólogos japoneses. Una buena cantidad de datos relacionados a la acumulación de la tensión en la corteza y a precursores de terremotos, fueron obtenidos por el programa nacional japonés en sus primeros 13 años desde su creación. Entre las principales medidas realizadas hasta 1980, destacan las siguientes:  Una red de precisión compuesta por cerca de 6000 estaciones sísmicas de triangulación de primer y segundo orden, establecida por GSI (Geographical Survey Institute). La idea era monitorear la acumulación en la tensión en la corteza por medio de geosinclinómetros, y en la actualidad cuenta con una red sísmica muy densa que le permite monitorear la sismicidad con un umbral mínimo de detección de 3.0.  Los estudios más destacables del programa japonés están relacionados con la medición de la deformación del suelo, como lo muestra la identificación de un movimiento precursor en la corteza antes del terremoto de Nigata de 1964, donde varias líneas de nivelación fueron establecidas antes y después del terremoto. Estos estudios mostraron un levantamiento precursor que comenzó unos 10 años antes del terremoto. Estos datos han jugado un papel central en el desarrollo de modelos de los procesos físicos en los fenómenos precursores, como la dilatación y el modelo de difusión de líquidos. 4.6.2. Programa Americano En un inicio, los estudios realizados en los EE.UU sobre la predicción de los terremotos tenían una categoría similar a los estudios de Astronomía, llegándose a realizar en el año 1964, el primer seminario sobre predicción de terremotos en USA y Japón, pero no llegó a ser todavía considerado como un tema importante por el público, sino hasta después de que un gran terremoto de magnitud 9.1 golpeara a Alaska, inmediatamente después del seminario en Marzo de 1964. En 1965, un programa de investigación sobre la predicción de los terremotos fue propuesto por A. Press, desafortunadamente el programa no pudo ser puesto en práctica por presentarse dificultades de presupuesto. Los sismólogos y geocientíficos comenzaron; sin embargo, a conducir estudios de predicción de terremotos muy intensamente con fondos de otras fuentes. Naturalmente se puso mucha atención a la falla de San Andrés y en regiones que fueron la fuente de muchos terremotos que afectaron a California. Para el monitoreo de esta falla, se 55 instaló una red sísmica lo suficientemente densa como para detectar microtremores, siendo telemetrizada al Centro Nacional de Investigación de Terremotos (NCER) de la U.S. Geological Survey (USGS), en Menlo Park cerca de San Francisco 1970. A nivel nacional el programa sobre predicción de terremotos en USA fue oficialmente establecido en 1973 como una parte del Programa de Reducción de Riesgo ante un terremoto. El programa fue desarrollado tan extensivamente que consistió en una red de 70 multímetros, 15 magnetómetros y 11 extensiómetros que fueron instalados a lo largo de la falla de San Andrés en 1974, y otros equipos adicionales a la red sísmica ya existente. También fueron intensificadas las observaciones de deslizamientos de ruptura por cizalla (creep) y mediciones de nivel de agua. Los más destacados descubrimientos de los estudios realizados fueron los resultados obtenidos en el Sur de California donde se encontraron levantamientos del suelo y anomalías en los valores de las velocidades de las ondas sísmicas antes de ocurrir varios terremotos en California, con magnitudes entre 4.0 y 5.5. En sus comienzos el programa de USA realizó una cooperación lateral con Japón y después de su creación oficial, formó una cooperación bilateral con USSR como parte de una cooperación científica entre las dos naciones y dentro de la cual, se consideraba el intercambio de sismólogos por cortos y largos periodos. 4.6.3. Programa Soviético El inicio del programa sobre predicción de terremotos tuvo lugar en el año de 1950, luego del terremoto de Khait en 1949 (región de Garm). Posteriormente, el programa fue extendido a Kazakh, Kirghiz, Uzbek, Trajik y Turkmen, repúblicas de USSR, Asia Media, así como en Kamchatka. Los sismólogos en 1950 instalaron en Garm, una compleja red sísmica para el estudio de la distribución espacial de los terremotos y su variación en el tiempo. Los datos acumulados fueron empleados posteriormente para la búsqueda de posibles precursores sísmicos de terremotos. Otros fenómenos premonitores estudiados en esta región fueron los siguientes: velocidades de las ondas sísmicas, mecanismos focales, resistividad eléctrica del suelo, campo geomagnético, nivel de agua y contenido de radón en aguas subterráneas. Estos posibles precursores han sido encontrados por los sismólogos soviéticos, especialmente en el área de alta actividad sísmica de Garm, en la república de Tajik, donde los esfuerzos fueron concentrados y bien organizados para la predicción de los terremotos. 56 4.6.4. Programa Chino La predicción del terremoto de Haicheng de magnitud 7.3, ocurrido en la provincia de Liaoning el 4 de Febrero de 1975, permitió salvar muchas vidas por la alarma difundida con varias horas de anticipación al terremoto. Tal predicción fue posible por la observación de precursores de largo, medio y corto plazo. La identificación de estos precursores es el resultado de un intensivo programa sobre la predicción de los terremotos, iniciado desde 1966 cuando dos fuertes terremotos de magnitudes 6.8 y 7.2 golpearon Hsingtai, Provincia de Hopei, ubicada a 300 km al S-O de Pekin. El primer ministro de ese entonces, Chou En-lai visitó el área afectada por los terremotos, y poco después de su retorno a Pekínn ordenó que un programa nacional de gran escala para la predicción de los terremotos fuese llevado a cabo. También, se dice que varios cientos de científicos y varios miles de técnicos en la década de los 80’ ya estaban trabajando en la predicción de los terremotos en cerca de 250 observatorios sismológicos y utilizando más de 5000 puntos de observación. Los resultados de los esfuerzos realizados por los sismólogos chinos con ayuda de técnicos y personas aficionadas en la medición de diferentes parámetros geofísicos; tales como, emisión de radón, variación del nivel freático, resistencia de la tierra, eventos predecesores, levantamientos y hundimientos en la superficie, comportamiento anormal de los animales, etc, llegando a tener éxito emitiendo advertencias oportunas para diez grandes terremotos, como el de Haicheng (1975). Lamentablemente, estos precursores geofísicos no siempre emergen antes de la ocurrencia de un gran terremoto, tal y como lo demuestra el terremoto de Tangshan de 1976, que no fue predicho, matando a miles de personas, debido a que el terremoto ocurrió cerca de una zona industrial. 