1.- SISMOLOGIA La sismología o seismología (del griego seísmos = sismo y logos= estudio) es una rama de la geofísica que que se enca encarrga del del estu estudi dio o de terremotos terremotos y y la propagación de las ondas mecánicas (sísmicas) que se generan en el interior y la supercie de la Tier la Tierra ra.. Estudiar la propagación de las ondas sísmicas, incluye la determinación del ipocentro, la locali!ación del determinado sismo y el tiempo que este aya durado. "us principales o#$eti%os son& El estudio de la propagación de las ondas sísmicas por el interior de la Tierra Tierra a n de conocer conocer su estructura estructura interna' interna' El estudio de las causas que dan origen a los tem#lores' La pre%ención de dao lertar a la sociedad so#re los posi#les daos en la región determinada •
• • •
La sis sismo molog logía ía incluy incluye, e, entre entre otros otros fenóm fenómeno enos, s, el estudi estudio o de maremotos maremotos y y mare$adas mare$adas asociadas ( tsunamis tsunamis)) y %i#raciones pre%ias a erupciones %olcánicas %olcánicas.. En general los terremotos se originan en los límites de placas tectónicas y tectónicas y son producto de la acumulación de tensiones por interacciones entre dos o más placas. La interpretación de los sismogramas sismogramas que que se registran al paso de las ondas sísmicas permite estudiar el interior de la tierra.
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1.1. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA La estructura interna de la Tierra , como la de otros planetas terrestres (planetas terrestres (planetas cuyo %olumen está ocupado principalmente de material rocoso), está di%idido en capas de densidad creci crecient ente. e. La Tier La Tierra ra tiene tiene una corte!a e+terna de silicatos solidicados, un manto %iscoso, y un ncleo con ncleo con otras dos capas, una e+terna sólidamente, muco más -uida que el manto y una interna sólida. ucas de las rocas que oy forman parte de la cort corte! e!a a se form formar aron on ace ace meno menoss de *// *// mill millon ones es (*0* (*0*/ / 1) de aos os. "in "in em#argo em#argo,, las formac formaciones iones minerale mineraless más antiguas antiguas conocida conocidass tienen tienen 2.2// 2.2// 3 millones (2,20*/ ) de aos, lo que nos indica que, al menos, el planeta a tenido una corte!a sólida desde entonces. * 4ran parte de nuestro conocimiento acerca del interior de la Tierra a sido inferido de otras o#ser%aciones. 5or e$emplo, la fuer!a de la gra%edad es gra%edad es una medida de la masa terrestre. 6espu7s de conocer el %olumen del planeta, se puede calcular su densidad. El cálculo de la masa y %olumen de las rocas de la supercie, y de las masas de agua, nos permiten estimar la densidad de la capa e+terna. La masa que no está en la atmósfera o en la corte!a de#e encontrarse en las capas internas.
La estructura de la tierra puede esta#lecerse segn dos criterios diferentes. "egn su composición química, el planeta puede di%idirse en corte!a, corte!a, manto y manto y ncleo (e+terno ncleo (e+terno e interno)' segn sus propiedades físicas se den denen en la litosfera, litosfera, la astenosfera, astenosfera , la mesosfera y el ncleo (e+ter (e+terno no e interno). Las capas se encuentran a las siguientes profundidades& 8apa Litosfera (% Litosfera (%ar aría ía loca localm lmen ente te entr entre e : y ;// ;// 9m) 9m)
5rofundidad (9m) / –
8orte!a ( 8orte!a (% %aría localmente entre : y / 9m)
/ – >:
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anto
>: – ;.13/
anto superior
>: – <
stenosfera
*// – ;//
anto inferior
<
?cleo e+terno
;.13/ – :.*//
?cleo interno
:.*// – <.>1
La di%isión de la tierra en capas a sido determinada determinada indirectamente indirectamente utili!ando el tiempo que tardan en %ia$ar las ondas sísmicas re-e$adas y refractadas, creadas por terremotos. Las ondas trans%ersales (", o secundarias) no pueden atra%e atra%esa sarr el ncleo ncleo,, ya que necesi necesitan tan un mater material ial %iscos %iscoso o o elá elást stico ico para para propa propagar garse, se, mient mientra rass que que la %eloci %elocidad dad de propa propagac gación ión es difer diferent ente e en las demás capas. Los cam#ios en dica %elocidad producen una refracción de#ido a la Ley de "nell. "nell . Las re-e+iones están causadas por un gran incremento en la %elocidad sísmica (%elocidad de propagación) y son parecidos a la lu! re-e$ada en un espe$o. 8apas denidas por su composición
@ista esquemática del interior de la Tierra. *& 8orte!a continental A ;& 8orte!a oceánica A >& anto superior A 2& anto inferior A :& ?cleo e+terno A <& ?cleo interno A & 6isc isconti ntinuid nuida ad de o ooro oro%iBi %iBiCC AD&A 6isc isconti ontin nuidad idad de 4uten#erg A 4uten#erg A 8& 6iscontinuidad de iecertALemann. iecertALemann . •
Corteza terrestre
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La corte!a terrestre es una capa comparati%amente na' su grosor oscila entre ** 9m en las dorsales oceánicas y / 9m en las grandes cordilleras terrestres como los ndes y el Fimalaya. Los fondos de las grandes cuencas oceánicas están formados por la corte!a oceánica, con un espesor medio de 9m' está compuesta por rocas mácas (silicatos de ierro y magnesio) con una densidad media de >,/ gGcm>. Los continentes están formados por la corte!a continental, que está compuesta por rocas f7lsicas (silicatos de sodio,potasio y aluminio), más ligeras, con una densidad media de ;, gGcm >. La frontera entre corte!a y manto se maniesta en dos fenómenos físicos. En primer lugar, ay una discontinuidad en la %elocidad sísmica, que se conoce como la 6iscontinuidad de ooro%icic, o HooH. "e cree que este fenómeno es de#ido a un cam#io en la composición de las rocas, de unas que contienen feldespatos plagioclásicos (situadas en la parte superior) a otras que no poseen feldespatos (en la parte inferior). En segundo lugar, e+iste una discontinuidad química entre cmulos ultramácos y ar!#urgitas tectoni!adas, que se a o#ser%ado en partes profundas de la corte!a oceánica que an sido a#ducidas dentro de la corte!a continental y conser%ada como secuencias oolíticas. •
