Fundamentos de Sismología

Unidad 01
Sesión 02
Ing. Yosep Cáceres Callo
 Fundamentos de Sismología
1. Tectónica de placas
2. Mecanismos de generación de terremotos
3. Silencio sísmico
4. Ondas sísmicas
5. Intensidad
6. Magnitud
1. Tectónica de Placas
 1. Tectónica de Placas: Historia

Antes del desarrollo de la Tectónica de Placas como una

ciencia, ya existían filósofos que creían que los continentes
de hoy eran piezas fragmentadas de una gran masa
preexistente (“supercontinente”).

Pangea, del vocablo griego “todas las tierras” seria el

supercontinente del cual provienen todos los continentes; es
la pieza clave de la teoría de la “deriva de continentes”
1. Tectónica de Placas: Historia
1. Tectónica de Placas: Historia
1. Tectónica de Placas: Historia

Configuración
actual de los
continentes.
1. Tectónica de Placas: Historia
1. Tectónica de Placas: Historia
 1. Tectónica de Placas: Evidencias
Emparejamiento de Costas: La similitud de las líneas costeras de los
diferentes continentes sugiere que pudieron estar alguna vez conectadas.
Pero el hecho de que estaban separadas a veces por miles de kilómetros,
sugirió una deriva continental o la tectónica de placas.