57 CAPITULO V LAGUNAS SISMICAS La identificación de lagunas sísmicas sobre los márgenes de placas es una eficaz herramienta para delimitar las regiones con un alto potencial de peligro sísmico, además es considerado como una de las mejores metodologías para el pronóstico de grandes terremotos a largo plazo. Esta metodologías considera la distribución espacial y temporal de grandes terremotos a nivel mundial, y ha sido ampliamente estudiado y aplicado por Fedotov (1965), Mogi (1969), Sykes (1971), Kelleher (1972), Mccan (1979), Nishenko (1985), Nishenko (1988), Tavera y Bernal (2005), Bilek (2009) y Loveless (2010). Algunas veces las lagunas sísmicas son confundidas con periodos de calma sísmica, pero estas consideran la distribución de eventos sísmicos con magnitudes menores (4.07.9Mw) e instrumentales (1964-2011, M>8.0Mw) en el borde occidental de Japón (Figura 27) permite observar la ausencia de grandes terremotos pasados, en el área donde ocurrió el terremoto de Japón del 2011. 70 También se observa que a partir del año 1960, la distribución de los grandes terremotos M>8.0Mw tienen una secuencia de N-S y sumado al tiempo transcurrido desde la ocurrencia de los últimos grandes terremotos, la zona Sur de Japón presenta una condición favorable para la ocurrencia de grandes terremotos en el futuro. FIGURA 27.- Distribución de grandes terremotos ocurridos en Japón para el periodo de 1600-1964, M≥7.9 y para el periodo de 1965-2011, M≥8.0 (Modificado de Rikitake, 1978). 71 CAPITULO VI ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE GRANDES SISMOS EN EL BORDE OCCIDENTAL DE SUDAMÉRICA A nivel mundial, el borde occidental de Sudamérica es una de las zonas de mayor potencial sísmico debido a que forma parte del denominado Cinturón de Fuego del Pacífico. Dentro de este contexto, la actividad sísmica está asociado al proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la Sudamericana y tiene su origen en la fricción de ambas placas produciendo los sismos de mayor magnitud con relativa frecuencia y en la deformación interna de ambas placas, siendo los sismos más destructores los que se producen a niveles superficiales. La actividad sísmica diaria es común en muchos países de América Latina. Sin embargo, hay países que lamentablemente han tenido que enfrentar verdaderas tragedias, ya que han sufrido el embate de terremotos poderosos que han dejado un gran número de muertos, así como pérdidas económicas. Para analizar y evaluar la ocurrencia de grandes sismos históricos, es necesario considerar la existencia de una base de datos lo más completa posible. Para este objetivo se ha visto por conveniente clasificar los sismos en función de la profundidad de sus focos, según el criterio establecido por Tavera y Buforn (1998). 72 a) Sismos superficiales: Sismos con focos localizados a profundidades menores de 0 a 60 km. b) Sismos intermedios: Sismos con focos localizados a profundidades comprendidas entre 61 y 300 km. c) Sismos profundos: Sismos con focos localizados a profundidades mayores de 301 a 700 km. 6.1. RECOPILACION DE DATOS.- Un catálogo sísmico define una base de datos sísmicos válida para realizar cualquier estudio dentro del campo de la sismología y los resultados dependerá de la calidad de la información debiendo ser lo más homogénea posible, evaluada y calificada de manera cuantitativa dependiendo del procedimiento por el cual fue obtenida. Asimismo, esta información debe ser lo más actual posible ya que sólo así se tiene la seguridad de que los parámetros focales de los sismos hayan sido correctamente determinados con la ayuda de un mayor número de información. Básicamente, para la recolección de toda la información sísmica correspondiente a la zona de Sudamérica se utilizó dos fuentes de información sísmica: 6.1.1. Catálogo de CERESIS Para el borde Occidental de Sudamérica se hizo uso del catálogo sísmico de CERESIS (Centro Regional de Sismología para América del Sur), el cual es un Organismo Internacional creado el año 1966 con el fin de favorecer toda clase de estudios y actividades sismológicas en la región sudamericana y ayudar a su realización, así como efectuar el enlace entre estaciones e instituciones sismológicas de la región y con los centros sismológicos internacionales. Actualmente son 11 los Estados Miembros: Argentina, Bolivia, Brasil, Chile, Colombia, Ecuador, España, Paraguay, Perú, Trinidad y Tobago y Venezuela. El Convenio queda abierto para la adhesión de otros Estados con legítimo interés en la sismología sudamericana. Básicamente, se utilizó información del proyecto SISRA (Sismicidad y Riesgo Sísmico en la Región Andina) con la participación de todos los países sudamericanos miembros de CERESIS, el objetivo principal del programa es la preparación de un banco de datos de información sismológica, geológica y geodésica y un mejoramiento de los parámetros que indican la ubicación de los sismos. 