Manto terrestre
El manto terrestre se e+tiende asta una profundidad de ;.13/ 9m, lo que le con%ierte en la capa más grande del planeta. La presión, en la parte inferior del manto, es de unos *2/ 45a (*,2 atm). El manto está compuesto por rocas silíceas, más ricas en ierro y magnesio que la corte!a. Las grandes temperaturas acen que los materiales silíceos sean lo sucientemente dctiles como para -uir, aunque en escalas temporales muy grandes. La con%ección del manto es responsa#le, en la supercie, del mo%imiento de las placas tectónicas. 8omo el punto de fusión y la %iscosidad de una sustancia dependen de la presión a la que est7 sometida, la parte inferior del manto se mue%e con mayor dicultad que el manto superior, aunque tam#i7n los cam#ios químicos pueden tener importancia en este fenómeno. La %iscosidad del manto %aría entre */ ;* y */;2 5aIs.2 8omo comparación, la %iscosidad del agua es apro+imadamente */ A> 5a.s, lo que ilustra la lentitud con la que se mue%e el manto. J5or qu7 es sólido el ncleo interno, líquido el e+terno, y semisólido el mantoK La respuesta depende tanto de los puntos de fusión de las diferentes capas (ncleo de ierroAníquel, manto, y corte!a de silicatos) como del incremento de la temperatura y presión conforme nos mo%emos acia el centro de la Tierra. En la supercie, tanto las aleaciones de ierroAníquel como los silicatos están sucientemente fríos como para ser sólidos. En el manto superior, los silicatos son normalmente sólidos (aunque ay puntos locales donde están derretidos), pero como están #a$o condiciones de alta temperatura y relati%amente poca CIV-3308-A PAG . 2
presión, las rocas en el manto superior tienen una %iscosidad relati%amente #a$a. En contraste, el manto inferior está sometido a una presión muco mayor, lo que ace que tenga una mayor %iscosidad en comparación con el manto superior. El ncleo e+terno, formado por ierro y níquel, es líquido a pesar de la presión porque tiene un punto de fusión menor que los silicatos del manto. El ncleo interno, por su parte, es sólido de#ido a la enorme presión que ay en el centro del planeta. •
Núceo terrestre
La densidad media de la Tierra es :.:*: 9gGm >. Esta cifra lo con%ierte en el planeta más denso del sistema solar. "i consideramos que la densidad media de la corte!a es apro+imadamente >./// 9gGm >, de#emos asumir que el ncleo terrestre de#e estar compuesto de materiales más densos. Los estudios sismológicos an aportado más e%idencias so#re la densidad del ncleo. En sus primeras fases, ace unos 2.:// millones de aos, los materiales más densos, derretidos, se a#rían undido acia el ncleo en un proceso llamado diferenciación planetaria, mientras que otros menos densos a#rían migrado acia la corte!a. 8omo resultado de este proceso, el ncleo está compuesto ampliamente de ierro (e)(1/M), $unto con níquel (?i) y %arios elementos más ligeros. Ntros elementos más densos, como el plomo (5#) o el uranio (O) son muy raros, o permanecieron en la supercie unidos a otros elementos más ligeros. 6i%ersas mediciones sísmicas muestran que el ncleo está compuesto de dos partes, una interna sólida de *;;/ 9m de radio y una capa e+terna, semisólida que llega asta los >2// 9m. El ncleo interno sólido fue descu#ierto en *3>< por Pnge Lemann y se cree de forma más o menos unánime que está compuesto principalmente de ierro con algo de níquel. 5ara e+plicar el comportamiento de las ondas sísmicas cuando atra%iesan el ncleo interno, algunos cientícos an inferido un ordenamiento y empaquetado atómico que sería coerente con la estructura contínua de un nico cristal de ierro que formara todo el ncleo interno. : < El ncleo e+terno rodea al interno y se cree que está compuesto por una me!cla de ierro, níquel y otros elementos más ligeros. Qecientes propuestas sugieren que la parte más interna del ncleo podría estar enriquecida con elementos muy pesados, con mayor nmero atómico que el cesio (8s)(transA 8esio, elementos con nmero atómico mayor de ::). Esto incluiría oro (u), mercurio (Fg) y uranio (O). "e acepta#a, de manera general, que los mo%imientos de con%ección en el ncleo e+terno, com#inados con el mo%imiento pro%ocado por la rotación terrestre (efecto 8oriolis), son responsa#les del campo magn7tico terrestre, mediante un proceso descrito por la ipótesis de la dínamo. El ncleo interno está demasiado caliente para mantener un campo magn7tico permanente (%er temperatura de 8urie) pero pro#a#lemente esta#ilice el creado por el ncleo e+terno. 5rue#as recientes sugieren que el ncleo interno podría rotar ligeramente más rápido que el resto del planeta. 1 En agosto de ;//: un grupo de geofísicos pu#licaron, en la re%ista "cience que, de acuerdo con sus cálculos, el ncleo interno rota apro+imadamente entre /,> y /,: grados más al CIV-3308-A PAG . :
ao que la corte!a. 3 */ Las ltimas teorías cientícas e+plican el gradiente de temperatura de la Tierra como una com#inación del calor remanente de la formación del planeta, calor producido por la desintegración de elementos radiacti%os y el enfriamiento del ncleo interno.
