Universidad José Simeón Cañas
“UCA”
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
Materia: Ingeniería Geológica
Tema: Terremotos y sismología
Autor: Carlos Enrique Campos Mejía
00002415@uca.edu.sv
Catedrático: Ing. José Alexander Chávez H.
jalexanderchavez@gmail.com
Fecha: 9 de Junio de 2016
INTRODUCCION
La ciencia ha intentado, durante siglos, descubrir cuáles eran las causas de las
fuerzas de la naturaleza. Porque los terremotos son uno de los cataclismos más
frecuentes de la naturaleza, la humanidad ha convivido con ellos desde sus
orígenes y ha observado como la tierra, símbolo de solidez, se estremece a
menudo bajo sus pies causando, en un abrir y cerrar de ojos, la destrucción de
obras que han costado años de esfuerzo , así como cambios increíbles en el
paisaje; el éxito de la ciencia vino de la mano de invención de sofisticados
instrumentos, los sismógrafos, que permitieron escuchar los latidos de la tierra
mediante el registro de las ondas sísmicas causadas por los terremotos.
Los terremotos son lo consecuencia de la tectónica de placas, un proceso que
no solo se manifiesta en forma de destrucción sino que constituye uno de los
factores clave para que la vida en la tierra sea posible. Y es que el movimiento
de las placas que forman la parte más externa de la tierra solida también es la
causa de la creación de volcanes, generados de la atmosfera y de las
condiciones necesarias para la evolución de la vida e nuestro planeta.
Gran parte de nuestro conocimiento actual sobre la estructura y composición
del interior terrestre y, por tanto, sobre las fuerzas internas que causan la
deriva continental, se debe a la sismología, la ciencia que estudia los
terremotos y que constituye la herramienta principal para entender, predecir y
utilizar los procesos geológicos y sus mecanismos en el bien de la sociedad.
Uno de los objetivos prioritarios ha de ser aportar el conocimiento
sismológico a la sociedad con el objetivo de minimizar los daños causados por
los sismos y todas sus formas de manifestación.
Inducción a Los Terremotos
Tenemos la impresión de que pisamos tierra firme, pero no es así. La litosfera
está sujeta a movimientos más o menos intensos, que se producen con mucha
frecuencia. Los movimientos de la litosfera son denominados sismos. El paso
de un camión o de un tren puede producir un ligero microsismo (mikros,
pequeño); una erupción volcánica o un movimiento diastrófico pueden
originar un sismo muy violento o macrosismo (makros, grande) al cual
denominamos terremoto.
Los sismos que se producen cada año se calculan en centenas de millares de
ellos; los observatorios registran anualmente más de treinta mil. Por fortuna,
muy pocos alcanzan la categoría de terremotos, y la mayoría ocurren en los
fondos oceánicos (maremotos) y en regiones pocos pobladas.
“La causa de los terremotos según Gheyselinnk et al. (1950) nos dice que los
terremotos tienen dos causas principales: la actividad volcánica y el
diastrofismo.
Como las áreas volcánicas y sísmicas coinciden se creyó, durante mucho
tiempo, que la causa principal de los terremotos eran las erupciones
volcánicas. Aunque los volcanes, al entrar en actividad, pueden provocar
fuertes terremotos, estos son de tipo local y menos intenso casi siempre que
los terremotos de origen diastrófico.”
“Wilson et al (2007) La causa de los terremotos es la repentina liberación de
esfuerzos acumulados a lo largo de grietas y fallas. Según la teoría geológica
de la tectónica de placas, la capa superior del planeta consiste en placas
rígidas: enormes planchas de roca que se mueven muy lentamente unas
respecto a otras. Continuamente se acumulan tensiones, sobre todo en los
límites entre placas.
Cuando por fin las placas resbalan, la energía de este suceso liberador de
esfuerzos viaja hacia afuera en forma de ondas (sísmicas), desde un punto bajo
la superficie llamado foco. El punto en la superficie que está directamente
sobre el foco se llama epicentro y recibe el mayor impacto del terremoto.”