73 La compilación de los catálogos fue realizada en dos partes. Una fue el catalogo instrumental que empieza desde el año 1960 y la otra fue el catálogo histórico que empieza con el evento más antiguo conocido para cada país. Los datos históricos complementan a los datos instrumentales. La información en el catálogo varía con el tiempo, ya que es relativamente incompleto para los eventos históricos antiguos, y mucho más completa para los eventos recientes. 6.1.2. Catálogo del NEIC Para complementar la información utilizada del catálogo de CERESIS, se utilizó también el catálogo sísmico de la National Earthquake Information Center (NEIC) o el United States Geological Survey (USGS), para el periodo de 1960 – 2016 con el fin de completar la base de datos para todo el borde Occidental de Sudamérica. Asimismo los sismos para los cuales el NEIC reportó la profundidad de 33 km (profundidad normal) fueron eliminados ya que este valor es atribuido cuando los algoritmos no permiten calcular correctamente este parámetro. Toda la información recaudada de los catálogos de CERESIS y del NEIC, fueron complementados con catálogos locales, publicaciones y algunos documentos técnicos correspondientes a los países de Colombia, Ecuador, Perú y Chile respectivamente. Luego de un análisis de discriminación de los eventos contenidos en toda la base de datos, el número de eventos sísmicos es de 57096 presentes en toda el área de estudio. La distribución espacial de estos eventos se encuentra en la Figura 28 y 29. El total de los datos fueron evaluados a fin de cuantificar sus parámetros hipocentrales a partir de la construcción de mapas. 6.2. DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LA SISMICIDAD.- Para realizar el análisis detallado de la distribución espacial de los sismos del borde Occidental de Sudamérica, se procede a elaborar mapas de sismicidad en función de tres rangos de profundidad: sismos con foco superficial (h ≤ 60 km), intermedios (60 < h ≤ 300 km) y profundos (h > 300 km). 74 6.2.1. Sismos con Foco superficial En la Figura 28, se muestra la sismicidad superficial presente en el borde Occidental de Sudamérica para el periodo de 1960 al 2015 con magnitudes ≥ 4 Mw. Para un análisis detallado, se procede agrupar a los sismos en dos grupos. El primero considerará a los sismos con epicentros que se localizan entre la línea de costa y la fosa, a lo largo del borde Occidental de Sudamérica, produciéndose en esta zona la mayoría de los terremotos con magnitudes elevadas. Esta sismicidad puede ser asociada principalmente al proceso de subducción en sus primeros niveles de profundidad y sobre la superficie de “Fricción de placas”. El segundo grupo está conformado por sismos cuyos epicentros están ubicados en el interior del continente, los cuales se distribuyen de Norte a Sur a lo largo de la Cordillera de los Andes. Estos sismos están asociados a las deformaciones corticales que dieron origen a los principales sistemas de fallas. Para realizar un análisis más específico, se ha visto por conveniente dividir la zona de estudio en tres áreas.  Área 1: Colombia y Ecuador  Área 2: Perú  Área 3: Chile 75 FIGURA 28.- Distribución espacial de los epicentros de los sismos de foco superficial (h ≥ 60 km.) en el borde occidental de Sudamérica, para el periodo de 1960 – 2016. A1, A2 y A3 indican las áreas de estudio. 76  ÁREA 1 (Colombia – Ecuador): En esta área se observa que los epicentros de los sismos se localizan en su gran mayoría entre la fosa y la línea de costa, formando pequeños agrupamientos paralelos a la línea de costa y asociados al proceso de subducción. Además se observa importantes concentraciones de epicentros entre las latitudes 1°N y -3°S, siendo la segunda coincidente con la Dorsal de Carnegie. Un segundo grupo considera los sismos que se encuentran en el interior del continente, cuyos epicentros se distribuyen sobre los flancos de la Cordillera de los Andes, alineados de NE-SO, y estarían asociados a los principales sistemas de fallas activas presentes en esta área.  ÁREA 2 (Perú): En esta área, los epicentros de los sismos con focos superficiales se localizan en mayor cantidad entre la fosa oceánica y la línea de costa, siendo en esta zona en donde se producen sismos con mayores magnitudes, tal y como el evento ocurrido el 23 de junio del 2001. Asimismo se puede observar un incremento de sismos en la parte Sur del Perú y una parte del Centro, la cual es coincidente con la llegada de la Dorsal de Nazca. En el interior del continente se puede observar un grupo importante de sismos con foco superficial cuyos epicentros se encuentran distribuidos de Norte a Sur, a lo largo de la Cordillera Oriental y sobre el margen Occidental de la zona Subandina. Estos sismos pueden ser asociados a las deformaciones netamente continentales las cuales tienen su origen en el levantamiento de la Cordillera de los Andes y en la subsidencia del Escudo Brasileño, dichos procesos dieron origen a los principales sistemas de fallas (Tavera y Buforn, 1998). En la zona del Altiplano, también se observa sismos superficiales pero son más dispersos y en menor cantidad.  ÁREA 3 (Chile): En esta área, la mayoría de los epicentros de los sismos con foco superficial se ubican de manera continua entre la Fosa Perú-Chile y la línea de costa. Entre las latitudes -30°S y -40°S, se observa el incremento de la sismicidad de manera considerable probablemente debido a la llegada de la Dorsal de Juan Fernández a la línea de la costa. En el interior del continente, los sismos se distribuyen de manera dispersa en la zona Norte y Sur de Chile, en cambio en la zona central, se puede distinguir una gran concentración de sismos entre las latitudes -27°S y -35°S, ambas ubicaciones se encuentran sobre los flancos de la Cordillera de los Andes. Estas aglomeraciones estarían asociadas al sistema de fallas presentes en esta zona de Chile. Por debajo de la latitud -45°S, la sismicidad es casi nula. 77 6.2.2. Sismos con Foco intermedio.