1.!. TEMPERATURAS Y PRESIONES La temperatura de la atmósfera terrestre %aría con la altitud. La relación entre la altitud y la temperatura es distinta dependiendo de la capa atmosf7rica considerada& troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera. Las di%isiones entre una capa y otra se denominan respecti%amente tropopausa' estratopausa' mesopausa y termopausa. •
Tro"os#era
"us principales características son& "u espesor alcan!a desde la supercie terrestre (tanto terrestre como acuática o marina) asta una altitud %aria#le entre los < 9m en las !onas polares y los *1 o ;/ 9m en la !ona intertropical medida que se su#e, disminuye la temperatura en la troposfera, sal%o algunos casos de in%ersión t7rmica que siempre se de#en a causas locales o regionalmente determinadas. En la troposfera suceden los fenómenos que componen lo que llamamos tiempo meteorológico. La capa inferior de la troposfera se denomina la capa geográca, que es donde se producen la mayor proporción de fenómenos geográcos, tanto en el campo de la geografía física como en el campo de la geografía umana. La temperatura mínima que se alcan!a al nal de la troposfera es de A:/ R8 apro+. •
Estratos#era
"u nom#re o#edece a que está dispuesta en capas más o menos ori!ontales (o estratos). "e e+tiende entre los 3 o *1 9m asta los :/ 9m de altitud. La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera de la Tierra. medida que se su#e, la temperatura en la estratosfera aumenta. Este aumento de la temperatura se de#e a que los rayos ultra%ioleta transforman al o+ígeno en o!ono, proceso que in%olucra calor& al ioni!arse el aire, se con%ierte en un #uen CIV-3308-A PAG . <
conductor de la electricidad y, por ende, del calor. Es por ello que a cierta altura e+iste una relati%a a#undancia de o!ono (o!onosfera) lo que implica tam#i7n que la temperatura se ele%e a unos A> R8 o más. "in em#argo, se trata de una capa muy enrarecida, muy tenue. •
Ozonos#era
"e denomina capa de o!ono, u o!onosfera, a la !ona de la estratosfera terrestre que contiene una concentración relati%amente alta de o!ono. Esta capa, que se e+tiende apro+imadamente de los *: 9m a los 2/ 9m de altitud, rene el 3/ M del o!ono presente en la atmósfera y a#sor#e del 3 M al 33 M de la radiación ultra%ioleta de alta frecuencia. •
Mesos#era
Es la tercera capa de la atmósfera de la Tierra. "e e+tiende entre los :/ y 1/ 9m de altura, contiene solo el /.* M de la masa total del aire. Es la !ona más fría de la atmósfera, pudiendo alcan!ar los Es importante por −1/ R8. la ioni!ación y las reacciones químicas que ocurren en ella. La #a$a densidad del aire en la mesosfera determina la formación de tur#ulencias y ondas atmosf7ricas que actan a escalas espaciales y temporales muy grandes. •
Ionos#era
En la termosfera o ionosfera (de <3G3/ a los
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termosfera de la Tierra tam#i7n incluye la región llamada ionosfera. En ella se encuentra el /.* M de los gases. •
E$os#era
La ltima capa de la atmósfera de la Tierra es la e+osfera (
PRESIONES ATMOS%ERICAS La %ariación con la altura de la presión atmosf7rica con el conocimiento que se tiene del magnetismo o de la densidad atmosf7rica es lo que se conoce como Ley #arom7trica. La diferencia de presión entre dos capas separadas por un es& pues se supone la densidad constante. La ley de la densidad suponiendo el aire como un gas ideal aplicada
a
la
supercie
de
la
Tierra
resulta
una
densidad
del
aire . 5retendemos su#ir una montaa no e+cesi%amente alta (para que la densidad sea constante) y queremos sa#er cómo disminuirá la presión a medida que ascendemos 8omo la densidad del mercurio es& es **.*// %eces mayor que la densidad del aire resulta que la presión disminuye * mm de Fg cuando nos ele%amos ***// mm es decir **,* m. ora #ien como 2 5a son > mm de Fg la presión disminuye 2 5a cada >>,> m es decir * 5a cada 1 m de ascenso. En una atmósfera isoterma la presión %aría con la altura siguiendo la ley&
donde es la masa molecular, g la aceleración de la gra%edad, A/ es la diferencia de alturas entre los ni%eles con presiones 5 y 5 / y T es la temperatura a#soluta media entre los dos ni%eles, y Q la constante de los
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gases perfectos. El eco de que la temperatura %aríe sí limita la %alide! de la fórmula. 5or el contrario, la %ariación de la aceleración de la gra%edad es tan sua%e que no afecta. •
Escaa &e at'ra
La escala de altura es la altura a la que ay que ele%arse en una atmósfera para que la presión atmosf7rica disminuya en un factor e=;,*1*1;. Es decir la disminución de presión es 5ara calcularla #asta con poner en la Ley #arom7trica
resulta&
5ara la atmósfera de la Tierra la escala de alturas F es de 1,2; 9m. En función de la escala de alturas F la presión puede e+presarse& y análogamente para la densidad&
1.(. SISMOS On terremoto (del latín terra ‘tierra ’, y motus ‘mo%imiento’), tam#i7n llamado seísmo o sismo (del griego SUSVWX YseismósZtem#lor o tem#lor de tierra) es un fenómeno de sacudida #rusca y pasa$era de la corte!a terrestre producida por la li#eración de energía acumulada en forma de ondas sísmicas. Los más comunes se producen por la ruptura de fallas geológicas. Tam#i7n pueden ocurrir por otras causas como, por e$emplo, fricción en el #orde de placas tectónicas, procesos %olcánicos o incluso pueden ser producidas por el om#re al reali!ar prue#as de detonaciones nucleares su#terráneas. El punto de origen de un terremoto se denomina ipocentro. El epicentro es el punto de la supercie terrestre directamente so#re el ipocentro. 6ependiendo de su intensidad y origen, un terremoto puede causar despla!amientos de la corte!a terrestre, corrimientos de tierras, maremotos (o tam#i7n llamados tsunamis) o la acti%idad %olcánica. 5ara medir la energía li#erada por un terremoto se emplean di%ersas escalas, entre ellas, la escala de Qicter es la más conocida y utili!ada en los medios de comunicación.