Tectónica de placas
“Biblioteca temática escolar (2006) La litosfera se fracciona en siete grandes
placas. Las diferencias de densidad y temperatura de estas placas litosfericas
en contacto con la astenosfera originan corrientes de convección (la materia
más fría tiende a descender, mientras que la más caliente asciende) que
explican su desplazamiento. Los límites de estas placas están sometidos a
enormes fuerzas de tensión, de compresión o de cizalla. Según si el
movimiento es divergente, convergente o de traslación lateral.
Estas poderosas fuerzas se manifiestan en procesos geológicos internos, como
por ejemplo los volcanes, las fallas, los terremotos, la formación de cordilleras
o la expansión de los océanos. Las siete grandes placas son: placa del Pacifico,
Euroasiática, Norteamericana, Sudamericana, Africana, Indoaustraliana y la
de Antártida. Además existen numerosas microplacas: caribe, filipina,
Iraniana, etc.
Limites divergentes: se produce una separación entre las placas litosfericas
que ocasiona la ruptura de los continentes y de la formación de los océanos.
También se denominan límites constructivos, ya que los materiales del magma
suben hacia la superficie y se solidifican construyendo nueva corteza oceánica
y expandiendo el fondo oceánico.
Limites convergentes: se establecen entre las placas que tienden a juntarse.
También se llaman límites destructivos, porque transforman parte de la
litosfera. Cuando dos placas chocan, la más pesada se hunde bajo la más
liviana y se fusiona con a astenosfera. El proceso del hundimiento de la placa
litosferica en el manto se llama subducción y provoca la formación de fosas.
La fricción entre placas también originan terremotos y el aumento de la
temperatura favorece a la actividad volcánica.”
“Fronteras tectónicas según Ugalde et al (2009); existen básicamente tres tipos
de límites entre placas tectónicas: convergentes, divergentes y fallas de
transformación. Los márgenes divergentes se forman cuando las corrientes de
convección procedentes del interior del manto llegan a la base de la litosfera.
Provocando tensión y flujo de calor que finalmente originan que la litosfera se
debilite y se rompa, separándose los dos lados gradualmente. El espacio
dejado por la separación se rellena de magma, material fundido del interior
terrestre, que al llegar a la superficie se solidifica rápidamente. Este continuo
proceso creador de nueva coraza oceánica es el responsable de la existencia de
cadenas de volcanes submarinos denominados dorsales centro-oceánicas,
causantes de la mayor parte del vulcanismo del planeta. Los terremotos se
localizan en estas zonas a lo largo de las líneas dorsales. El nivel de actividad
sísmica es bajo y los terremotos ocurren a poca profundidad.
Los márgenes convergentes son de dos tipos: zonas de subducción y zonas de
colisión. A medida que la placa oceánica se aleja de la dorsal, se enfría
gradualmente y se hace más densa, más incluso que la atmosfera y, en ese
momento, comienza a hundirles. En el lugar donde una placa tectónica se
hunde bajo otra se crean profundas fosas abisales. Se denominan zonas de
subducción. Los terremotos en zonas de subducción pueden ser superficiales,
intermedios y profundos y se localizan a lo largo de planos inclinados,
mostrando así el movimiento de la placa que se está hundiendo. Aquí la
actividad sísmica es muy frecuente y los terremotos pueden ser de gran
magnitud.”
Estructuras tectónicas: Fallas.
“biblioteca temática escolar (2006) E l movimiento de las placas de la litosfera
genera fuerzas tectónicas que someten las rocas de la corteza a esfuerzos
enormes, de modo que se deforman y aparecen las llamadas estructuras
tectónicas. En la formación de estas tiene gran importancia la temperatura y la
humedad al que se encuentran las rocas y el tiempo durante en el que actúan
las fuerzas deformantes, estas estructuras se pueden agrupar en dos grandes
grupos: los pliegues y las fallas.
Las fallas; cuando los esfuerzos a que están sometidas las rocas superan el
valor crítico de ruptura, se fracturan. Dentro de las facturas se distinguen, por
un lado, las diaclasas y, por otro, las fallas y cabalgamientos. Las diaclasas se
originan a causa de la fragilidad de las rocas sobre las que actúa un esfuerzo
discontinuo, pero no implican ni acortamiento ni ensanchamiento del terreno.
En caso de las fallas, al haber desplazamiento, si se produce una modificación
del terreno: se acorta, si se trata de esfuerzos de compresión, o se ensancha, si
son esfuerzos de distensión.