- En la Figura 29, se observa el mapa de sismicidad correspondiente a sismos con foco intermedio (60 < h ≤ 300 km) y magnitudes Mw ≥ 4.0. En el mapa, se puede observar que los epicentros de los sismos se distribuyen mayormente de manera general en el interior del continente formando diferentes agrupamientos con menor o mayor número de sismos. Esta sismicidad está relacionada con los procesos de fricción y deformación de la placa de Nazca, dentro del proceso de subducción. Siguiendo el mismo patrón utilizado anteriormente, se realizará el análisis correspondiente dividiendo la zona de estudio en tres áreas.  ÁREA 1 (Colombia – Ecuador): En esta área se observa que los epicentros de los sismos se distribuyen en mayor porcentaje en el interior del continente, además de algunas concentraciones en la región Norte de Colombia cerca al límite con Venezuela, sobre la latitud de 6°N (Nido de Bucaramanga). Una segunda concentración de sismos se produce hacia el Oeste sobre la latitud 4°N, aproximadamente en la parte central de Colombia. Hacia el Norte de Ecuador y Sur de Colombia, los sismos con foco intermedios se distribuyen de manera dispersa. Por debajo de la latitud -1°S, se nota un nuevo incremento en el índice de sismicidad y la presencia de diferentes agrupaciones de sismos indicaría que la placa presenta zonas de mayor deformación.  ÁREA 2 (Perú): En esta área se pueden distinguir diferentes agrupamientos de epicentros. El primero se localiza en el Norte del Perú, principalmente en la zona subandina, siguiendo una orientación NO – SE. En este grupo se observa un agrupamiento de sismos, entre las coordenadas -8°S de latitud y -74°O longitud, con un rumbo predominante N-S. Un segundo grupo de sismos se producen próximos a la línea de costa por debajo de los -9°S de latitud y se caracteriza por la frecuente ocurrencia de sismos de magnitud elevada. Además se puede observar una zona de baja sismicidad entre la línea de costa y la cordillera Occidental en el Norte del Perú. Finalmente, se observa un tercer grupo con un mayor número de sismos en la región Sur del Perú sobre la Cordillera Occidental y el Altiplano Peruano-Boliviano. 78  ÁREA 3 (Chile): En la Figura 29, se observa que los epicentros de los sismos con foco intermedio se localizan en su gran mayoría en el interior del continente, presentando una distribución heterogénea. Es posible distinguir algunos agrupamientos; el primero considera los sismos que se encuentran próximos a la línea de costa y que han generado cierto grado de destrucción en la superficie. Un segundo agrupamiento de sismos ocurren en el interior del continente entre los - 18°S y los -25°S de latitud sobre el Altiplano. Hacia el Sur se observa una disminución considerable en el número de sismos de foco intermedio entre los - 24°S y los -27°S de latitud, para luego aumentar entre las latitudes de -27°S hasta los -30°S, principalmente en la zona Andina. Un último agrupamiento de sismos se encuentran entre las latitudes de -31°S y los -36°S a lo largo del límite de Chile- Argentina, para luego ser casi nula hacia el Sur de Chile. 6.2.3. Sismos con Foco profundo.- En la Figura 29, se observa la distribución de los epicentros de los sismos con foco profundo (h > 300 km), los cuales se presentan en menor número en relación a los de foco intermedio y superficial. Por tal motivo, se realizará un análisis de forma general. Los sismos con foco profundo, se distribuyen formando tres grupos bien definidos; el primero se encuentra en el límite Perú – Brasil entre los -6° S y los 11° S con una orientación N-S, el segundo se encuentra próximo al límite Perú-Bolivia entre 13° S y 14° S de latitud con una orientación predominante E-W. Un tercer grupo, se ubica entre los 21°S y 26°S latitud Sur con un rumbo predominante N-S sobre territorio Argentina y Bolivia. La naturaleza del origen de estos sismos aún sigue siendo tema de investigación. 79 FIGURA 29.- Distribución espacial de los epicentros de los sismos de focos intermedios (60 < h ≤ 300 km) y profundos (h > 300 km) respectivamente, en el borde occidental de Sudamérica. A1, A2 y A3 indican las áreas de estudio. 80 La distribución en profundidad de los sismos con foco superficial e intermedio, permiten configurar la superficie de fricción entre las placas de Nazca y la Sudamericana, así como la geometría de la primera por debajo del continente (Grange et al, 1984; Schnerider y Sacks, 1987; Rodrigo y Tavera, 1991; Cahill y Isacks, 1992). Estudios realizados por Tavera y Buforn (2001), y Bernal et al (2002) para la zona del Perú han permitido tener una idea general de la forma de la placa de Nazca dentro del proceso de subducción debido a que en esta zona en particular, se presenta una cordillera submarina denominada la Dorsal de Nazca cuya presencia genera una deformación particular de la placa de Nazca, tal y como se puede observar en la Figura 30. FIGURA 30.- Esquema 3D para la geometría de la Placa de Nazca bajo la Sudamericana frente al borde Oeste del Perú. Los números del 1 al 3 indican las áreas de mayor deformación debida a la mayor ocurrencia de sismos. (Tavera y Buforn, 2001, y Bernal et al, 2002) Para todo el borde de Sudamérica, Gutscher (2002), propuso un modelo tridimensional del proceso de subducción, mostrando la geometría de la Placa de Nazca que va desde los 5° N hasta los 45° S la cual se mantiene; a grandes rasgos, uniforme bajo la Placa Sudamericana con un ángulo de subducción de 20° a 35°, a excepción de la zonas de subducción horizontal (Flat Slap) que se encuentran en Perú entre los 2° a 15° S y en Chile entre los 27° a 33° S. La localización de las mesetas oceánicas se encuentran representadas por líneas discontinuas indicando su proyección por debajo de la superficie (Figura 31). 81 FIGURA 31.- Esquema tridimensional de la Placa de Nazca que subduce bajo la Sudamericana. Las Dorsales Asísmicas se indican con las líneas blancas discontinuas (Gutscher, 2002). 82 CAPITULO VII DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LAS ÁREAS DE RUPTURA Y LAGUNAS SISMICAS EN EL BORDE OCCIDENTAL DE SUDAMÉRICA La continua ocurrencia de sismos de gran magnitud frente al borde Occidental de Sudamérica, ha permitido a través de la historia evaluar el gran potencial que presenta esta principal fuente sismogénica. Desafortunadamente, los diferentes catálogos sísmicos que existen, no son homogéneos ni están completos pero desde el punto de vista observacional es posible identificar diversas áreas en las cuales existiría la probabilidad de que ocurra un sismo en el futuro, siendo las áreas conocidas como “lagunas sísmicas”. Estas áreas están rodeadas de otras en las cuales ya ocurrieron sismos importantes, lo cual permite afirmar que la energía liberada por estos sismos se habría acumulado en dichas áreas. En estas condiciones, resultaría sencillo en cierto modo identificar en el tiempo las lagunas sísmicas en función de la distribución de las áreas de ruptura asociados a sismos de gran magnitud. En la Tabla 6 se presenta los parámetros hipocentrales y valores de magnitud de los sismos más importantes (magnitudes ≥ 8) ocurridos en el borde occidental de Sudamérica desde el año 1500 a la fecha. 83 AÑO Lat. Long. Prof. Mag. (Mw) Long. de rupt. Lr (km) País 08/02/1570 -36.800 -73.000 -- 8.3 170 Chile 16/12/1575 -39.800 -73.200 -- 8.5 430 Chile 10/07/1586 -12.200 -72.000 -- 8.1 175 Perú 24/11/1604 -17.000 -70.900 30 8.7 450 Perú 16/09/1615 -18.500 -70.500 -- 8.8 180 Chile 13/05/1647 -35.000 -72.000 -- 8.5 360 Chile 15/03/1657 -36.830 -73.030 -- 8.0 140 Chile 20/10/1687 -13.200 -76.500 -- 8.4 300 Perú 08/07/1730 -33.050 -71.630 -- 8.7 500 Chile 25/05/1751 -36.830 -73.030 -- 8.5 320 Chile 29/10/1746 -11.900 -77.100 -- 8.6 500 Perú 13/05/1784 -16.500 -72.000 -- 8.0 300 Perú 11/04/1819 -27.350 -70.350 -- 8.3 320 Chile 19/11/1822 -33.050 -71.630 -- 8.5 200 Chile 20/02/1835 -36.830 -73.030 -- 8.5 190 Chile 07/11/1837 -39.800 -73.200 -- 8.0 280 Chile 13/08/1868 -18.200 -70.800 25 9.0 500 Perú 09/05/1877 -21.000 -70.300 -- 9.0 500 Chile 31/01/1906 -0.955 -79.369 20 8.8 500 Ecuador/Colombia 16/08/1906 -32.400 -71.400 35 8.2 250 Chile 10/11/1922 -28.293 -69.852 25 8.5 340 Chile 01/12/1928 -35.000 -72.000 -- 8.3 230 Chile 24/01/1939 -36.120 -72.120 60 8.3 200 Chile 24/05/1940 -11.094 -77.487 50 8.2 180 Perú 24/08/1942 -14.819 -74.708 33 8.2 200 Perú 06/04/1943 -30.750 -72.000 55 8.2 320 Chile 22/05/1960 -39.500 -74.500 25 9.5 1000 Chile 17/10/1966 -10.665 -78.228 37 8.1 100 Perú 03/10/1974 -12.200 -77.500 21 8.1 140 Perú 12/12/1979 1.620 -79.420 24 8.2 205 Ecuador/Colombia 03/03/1985 -33.135 -71.871 33 8.0 120 Chile 30/07/1995 -23.340 -70.294 46 8.0 180 Chile 23/06/2001 -16.265 -73.641 29 8.2 350 Perú 15/08/2007 -13.386 -76.603 39 8.0 160 Perú 27/02/2010 -36.122 -72.898 30 8.8 450 Chile 01/04/2014 -19.610 -70.769 39 8.2 150 Chile 16/09/2015 -31.573 -71.674 22 8.3 225 Chile Tabla 6.- Parámetros hipocentrales de los grandes sismos ocurridos en el Borde Oeste de Sudamérica desde el año 1500 (Mw ≥ 8), según Silgado (1978), Dorbath et al (1990), Comte y Pardo (1991), Beauval et al., (2012), hasta la actualidad. 84 Para el mejor análisis de la información se decide proyectar las áreas de ruptura de los sismos por siglo, iniciando en el siglo XVI hasta el siglo XXI. En las Figuras 32 y 33, se presenta seis periodos de tiempo en los cuales se han producido importantes sismos. 7.1. SIGLOS XVI, XVII, XVIII.- La Figura 32 muestra la distribución espacial de las áreas de ruptura para los siglos XVI, XVII y XVIII. La primera imagen corresponde al Siglo XVI, periodo de 1500 a 1600. Durante este tiempo solo se produjeron 3 sismos; uno frente a la costa central del Perú en el año 1586 (Lima) con una longitud de ruptura de 175 km, y 2 frente a la costa Sur de Chile, un sismo en el año 1570 con una magnitud de 8.3 Mw y una longitud de ruptura de 170 km, el otro sismo se dio en el año 1575 con una magnitud de 8.5 Mw y una longitud de ruptura de 430 km aproximadamente. Estando el resto del borde Oeste de Sudamérica en situación de acumulación de energía. Para el siglo XVII, periodo comprendido entre los años 1601 a 1700, se produjeron hasta 5 sismos, 2 de ellos en la parte Sur del Perú en el año 1604 (Arequipa) con una magnitud de 8.4 Mw y una longitud de ruptura de 450 km, otro sismo en el año 1687 con una magnitud de 8.2 Mw y una longitud de ruptura de 300 km. Los otros 3 sismos se dieron, uno hacia el extremo Norte de Chile en el año 1615 con una magnitud de 8.0 Mw y una longitud de ruptura de 180 km, los otros 2 sismos ocurrieron en la parte Central de Chile uno en el año 1647 con una magnitud de 8.5 Mw y una longitud de ruptura de 360 km, el otro sismo ocurrió en el año 1657 con una magnitud de 8.0 Mw y una longitud de ruptura de 140 km aproximadamente. Obsérvese que la mayoría de estos sismos pudieron ocurrir en las zonas reconocidas como lagunas sísmicas en el periodo anterior. A continuación, para el siglo XVIII, periodo de 1701 a 1800, se puede observar la ocurrencia de 4 sismos casi en las mismas zonas en donde se produjeron los sismos anteriores, con la diferencia que estos últimos sismos produjeron áreas de ruptura que van desde los 300 a 500 km. Durante este periodo se produjeron 2 de los más grandes sismos conocidos en el Perú, el de Lima en 1746 de 8.6 Mw y una longitud de ruptura de 500 km y el de Arequipa en 1784 de 8.0 Mw con una longitud de ruptura de 300 km, ambos produjeron tsunamis con olas que alcanzaron los 17 metros de altura. 85 FI G U R A . 3 2 .