Taylor, el primer defensor de la tectónica de placas, argumentó en parte

sobre la base del emparejamiento de la costa este de América del Sur y
África occidental. Su caso estaba debilitado por obvias áreas de falta de
emparejamiento, pero luego se dio cuenta de que la adecuación de la
plataforma continental en torno a estos continentes era la prueba clave del
emparejamiento.
1. Tectónica de Placas: Evidencias
La erosión pudo afectar
significativamente la geometría de
la costa. Una vez que se logró
cartografiar cuidadosamente esas
plataformas continentales, el
emparejamiento de estas costas fue
impresionante. La ilustración de
arriba sigue a Lutgens & Tarbuck,
que dan crédito de la cartografía
detallada a A. G. Smith.
 1. Tectónica de Placas: Evidencias
La Glaciación de Gondwana: La expansión de los casquetes polares
durante las glaciaciones deja huellas en el registro geológico como lo son
depósitos de material acarreado por el hielo y marcas de abrasión en rocas
que estuvieron en contacto con las masas de hielo durante su
desplazamiento. Ambos de estos tipos de evidencia de un evento glacial
pérmico (hace 280 millones de años) han sido reportados en Sudamérica,
África, India, Australia y Antártida. En las reconstrucciones de Gondwana,
las áreas afectadas por la glaciación son contiguas a pesar de ocupar lo que
hoy en día son distintos continentes. Inclusive las direcciones de flujo del
hielo, obtenidas a partir de las marcas de abrasión, son continuas de África
occidental a Brazil y Argentina así como lo son de Antártida a India.
1. Tectónica de Placas: Evidencias
 1. Tectónica de Placas: Evidencias
Datos litológicos y estructurales: Las distribuciones de rocas
cristalinas, rocas sedimentarias y yacimientos minerales forman
patrones que continúan ininterrumpidos en ambos continentes cuando
Sudamérica y Africa son restituidos cerrando el océano Atlántico. Por
ejemplo, las cadenas montañosas orientadas E-W que atraviesan
Sudáfrica continúan cerca de Buenos Aires, Argentina. Los estratos
sedimentarios tan característicos de sistema Karoo en Sudáfrica, que
consisten en capas de arenisca y lutita con mantos de carbón, son
idénticos a los del sistema Santa Catarina en Brasil.
 1. Tectónica de Placas: Evidencias
Datos Paleontológicos: Estudios de la distribución de plantas y animales
fósiles también sugieren la existencia de Pangea. Impresiones de hojas de
un helecho, Glossopteris, están ampliamente distribuidas en rocas de África,
Sudamérica, India y Australia. La reconstrucción de Gondwana restringe el
área de influencia de Glossopteris a una región contigua del
supercontinente. La distribución de fósiles de vertebrados terrestres
también apoya esta interpretación. La existencia de tetrapodos en todos los
continentes durante el Triásico es una indicación de que había conexiones
terrestres entre las masas continentales. En particular la distribución del
reptil fósil Mesosaurus en África y Sudamérica, dadas sus características tan
distintivas y la ausencia de especies similares en otras regiones es un fuerte
indicio de una continuidad entre estos continentes durante el Pérmico.
1. Tectónica de Placas: Evidencias
 1. Tectónica de Placas: Evidencias
El Rompecabezas de Placas Tectónicas: Después de que los geofísicos
habían sido los más asiduos críticos de la hipótesis de deriva continental, es
curioso que la evidencia más contundente que finalmente se acumuló a
favor de la hipótesis haya sido precisamente de índole geofísica. En los años
30 el geofísico japonés Wadati documentó el incremento en la profundidad
de los sismos en función de la distancia tierra dentro hacia el continente. Al
mismo tiempo el sismólogo Hugo Benioff documentaba la misma variación y
resaltaba el hecho de que las zonas de alta sismicidad no estaban
distribuidas de manera uniforme sobre el globo terráqueo, sino que éstas se
alojaban en fajas más o menos continuas asociadas a algunas márgenes
continentales.
 1. Tectónica de Placas: Evidencias
Después de la Segunda Guerra Mundial, y en gran medida por razones
militares, se desarrolló la nueva ciencia de la oceanografía, durante los años
50. Los oceanógrafos documentaron la presencia de una enorme cadena
montañosa submarina en el medio del Atlántico Norte que se levantaba
más de 2,000 m sobre los abismos de aproximadamente 4,000 m de
profundidad a cada lado. A principios de los años 60 el geofísico H.H. Hess
sugirió un mecanismo que podría explicar la deriva continental, basándose
en las variaciones topográficas de los océanos. Hess propuso que las rocas
de los fondos marinos estaban firmemente ancladas al manto que les
subyacía. Conforme se apartaban dos enormes masas de manto, acarreaban
pasivamente el fondo oceánico y surgía de las profundidades terrestres
material fundido que formaba una cadena volcánica y que rellenaba el vacío
formado por la separación de los fondos oceánicos.
 1. Tectónica de Placas: Evidencias
Hess propuso que las rocas de los fondos marinos estaban firmemente
ancladas al manto que les subyacía. Conforme se apartaban dos enormes
masas de manto, acarreaban pasivamente el fondo oceánico y surgía de las
profundidades terrestres material fundido que formaba una cadena
volcánica y que rellenaba el vacío formado por la separación de los fondos
oceánicos. Si esto fuera cierto, razonó Hess, para evitar un crecimiento
indefinido de la Tierra era necesario que en alguna parte de ella fuera
consumido material cortical. Propuso entonces que los sitios donde esto
ocurría eran las profundas fosas oceánicas que bordeaban algunos
continentes y arcos de islas.
1. Tectónica de Placas: Evidencias
 1. Tectónica de Placas: Evidencias
En 1963, los geofísicos ingleses Frederick Vine y Drummond Matthews, de la
Universidad de Cambridge, publicaron un artículo en la revista Nature
donde presentaron datos a favor de la brillante pero especulativa idea de
Hess. En este artículo, Vine y Matthews reportaron mediciones de
anomalías magnéticas en los fondos marinos al sur de Islandia, obtenidas
mediante un magnetómetro muy sensible remolcado por un buque. Los
registros magnetométricos indicaban patrones lineales muy claros de
anomalías magnéticas positivas (donde la fuerza magnética era mayor que
el promedio) y negativas (donde la fuerza magnética era menor que el
promedio). Las anomalías magnéticas eran también simétricas con respecto
al eje de la cadena montañosa del fondo marino.
 1. Tectónica de Placas: Evidencias
Esta observación encajaba con la del francés Bernard Bruhnes, quien en
1906 había propuesto que el campo magnético terrestre se invertía más o
menos cada medio millón de años. Vine y Matthews concluyeron que las
rocas volcánicas de los fondos marinos estaban registrando la polaridad del
magnetismo terrestre en el momento de su cristalización; conforme se
invertía esta polaridad cada 500,000 años, las rocas que se formaban
constantemente en las dorsales oceánicas iban registrando los cambios de
polaridad. De esta manera propusieron que la anchura de las franjas
magnéticas debería ser igual a la velocidad de separación de las placas,
multiplicada por la duración del intervalo de tiempo entre inversiones de
polaridad.
1. Tectónica de Placas: Evidencias
 1.TECTÓNICA DE PLACAS: Fundamentos
• Según la Teoría Tectónica de placas, la Litósfera descansa sobre la
Astenósfera, una capa que se encuentra en estado de semifusión por
las altas temperaturas del interior de la Tierra.
• Debido a los gradientes de temperatura en el interior de la tierra,
parte del material de la astenósfera se expande y se eleva hasta
alcanzar la litósfera, para luego dispersarse horizontalmente dando
lugar a las llamadas corrientes de convección en la astenósfera.
TECTÓNICA DE PLACAS
 TECTÓNICA DE PLACAS
• Las corrientes de convección arrastran consigo grandes porciones de
la litósfera, placas tectónicas, con una velocidad entre 1 y 6 cm.
• Existe una permanente interacción entre los bordes de las placas, lo
que causa casi la totalidad de los terremotos en el planeta.
• Cuando dos placas se arrastran en sentido contrario forman un borde
denominado de extensión o divergente.
TECTÓNICA DE PLACAS
TECTÓNICA DE PLACAS