Tipos de fallas:
Las fallas se clasifican en función de la posición del plano de falla, las fuerzas
que originan el desplazamiento y el tipo de movimiento, así se distinguen:
Fallas verticales: si el plano de falla se encuentra cerca de la vertical
Fallas normales: si han actuado fuerzas de distensión y el desplazamiento esta
sobre un plano inclinado
Fallas inversas: si las fuerzas han sido de compresión y el desplazamiento ha
sido por un plano inclinado
Fallas horizontales: si el desplazamiento ha sido lateralmente.”
Los sismos
La actividad sísmica se explica por el movimiento de las placas litosféricas en
la corteza terrestre y se produce principalmente en las fronteras de estas
placas, donde se acumulan importantes tensiones por la subducción, la fricción
en los desplazamientos o la presión de los choques litosféricos. Cuando estas
tensiones se descargan, liberan una gran cantidad de energía en forma de
vibraciones que se propagan por el interior de la tierra. Las ondas que llegan a
la superficie sacuden el suelo y provocan vibraciones del terreno, que pueden
ocasionar graves daños. Luego, los temblores se suceden: son las replicas.
“Biblioteca temática escolar (2006) hipocentro, epicentro y ondas. El
hipocentro es el punto de origen del sismo y se encuentra en el interior de la
corteza terrestre. Se llama epicentro al punto de la superficie terrestre situado
justo en la vertical encima del hipocentro; en lo que respecta, en la superficie,
es donde las ondas sísmicas se notan con mayor intensidad, y a partir de él se
extiende en forma de círculos. Las vibraciones en el hipocentro producen las
ondas sísmicas que se propagan por el interior de la tierra. Hay dos tipos de
ondas que se originan en el hipocentro: las ondas P, primarias o
longitudinales, que vibran en el mismo sentido que se propagan; las ondas S,
secundarias o transversales, que vibran en sentido transversal al de su
propagación.
A partir del epicentro se originan las ondas L o superficiales que se transmiten
por la superficie y son las que provocan los efectos destructivos del sismo.”
“Wilson et al (2007) Las letras P y S provienen de las palabras primaria y
secundaria, e indican la relativa rapidez de las ondas (en realidad, sus tiempos
de llegada a las estaciones de monitoreo). En general, las ondas primarias
viajan a través de los materiales con mayor rapidez que las secundarias, y son
las que primero se detectan. La intensidad de un terremoto en la escala Richter
se relaciona con la energía liberada en forma de ondas sísmicas.”
Ciclos sísmicos
“Arantza Ugalde (2009) Los procesos de acumulación de esfuerzos y su
relajación sobre una zona de fractura constituyen lo que se conoce como el
ciclo sísmico. De una manera simplificad el ciclo sísmico se puede describir
como constituido por una primera fase de acumulación de deformaciones
elásticas. Esta fase puede tardar desde algunos años hasta cientos de años,
dependiendo de su duración, de si los terremotos son intraplaca o interplaca y
de la velocidad relativa de las placas de cada región. Para los terremotos
intraplaca el proceso es más complejo y es más difícil relacionar la duración
del ciclo sísmico con la velocidad de las placas. Un terremoto de magnitud
siete produce un desplazamiento de aproximadamente un metro. La velocidad
de las placas varía entre 1 mm/año y 6 a 8 cm/año si suponemos un
desplazamiento de 1 cm/año, este se tardaría en acumularse unos 100 años, y
si fuera de 1 mm/año, unos 1,000 años. La situación se complica pues
sabemos que los esfuerzos acumulados se van relajando en forma de pequeños
terremotos y también se pueden relajar de forma asismica con deslizamientos
lentos sin que se produzcan terremotos.
Una falla activa, por lo tanto, está sujeta a este tipo de proceso cíclico, en el
que los terremotos grandes que relajan los esfuerzos acumulados se repiten a
intervalos más o menos regulares. La acumulación de esfuerzos es debida al
movimiento relativo de las placas y de la fricción que impide este
movimiento, a lo largo de las fallas que forman el borde de las placas.”