- D is tr ib u ci ón d e la s á re a s d e ru p tu ra d e g ra nd es s is m o s oc u rr id o s en e l b o rd e O es te d e Su da m ér ic a d u ra n te lo s si g lo s X V I, X V II y X V III 86 7.2. SIGLOS XIX, XX, XXI.- La Figura 33 muestra la ocurrencia de sismos en los siglos XIX, XX y XXI. Para el siglo XIX, periodo que va desde 1801 a 1900, se produjeron 6 sismos, de los cuales los de mayor magnitud ocurrieron, uno de ellos en la región Sur del Perú con el sismo del 13 de Agosto de 1868 con una magnitud de 9.0 Mw y una longitud de ruptura de 500 km, y otro en la región Norte de Chile con el sismo del 05 de Octubre de 1877 de magnitud 9.0 Mw y con una longitud de ruptura de 500 km. Hacia el Norte del área de ruptura del terremoto de 1868, se puede observar la ausencia total de estos sismos de gran magnitud incluyendo en las zonas de Ecuador y Colombia. Durante el siglo XX, la mayoría de los sismos ocurrieron al Norte y Sur de las áreas de ruptura de los sismos de 1868 y 1877, se puede apreciar la ocurrencia de un gran sismo en el año 1906 en la zona de Ecuador límite con Colombia de magnitud 8.8 Mw con una longitud de ruptura de 500 km, el cual fue percibido en ambos países. Se puede observar de manera sobresaliente el gran terremoto de Chile de 1960, quizás el más grande para el cual se haya tenido información sísmica instrumental, presentando una magnitud de 9.5 Mw y una longitud de ruptura de 1000 km. También se observa de manera muy clara la presencia de una importante laguna sísmica en la región Norte del Perú, así como también en la región Sur del Perú y Norte de Chile respectivamente, en donde se presentaron los sismos de 1868 y 1877. En el presente siglo XXI se han producido 5 sismos de los cuales 2 de ellos ocurrieron al Sur del Perú en el año 2001 en la ciudad de Arequipa con una magnitud de 8.2 Mw y una longitud de ruptura de 350 km (Tavera et al, 2002; Giovanni et al, 2002) y otro sismo el 2007 en la localidad de Pisco con una magnitud de 8.0 Mw y una longitud de ruptura de 160 km. Los otros 3 sismos ocurrieron en Chile, uno de ellos en el extremo Norte en el año 2014 con una magnitud de 8.2 Mw y una longitud de ruptura de 150 km, los otros 2 sismos ocurrieron en la zona central de Chile, siendo el más representativo el sismo del 2010 que tuvo una magnitud de 8.8 Mw con una longitud de ruptura de 450 km, el último sismo ocurrió en el año 2015 con una magnitud de 8.3 Mw y con una longitud de ruptura de 225 km. 87 FI G U R A . 3 3 .- D is tr ib u ci ón d e la s á re a s d e ru p tu ra d e g ra nd es s is m o s oc u rr id o s en e l b o rd e O es te d e Su da m ér ic a d u ra n te lo s si g lo s X IX , X X y XX I 88 CAPITULO VIII DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN En la actualidad, el tema de predicción de terremotos aún está en controversia. Para poder predecir un terremoto se debe tener en cuenta los siguientes parámetros: Predicción = Lugar + Tamaño + Fecha. De estos parámetros sólo dos (Lugar, Tamaño) se han podido conocer y cuantificar. Para tal caso, es posible afirmar que los científicos han llegado a pronosticar la ocurrencia de los sismos aplicando diversos métodos puramente estadísticos, usando catálogos sísmicos, pero desde inicios del presente siglo se ha venido utilizando datos sísmicos, de GPS e Interferometría con bastante éxito. Este tipo de estudios, sobre todo aquellos que consideran la ocurrencia de grandes terremotos así como la ubicación de sus áreas de ruptura, se iniciaron en el año de 1972 con los primeros mapas de “Lagunas Sísmicas” propuestos por Kelleher (1972) para todo el borde de la Placa del Pacífico. En su estudio se identificaron futuras áreas que podrían ser afectadas por sismos, tal es el caso de la región Sur del Perú y Norte de Chile, así como la que se encontraba frente a las costas del departamento de Ica. Posteriormente, estudios más detallados sobre la distribución espacial de las áreas de ruptura de grandes sismos, permitieron a Tavera y Bernal (2005) definir con mayor precisión la presencia de zonas en donde se podrían presentar sismos de gran magnitud frente a las costas de Arequipa, Moquegua, Tacna y Norte del departamento de Ica. El análisis espacial de estas áreas de ruptura ha permitido observar que los grandes sismos son repetitivos en el tiempo, ya que las áreas que en algún momento liberaron energía, nuevamente vuelven a pasar por un periodo de acumulación de energía para luego dar origen a otro sismo. En la Figura 34, se observa la ocurrencia de sismos en función a su longitud de ruptura y ubicación en latitud con relación al periodo de ocurrencia. 89 FI G U R A . 3 4 .- G ra n d es s is m o s o cu rr id o s en e l b o rd e O es te d e Su d a m ér ic a e n f u n ci ó n d e su u b ic a ci ó n e n la ti tu d , f ec h a d e o cu rr en ci a y lo n g it u d d e ru p tu ra ( m o d if ic a d o d e D o rb a th e t a l, 1 9 9 0 , p a ra P er ú ) 90 En esta figura se puede apreciar claramente el diferente potencial sísmico que se presenta en todo el borde Oeste de Sudamérica. El análisis permite corroborar que las zonas con mayor potencial sísmico, se encuentran en las regiones Centro y Sur del Perú y en las regiones Norte y Centro de Chile respectivamente, en donde se observa una mayor ocurrencia de sismos probablemente debido a la presencia de las dorsales oceánicas que controlan la deformación frente a la zona costera. Todo lo contrario viene ocurriendo en las otras zonas del borde Occidental de Sudamérica, en donde la ocurrencia de grandes sismos es muy poca o casi nula. Esta situación puede deberse a dos razones en particular: 1) La primera sugiere que en las áreas, que corresponden a la región Norte del Perú, Centro y Sur de Ecuador, región N-O de Colombia y Sur de Chile, existe un buen acoplamiento de placas (Nazca y Sudamericana). Por tal motivo, no libera energía, sobrepase la resistencia y sea liberada con un gran terremoto. 