Apuntes del curso Ingeniería Antisísmica – Alejandro Muñoz, PUCP

SUBDUCCIÓN
1) Falla por concentración de
tensiones por fricción o trabajo
mecánico. Los sismos son producidos
con mayor frecuencia por éste tipo
de falla.
2) Falla de tracción por flexión al
curvarse la placa y fallar por
desgarramiento (diferente curvatura).
3) Falla en el extremo más
profundopor compresión o
desplazamiento de volúmenes de
masas de distinta densidad.
TECTÓNICA DE PLACAS

Apuntes del curso Ingeniería Antisísmica – Alejandro Muñoz, PUCP

 TECTÓNICA DE PLACAS
• Otro tipo de borde es el de subducción, de movimiento convergente,
esto sucede cuando una placa se introduce por debajo de otra y
penetra la astenósfera donde se vuelve a fundir.
• Los bordes de colisión se deben también a un movimiento
convergente de placas.
• Cuando dos placas se deslizan paralelas al borde se trata de un
margen de transformación o de fractura.
• Las características de los sismos dependen fundamentalmente del
tipo de bordes donde se producen.
https://www.youtube.com/watch?v=Srj9xtTcCrc
 FORMAS DE INTERACCIÓN

1. Subducción 4. Acreciòn
Una placa se sumerge 2. Transcursiòn 3. Extrusiòn Una placa crece a
o consume bajo otra. Desplazamiento Dos placas se alejan. Expensa de otra. (La
(Costa Occidental de horizontal tangencial (La Africana y la Arábiga con la Asia; la
Sudamérica. Placa de entre dos placas. Sudamericana) India con la Asia)
Nazca está (Falla de San Andrés,
sumergiéndose bajo la CA, USA)
placa Sudamericana)
TECTÓNICA DE PLACAS
TECTÓNICA DE PLACAS
TECTÓNICA DE PLACAS

https://evcnoticias.files.wordpress.com/2016/05/falla-de-san-andres.jpg?w=641
 TERREMOTOS
El movimiento relativo entre las placas que estan en contacto producen
puntos de concentración de tensiones donde se acumula gran cantidad
de energía de deformación. Cuando se alcanza el límite de ruptura y/o
la capacidad de fricción, se produce el deslizamiento reacomodándose
las placas y liberando la energía en forma de ondas que transmiten el
movimiento hasta la superficie.

https://www.youtube.com/watch?v=k_V2QJQoB1o
 2. MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS
a. Origen tectónico: se caracteriza por la gran cantidad de energía que
liberan, comprometiéndose vastas extensiones y por la cierta
continuidad con que ocurre.
b. Grandes explosiones.
c. Actividad volcánica.
d. Derrumbe de cavernas subterráneas.
e. Cambios de presión en masas de suelo.
Casos b, c, d y e, de efecto relativamente esporádico e infrecuente (se
siente en zonas pequeñas de pocos km2).
 MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS
La litosfera está sometida a cargas que la van deformando. Mientras los
esfuerzos que acompañan las deformaciones pueden ser soportados
por el material, en la corteza se incrementan sus deformaciones y se
almacena energía de deformación elástica.
Cuando estos esfuerzos alcanzan valores elevados se produce un
rompimiento de material en la corteza y la energía se libera en forma
de fricción, calor y ondas sísmicas durante unos segundos.
MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS

http://4.bp.blogspot.com/_z8dm03HXbho/TTUOIRLjFkI/AAAAAAAAAw
4/j6gcdggkQY0/s1600/kobe2.jpg
MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS

Apuntes del curso Ingeniería Antisísmica – Alejandro Muñoz, PUCP

 MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS
Epicentro y foco
El punto en la superficie de falla donde se produce el inicio de la
ruptura o centro de la propagación de las ondas sísmicas se denomina
foco o hipocentro.
Las ubicación de este punto se identifica por sus coordenadas
geográficas (latitud, longitud) y profundidad.
La proyección del foco en la superficie terrestre se denomina epicentro.
MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS

http://joachim.cl/geologia/ilustr
aciones/sismos/south_america.j
pg
 MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS
Parámetros de falla
La ruptura que genera un terremoto se inicia y se propaga en una
superficie denominada plano de falla.
El movimiento relativo de los bloques de la corteza a ambos lados de la
falla se mide por el desplazamiento promedio denominado dislocación
(Δ ) y por el ángulo que forma el vector desplazamiento con la
horizontal.
La zona de ruptura tiene un contorno irregular cuya dimensión
horizontal máxima se denomina longitud de falla (L) y cuyo ancho (D)
se mide en el plano de falla perpendicular a L.
MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS

Apuntes del curso Ingeniería Antisísmica – Alejandro Muñoz, PUCP

 MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS
Tipos de falla
Se reconocen tres tipos de fallas de acuerdo al movimiento de la roca y
la inclinación con el plano de falla.
• Falla de desgarre: Movimiento horizontal de las rocas a ambos lados
del plano de falla.
• Fallas normales e inversas: Movimiento de la roca en dirección
perpendicular a la traza.
Existen también fallas combinadas
MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS

Apuntes del curso Ingeniería Antisísmica – Alejandro Muñoz, PUCP

MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS

Fallas geológicas activas en el Perú

Se puede considerar que una falla está activa cuando se
le asocian terremotos ocurridos entre los últimos 10 o 35
mil años.
MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS
Falla Ubicación
Chaquillbamba Entre Chaquillbamba y Marcabal, en los
departamentos de Cajamarca y La Libertad.
Quiches Entre Quiches y Chingalpo, en la margen
occidental del Rio Marañon, al NE de Huaraz.
Cordillera Blanca En la localidad de Chiquián, Ancash.
Huaytapallana Al pie de los nevados de la cordillera de
Huaytapallana, al NE de Huancayo.
Zurite Al NO de Cuzco.
Tambomachay Al borde de Cuzco.
Chulibaya Al NO de Tacna, entre Locumba e Ilabaya.

Apuntes del curso Ingeniería Antisísmica – Alejandro Muñoz, PUCP

 MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS
Distribución espacial de sismos en el mundo
Entre los terremotos de origen tectónico, el 95% se produce en los
bordes de placa que se denominan terremotos interplaca, el resto se
presentan en el interior y se denominan terremoto intraplaca.
Se denominan terremotos superficiales a aquellos cuyo foco se ubique
a menos de 60 Km. de profundidad, profundos a los generados a más
de 300 Km. y terremotos intermedios a aquellos cuyo foco este entre
los 60 y 300 Km.
MECANISMOS DE GENERACIÓN DE TERREMOTOS

Apuntes del curso Ingeniería Antisísmica – Alejandro Muñoz, PUCP

3. SILENCIO SÍSMICO
En zonas de baja sismicidad se esperan terremotos
pequeños, mientras que en zonas de elevada sismicidad
se puede suponer que en cualquier momento se
producirán terremotos importantes.
Existen zonas de conocida sismicidad que han
permanecido en silencio sísmico, sin terremotos, en las
ultimas décadas o centurias.
3. SILENCIO SÍSMICO

Apuntes del curso Ingeniería Antisísmica – Alejandro Muñoz, PUCP

4. ONDAS SÍSMICAS
Durante un sismo la energía que se libera desde el foco se irradia
en forma de ondas que atraviesan la roca y continúan
propagándose en la superficie.
Ondas de cuerpo
a. Ondas primarias (P): Se mueven en la misma dirección de la
propagación. Son mas veloces y pueden viajar en todo
material.
b. Ondas secundarias (S): Se mueven en dirección perpendicular
a la propagación. Tienen menor velocidad que las ondas P y
solo pueden viajar en materiales solidos.
Ondas de superficie
a. Ondas Love: Mueven horizontalmente el suelo en dirección
perpendicular a su propagación.
b. Ondas Rayleigh: Mueven las partículas en un plano vertical.
4. ONDAS SÍSMICAS

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4. ONDAS SÍSMICAS

Apuntes del curso Ingeniería Antisísmica – Alejandro Muñoz, PUCP

4. ONDAS SÍSMICAS
4. ONDAS SÍSMICAS
Registro del movimiento del suelo
En un punto de la superficie (estaciones sísmicas), se
registra la aceleración o el desplazamiento en tres
direcciones mutuamente perpendiculares, durante el
tiempo que dura el terremoto.
Los instrumentos que registran aceleraciones y
desplazamientos se denominan acelerómetros y
sismómetros.
4. ONDAS SÍSMICAS
 4. ONDAS SÍSMICAS
Localización del epicentro
5. INTENSIDAD
La intensidad sísmica mide cualitativamente los efectos
de un terremoto y delimita las áreas con efectos
similares. La intensidad se mide por el grado de daños a
las construcciones realizadas por el hombre, la cantidad
de perturbaciones en la superficie del suelo y el alcance
de la reacción animal en la sacudida
La intensidad depende de la energía total liberada por el
sismo así como de la distancia respecto al foco, geología
local y características del suelo.
5. INTENSIDAD

http://3.bp.blogspot.com/-db6BwnNplTo/T9KN3ZUTE1I/AAAAAAAAADI/PwtZWocfKdI/s1600/ESCALA+DE+MERCALLI.jpg
5. INTENSIDAD
5. INTENSIDAD
 6. MAGNITUD
El tamaño de un terremoto visto como un fenómeno tectónico
completo se denomina magnitud y se relaciona con la cantidad de
energía liberada durante el evento.
Richter propuso expresar la magnitud (M) en función del
desplazamiento (A en micrones) registrado a 100Km del epicentro por
un sismómetro. Para permitir mediciones a otras distancias, Ritcher
agregó un termino de correción A0.
 6. MAGNITUD
Esta magnitud puede expresarse solo para terremotos cercanos por eso
se le conoce como Magnitud Local (ML).
Para sismos lejanos se debe precisar el tipo de onda que se usa al
establecer la magnitud. Si se usan ondas de superficie se denota por
Ms y si se usan ondas de cuerpo se representa por mb.
La magnitud Ms se representa en función de la amplitud (A) y la
distancia al foco (R)