Caracteres de los terremotos
“Gheyselink et al (1950) Los terremotos pueden definirse como movimientos
violentos de la corteza terrestre. Ocurren en forma de sacudidas, la principal
dura varios segundos, o, a lo sumo, un minuto o dos; pero previamente pueden
registrarse sacudidas de menor intensidad; cuando estas se producen a
continuación de la sacudida mayor, son denominados replicas.
El punto donde se origina el terremoto en el interior de nuestro planeta es
denominado hipocentro. El hipocentro se localiza frecuentemente entre 15 a
45 km de la superficie, pero algunas veces su profundidad se ha calculado en
más de 600 km.
La zona de la superficie terrestre situada directamente encima del hipocentro
es denominada epicentro. Es aquí donde el terremoto se siente con mayor
intensidad. El movimiento originado por el terremoto se transmite en forma de
ondas. Estas ondas se mueven a través del interior de la tierra y por la
superficie, y, al ser registrados por los sismógrafos, permiten conocer la zona
donde se produjo el terremoto y su intensidad.”
Efectos de los terremotos
“Enciclopedia autodidactica Quillet (1968) Las sacudidas verticales se
producen en la región central; los objetos son lanzados al espacio, las casas
saltan hechas pedazos, y grandes surtidores de agua y masas de tierra se
proyectan hasta alturas de 50 a 100 metros.
Las sacudidas horizontales producen el derrumbamiento de los edificios.
Las sacudidas ondulatorias producen en la superficie del suelo movimiento en
oleaje, que dobla los rieles y retuerce las chimeneas en las fábricas. A causa de
las grandes sacudidas sísmicas, se producen en el suelo fracturas o fallas. Se
abren numerosas grietas o hendiduras que alcanzan a veces varios kilómetros
de longitud; algunas de estas vuelven a cerrarse, pero otras permanecen
abiertas hasta que se llenan con materiales de arrastre.”
“Gheyselink et al (1950) De todos los fenómenos naturales ninguno aterroriza
más al hombre que los terremotos. Afortunadamente, la mayoría de los
terremotos se produce en los fondos oceánicos (maremotos) o en regiones
deshabilitadas. Los terremotos pueden ocasionar cambios en el relieve, grietas
extensas, deslizamientos y avalanchas, variaciones en los cursos de los ríos y
otros fenómenos igualmente impresionantes. Cuando los terremotos se
producen en los fondos oceánicos o cerca de las áreas costeras pueden dar
lugares a grandes desastres, al originar grandes olas, llamadas tsunamis en
japonés.”
Sismología
“Universidad tecnológica nacional, análisis estructural; La sismología es la
ciencia que estudia todo los referente a los sismos: la fuente que los produce
(localización, orientación, mecanismo, tamaño, etc.), las ondas elásticas que
generan (modo de propagación, dispersión, amplitudes, etc.) y el medio físico
que atraviesan dichas ondas. El estudio de la fuente sísmica incluye el estudio
de las causas, así como el de procesos que se presentan en ella, y es
importante para elaborar modelos realistas que ayuden a la predicción de
terremotos.
Por su parte, el estudio de las ondas sísmicas es importante porque además de
que de ellas depende el tipo de daños que causa un sismo, nos dan
información acerca de lo que está ocurriendo en la fuente y del medio material
que han atravesado. Finalmente, el estudio del medio es importante porque
nos permite conocer cómo está constituido el planeta sobre cuya superficie
vivimos, tanto a pequeñas profundidades (lo que tiene aplicaciones en minería,
petróleo, etc.), como a grandes profundidades. Conocer el medio permite
localizar correctamente los sismos y estudiar las ondas que generan.”
“La Sismología es una Ciencia bastante joven (segunda mitad del siglo
19). Es la ciencia relacionada a todos los aspectos sísmicos:
Sismología observacional
- Registro de sismos (micro-sismología)
- Catalogamiento sísmico
- Efectos sísmicos de observación (macro-sismología)
Ingeniería sismológica
- Estimación del peligro y riesgo sísmico
- Construcción antisísmica
Sismología física
- Estudio de las propiedades del interior de la Tierra
- Estudio de las características de fuentes sísmicas
Sismología de exploración
- Aplicación de métodos sísmicos
Así mismo la Sismología es una Ciencia, internacional y multidisciplinaria,
que junta la física con las geociencias (geología, geografía).”