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alla de "an ndr7s. La posi#ilidad de un terremoto en 8alifornia (Estados Onidos) es una de las más altas del mundo. Tanto es así que ya se le llama H Te Dig NneH al futuri#le sismo. La causa de los terremotos se encuentra en la li#eración de energía de la corte!a terrestre acumulada a consecuencia de acti%idades %olcánicas y tectónicas, que se originan principalmente en los #ordes de la placa . unque las acti%idades tectónicas y %olcánicas son las causas principales por las que se generan los terremotos ay otros factores que pueden originarlos& cumulación de sedimentos por desprendimientos de rocas en las laderas de las montaas, undimiento de ca%ernas. odicaciones del r7gimen -u%ial. @ariaciones #ruscas de la presión atmosf7rica por ciclones. •
• •
Estos fenómenos generan e%entos de #a$a magnitud, que generalmente caen en el rango de microsismos& tem#lores detecta#les sólo por sismógrafos.
1.). SISMOS EN *OLI+IA El N#ser%atorio de "an 8ali+to a tra%7s de un estudio reali!ado el ;//2 y respaldado por */ uni%ersidades internacionales, identicaron el origen de sismicidad de Doli%ia que se di%ide en tres fuentes sismog7nicas, las cuales asimismo se su# di%iden y pueden ser identicadas en una profundidad : 9ilómetros, esta#lece el informe. La su# fuente relacionada con allas 5otencialmente cti%as (5) que generaron sismicidad, pro#a#lemente, en la 7poca geológica del oloceno, que corresponde al periodo 8uaternario, donde sus e%idencias son %isi#les en supercie e identicadas por los rasgos geológicos, geomorfológicos y estructurales presentes en sedimentos recientes. La caracteri!ación de las fallas es posi#le o#tenerlas, tam#i7n, con otras metodologías como geodesia la cual permiten conocer el tipo de falla, tasa de mo%imiento, longitud de despla!amiento, magnitud pro#a#le, y las etapas de retorno en %arios centenares o miles de aos. La su# fuente con sismicidad en diferentes capas de la corte!a, generalmente a profundidades mayores a cinco 9ilómetros, son frecuentes, principalmente en el departamento de 8oca#am#a, mientras que la frecuencia menor en los departamentos de "anta 8ru!, 8uquisaca, La 5a!, Nruro y 5otosí y dispersa en los departamentos de Tari$a, Deni y 5ando. Los sismos están u#icados al interior de la placa de ?a!ca, se caracteri!an por una gran acti%idad, alcan!ando ocasionalmente magnitudes asta oco, sin CIV-3308-A PAG . */
generar mayores consecuencias y siendo sentidos le%emente en el epicentro, esto de#ido a gran profundidad. La acti%idad sísmica u#icada entre *// a >:/ 9ilómetros de profundidad, denominados sismos intermedios, la frecuencia de ocurrencia es la mayor de los sismos de fuente de su#ducción. "e concentran en los departamentos de La 5a!, (sud oeste), Nruro y 5otosí. ientras que los que ocurren a profundidades entre :// a // 9ilómetros, denominados sismos profundos, su característica principal es que son poco frecuentes, pero pueden generar sismos de gran magnitud, como los detectados en *332 de magnitud 1 [, ocurrido a <>: 9ilómetros por de#a$o de Qurrena#aque, 6epartamento del Deni. "u ocurrencia es por de#a$o los departamentos de La 5a! (norte), "anta 8ru! y Tari$a. Las energías de las ondas sísmicas se propagan por las diferentes capas de la corte!a u otras irregularidades (entre los límites de las capas de la corte!a), aumentando o disminuyendo y modicando la amplitud yGo generando %ariaciones en las frecuencias de sus ondas.
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N#ser%atorio "an 8ali+to es la nica institución sismológica en Doli%ia El N#ser%atorio "an 8ali+to (N"8) es la nica institución sismológica en Doli%ia, que inició sus acti%idades el *\ de mayo de *3*>. El prestigio alcan!ado a ni%el internacional, fue reconocido por los c7le#res sismólogos 4uten#erg y Qicter en su li#ro "eismicity of te Eart (*323), quienes e+presaron que& “la estación sísmica de La 5a! es una de las más importantes en el mundo ”. La Qed "ísmica de Doli%ia, operada por el N#ser%atorio "an 8ali+to consta de cuatro estaciones sísmicas analógicas y ;* estaciones digitales, las cuales están u#icadas en los departamentos de La 5a!, Tari$a, 5otosí, 8oca#am#a, Deni, 8uquisaca, Nruro y "anta 8ru!. 1.,. %ALLAS ACTI+AS EN *OLI+IA ?om#re de la Longitud alla ]m.
en Tipo de alla Terremoto 5otencial á+imo
cacaci Fuarina ]en9o "an rancisco ^ue#rada inasa Tari$a 5eas Llo$eta Escoma Qio Deni
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1.. SISMOS EN ORURO
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<,2 ,2 :,* :,: :,< ,* 2, <, ,2 mayor a <,: calculado con reca!o 1,*
6atos t7cnicos del sismo que i!o tem#lar a Nruro El sismo de >. en la escala de Qicter que se registró ayer a las *>&*/ oras en Nruro, fue la noticia más comentada por la ciudadanía en las calles de la ur#e y en los sitios de internet, como portales de noticias y redes sociales. Las repercusiones no se de$aron de esperar, principalmente en las redes sociales como el ace#oo9 y T[itter, donde los internautas e+presaron sus comentarios de distintas maneras, por e$emplo& HEl sismo me dio miedoH, Q.8.6. H_o sentí, pero pienso que es un sacudón más interno, ya que de#emos re-e+ionar so#re las cosas que acemos en esta %idaH, ].5.@. HTem#lor en Nruro, no lo puedo creerH, 5.D.Q. HNruro tem#ló por apro+imadamente tres segundosH, `..@.@. HOii … Tem#ló Nrurito se sintió fuerte nomásH, 5.. HTem#lor en Nruro 8on el cora!ón a mil + ora ^u7 sustooo respirarH, 4.8.T. HTem#ló NruroH, ..". Hin del mundo seoresH, T.D.8. HTem#lor "usto sustoH, .8.P. HTem#lor "e tiró mis parlantesH, Q.6.F.Q. H^ orri#leeee ese tem#lor muero de ner%iosH, b.L.4. 1.. /IPOCENTRO Y EPICENTRO •
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El ipocentro o foco es la !ona en el interior de la Tierra donde inicia la ruptura de la falla& desde aí se propagan las ondas sísmicas. El epicentro es el punto en la supercie terrestre situado directamente encima del ipocentro.
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!. !.METODOS DE MEDICION !.1 SISMOGRA%O On sismógrafo es un instrumento usado para medir mo%imientos de la Tierra. "e #asa en el principio de inercia de los cuerpos, como sa#emos este principio nos dice que todos los cuerpos tienen una resistencia al mo%imiento o a %ariar su %elocidad. sí, el mo%imiento del suelo puede ser medido con respecto a la posición de una masa suspendida por un elemento que le permita permanecer en reposo por algunos instantes con respecto al suelo. El mecanismo consiste usualmente en una masa suspendida de un resorte atado a un soporte acoplado al suelo, cuando el soporte se sacude al paso de las ondas sísmicas, la inercia de la masa ace que 7sta permane!ca un instante en el mismo sitio de reposo. 5osteriormente cuando la masa sale del reposo, tiende a oscilar. "in em#argo, ya que esta oscilación posterior del p7ndulo no re-e$a el %erdadero mo%imiento del suelo, es necesario amortiguarla. En la gura de la dereca se a representado un aparato en el que el amortiguamiento se logra por medio de una lámina sumergida en un líquido (comnmente aceite). Este era el m7todo utili!ado en los aparatos antiguos, actualmente se logra por medio de #o#inas o imanes que e$ercen las fuer!as amortiguadoras de la oscilación li#re de la masa. "i se su$eta un lápi! a la masa suspendida, para que pueda inscri#ir en un papel pegado so#re un cilindro que gira a %elocidad constante, se podrá registrar una componente del mo%imiento del suelo. El instrumento asta aquí descrito, detecta la componente %ertical del mo%imiento del suelo y se conoce como sismógrafo %ertical. El papel donde tra!a el mo%imiento se conoce como sismograma.
8omo el mo%imiento del suelo tiene lugar en las tres dimensiones del espacio, los mo%imientos del suelo tam#i7n tienen dos componentes ori!ontales. 5ara medir este mo%imiento se requiere de p7ndulos ori!ontales que oscilan como una puerta aunque con el e$e ligeramente inclinado para lograr un punto de esta#ilidad. Ono de estos sismógrafos ori!ontales se orienta en la dirección ?A
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" y otro en la EAN. On e$emplo de sismógrafo ori!ontal es el que se muestra en la gura siguiente.
demás del p7ndulo y el sistema de amortiguamiento los sismógrafos emplean un sistema de amplicación para producir registros que puedan ser anali!ados a simple %ista. ntiguamente la amplicación se reali!a#a por medio de un sistema mecánico, en la actualidad la amplicación se reali!a electrónicamente. Los sismómetros actuales son sumamente sensi#les a los mo%imientos de tierra' por e$emplo mo%imientos tan pequeos como *G*/,///,/// de cent7sima (distancias casi tan pequeas como espacios atómicos) pueden ser detectados en lugares sumamente quietos. Los sismómetros comnmente registran mo%imientos de mucas y diferentes fuentes naturales' como tam#i7n aquellas causadas por el om#re' por e$emplo mo%imientos de los ár#oles a causa del %iento, olas golpeando las playas, y ruidos de coces y grandes camiones. El mo%imiento del suelo con respecto a la masa se efectua#a en los primeros instrumentos por medio de una pluma o estilete que inscri#ía so#re un tam#or giratorio. 6espu7s se introdu$o la inscripción so#re película o papel fotográco de un a! de lu! re-e$ado en la masa o sistema amplicador del sismógrafo. ctualmente e+isten sismógrafos que detectan el mo%imiento de la masa electrónicamente y lo digitali!an para ser almacenado en cinta magn7tica u otros medios de almacenamiento digital.
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!.!. ACELEROGRA%O On acelerógrafo no es lo mismo que un sismógrafo. El acelerógrafo registra la aceleración del suelo durante un terremoto. Estos aparatos son utili!ados en análisis de mo%imiento fuerte (grandes sismos) ya que an sido diseados para resistir tales sacudidas. La red de instrumentos del La#oratorio de Pngeniería "ísmica se compone nicamente de acelerógrafos. Estos instrumentos permiten, entre otros& Estimar el %alor má+imo de aceleración del suelo durante un terremoto. Este %alor se usa para disear estructuras sismoAresistentes. 8alcular la duración de mo%imiento fuerte en el sitio donde se u#ica. 5or lo general, la duración aumenta conforme aumenta la distancia desde el epicentro. 8rear mapas de intensidad instrumental que re-e$an los sitios donde la sacudida es más fuerte o más d7#il. 8alcular la respuesta del suelo de manera que se pueda planicar la construcción de estructuras seguras en el futuro. 8alcular espectros de diseo y respuesta que e%entualmente pueden ser utili!ados por el 8ódigo "ísmico para regular el tipo de construcción en diferentes !onas sísmicas de 8osta Qica. Qeali!ar estudios de amena!a sísmica mediante el uso de ecuaciones que predicen el comportamiento de los %alores má+imos de un terremoto en función de la distancia. otografía de un acelerógrafo modelo "A* usado en el pasado.
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0. PLACAS TECTONICAS Ona placa tectónica o placa litosf7rica es un fragmento de litosfera que se mue%e como #loque rígido sin que ocurra deformación interna so#re la astenósfera (manto e+terior o superior) de la Tierra. La tectónica de placas es una teoría que e+plica la estructura y la dinámica de la supercie terrestre. Esta#lece que la litosfera (la porción superior más fría y rígida de la Tierra) está fragmentada en una serie de placas que se despla!an so#re la astenósfera. Esta teoría tam#i7n descri#e el mo%imiento de las placas, sus direcciones e interacciones. La litosfera terrestre está di%idida en placas grandes y en placas menores o microplacas. En los #ordes de las placas se concentra acti%idad sísmica, %olcánica y tectónica. Esto da lugar a la formación de grandes cadenas y cuencas. La Tierra es el nico planeta del sistema solar con placas tectónicas acti%as, aunque ay e%idencias de que en tiempos remotos arte, @enus y alguno de los sat7lites galileanos, como Europa, fueron tectónicamente acti%os. 0.1. TIPOS DE PLACAS Las placas litosf7ricas son esencialmente de dos tipos, segn la clase de corte!a que forma la supercie. Fay dos clases de corte!a& la oceánica y la continental. •
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Pacas ocen2cas. Están cu#iertas íntegramente por corte!a oceánica, delgada, de composición #ásica& ierro y magnesio dominantes. parecen sumergidas en toda su e+tensión, sal%o por e+istencia de edicios %olcánicos intraplaca, de los cuales los destacados por altos aparecen emergidos, o por arcos insulares (de islas) en alguno de sus #ordes. Los e$emplos más nota#les se u#ican en el 5acíco& la del 5acíco, la placa de ?a!ca, la placa de 8ocos y la placa ilipina. Pacas 32$tas. "on placas parcialmente cu#iertas por corte!a continental y así mismo en parte por corte!a oceánica. La mayoría de las placas es de estas características. 5ara que una placa sea íntegramente continental tendría que carecer de #ordes de tipo di%ergente (dorsales) en su contorno. En teoría esto es posi#le en fases de con%ergencia y de colisión de fragmentos continentales. sí pueden interpretarse algunas su#placas que constituyen los continentes. @alen como e$emplos de placas mi+tas la placa "udamericana y la placa Euroasiática.
Pacas tect4n2cas &e 3'n&o
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ctualmente e+isten las siguientes placas tectónicas en la supercie de la Tierra con límites más o menos denidos, que se di%iden en *: placas mayores (o principales) y 2> placas menores (o secundarias).
0.!. PLACAS MAYORES Las *: placas mayores
Las *: placas tectónicas mayores& • • • • • • • • • • • • • • •
5laca fricana 5laca ntártica 5laca rá#iga 5laca de 8ocos 5laca de ?a!ca 5laca del 8ari#e 5laca del 5acíco 5laca Euroasiática 5laca ilipina 5laca Pndia 5laca Pndoaustraliana 5laca `uan de uca 5laca ?orteamericana 5laca "cotia 5laca "udamericana
0.0. PLACAS MENORES Las 2> placas menores
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apa detallado que muestra las placas tectónicas con sus %ectores de mo%imiento. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
5laca muria 5laca puliana o driática 5laca 8a#e!a de 5á$aro o 6o#erai 5laca de ltiplano 5laca de natolia 5laca de Dirmania 5laca de Dismarc9 del ?orte 5laca de Dismarc9 del "ur 5laca de 8ilo7 5laca de utuna 5laca de 4orda 5laca de `uan ernánde! 5laca de ]ermadec 5laca de anus 5laca de ao9e 5laca de ?u#ia 5laca de N$ots9 5laca de N9ina[a 5laca de 5anamá 5laca de 5ascua 5laca de "and[ic 5laca de "etland 5laca de Timor 5laca de Tonga 5laca de la "onda 5laca de las 8arolinas 5laca de las arianas 5laca de las ?ue%as F7#ridas 5laca de los ndes del ?orte 5laca del rrecife de Dalmoral 5laca del rrecife de 8on[ay 5laca del E+plorador 5laca del ar de Danda 5laca del ar Egeo o Fel7nica 5laca del ar de las olucas 5laca del ar de "alomón 5laca 4alápagos
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5laca Praní 5laca ?iuafoou 5laca Qi%era 5laca "omalí 5laca oodlar9 5laca _angt!e
(. ESCALAS DE INTENSIDAD SISMICA (.1. ESCALA DE RIC/TER La escala sismológica de Qicter, tam#i7n conocida como escala de magnitud local (L), es una escala logarítmica ar#itraria denominada así en onor del sismólogo estadounidense 8arles Qicter (*3//A*31:). La escala de Qicter mide la magnitud de un sismo. tra%7s de ella se puede conocer la energía li#erada en el ipocentro o foco, que es aquella !ona del interior de la tierra donde se inicia la fractura o ruptura de las rocas, la que se propaga mediante ondas sísmicas. Es una escala logarítmica, no e+istiendo limites inferior ni superior. 6e acuerdo a esta escala, un sismo tiene un nico %alor o grado Qicter. La magnitud Qicter se calcula mediante una e+presión matemática, cuyos datos se o#tienen del análisis de los registros instrumentales. 6e#ido a su carácter logarítmico, cuando la amplitud del mo%imiento o energía li#erada por el sismo %aría por un factor de */, la magnitud cam#ia en una unidad. sí, un sismo de magnitud será die! %eces más fuerte que un e%ento de magnitud <, y cien %eces más fuerte que uno de magnitud :. 6e#ido a ciertas limitaciones en la escala de Qicter, esta a sido sustituida en la actualidad por la escala de magnitud de momento (), la cual es completamente independiente del tipo de instrumento. La escala de Qicter sigue siendo ampliamente usada de#ido a que se puede calcular rápidamente. El sismo más grande, registrado instrumentalmente en el mundo, alcan!ó una magnitud momento () de 3.: Qicter el ;; de mayo de *3
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o#ser%ando los efectos o daos producidos en las construcciones, o#$etos, terrenos y el impacto que pro%oca en las personas. El %alor de la intensidad de un sismo en un cierto lugar se determina de acuerdo a una escala pre%iamente esta#lecida. "e an desarrollado %arias escalas para medir la intensidad de un sismo pero la más usada es la escala de ercalli, que a estado en uso desde *3>*. 6e#e su nom#re al %ulcanólogo italiano 4iuseppe ercalli. Fa sido modicada %arias %eces y en la actualidad la escala se conoce como la Escala de ercalli odicada, a#re%iada comnmente como . Es una escala cualitati%a, mediante la que se mide la intensidad de un sismo. 8onstituye la percepción de un o#ser%ador entrenado para esta#lecer los efectos de un mo%imiento telrico en un punto determinado de la supercie de la tierra. La escala modicada de ercalli %a desde el grado P asta el bPP. un mismo sismo, con un nico grado Qicter, se le pueden otorgar distintos grados en la Escala de ercalli, de acuerdo a la percepción o efectos de ese mo%imiento en cada punto donde se a perci#ido. Esto e+plica el por qu7 a un mismo sismo sensi#le, con un nico grado Qicter, se le otorgan distintos grados ercalli en los distintos puntos geográcos donde se a de$ado sentir. ("e e+presan en los nmeros romanos del P al bPP) 5or lo tanto, el uso de la Escala de ercalli requiere& Tener en cuenta los efectos que distorsionan la percepción de la intensidad (percepción personal), que depende del lugar en que uno se encuentra& altura, tipo de edicación, tipo de suelo, modalidad de construcción, entre otros factores. `unto con tener presente lo anterior, al momento de precisar la Pntensidad, se sugiere consultar a otras personas con qu7 intensidad perci#ieron el sismo. 6e preferencia no de#en encontrarse en el mismo lugar. Esta medición cualitati%a es la que orienta directamente las acciones de protección ci%il frente a la ocurrencia de sismos mayores o destructores (terremotos). Qe%isemos la Escala de ercalli 8ada sismo sensi#le se maniesta, en cada punto donde se a de$ado sentir, de determinada manera. N#ser%ar tales características permitirá otorgar un determinado grado al sismo en la Escala de ercalli. Pntensidad
6escripción
P. uy d7#il
Lo ad%ierten muy pocas personas y en condiciones de percepción especialmente fa%ora#les (reposo, silencio total, en estado de mayor concentración mental, etc.)
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PP. 67#il
Lo perci#en sólo algunas personas en reposo, particularmente las u#icadas en los pisos superiores de los edicios.
PPP. Le%e
"e perci#e en el interior de los edicios y casas. ?o siempre se distingue claramente que su naturale!a es sísmica, ya que se parece al paso de un %eículo li%iano.
P@. oderado
Los o#$etos colgantes oscilan %isi#lemente. Es sentido por todos en el interior de los edicios y casas. La sensación perci#ida es seme$ante al paso de un %eículo pesado. En el e+terior la percepción no es tan general.
@. 5oco uerte
"entido por casi todos, an en el e+terior. 6urante la noce mucas personas despiertan. Los líquidos oscilan dentro de sus recipientes y pueden derramarse. Los o#$etos inesta#les se mue%en o se %uelcan.
@P. uerte
Lo perci#en todas las personas. "e siente inseguridad para caminar. "e quie#ran %idrios de %entana, %a$illas y o#$etos frágiles. Los mue#les se despla!an y se %uelcan. "e producen grietas en algunos estucos. "e ace %isi#le el mo%imiento de los ár#oles y ar#ustos.
@PP. uy fuerte
"e e+perimenta dicultad para mantener en pie. "e perci#e en automó%iles en marca. 8ausa daos en %eículos y estructuras de al#ailería mal construidas. 8aen tro!os de estucos, ladrillos, cornisas y di%ersos elementos electrónicos.
@PPP. 6estructi%o
"e ace difícil e inseguro el mane$o de %eículos. "e producen daos de consideración y a %eces derrum#e parcial de estructuras de al#ailería #ien construidas. 8aen cimeneas, monumentos, columnas, torres y estanques. Las casas de madera se despla!an y se salen totalmente de sus #ases.
Pb. Quinoso
"e produce inquietud general. Las estructuras corrientes de al#ailería #ien construidas se daan y a %eces se derrum#an totalmente. Las estructuras de madera son remo%idas de sus cimientos. "e pueden fracturar las caerías su#terráneas.
b. 6esastroso
"e destruye gran parte de las estructura de al#ailería de toda especie. lgunas estructuras de madera #ien construidas, incluso puentes, se destruyen. "e producen grandes daos en represas, diques y malecones. Los rieles
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de ferrocarril se deforman le%emente. uy pocas estructuras de al#ailería quedan en pie. Los bP. uy rieles del ferrocarril quedan fuertemente deformados. Las desastroso caerías quedan totalmente fuera de ser%icio. bPP. 8atastróco
El dao es casi total. "e despla!an grandes masas de rocas. Los o#$etos saltan al aire. Los ni%eles y perles de las construcciones quedan distorsionados.
). MAGNITUD DE LOS SISMOS La magnitud de un sismo es una medida de la energía sísmica li#erada durante el proceso de ruptura de una falla. E+isten mucas formas di%ersas de medir la energía. 8ada una de estas formas es una adaptación a los instrumentos e+istentes con los que se registran las ondas sísmicas. Es por ello que e+isten mucos tipos de magnitudes' m#, ", , etc. La mayoría de estas magnitudes tienen %alide! nicamente para un pequeo rango de magnitudes. "olo la magnitud , la medida del momento sísmico (o) es la que tiene %alide! para cualquier rango de magnitudes. La magnitud mide la energía li#erada por un sismo y por lo tanto es un parámetro intrínseco del sismo, esto es, la magnitud de un sismo es la misma sin importar donde se realice la medida. La intensidad, por otro lado, estima los efectos de un sismo so#re las construcciones umanas, depende muco de la distancia al foco del sismo' de las condiciones del suelo' de las condiciones de los edicios' de la percepti#ilidad de la gente' de la profundidad del foco' y poco de la energía sísmica
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,. TAMA5O DE LOS SISMOS . ONDAS SISMICAS Las ondas sísmicas son un tipo de onda elástica fuerte en la propagación de pertur#aciones temporales del campo de tensiones que generan pequeos mo%imientos en las placas tectónicas. Las ondas sísmicas pueden ser generadas por mo%imientos telricos naturales, los más grandes de los cuales pueden causar daos en !onas donde ay asentamientos ur#anos. E+iste toda una rama de la sismología que se encarga del estudio de este tipo de fenómenos físicos. Las ondas sísmicas pueden ser generadas tam#i7n articialmente como por e$emplo el uso de e+plosi%os o camiones (%i#roseis). La sísmica es la rama de la sismología que estudia estas ondas articiales por e$emplo la e+ploración del petróleo.
.1. ONDAS LONGITUDINALES
P
Las ondas 5 son ondas longitudinales o compresionales, lo cual signica que el suelo es alternadamente comprimido y dilatado en la dirección de la propagación. Estas ondas generalmente %ia$an a una %elocidad *.> %eces de las ondas " y pueden %ia$ar a tra%7s de cualquier tipo de material. @elocidades típicas son >>/mGs en el aire, *2:/mGs en el agua y cerca de :///mGs en el granito.
.!. ONDAS TRANS+ERSALES S “
Las ondas " son ondas trans%ersales o de corte, lo cual signica que el suelo es despla!ado perpendicularmente a la dirección de propagación, alternadamente acia un lado y acia el otro. Las ondas " pueden %ia$ar nicamente a tra%7s de sólidos de#ido a que los líquidos no pueden soportar esfuer!os de corte. "u %elocidad es alrededor de :1M la de una onda 5 para cualquier material sólido. Osualmente la onda " tiene mayor amplitud que la 5 y se siente más fuerte que 7sta. 5or e$emplo en el CIV-3308-A PAG . ;2
ncleo e+terno, que es un medio líquido, no permite el paso de las ondas ".
E+isten dos tipos de ondas superciales& ondas Qayleig y ondas Lo%e. .0. ONDAS DE RAYLEIG/ Y LO+E
Las ondas Qayleig son ondas superciales que %ia$an como ondulaciones similares a aquellas encontradas en la supercie del agua. La e+istencia de estas ondas fue predica por `on illiam "trutt.
Las ondas HLo%eH son ondas superciales que pro%ocan cortes ori!ontales en la tierra. ueron #auti!adas por .E.F. Lo%e, un matemático #ritánico que creó un modelo matemático de las ondas en *3**. Las ondas Lo%e son le%emente más lentas que las ondas de Qayleig.
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.( REPLICAS Las r7plicas son mo%imientos sísmicos posteriores a un sismo, de magnitud menor que este y que ocurren en la misma región. La imagen siguiente, emitida por el "er%icio 4eológico de los Estados Onidos, muestra losepicentros de las r7plicas ocurridas en el lapso de ;2 oras posterior a un terremoto de ,> [ en el ;/*; con epicentro entre las costas de El "al%ador y ?icaragua' Es normal que se registren numerosas r7plicas despu7s de un terremoto.
. CENTROS DE O*SER+ACION SISMICA
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El 8entro de lerta de Tsunamis del 5acíco (en ingl7s 5acic Tsunami arning 8enter, 5T8), operado por la dministración ?acional Nceánica y tmosf7rica (?N) en E[a Deac (Fa[ái), es uno de los dos centros de alerta de tsunamis de Estados Onidos. orma parte de un sistema de alerta de tsunamis (T", del ingl7s tsunami [arning system) internacional y sir%e como centro de operaciones del sistema de alerta de tsunamis del 5acíco, para la super%isión y predicción de tsunamis y la emisión de ad%ertencias a los países de la !ona del oc7ano 5acíco, incluyendo el estado de Fa[ái. El otro centro de alerta de tsunamis es el 8entro de alerta de Tsunamis de la 8osta NesteGlas9a (est 8oastGlas9a Tsunami arning 8enter, 8GT8), u#icado en 5almer (las9a), sir%iendo a todas las regiones costeras de 8anadá y los Estados Onidos, sal%o Fa[ái. El 5T8 se inauguró en *323, tras el terremoto de las islas leutianas de *32< y un tsunami que causó *<: %íctimas mortales en Fa[ái y las9a. 6espu7s del terremoto del oc7ano ndico de ;//2, el 5T8 a ampliado su orientación de alerta a n de incluir el oc7ano ndico, el 8ari#e y regiones adyacentes, asta la capacidad de ela#orar alertas regionales para estas áreas. .1 TIEMPO DE ARRI*O DE LAS ONDAS SISMICAS 8ada onda (de cuerpo, supercial, directa, re-e$ada, de ca#e!a, etc.) que podemos distinguir en un sismograma, es llamada fase sísmica (no confundir estas HfasesH con la fase de una onda senoidal). El punto del sismograma donde comien!a, en el que HllegaH, la fase sísmica es llamadoarri#o y el tiempo correspondiente es llamado tiempo de arri#o de la fase. Es uso general e+presar todos los tiempos de arri#o referidos al Tiempo 8oordinado Oni%ersal (O8T), que es radiado por %arias estaciones en el mundo entero y a %enido a rempla!ar al Tiempo edio de 4reen[ic (4T)' aunque 7stos son casi e+actamente iguales.
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DOCENTE: Ing. Juan Tejerina Rivera Univ. Demetrio Fili Huanca C.I.: 7333! Or. Civ."33!#"$
10. BIBLIOGRAFIA.
Dinámica Estructural del Ing. Juan Tejerina i!era. Terrem"t"s # $ndas s%smicas de Juan &anuel Es'ind"la Castr".
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