2) La segunda es una hipótesis extrema, la cual sugiere que ambas placas tanto la de Nazca y Sudamericana, se deslizan con facilidad una con otra, debido a que no existe asperezas entre ellas, lo que significaría que no haya acumulación de energía que necesite ser liberada con el tiempo. Claramente es de suponer, que el tamaño de los sismos dependerá del periodo de acumulación de dicha energía, así como también de la extensión del área de ruptura o de la ubicación de la laguna sísmica. Para realizar un estudio más detallado sobre la ocurrencia de sismos en el borde Occidental de Sudamérica, ha sido necesario dividir el área de estudio en tres zonas: Norte (ZN), Centro (ZC) y Sur (ZS). Además, se toma como referencia el sismo más antiguo de Sudamérica con magnitud ≥ 8, para el cual se tenga información histórica e instrumental. El sismo más antiguo de Sudamérica con magnitud ≥ 8 ocurrió en 1570 en Chile, en base a esta información es que se considera un intervalo de tiempo que va desde el año 1550 hasta la actualidad (Figura 35). Los resultados de este análisis son: Obsérvese que el periodo de recurrencia de cada sismo a lo largo del tiempo, depende de la zona en donde se presenta, situación que controla el tiempo de acumulación de energía.  Partiendo de esta premisa, en la zona Norte (ZN) se tiene información sobre la ocurrencia de 2 sismos importantes en la historia de Ecuador y Colombia, siendo el más representativo el sismo de 1906 con una magnitud de 8.8 Mw ocurrido en el límite de Ecuador y Colombia. El tiempo de acumulación de energía antes de este 91 evento pudo haber sido más de 356 años, pero esta información no es precisa puesto que no se cuenta con una base de datos previa al año 1550. Después del sismo de 1906, toda esta zona se mantiene en silencio sísmico hasta la actualidad.  En la zona Central (ZC), se puede observar la presencia de agrupamientos de hasta 9 sismos, como los ocurridos en 1906, 1922, 1928, 1939, 1943, 1985, 1995, 2010 y 2015, el periodo máximo de recurrencia entre estos sismos es de 42 años el cual se da entre el sismo de 1943 y el sismo de 1985; mientras que, entre los demás sismos que conforman este grupo, el tiempo de recurrencia oscila entre los 5 y 10 años de acumulación de energía (Figura 35). También se observa un periodo de silencio sísmico de unos 194 años, a partir del sismo de 1746 que ocurrió frente a las costas de la ciudad de Lima en Perú, con una magnitud de 8.6 Mw (longitud de ruptura de 500 km). Dicho silencio sísmico habría terminado con la ocurrencia del sismo de 1940 que tuvo una magnitud de 8.2 Mw (longitud de ruptura de 180 km). Otro periodo de silencio sísmico que se observa en la ZC, se inició con el sismo de 1604 (8.4 Mw) (longitud de ruptura de 450 km), siendo el periodo de acumulación de energía de unos 169 años y habría terminado con el sismo de 1784 el cual tuvo una magnitud de 8.0 Mw (longitud de ruptura de 300 km), a partir de este último sismo y después de 84 años de acumulación de energía, se dio lugar a 2 de los más grandes terremotos conocidos en la historia de esta zona de Sudamérica, el terremoto de 1868 al Sur del Perú y el de 1877 al Norte de Chile. Otro importante periodo de silencio sísmico es el que se considera antes de la ocurrencia del sismo de 1819 de magnitud 8.3 Mw (longitud de ruptura de 320 km), este periodo de acumulación de energía podría haber sido de más de 269 años aproximadamente, este valor es estimado a partir del año 1550. Después del sismo de 1819, comenzó un nuevo periodo de acumulación de energía de unos 103 años el cual habría terminado con el sismo de 1922 (8.5 Mw) (longitud de ruptura de 340 km). A partir del sismo de 1877 (9.0 Mw) (longitud de ruptura de 500 km), es que empieza otro periodo de acumulación de energía de unos 124 años, el cual habría terminado con la ocurrencia del sismo del 2001 (8.2 Mw) (longitud de ruptura de 350 km). Después de la ocurrencia de los sismos más recientes en la ZC, entre ellos el del 2014 (8.2 Mw) (longitud de ruptura de 150 km) y del 2015 (8.3 Mw) (longitud de ruptura de 225 km), es que comienza un nuevo periodo de acumulación de energía o silencio sísmico. 92 FI G U R A . 3 5 .- D is tr ib u ci ó n t em p o ra l d e lo s g ra n d es s is m o s y d e la s la g u n a s sí sm ic a s en e l b o rd e O cc id en ta l d e Su d a m ér ic a 93  Para la zona Sur (ZS) del borde Oeste de Sudamérica, se puede observar la presencia de un importante periodo de silencio sísmico de 262 años, considerando el sismo de 1575 (8.5 Mw) como punto de inicio del silencio sísmico. Este habría concluido con la ocurrencia del sismo de 1837 (8.0 Mw). Pero, si el intervalo de tiempo se establece desde el año 1550, se estaría hablando de un periodo de acumulación de energía de más de 287 años, pero la información no es precisa debido a que no se cuenta con información anterior. A partir de la ocurrencia del sismo de 1837, se genera otro periodo de acumulación de energía de 123 años, el cual fue interrumpido por uno de los mayores terremotos ocurridos en la historia sísmica de Sudamérica, el terremoto de Valdivia al Sur de Chile en 1960, quizás el más grande sismo para el cual se tiene información sísmica instrumental. Este sismo alcanzó una magnitud de 9.5 Mw con una longitud de ruptura de unos 1000 km, siendo este sismo el último que se generó en esta zona, dando inicio así a un nuevo periodo de silencio sísmico. 94 CONCLUSIONES 1. La distribución espacial y la ocurrencia de los sismos en todo el borde Oeste de Sudamérica, se presenta de manera heterogénea. Los sismos con foco superficial (h ≤ 60 km), se distribuyen en dos grupos: el primero considera a los sismos que ocurren entre la línea de costa y la fosa, siendo mayor su número en Perú y Chile y menor en Ecuador y Colombia. Estos sismos están relacionados al proceso de subducción en sus primeros niveles de profundidad (fricción entre placas). Un segundo grupo considera a los sismos que ocurren en el continente y tiene su origen en los principales sistemas de fallas activas que se distribuyen sobre o paralelas a la Cordillera de los Andes. 2. Los sismos con foco intermedio (60 < h ≤ 300 km), están relacionados con el proceso de deformación interna de la Placa de Nazca debajo de la Placa Sudamericana y su distribución irregular sugiere que la placa está sujeta a diferentes regímenes de esfuerzos, siendo mayor por debajo del borde Ecuador – Perú y en la zona central de Chile. La actividad sísmica con foco profundo (300 < h ≤ 700 km), se presenta en menor número sobre la parte Oriental del Perú, el Altiplano Boliviano y en la región Norte de Argentina, el origen de estos sismos es aún tema de investigación. 3. El análisis y la evaluación de las áreas de ruptura de los grandes sismos ocurridos en el borde Oeste de Sudamérica, ha permitido aceptar que dicho borde de convergencia de placas, es uno de los mayores en cuanto al potencial sísmico se refiere. Como es de suponer, es muy difícil precisar la fecha o el periodo de ocurrencia del próximo sismo, pero es posible estimar la magnitud y el lugar en donde podría generarse un nuevo evento sísmico gracias al conocimiento de las áreas potencialmente sísmicas y a su historia sísmica. Actualmente, se continúa desarrollando y aplicando diferentes métodos geofísicos, pero el método de laguna sísmica sigue siendo el más eficaz en pronosticar sismos a largo plazo, siendo esta laguna sísmica, la zona más propensa a la ocurrencia de un sismo de gran magnitud. 95 4. Hoy en día, se ha logrado identificar, la presencia de hasta 10 lagunas sísmicas en el borde Occidental de Sudamérica, los mismos que más adelante darían origen a igual número de sismos (Figura 36). Para la identificación de estas lagunas sísmicas (LS) se tomó en consideración los últimos sismos que ocurrieron desde el año 1500 a la fecha, los cuales marcan el inicio de nuevos periodos de acumulación de energía para nuestros días. Las nuevas lagunas sísmicas se ubican entre las áreas de ruptura de los siguientes sismos:  LS-1: Hacia el extremo Norte del terremoto de 1979 en Colombia (440 km. de longitud), con 110 años de acumulación de energía.  LS-2: Hacia el extremo Sur del terremoto de 1979, a lo largo de la zona costera de Ecuador (480 km. de longitud), con 177 años de acumulación de energía.  LS-3: Ubicado en la región Norte del Perú (560 km de longitud), con 397 años de acumulación de energía.  LS-4: Ubicado en la región Central del Perú, hacia el extremo Norte del terremoto del 2007 (470 km de longitud), con 270 años de acumulación de energía.  LS-5: Entre los sismos de 2001 y 2007 en la región Sur del Perú (200 km. de longitud), con 103 años de acumulación de energía.  LS-6: Entre los sismos del 2001 y 2014 al Sur del Perú y Norte de Chile (100 km. de longitud), con 148 años de acumulación de energía.  LS-7: Entre los sismos de 1995 y 2014 al Norte de Chile (350 km de longitud), con 139 años de acumulación de energía.  LS-8: Entre los sismos de 1995 y 2015 al Norte y región Central de Chile (570 km de longitud), con 94 años de acumulación de energía.  LS-9: Entre los sismos del 2010 y 2015 en la región Central de Chile (200 km de longitud), con 110 años de acumulación de energía.  LS-10: Hacia el extremo Sur del terremoto de Chile del 2010 (más de 1000 km de longitud), con 56 años de acumulación de energía. Esta última involucra a la gran laguna sísmica del terremoto de 1960 (9.5 Mw). Con esta información se puede tener una idea del tiempo de recurrencia y la cantidad de energía que se va acumulando a partir del último sismo que ocurrió en estas zonas, dicha energía sería liberada con la ocurrencia de un gran sismo, el cual ocurriría especialmente en las zonas de alto potencial sísmico como lo son Perú y Chile. Conociendo la ubicación de las lagunas sísmicas o áreas de ocurrencia de futuros eventos sísmicos, se deben considerar trabajos de Gestión de Riesgo para reducir el daño que podrían producir. 96 FIGURA 36.- Mapa de ubicación de las 10 posibles Lagunas Sísmicas indicando los grandes eventos sísmicos; que en el pasado, habrían ocurrido en estas áreas (Fuente propia). 97 RECOMENDACIONES En este estudio se aplicó un método estadístico el cual se encarga de analizar la distribución de las áreas de ruptura de los grandes terremotos para identificar las regiones donde estos grandes eventos no se han producido en los últimos tiempos. Estas regiones son conocidas como Lagunas Sísmicas las cuales son calificadas como las áreas más propensas en donde se origine un gran terremoto en el futuro. A la fecha no existe ningún método eficaz para la predicción de los terremotos, por lo que se recomienda a la población ya las autoridades correspondientes, tomar conciencia de la situación sísmica en Sudamérica para poder estar preparados y saber qué hacer antes, durante y después de un terremoto con el fin de reducir las pérdidas humanas y materiales que se presentan como consecuencia de estos fenómenos. 98 BIBLIOGRAFÍA Audebaud, E., Capdevile, R., Dalmayrac, B., (1973).- Les traits geologiques essentiels des Andes Centrales (Perou – Bolovie). Rev. Géogr. Phys. Géol. Dynam. 2nd ser. 15 (1- 2), 73-114. AstroyCiencia.com – Imagen – Tectónica de la Tierra. http://www.astroyciencia.com/2008/02/06/la-tectonica-de-la-tierra/ Aydan, O., F. Imamura, T. Suzuki, I. Febrin, A. Hakam, M. Mera, y P. Devi (2007).- A reconnaissance report on the Bengkulu Earthquake of September 12, 2007. Published jointly by Japan Society of Civil Engineers and Japan Association for Earthquake Engineering. 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