Sismógrafo.
“Gheyselink et al (1950) es el aparato de precisión empleado para registrar la
ocurrencia de los terremotos. Como las ondas sísmicas recorren grandes
distancias, los terremotos pueden ser registrados por sismógrafos muy lejos
del epicentro. Mediante este aparato se puede conocer la duración, intensidad
y lugar en que se produjo un terremoto.
El sismógrafo se basa en el principio de la inercia. Un cuerpo pesado
(péndulo), pendiente de un muelle, apenas se moverá hacia arriba y abajo,
aunque el muelle se mueva verticalmente. En los sismógrafos modernos se
sujetan un peso de un muelle, y este se suspende de un brazo previamente
fijado con concreto sobre roca sólida. Al péndulo se le coloca un equipo que
emite un rayo de luz y frente a este, un cilindro movido por un mecanismo de
relojería, semejante al de otros aparatos registradores. Si la corteza terrestre es
sacudida por las ondas de un terremoto, se moverá verticalmente el cilindro,
mientras el peso, por la inercia, se mantendrá inmóvil. En cuyo caso el rayo de
luz señalara en el papel fotográfico sensible que envuelve el cilindro la
intensidad de las ondas sísmicas en forma de sismograma. Actualmente hay
sismógrafos más complejos y perfectos pero que siguen el mismo principio
físico.”
Medición de terremotos: escalas.
“Enciclopedia visual de las preguntas, LA TIERRA;
Escala de Richter: mide la energía liberada en el foco de un sismo. Un temblor
de magnitud 7 es diez veces más fuerte que uno de magnitud de 6, cien veces
más que uno de 5 y mil más que uno de 4.
Escala de Mercalli: mide la intensidad de un temblor evaluada en daños.
Como los efectos de la superficie de un sismo disminuyen con la distancia con
respecto al foco, depende de la posición del sismógrafo.”
Tabla de comparación entre las dos escalas: Mercalli y Richter
IMPORTANCIA DEL TEMA EN LA INGENIERIA.
Sismo resistencia.
Las edificaciones deben de seguir un patrón estandarizado en forma para las
protecciones eventuales de los sismos. Es muy recomendable que los diseños
de una vivienda o de un edificio sea realizado por un arquitecto que tenga
nociones de la sismo resistencia ya que estos fenómenos en muchos casos
ponen en riesgo la vida humana y la vivienda. Para que una vivienda sea
considerada sismo resistente debe de cumplir ciertas condiciones como la
ubicación de los muros, la manera en las que se colocan las vigas de amarre y
también el grueso de las paredes. La sismo resistencia es un atributo que es
destinado a una edificación de acuerdo a su configuración geométrica y a las
técnicas de diseño que tiene empleadas para resistir las fuerzas de un
movimiento sísmico. Para lograr que un sismo le cause el mínimo daño a una
propiedad es necesario que la simetría en los volúmenes sea una de las
características principales de la estructura. La simplicidad se logra
proyectando diseños sencillos que faciliten la distribución de los muros y la
simetría, lo que proporciona que las partes que conforman los volúmenes estén
ubicadas en los ejes de una manera equilibrada. La forma regular es la forma
más recomendaba para un proyecto ya que no hay presencia de irregularidades
en la conformación geométrica, las formas irregulares no son recomendables
ya que al estar compuesto por volúmenes diferentes a la hora de un sismo se
comportan totalmente diferente una de las otras y pueden provocar fuerzas
irregulares a la edificación. En cuanto a la disposición de los muros, no es
recomendable colocar los muros en una misma dirección ya que si las fuerzas
sísmicas vienen perpendiculares a la dirección de los muros la estructura se
comportaría de una manera sumamente débil y no habría capacidad para
enfrentar las ondas sísmicas.
Un elemento muy importante en la sismo resistencia son los materiales, es
necesario que haya uniformidad en la estructura para que se desempeñen
funciones similares en la edificación, dentro de la continuidad en la
construcción se recomienda que los ejes de los muros sean colineales. En
Colombia se ha establecido un conjunto de normas para el diseño y la
construcción sismo resistente lo que da mucho que prometer para los
Próximos
proyectos.
Teniendo en cuenta que la gran mayoría de las víctimas en los sismos o
terremotos las generan las construcciones y edificaciones, se creó un código
que al momento de construir y edificar casas, apartamentos o edificios se le
debe dar una total aplicación para proteger la vida de los pobladores.
En consecuencia las normas sismo-resistentes defienden primordialmente la
vida humana ante la posibilidad de que ocurra un sismo y la defensa de la
propiedad que no deja de ser un subproducto de la defensa de la vida.
CONCLUSIONES
• Analizando lo documentado anteriormente, puedo dar ciertas
reflexiones y conclusiones, primeramente que la sismología es una
ciencia que se tiene que tener más en cuenta, sobre todo para la
construcción (ámbito de la carrera ingeniería civil), esta ciencia nos
ayuda a comprender las interacciones de la tierra con la superficie; el
buen manejo de este tema podría ayudar a un buen diseño, y no solo
hablando estéticamente , sino que, el buen manejo de esta información
puede ahorrar inversiones, mantener edificaciones en buen estado y
sobre todo prevenir desastres que conlleven a la muerte de personas, por
eso la sismología no es algo que se tiene que tomar muy a la ligera sino
que con más énfasis y mayor seriedad.
• En el salvador, podría decirse que en construcciones tanto de viviendas
y hasta de proyectos grandes se obvian algunas investigaciones de este
tipo por el simple hecho de ahorrar recursos para la obra en sí; para
acortamiento de tiempo y que el proyecto salga en el tiempo estimulado
pero puede que resulte algo muy serio el estar ignorando todas estas
investigaciones, ya que tarde o temprano, las catástrofes pueden ocurrir.
• Un buen manual o normativa sería algo muy importante para que los
ingenieros y constructores puedan basarse y puedan seguir para evitar
problemas posteriores; en cierto modo esto facilitaría mucho más el
buen diseño de obras urbanas como obras grandes. En si la sismología
juega un papel muy importante en las construcciones y su
mantenimiento en la superficie.
BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS.
*en el mismo libro:
• *GHEYSELINK, R.; “La tierra inquieta, una geología para todos.”
Labor, 1950.
• *FENTON, CARROL LANE; “La corteza terrestre.” Buenos Aires,
Espasa-Calpe, Argentina, 1946.
• *HOLMES, ARTHUR; “Geologia física.” Barcelona, Juventud, 1954.
• *BRETZ, J. HARLAN; “Geofísica Meteorológica, oceanografía,
geología.” Buenos Aires-Mexico, Espasa-Calpe, Argentina, 1946.
• *FINCH, V. C. & TREWARTHA, G. T.; “Geografia Fisica” Mexico,
F.C.E., 1954.
• *HINDS, NORMAN E. A.; “Geomorphology”, New York, Prentice
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• *LANE FENTON, CARROL; “La corteza terrestre”, Buenos Aires,
Espasa-Calpe, 1946.
• WILSON, D. & BUFFA, J. & LOU, B.: “FISICA”, México, sexta
edición, Pearson educación, Capitulo 13: vibraciones y ondas (página
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• MARISA B. (comp.), 2009; “Enciclopedia visual de las preguntas: La
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• ALBERTO CASASIN (comp.), 2006, “Biblioteca temática escolar;
geología y astronomía: tierra y universo.” 95 págs., Barcelona, Sol90.
• QUILLET, A., 1973; “Enciclopedia autodidactica QUILLET.” Tomo
III, 526 págs., México, AQ.
• BRUCE, A. BOLT,; 1981, “Terremotos”, 263 págs., Barcelona,
REVERTÉ.
• ARANTZA UGALDE (comp.), 2009, “Terremotos, cuando la tierra
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• ARQHYS ARQUITECTURA: “sismo resistencia”, se puede encontra
en:
http://www.arqhys.com/construccion/sismo-resistencia.html;
consultado (2/6/2016)
• Universidad Tecnologica Nacional: “sismología”, se puede encontrar
en:
http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/civil/analisisestructuralII/GuiaDeE
studio/PDF/Unidad_1_01.pdf, consultado (1/6/2016)
• Geofisica:
“sismología”,
se
puede
encontrar
http://ingenieriageofisica.scienceontheweb.net/sismologia.html,
consultado (2/6/2016).
en: