ESTUDIO DE AMENAZA SÍSMICA DE LA REPÚBLICA DOMINICANA Proyecto (ECHO/TPS/219/2003/2006) EL CONOCIMIENTO DEL RIESGO COMO PUNTO DE PARTIDA PARA LA PREVENCIÓN DE DESASTRES EN LA REGIÓN NORTE ORIENTAL DE LA REPÚBLICA DOMINICANA AGOSTO 2004 REPÚBLICA DOMINICANA
Organismos Financiadores: ECHO, MOVIMONDO Organismos Ejecutores: MOVIMONDO, SODOSISMICA, ONESVIE, UCODEP Coordinación Técnica:
Ing. Geólogo Marco Minelli Ing. Rafael A. Corominas Pepín
Elaboración:
Ing. Héctor O’Reilly, Msc * Ing. Geólogo Eduardo Verdeja, Msc * Ing. Sismologo Juan Chalas * Ing. Sergio López, Msc *
Colaboración Técnica:
Ing. Rafael Taveras, Msc * Ing. Raúl O’Reilly, Msc * Ing. Geólogo Luis R. Peña, Msc Ing. Alfio Bernardo Arq. Kenia Madera * Ing. Edy Hernández
Revisión :
Prof. Petrini Vincenzo, PhD Ing. Cherubini Alberto Dra. Geóloga Floriana Pergalani Ing. Angeletti Paolo
* SODOSISMICA
Índice 1.- Introducción 2.- Objetivos 3.- Localización del Área de Estudio 4.- Características Tectónicas y Geológicas 4.1.- Marco Tectónico del área del Caribe. 4.2.- Marco Tectónico-Estructural de la Isla Hispaniola. 4.3.- Geología-Estratigrafía de Isla Hispaniola (República Dominicana y Haití) 4.3.1- Arco insular Cretácico – Eoceno. 4.3.2.- Cubiertas Sedimentarias Paleogénicas. 4.3.3.- Cubiertas Sedimentarias Neogénicas. 4.3.4.- Volcanismo Plio – Cuaternario 4.4.- Selección de Fallas para su uso en el Estudio de Amenaza. 5.- Análisis de Amenaza Sísmica 5.1.- Metodología. 5.2.- Sismicidad de la Hispaniola. 5.2.1- Catalogo de eventos sísmicos 5.3.- Fuentes Sismogénicas. 5.3.1 Relaciones de Recurrencia 5.4.- Leyes de Atenuación. 6.- Cálculos y Resultados 7.- Conclusiones y Recomendaciones 8.- Bibliografía
1. – Introducción La República Dominicana que comparte la Isla de la Hispaniola con Haití ha estado sometida durante toda su historia a los efectos de fenómenos naturales muy destructivos como son los huracanes y los terremotos, condición que es imposible evitar dada la localización geográfica y tectónica de la isla en la Placa del Caribe. En la parte sísmica podemos mencionar por lo menos un evento catastrófico cada siglo (intensidad al menos de X), como los son: 2 de diciembre de 1562, 9 de mayo de 1673, 18 de octubre de 1751, 7 de mayo de 1842 y el 4 de agosto de 1946. Esta condición a motivado a la Comisión Europea a patrocinar estudios que definan la peligrosidad de estos eventos y permitan tomar medidas para evitar, en el orden de lo posible, perdidas tanto de vidas como económicas. Este documento ha sido elaborado y publicado en el marco del proyecto ECHO/TPS/219/2003/02006 ”El conocimiento del riesgo como punto de partida para la prevención de desastres en la Región Norte-Oriental de la República Dominicana” financiado por la Oficina para la Ayuda Humanitaria de la Unión Europea ECHO y la organización no gubernamental italiana MOVIMONDO. El grupo de trabajo responsable de la realización del estudio ha sido constituido por un equipo multidisciplinario. Los labores han sido ejecutadas por técnicos y científicos nacionales (SODOSISMICA) con el soporte técnico de científicos italianos de amplia experiencia (Comité Técnico Científico Movimondo). Con el propósito de asegurar la capitalización de la experiencia, para la realización del estudio ha sido firmado un convenio de colaboración entre MOVIMONDO, ONESVIE y SODOSISMICA. MOVIMONDO es la organización no gubernamental italiana responsable del presente trabajo. SODOSISMICA es la Sociedad Dominicana de Sismología e Ingeniería Sísmica, una entidad sin fines de lucro con amplia experiencia en el sector . ONESVIE es la Oficina Nacional de Evaluación Sísmica y Vulnerabilidad de Infraestructura y Edificaciones recientemente creada por el gobierno de la República Dominicana Este estudio fue llevado a cabo tomando en cuenta las características tectónicas del área del Caribe, características geológicas y tectónicas de la Isla de la Hispaniola, los eventos sísmicos ocurridos en épocas anteriores al 1900 (Históricos 1500 a 1900), así como los eventos registrados por redes sísmicas locales y extranjeras desde 1900 hasta el 2002. Con los datos disponibles se hizo un modelo probabilística de generación de eventos y se definió el proceso de llegadas de los efectos sísmicos con las distancias, usando Leyes de Atenuación para zonas similares de otros países, debido a la falta de datos locales. Con este modelo y usando el Programa SEISRISKIII, se determinaron las aceleraciones máximas esperadas en la roca subyacente en cada punto del país y en la Ciudad de Salcedo en particular, para probabilidades de excedencias de un 10% en 5 años, 10% en 50 años y 2% en 50 años.
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Las aceleraciones máximas esperadas en la roca, se presentan de forma practica en mapas que contienen curvas de igual aceleración (Iso-Aceleraciones), de forma que sus resultados puedan ser fácilmente interpretados y usados por las autoridades nacionales y provinciales en sus planes de prevención y desarrollo, así como también por profesionales liberales y la Sociedad Civil en general. Los resultados muestran muy buena correlación con las estructuras tectónicas tanto en la orientación de estas curvas como en los valores calculados. Respecto a los estudios realizados en el pasado, en general, los valores calculados muestran un ligero incremento en la región norte y un aumento apreciable en la región sureste y el sur central incluyendo la ciudad de Santo Domingo. Para la ciudad de Salcedo las aceleraciones están dentro de las más altas del país, como cabe esperar por su situación geográfica con relación a las estructuras tectónicas de importancia de la Isla. Estos valores fueron los que se usaron para el Estudio de Mirozonificación, Vulnerabilidad y Riesgo Sísmico de Salcedo realizado en el marco del mismo proyecto.
2.- Objetivos Los objetivos del Estudio de Amenaza Sísmica de la República Dominicana, orientado al Estudio de Microzonificación, Vulnerabilidad y Riesgo Sísmico de la Ciudad de Salcedo, pueden resumirse en los siguientes: Obtención de las aceleraciones esperadas en cualquier punto de La Hispaniola y en particular para la Ciudad de Salcedo, para diferentes niveles de probabilidad de excedencia. Estos valores pudieran ser utilizados para la actualización de las Normas Sísmicas Dominicanas y la realización de estudios similares en otras provincias y ciudades del país. Con los valores de aceleración obtenidos construir Mapas de Iso-aceleraciones de la Hispaniola, que permitan el manejo de estos resultados en forma practica.
3.- Localización del Área de Estudio La República Dominicana (R. D.) se encuentra compartiendo la Isla de la Hispaniola con la República de Haití. Esta Isla es una de las Antillas Mayores ubicadas en la Zona del Caribe. La Ciudad de Salcedo se localiza dentro de la R. D. en la Zona Norte del Valle del Cibao. (Ver Mapa No. 3.1).
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4.- Características Tectónicas y Geológicas 4.1- Marco Tectónico del área del Caribe La Isla de la Hispaniola (República Dominicana y Haití) se encuentra localizada en el borde norte de la Placa del Caribe, zona de contacto con la Placa de Norteamérica (ver Mapa No.4.1). La placa del Caribe es una placa tectónica relativamente pequeña que se originó entre el cretácico superior y el mioceno como consecuencia de la expansión de la corteza que separa las placas de Norteamérica y de Suramérica, siendo luego empujada hacia el este por efectos de la subducción de la corteza oceánica que conforma la placa de Cocos desde la parte occidental.
Mapa No.4.1: Situación Geotectónica de la Placa del Caribe (Mann et al., 1990-1998)
Limita al norte y al este con la Placa de Norteamérica; al sur con la Placa de Suramérica y al oeste con la Placa de Cocos. El límite en la parte norte está definido por una gran zona de falla transcurrente sinestral que se extiende desde el bloque de Yucatán hasta las Antillas Menores y pasa entre la isla de Cuba y la Hispaniola. En la parte este y noreste, la Placa de Norteamérica penetra por debajo de la Placa del Caribe definiendo una extensa zona de subducción que se caracteriza por profundas depresiones o fosas marinas, como son las de Caymán, La Hispaniola y la de Puerto Rico o fosa de Milwakee, y que es la responsable del origen del arco de islas que conforman las Antillas Menores. El límite sur tiene características de interacción transcurrente dextral en relación con la Placa de Suramérica. El límite occidental está marcado por una extensa zona de subducción al oeste del litoral de Centro América, donde la placa de Cocos penetra por debajo de la Placa del Caribe. (Dolan F.J., Mann et al. 1998)
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El movimiento de la Placa del Caribe con relación a la de Norteamérica es de unos 21~25 mm/año, de acuerdo a los resultados de las campañas de medición geodésica con sistema de posicionamiento global (GPS). (Dixon, Calais, et al., 1998, Calais et al. 2002) La isla de la Hispaniola que está localizada en el límite norte de la Placa del Caribe, forma parte de la zona de interacción de esta placa con la de Norteamérica. Dicha zona de interacción tiene entre 100 y 250 Km de ancho y tiene incidencia directa en las islas de la Hispaniola, Cuba, Jamaica y Puerto Rico, con una extensión de más de 2,000 Km, desde el arco de islas de las Antillas Menores hasta el arco de Centro América. Esta zona de contacto se caracteriza por una transición en el tipo de interacción entre las placas: pasa de un movimiento de subducción, característico de la parte este, en la zona del arco de isla de las Antillas Menores, a un movimiento transcurrente sinestral en la parte oeste, desde el este de Puerto Rico hasta Centro América, dando como resultado una convergencia oblicua entre ambas placas en la parte noreste. Este hecho le imprime características sismotectónicas especiales a esta zona y, por ende, repercute directamente en las Antillas Mayores, en especial en la Hispaniola. El análisis de los datos de GPS obtenidos en la República Dominicana entre 1994 y 2001, indican que la convergencia oblicua entre las placas del Caribe y de Norteamérica, se puede dividir en dos componentes: una de tipo de subducción inversa profunda y otra de transcurrencia sinestral. La componente de subducción es de 5.2 ± 2 mm/año y es absorbida por la Falla del Norte de la Hispaniola, definida par la fosa del mismo nombre, que discurre paralela al litoral norte de la isla. La componente transcurrente se descompone a su vez en 12.8 ± 2.5 mm/año que lo absorbe la Falla Septentrional en la parte norte de la isla, y 9.0 ± 9.0 mm/año que lo absorbe la Falla Enriquillo – Plantain Garden en la parte sur de la isla. (Calais et al. 2002). Dentro de la placa del Caribe se encuentran zonas de subducción locales que definen por igual fosas marinas y que están sometidas a grandes esfuerzos. Una de estas zonas de capital importancia para La Hispaniola y Puerto Rico es la Trinchera de Los Muertos, que se extiende desde el arco de las Antillas Menores al este de Puerto Rico, pasando al sur de esta isla y de La Hispaniola, en donde termina. A partir de entonces, una depresión menor empieza a curvarse hacia el norte sugiriendo una continuidad con la cuenca de Enriquillo.
4.2.- Marco Tectónico-Estructural de la Hispaniola La localización de la isla de la Hispaniola en el límite norte de la placa del Caribe, le imprime características tectónicas especiales, en la cual pueden distinguirse cuatro grandes bloques que dan la configuración morfotectónica actual de la isla. Estos bloques son, de norte a sur: •
Bloque Septentrional
•
Bloque Cordillera Oriental-Central-Massif du Nord
•
Bloque Neiba-Matheaux-M.Noires
•
Bloque Bahoruco-Selle-La Hotte.
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Dicha configuración guarda relación con las cuatro grandes fallas que acomodan los desplazamientos relativos entre las placas del Caribe y de Norteamérica, que son, de norte a sur: •
La Falla del Norte de la Hispaniola
•
La Falla Septentrional
•
La Falla Enriquillo – Plantain Garden
•
La Trinchera de los Muertos
Sin embargo, aparte de estas fallas, dentro del territorio de la Hispaniola se encuentran varias fallas adicionales que guardan relación con estas cuatro. La mayor actividad tectónica en la actualidad geológica de la isla se concentra en el bloque Septentrional. Este bloque está formado por el valle del Cibao, la cordillera Septentrional, la península de Samaná, la costa Atlántica y el talud insular del norte. Está compuesto por un basamento de rocas volcánicas del cretácico superior y por rocas sedimentarias carbonatadas del mioceno superior. El bloque está limitado al norte por la Falla del Norte de la Hispaniola, que marca el borde de interacción de subducción con la placa de Norteamérica. Dentro de este bloque se distinguen dos grandes fallas activas: La falla Septentrional y la falla de Camú, de las cuales se entiende que la falla Septentrional es la que absorbe en gran medida el movimiento transcurrente de interacción entre las placas del Caribe y Norteamérica en la parte norte de la isla. La Falla Norte de la Hispaniola es de buzamiento tendido hacia el sur, mientras que la Falla Septentrional es de buzamiento alto, posiblemente hacia el norte, definiendo así una gran cuña en la parte norte de la isla (ver Figura No 4.1).
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Figura No 4.1 Diagrama de bloque esquemático donde se muestra la relación mecánica propuesta de fallas paralelas de corrimiento y de empuje en la convergencia oblicua y de partición de esfuerzo en el límite norte de la placa del Caribe en la región norte de la Hispaniola. El número 1 muestra la dirección del movimiento relativo entre el terreno septentrional y el colgajo Atlántico que lo subduce a lo largo de la falla de empuje con buzamiento sur que marca la interface de las placas. El numero 2 muestra la dirección del movimiento relativo entre la parte principal de la Hispaniola (al sur de la falla septentrional-transcurrente sinestral) y el colgajo de subducción. Nótese que 2 es paralelo al vector de dirección de movimiento general entre la Hispaniola y la Placa de Norte America (Atlántica). Nótese también que 2 es subparalela al limite de placas, mientras que 1 tiene un ángulo mayor con el límite de placas debido a la partición del movimiento de corrimiento marginal hacia un movimiento lateral de la falla Septentrional. “Y” denota el ángulo entre el vector del movimiento local y normal al límite del frente del cinturón norte de deformación de la Hispaniola (Dolan & Mann, Special Paper 326, Geological Society of America, 1998).
La falla Septentrional es perfectamente rastreable dentro del territorio dominicano desde la bahía de Manzanillo hasta el límite sur de la península de Samaná y marca claramente el límite sur de la cordillera Septentrional. Dada las dimensiones de esta falla y su condición de falla activa, la misma ha sido objeto de numerosos estudios geotectónicos por parte de diferentes científicos de distintas nacionalidades. Los estudios geológicos, geodésicos, sismológicos y paleosísmicos de la última década indican que la falla Septentrional, que pasa por debajo de los principales pueblos del Cibao, acomoda una deformación de 12.8 ± 2.5 mm/año, y que tiene una deformación acumulada de más de 5 metros desde su último desplazamiento. Ello la convierte en la falla activa más peligrosa de la isla, capaz de producir un deslizamiento lateral de 4 a 8 metros, lo cual podría resultar en un terremoto devastador para la zona norte-occidental de la isla, sintiéndose los efectos de este evento en toda la isla. Basado en la historia sísmica y en la presente actividad tectónica de la isla, es indiscutible que la región septentrional es la que presenta mayor amenaza sísmica, aunque con esto no sugerimos de ninguna manera que sea la única.
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El bloque Cordillera Oriental-Central-Massif du Nord está limitado al norte por el valle del Cibao y por la falla regional de la Hispaniola cuya actividad es incierta, y al sur por el valle de San Juan y la falla Los Pozos – San Juan. Este bloque está formado por rocas volcánicas e intrusivas, de cierto grado de metamorfismo, de edad cretácica. El bloque Neiba-Matheaux-M.Noires está limitado al norte por el valle de San Juan y al sur por la Hoya de Enriquillo, en donde se encuentra la Falla Enriquillo – Plantain Garden, que es una estructura de movimiento transcurrente sinestral que acomoda 9.0 ± 9.0 mm/año del movimiento relativo entre las placas del Caribe y de Norteamérica en la parte sur de la isla. La relación entre la Trinchera de Los Muertos y esta falla ha sido discutida por diferentes autores, estando en la actualidad en estado incierto. El bloque Bahoruco-Selle-La Hotte está formado por las rocas carbonatadas de la sierra de Bahoruco en el territorio dominicano y toda la península sur de Haití. Está limitado al norte por la Hoya de Enriquillo y su límite sur es incierto, mientras que hacia el este está limitado, aparentemente, por la dorsal de Beata. La interacción de la Trinchera de Los Muertos con este bloque es incierta. Si se acepta la teoría de la continuidad entre Los Muertos y la falla Enriquillo – Plantain Garden, entonces este bloque estaría limitado al norte por dichas estructuras y sería parte del plateau oceánico del Caribe. Ver Mapa No. 4.2.
Mapa No.4.2: Marco Tectónico-Estructural de la Isla Hispaniola (modificado de Calais, E. et al. 2003 )
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4.3.- Geología-Estratigrafía de Isla Hispaniola (República Dominicana y Haití) 4.3.1- Arco Insular Cretácico - Eoceno La Hispaniola ocupa un segmento norte-central de la cadena de arco insular Cretácico – Eoceno que se extiende desde Cuba hasta la costa norte de Suramérica, que ha estado inactivo desde su colisión con la Plataforma de Bahamas, en el Eoceno Temprano al Oligoceno Inferior. Varios investigadores han interpretado las rocas del arco insular como una cadena continua de arco volcánico que fue desarrollado en la Pacifico durante el Cretácico inferior y que se derivó hacia el oeste a la actual región del Caribe desde el Cretácico Superior y el Cenozoico Inferior (Malfait y Dinkelmant et al., 1972; Pindell y Barnet et al., 1990). Esta cadena continua volcánica ha sido llamada ¨ El Gran Arco del Caribe ¨ (Burke et al., 1988). Todo el basamento de la isla Hispaniola esta constituido por rocas metamórficas, rocas ígneas (volcánicas e intrusivas), relacionada con el arco insular. Las rocas ígneas y metamórficas de edad Cretácico-Eocénica formadas en el arco insular cubren el 30 % del área de la isla Hispaniola. Existen 16 afloramientos mayores o zonas que están asociadas con cadenas montañosas que poseen elevaciones entre 1 y 3 kilómetros, bordeadas con fallas (ver Mapa No. 4.3).
Mapa No.4.3: Rocas del Basamento Cretácico-Eocénico en la Hispaniola (Mann P.; DraperG. LewisJ., 1991). El mapa está basado en las compilaciones de mapas 1:50,000 de la República Dominicana y el mapa geológico de Haití a escala 1:1,000,000 (Vilá y otros, 1983). Los números indican afloramientos de rocas Cretácico-Eoceno; 1, Península de Samaná; 2, Area de Río San Juan; 3, Area de Pedro García; 4, Area de Puerto Plata; 5, Area El Mamey; 6, Cordillera Oriental; 7, Cordillera Central; 8, Massif du Nord; 9, Isla Tortuga; 10, Massif du Nord-Ouest; 11, Chaine de Marmelade; 12, Montañas Negras; 13, Sierra de Neiba; 14, Sierra de Bahoruco; 15, Massif de la Selle; 16, Massif de la Hotte. Los afloramientos Cretácicos-Eocenos
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en la isla pueden ser divididos en cuatro grupos basado en sus afinidades tectónicas y de composición: A, Rocas sedimentarias, metamórficas e ígneas del Cretácico Temprano al Eoceno Medio del arco frontal y prisma acrecionario al norte de la Zona de Falla Río Grande y Arco Volcánico. Las rocas metamórficas de esta área están caracterizadas por metamorfismo de esquistos azules; las rocas metamórficas del arco volcánico están caracterizadas por metamorfismo grado esquito verde/prehnita/pumpellyita y batolitos granitoides.
Las rocas metamórficas pertenecientes al basamento Cretácico- Eocénico constituyen una franja principal con rumbo NW-SE, localizada en la parte central de la isla a lo largo de la Cordillera Central. Además, se encuentran en limitados afloramientos en la parte Norte Oriental de la República Dominicana, en las áreas de Río San Juan, de la Península de Samaná, y de la Cordillera Oriental. Las rocas ígneas volcánicas del basamento mesozoico están constituidas por porciones no metamórficas aflorantes a lo largo de la Cordillera Central y hacia la Cordillera Oriental. Este vulcanismo se originó en el curso de erupciones submarinas, iniciadas hace uno 130 Ma. Las rocas ígneas intrusivas se encuentran a lo largo de la Cordillera Central, en donde el litotipo más común esta representado por tonalitas que forman numerosos batolitos y stocks. Las determinaciones isotópicas sugieren que la mayoría de magma tonalítico se formó hace unos 70 – 80 Ma. , en el curso de episodios plutónicos, principalmente en ambiente marino. Otros episodios plutónicos ocurrieron hace unos 70-50 Ma. 4.3.2.- Cubiertas Sedimentarias Paleogénicas En el curso del paleógeno el arco volcánico activo fue afectado por un desplazamiento hacia Noreste hasta colisionar con la plataforma de carbonatos de Bahamas durante el Eoceno Medio – Inicio Eoceno Tardío. A partir de esta colisión ocurren fallamientos transcurrentes de desplazamiento horizontal sub-paralelo al rumbo de las rocas de arco parcialmente emergidas y erosión comenzando en el Eoceno y terminando en el Mioceno Temprano. Las evidencias las constituyen las sucesiones sedimentarias paleogénicas en el Caribe, y en isla de la Hispaniola (República Dominicana), las mayores cuencas sedimentarias del paleógeno están representadas por las cadenas Peralta, El Mamey y Tavera (ver Mapa No. 4.4).
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Mapa No. 4.4: Cuencas Sedimentarias del Paleógeno (Mann P.; DraperG. LewisJ., 1991).
La cadena Peralta consiste en sucesiones sedimentarias y meta sedimentarias, que afloran a lo largo de unos 320 kilómetros de largo, en una faja de rumbo NW – SE, paralela a la Cordillera Central, y comprenden principalmente turbiditas arenáceas, calcarenitas, calcilutitas, margas y secundariamente conglomerados. La cadena El Mamey aflora en un área de 250 kilómetros entre La Bahía de Río San Juan (Cordillera Septentrional) y Haití, y comprende sucesiones turbidíticas siliclásticas, de conglomerados de mar profundo y calcarenitas, depositados en una cuenca paralela al arco volcánico extinto. La cadena Tavera aflora entre el margen septentrional de la Cordillera Central y el Valle del Cibao, en una faja de 60 kilómetros de largo, y comprenden turbiditas, margas, conglomerados.
4.3.3.- Cubiertas Sedimentarias Neogénicas A partir del Mioceno Temprano varias cuencas sedimentarias terminaron de formarse y fueron rellenadas con sedimentos del neógeno y recientes que están siendo deformados por el tectonismo actual en la zona. Entre las cuencas sedimentarias del Neógeno están las cuencas del Valle del Cibao, AzuaSan Juan, y otras.
4.3.4.- Volcanismo Plio – Cuaternario El volcanismo se localiza en la porción central de la Hispaniola, entre el Valle del San Juan y La Cordillera Central. Este se ha desarrollado en forma de una multitud de pequeñas intrusiones. Desde el Valle de San Juan, en la zona suroeste de la República Dominicana, y a partir de Yayas de Viajama, este volcanismo forma una franja orientada NE – SO, de
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aproximadamente 12 kilómetros de ancho por 50 kilómetros de largo. De los análisis petrográficos se han deducido dos diferentes fases magmáticas. 2.7–1.7 Ma: emisión de una serie calco alcalina potasica (andesitas hasta riolitas). 1.0–0.6 Ma: Actividad Volcánica con composición química diferente. La Hispaniola ha sido dividida sobre la base de criterios geológicos, asociaciones litológicas, fisiográficas- estructurales en 10 zonas morfotectónicas que corresponden con las mayores cadenas montañosas y valles de la isla (Lewis et. al. 1980), o 9 provincias geológicas (Case et al., 1984), y más recientes 12 provincias geológicas o terrenos tectónicos (Lewis, Draper, Mann, et. al. 1990). Ver Mapa No. 4.5.
Mapa No. 4.5: A. Zonas Morfotectónicas de la Hispaniola Lewis (1980) y, Lewis y Draper (1990). Zonas numeradas: Zona 1, Trinchera Antigua Bahamas; Zona 2, Cordillera Septentrional-Península de Samaná; Zona 3, Valle del Cibao; Zona 4, Massif du Nord-Cordillera Central; Zona 5, Zona Noroeste-Surcentral, que incluye las siguientes: Plateau Central-Valle de San Juan- Planicie de Azua; Sierra del Número; Península del Noroeste; Montañas Negras; Chaines de Matheux-Sierra de Neiba; y Sierra de Martín García; Zona 6, Isla de Gonave-Planicie de Cul-de-Sac-Valle de Enriquillo; Zona 7, Península del Sur, que incluye Massif de la Selle- Massif de la Hotte-Sierra de Bahoruco; Zona 8, Península Oriental, que incluye Cordillera Oriental y Planicie Costera del Seibo; Zona 9, Cuenca de San Pedro y Talud Norte de la Trinchera de los Muertos; Zona 10, Cordillera de Beata y Península del Sur. B, Terrenos Tectónicos de Hispaniola. Terrenos numerados: 1, Samaná; 2 Puerto Plata-Pedro García-Río San Juan; 3, Altamira; 4, Oro; 5, Seibo; 6, TortueMaimón-Amina; 7, Loma Caribe-Tavera; 8, Duarte; 9, Tireo; 10, Trois-Riviéres-Peralta (área gris); 11, Península del Noroeste-Neiba; 12, Hotte-Selle-Bahoruco (área rayada). Abreviaciones de Fallas: ZFRG, Zona Falla Río Grande; ZFS, Zona Falla Septentrional; ZFG, Zona Falla La Guacara; ZFHA, Zona Falla Hatillo; HFZ, Zona Falla Hispaniola; ZFB, Zona Falla Bonao; ZFSJR, Zona Falla San José- Restauración; ZFLPSJ, Zona Falla Los Pozos-San Juan; ZEPG, Zona de Falla Enriquillo-Plantain Garden. (Case et Al.,1984; Lewis y Draper (1990).
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4.4.- Selección de Fallas para su uso en el Estudio de Amenaza Existe un gran número de trabajos de investigación con relación a la Sismicidad de la Hispaniola que plantean desde el desarrollo geológico y tectónico de la isla hasta estudios de detalle en áreas específicas. Sin embargo, el conocimiento en detalle de las fallas con potencial sismogénico en la República Dominicana es muy limitado, restringiéndose básicamente a la Falla Septentrional, sobre la cual se han hecho varios trabajos de investigación tales como los del Dr.P.Mann & otros, B de Lepinay y la tesis del Dr. Eric Calais, entre otros. Asimismo, hay que destacar los aportes de los trabajos de Cartografía Geológica del programa Sysmin, en el mejor conocimiento de las estructuras geológicas en el entorno de fallas regionales de importancia, tales como Hispaniola, Bonao, Hatillo, San José de Ocoa, Los Pozos-San Juan, Enriquillo-Plantain Garden-Bahoruco, Los Muertos, etc. El programa de mediciones con GPS que se ha llevado a cabo entre el 1994 y 2001 (E. Calais et al. 2002) ha arrojado bastante información en relación con las deformaciones (velocidad y dirección de desplazamiento) de la corteza en la zona de La Hispaniola, con lo cual se han desarrollado modelos diversos que permiten el entendimiento de la neo-tectónica de la zona y su correlación con la geotectónica presente relacionada con las fallas activas. Por consiguiente, las consideraciones para la selección de las fallas sismogénicas que se presentan a continuación han sido tomadas con base en la información geológica disponible, en la estructura morfotectónica de la isla y en la concentración de eventos sísmicos en los alrededores de aquéllas. Por tal razón, la aproximación al problema se hace de forma probabilística para la mayoría de los casos, y de forma determinística para el caso de la Falla Septentrional. La Tabla No .4.1 presenta las Fallas Sismogénicas seleccionadas para el análisis, enumeradas de norte a sur donde se define su tipo y los eventos máximos posibles capaces de generar. El calculo de los eventos máximos se hicieron tomando en cuenta el Tipo de Falla, su Longitud, Ancho, Rigidez de la roca y un desplazamiento estimado, usando las asunciones y ecuaciones siguientes: Mo =R * A * D (dyn-cm) Se supone W = 0.5 L W= ancho, L= Largo R= 1200 kg/cm2 (Rigidez de la roca para Lutitas, Mármol, granito, basalto) D= Desplazamiento de cm en función del Tipo de Falla Si Tipo = I D= 50 cm, si Tipo = T D= 100 cm A= Área de ruptura en cm2 Log Mo= 11.8 + 1.5 Ms (dyn-cm) Mw = 2/3 log Mo – 10.7
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Ms-Geller será igual a: si Ms. > 8.22 entonces Log Mo = 10Ms-54.21 si 8.12 < Ms < 8.22 entonces Log Mo = 3Ms + 3.33 en caso contrario Log Mo = 1.5Ms + 11.8 En el Mapa No. 4.6 se muestran las Fallas geo-referenciadas sobre la Hispaniola.
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Tabla No. 4.1 Fallas sismogénicas y sus características.
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1 - Falla del Norte de la Hispaniola (NHFZ) Esta falla corresponde al límite de subducción de la placa de Norteamérica por debajo de la placa del Caribe y se evidencia por la fosa oceánica que corre a lo largo del norte de la isla. En la actualidad se considera que la interacción de ambas placas tiene un movimiento oblicuo que se descompone en movimiento de subducción, absorbido por esta zona de falla, y movimiento transcurrente sinestral, absorbido por los sistemas de falla semejantes a los de la Falla Septentrional y Enriquillo – Plantain Garden. La actividad de esta zona de falla está asociada a sismos de profundidad media a profunda cuyos epicentros suelen ocurrir del lado de la Placa del Caribe. Se considera que la subducción es de ángulo bajo (aprox. 10º s).
2 - Zona de Falla Camú (CFZ) Corre en sentido WNW-ESE en las cercanías de la base de la cordillera septentrional, en el lado norte. Se considera una falla transcurrente sinestral con alto ángulo de buzamiento, y por tanto, capaz de absorber parte de la componente transcurrente del movimiento oblicuo entre las placas, aunque su longitud es mucho menor que la Septentrional. Está considerada como una falla potencialmente activa.
3 - Zona de Falla Septentrional (SFZ) La Zona de Falla Septentrional es la mayor estructura en tierra del contacto de Las Placas Norteamérica-Caribe en la República Dominicana, y junto a la Zona de Falla de Motagua en Guatemala, constituyen las dos Zonas de exposición sub-aéreas más grandes de los 3200 kilómetros de longitud de la Zona de Contacto. Recorre el norte de la República Dominicana desde Samaná hasta Montecristi en sentido WNW-ESE y marca el límite de la cordillera septentrional con el valle del Cibao, formando un prominente escarpe en los sedimentos cuaternarios superficiales que cubren el Valle, se considera una falla transcurrente sinestral con alto ángulo de buzamiento, posiblemente hacia el norte. Es la zona de falla más estudiada de la Hispaniola, los resultados geológicos y paleosísmicos indican que su último movimiento ocurrió hace unos 800 años, pudiendo tener acumulación de deformación elástica del orden de 8 metros. Se considera una falla activa.
4 - Falla de la Hispaniola (HFZ) Corre en sentido WNW-ESE por la parte baja del flanco norte de la cordillera central, cerca del límite con el valle del Cibao. Se considera una falla transcurrente sinestral con alto ángulo de buzamiento, pero ha sido catalogada como probablemente inactiva.
5 - Falla de la Guazara (GFZ) Corre en sentido WNW-ESE por la parte central de la cordillera central. Se considera una falla transcurrente sinestral con alto ángulo de buzamiento. Las evidencias de campo muestran alto tectonismo en las rocas adyacentes, así como facetas trapezoidales en las laderas, sugiriendo con ello que sea potencialmente activa.
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6 - Falla de Bonao (BFZ) Es una falla de trazo curvo cóncavo hacia el este, que va desde la cordillera central hasta el valle del Cibao, en las inmediaciones de Bonao. Se considera una falla inversa por la disposición de las unidades geológicas a ambos lados de la misma (Complejo Duarte y Formación Tireo). Informes de estudios para complejos hidroeléctricos la señalan como falla inactiva. Sin embargo, la actividad sísmica de la zona es considerable.
7 - Falla de Hatillo (HAFZ) Es una falla de cabalgamiento con trazo ligeramente curvo cóncavo hacia el NE y buzamiento hacia el SW.
8 - Falla San José de Ocoa – Restauración (SJRFZ) Corre en sentido WNW-ESE por la parte central y flanco sur de la cordillera central. Se considera una falla transcurrente sinestral y con buzamiento hacia el norte. Su traza no es continua a todo lo largo pero puede ser inferida a partir de la geomorfología. La sección correspondiente a las cercanías de San José de Ocoa se considera como falla inversa y posiblemente activa.
9 - Falla Los Pozos – San Juan (LPSJFZ) Corre en sentido WNW-ESE por la parte baja del flanco sur de la cordillera central, cerca del límite con el valle de San Juan. Se considera una falla inversa con buzamiento hacia el norte. Su trazo es discontinuo y al igual que las anteriores, más que por una sola falla, está definida por una zona de fallas.
10 - Falla de Neiba (NFZ) Corre en sentido WNW-ESE y marca el límite sur de la sierra de Neiba y la Hoya de Enriquillo. Se considera una falla transcurrente.
11 - Falla de Enriquillo – Plantain Garden (EPGFZ) Corre en sentido W-E por la parte central de la península del sur de Haití y termina abruptamente en el lago Enriquillo. Se considera una falla transcurrente sinestral con alto ángulo de buzamiento.
12 - Falla El Cercado San Juan (SJMFZ) Corre en sentido WNW-ESE por el límite entre el valle de San Juan y la sierra de Neiba. Su trazo es discontinuo y su buzamiento se considera hacia el norte.
13 - Falla de Higüey-Yabón (HIGFZ) La falla Higüey corre en sentido NNW-SSE en la parte este de la isla, desde la llanura
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costera del caribe hasta las estribaciones orientales de la cordillera oriental. A partir de allí puede estar asociada a la falla de Yabón, que corta sedimentos volcánicos de la cordillera oriental hasta cerca del límite sur de la bahía de Samaná.
14 - Fosa de Los Muertos (MTFZ) Es una estructura de subducción dentro de la Placa del Caribe que se localiza al sur de la Isla y que aparentemente se inserta en territorio dominicano entre la bahía de Ocoa y la de Barahona. Está caracterizada por Fallas de Empuje con buzamiento o inclinación hacia el Norte, y define el contacto entre los bloques (cabalgantes) de Hispaniola, Puerto Rico, Islas Vírgenes y la verdadera Placa del Caribe. (Ladd, Watking, 1978; Masson, Scanlon, 1991).
15 - Falla Norte de Bahoruco (BNFZ) Corre en sentido W-E por la parte norte de la sierra de Bahoruco. Puede ser considerada como una prolongación de la falla EPGFZ, o también como una falla independiente. Se considera una falla inversa, de acuerdo a muchos rasgos morfotectónicos, incluidos reportes de evidencias de cabalgamiento. Sin embargo, desde un punto de vista mucho más amplio, puede también tener una componente importante de movimiento transcurrente sinestral. Hay autores que colocan esta falla como el enlace entre EPGFZ y MTFZ. Sin embargo, los rasgos geomorfológicos sugieren que es una falla más antigua que la EPGFZ.
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5.- Análisis de Amenaza Sísmica 5.1.- Metodología El Estudio de la Amenaza Sísmica, determina la probabilidad de que sean excedidas ciertas características del movimiento del suelo motivado por los sismos en un periodo determinado, en nuestro caso es la aceleración máxima en la roca madre subyacente. Para esto se ha desarrollado una metodología clásica conocida como de Cornell, por ser la Universidad en la que fue desarrollada. La metodología consiste en definir un modelo probabilístico de generación de eventos y un proceso de llegadas de aceleraciones extremas a cada punto elegido dentro de la zona de estudio, basados en la geología, el registro de los eventos sísmicos producidos tanto históricos como instrumentales, las estructuras tectónicas capaces de producir los eventos sísmicos con una sismicidad discreta homogénea definidas como fuentes sismogénicas y las relaciones de atenuación de los efectos sísmicos con la distancia a la fuente. En el presente estudio fue usado el Programa SEISRISKIII, el cual realiza los cálculos en los términos establecidos. Para el estudio de amenaza y uso del Programa es necesario definir los aspectos siguientes: •
Catalogo de eventos sísmicos de la Hispaniola y zona externa de influencia que permitan definir la sismicidad.
•
Elección de las fuentes sismogénicas. Para cada fuente establecer su sismicidad en términos de las relaciones de recurrencia, que establecen el numero de eventos de Magnitud mayor que M en un periodo de observación, así como también el sismo máximo creíble estimado.
•
Selección de la ley de atenuación de los efectos sísmicos con las distancias a la fuente.
•
Con el Programa SEISRISKII se calcula para puntos definidos en una retícula que cubra toda la isla y un nivel de confiabilidad o probabilidad de excedencia en un periodo determinado, las aceleraciones extremas en la roca madre.
•
Construcción de los mapas de Iso-Aceleración para los diferentes periodos y niveles de probabilidad de excedencia calculados.
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5.2 Sismicidad de la Hispaniola La isla Hispaniola ha sufrido los efectos de grandes terremotos a través de toda su historia. No es sin embargo hasta después de la llegada de los Españoles en el año 1492 cuando tenemos referencia de ellos, ya sea por los reportes de los mandos militares o por los párrocos de las iglesias a sus superiores en España. La primera publicación formal en la cual se recogen estos eventos, fue el Boletín del Observatorio Meteorológico del Colegio - Seminario San Marcial en Haití del año 1551 al 1900. En dicho Boletín hay una relación de 216 sismos localizados en su mayoría en la parte Occidental de la Isla (Haití). El primer sismo que figura es precisamente en el ano 1551. Otras fuentes son:“Dilucidaciones Históricas de la Isla de Santo Domingo”, realizada por Fray Cipriano de Utrera, donde presenta una relación de sismos ocurridos en toda la isla y otra realizado por el Ing. Héctor Iñiguez, en la cual se presentan para la Hispaniola los sismos históricos más importantes, así como un listado de sismos instrumentales desde el 1913 al 1958. La Sismicidad Histórica de la Isla abarca desde el año 1500 hasta el 1900, es decir desde los tiempos de la colonia hasta unos años después de la Restauración de la República Dominicana. Los detalles de los daños de dichos sismos son muy poco precisos y en la mayoría de los casos, por no decir en todos, no hay verdadera certeza de la ubicación del hipocentro. Aunque las incertidumbres arriba expresadas no permiten determinar con certeza las intensidades de los sismos y sus Hipocentros, demuestran de forma categórica el gran peligro sísmico a que esta expuesta la Hispaniola. La República Dominicana ha sido afectada por grandes sismos que han destruido poblaciones tales como la Vega, Santiago y afectado en gran medida a Santo Domingo, Azua y otras. Lo mismo ha sucedido en Ciudades de Haití. El siguiente, es un listado de alguno de los terremotos históricos catastróficos que han afectado a la República Dominicana, en algunos se han escrito los comentarios hechos por los autores que recopilaron los reportes de los sismos. 1. El 2 de Diciembre del 1562 aconteció un terremoto que destruyó las villas de Santiago y La Vega, lo que motivo que el emplazamiento de ambas ciudades fue cambiado de sitio a las ubicaciones actuales. La intensidad máxima del terremoto se pudo estimar en X (Diez), en la Escala de Mercáis Modificada (MM) 2. El 8 de Septiembre del 1615 se produjo un terremoto que afectó seriamente la ciudad de Santo Domingo, según escribió Fray Gabriel Téllez en su obra “Historia General de la Merced” “......... un terremoto horrible, que dio en tierra con lo mas fuerte y vistoso de sus fábricas; durando esta desdicha mas de cuarenta días con mortales temblores de la tierra a tres y cuatro veces cada uno .....”. La intensidad máxima del terremoto se pudo estimar en IX (Nueve).
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3. El 9 de mayo del 1673 se produce otro sismo que afecta también la ciudad de Santo Domingo, destruyendo la mayoría de las casas de la Ciudad, según datos recopilados en “Dilucidaciones Históricas de la Isla de Santo Domingo” de Fray Cipriano de Utrera. La intensidad máxima del terremoto se pudo estimar en X (Diez). 4. En el 1691, se origina un terremoto que afecta la zona sur central de la República Dominicana, destruyendo la Villa de Azua y afectando la Cuidad de Santo Domingo. La intensidad máxima del terremoto se pudo estimar en IX (Nueve). 5. El 18 de Octubre del 1751, se produce un terremoto que se sintió en toda la Isla, afectó en mayor grado a la región Sur desde el Seibo hasta Puerto Príncipe, La villa de Azua fue destruida y hubo Ras de Marea (Maremoto). Las réplicas se produjeron hasta el 27 de Diciembre. De acuerdo a las informaciones recopiladas se puede considerar junto con el terremoto del 1842, como los terremotos históricos más severos que han afectado la isla. La intensidad máxima del terremoto se pudo estimar en X (Diez). 6. El 21 de Noviembre del 1761, se produce un terremoto que se sintió en la región Sur. Fueron afectadas las Ciudades de Azua, Neiba, San Juan de la Maguana, se sintió en la Vega, Santiago y Cotui. La intensidad máxima del terremoto se pudo estimar en IX (Nueve). 7. El 7 de Mayo del 1842, acontece uno de los terremotos más grandes que afectó la Isla, catástrofe en toda la zona norte. Ras de Marea en la costa norte (Maremoto), destrucción de las Villas de Cabo Haitiano y la Móle Saint-Nicolás y Santiago de los Caballeros; murieron entre 5,000 y 6,000 personas. Se siente en Santiago de Cuba y la Isla Tortuga. La intensidad máxima del terremoto se pudo estimar en X (Diez). 8. El 29 de Diciembre del 1897, se produce un terremoto en la zona Norcentral de la República Dominicana, afectando a Altamira, Navarrete, Santiago de los Caballeros y Puerto Plata. El epicentro se estimó cerca de Valverde Mao (19°30’ Latitud Norte 71° Longitud Oeste). La intensidad máxima del terremoto se pudo estimar en IX (Nueve). En la Tabla No.5.1 se resumen los sismos históricos más importantes, cuatro afectaron la Región Norte y ocho la Región Sur de la Isla. Estos eventos dejan muy claro que la República Dominicana ha sido afectada por sismos de gran Magnitud y por lo tanto cabe esperar que será afectada en el futuro por grandes terremotos. En la Tabla No. 5.1 se muestra un resumen de los eventos históricos principales. Ver mapa 5.1. La mayor cantidad de eventos históricos catastróficos en la parte sur de la Hispaniola, puede conducir a una conclusión equivocada de la Sismicidad, ya que las estructuras y los estudios geológicos-tectónicos indican que la zona central y norte de la isla tienen un mayor potencial de producción de eventos sísmicos, aparentemente estos datos históricos tienen mucho que ver con el desarrollo poblacional de la época y al hecho de que en la zona sur aunque los eventos pudieron ser de menor magnitud que los del norte, es posible que se produjeran en el interior de la isla causando muchas veces intensidades mayores.
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Los períodos de recurrencia de los sismos históricos según se observa en la Figura No. 5.1 se pueden dividir esencialmente en dos grupos, un grupo que oscila entre los 50 a 75 años, y otro grupo con períodos de recurrencia menores, de 7 a 27 años. Otro efecto que hay que tener en cuenta son los Maremotos, que pueden producir efectos destructores en las costas cuando se producen terremotos en el fondo oceánico alrededor de la isla, específicamente en las zonas de subducción al norte, la Trinchera de los Muertos y en el Canal de la Mona.
Figura No. 5.1: Histograma Sismos Históricos del 1551-1900
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Se tiene constancia histórica (ver tabla No. 5.1), de que en la Hispaniola se han producido al menos 3 Maremotos que han afectado diferentes regiones. En el 18 de Octubre del 1751 hubo un gran terremoto que afectó toda la zona sur de la isla y según las crónicas de la época se produjo ras de marea que era la forma en que nombraban a los maremotos. Este Maremoto aparentemente fue producto de que el hipocentro del sismo debió estar localizado en la Trinchera de los Muertos. Efectos similares se produjo en la región de Cabo Haitiano por el efecto del terremoto del año 1842 (ver tabla No. 5.1) el cual afecto toda la zona norte de la isla, sintiéndose hasta en Santiago de Cuba. Según la interpretación de las crónicas de la época parece ser el de mayor efecto devastador de todos los producidos en la Hispaniola muriendo de 5,000 a 6,000 personas en Haití. Probablemente la Falla Norte Hispaniola o la sección oeste de la Falla Septentrional (la porción que está en el fondo oceánico) fue la que produjo dicho maremoto. También se tiene constancia de otros Maremotos. Tabla No. 5.1:
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5.2.1 Catalogo Sísmico Se elaboró un Catalogo General de sismos instrumentales desde el 1906 hasta el 2002, tomando los datos del International Seismic Center (ISC), la “Relación de Sismos ocurridos en la Isla de Santo Domingo (1551 – 1975)”, por Héctor Iñiguez. Este Catalogo contempla eventos registrados en la zona limitada por las longitudes 67.0°° W a 75.0° W y latitudes 17° N a 21.0° N, zona en la cual consideramos que sus eventos sísmicos pudieran tener efectos en la Hispaniola y que permitirían definir su Sismicidad. Los datos sísmicos están dados por las diferentes fuentes de registros en Magnitudes diversas, como son: Mb, ML, Ms, Mw, etc., fue por tanto necesario homogenizarlas refiriéndolas a un solo tipo de Magnitud. También aparecen sismos repetidos dados por diferentes centros de registro, los cuales fueron eliminados, también se eliminaron para el estudio los eventos cuyas Magnitudes eran menores que 3.5, por considerar que no eran significativos. Para la transferencia de sismos de Magnitudes Mb y Ms, se hizo un estudio de ajuste de los mínimos cuadrados, determinando que la relación en la zona de estudio considerada es la siguiente (ver Figura No. 5.2): Ms = Mb – 0.76
con una Desviación Standard = 0.5725
Figura 5.2: Relación entre Ms y Mb
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El Catalogo depurado para el análisis de amenaza fue mapeado en forma geo-referenciado sobre la Hispaniola. El Mapa No. 5.2 presenta los eventos sísmicos discretizados por Magnitudes y profundidades. La actividad sísmica de la Hispaniola está directamente relacionada con el marco tectónico descrito anteriormente, pudiendo resumirse en que está marcada por una concentración de eventos a lo largo de las franjas norte y sur de la isla, así como una intensa actividad hacia el este del meridiano 69º W. La Sismicidad de las franjas norte y sur se relaciona con las zonas de subducción de la Falla Norte de la Hispaniola y de la Trinchera de Los Muertos. En el norte, además del límite de subducción, hay correlación de eventos sísmicos con la zona de Falla Septentrional. En la parte sur podemos notar una “carencia” de eventos dentro del territorio de la isla, que puede ser explicado por la falta de registros adecuados en la región, y por un período de recurrencia alto en las estructuras sismogénicas allí presentes. La intensa actividad sísmica al este del meridiano 69º W ha llamado mucho la atención de los investigadores. Algunas teorías la explican con la presencia de un colgajo de subducción que penetra desde el noreste, en la zona del canal de la Mona y se acerca en profundidad a la lengüeta de subducción de Los Muertos. Ello explicaría la presencia de epicentros superficiales, medios y profundos en esta región. El origen puede ser un movimiento de rotación de la parte sur de la isla que, junto con Puerto Rico, giran en sentido contrario al reloj hacia el norte, quedando la parte norte de la isla como pivote al estar “trancada” con el banco de las Bahamas.
5.3.- Fuentes (Zonas) Sismogénicas Una Fuente Sismogenica es un punto, línea o área con una Sismicidad discreta, que puede caracterizarse por una relación única. En nuestro caso no existen correlaciones claras entre los eventos sísmicos registrados y las estructuras tectónicas significantes (Fallas), debido probablemente a imprecisiones en la localización de los epicentros dadas por las estaciones de registro sísmico, ya que la mayoría de estos datos provienen de Estaciones Sísmicas extranjeras y los problemas de las estaciones nacionales, las cuales no han tenido los equipos necesarios para hacer los registros adecuados, ni han tenido continuidad en el tiempo. En función de estas condiciones se ha dividido la isla de la Hispaniola en 7 Fuentes o zonas sismogénicas. Dicha división se ha hecho conjuntamente con base en los rasgos geotectónicos y en los epicentros sísmicos, contando con la profundidad hipocentral, que se muestran en el mapa de fallas y zonas sismogénicas. Ver Mapa 5.3.
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Zona 1 Abarca la parte norte de la isla, desde las estribaciones norte de la cordillera central y la plataforma continental, desde la parte occidental de la isla hasta la península de Samaná, inclusive. Incluye las siguientes fallas: NHFZ, CFZ, SFZ, HFZ. Esta zona se caracteriza básicamente por fallas Transcurrentes de trazo rectilíneo, continuo y de gran extensión, con buzamiento generalmente muy alto, excepto por la NHFZ, que es una gran estructura de subducción con buzamiento muy tendido hacia el sur. Es una zona que refleja un fuerte historial sísmico y donde se concentra gran cantidad de ciudades y población.
Zona 2 Abarca la parte central de la isla, desde la península del norte de Haití hasta la llanura costera del Caribe, en las inmediaciones de La Romana. Incluye la mayoría de las fallas del macizo rocoso de la cordillera central, siendo las mayores de tipo Transcurrentes (GFZ, SJRFZ, LPSJFZ, SJMFZ) y otras de tipo inverso (BFZ, HAFZ)
Zona 3 Abarca la parte sur occidental de la isla, incluyendo desde la península sur de Haití hasta la península de Barahona. En ella se encuentran fallas Transcurrentes (NFZ, EPGFZ) y la estructura de la Hoya de Enriquillo, además de la Falla Norte de Bahoruco (BNFZ) que se considera como transcurrente e inversa. Esta zona presenta poca actividad sísmica en la actualidad, pero el emplazamiento de la geotectónica y los resultados de los movimientos de bloque (GPS) indican una alta concentración de esfuerzos en dicha zona.
Zona 4 Abarca el extremo sur de la isla, incluyendo la bahía de Ocoa en tierra y hacia el sur incluye la estructura de la Fosa de los Muertos (MTFZ).
Zona 5 Abarca la parte norte del canal de la Mona e incluye parte de la zona de subducción de la NHFZ. Se caracteriza por una intensa actividad sísmica mayormente superficial, que ha sido explicada por el proceso de subducción de la placa de Norteamérica por debajo de la del Caribe.
Zona 6 Abarca la parte sur del canal de la Mona e incluye parte de la zona de subducción de MTFZ. Se caracteriza por una intensa actividad sísmica. Esta zona incluye sólo la actividad sísmica superficial.
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Zona 7 Se sobrepone con la zona 6 y en ella se incluye la actividad sísmica profunda, considerada como el resultado del proceso de subducción de la fosa de los Muertos (MTFZ). Las zonas 5, 6 y 7 son las que muestran mayor actividad sísmica en toda el área de la isla. El proceso sismogénico y neotectónico de esta zona no está bien entendido aún. Algunas teorías sugieren un rompimiento de parte de la lengüeta de subducción de la placa de Norteamérica en dos colgajos; otras sugieren, además, un proceso de rotación y extensión del extremo oriental de la Hispaniola y el canal de la Mona. La Tabla No. 5.2 muestra para cada Fuente Sismogenica las coordenadas de sus vértices, y el número de eventos considerados. En el mapa Tabla No. 5.2: Fuente Sismogenica
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5.3.1 Relaciones de Recurrencia de las Fuentes (Zonas) Sismogénicas La Sismicidad de cada fuente se puede caracterizar por su Relación de Recurrencia, conocida como la Ley de Gutemberg-Richter, ley que rige el proceso de generación de eventos sísmicos por una fuente sísmica, su expresión es la siguiente: Log10 N = a – bM Donde N es el número de eventos de Magnitud mayor o igual que M (distribución acumulada) en un periodo de observación. Si dividimos el valor de N entre el periodo de observación obtenemos la Tasa Media de Ocurrencia l, que puede ser normalizada dividiendo entre la longitud o área de la fuente según sea el caso. Para cada una de las fuentes sísmicas es necesario establecer la Magnitud máxima que es capaz de producir, a fin de limitar (truncar) su Relación de recurrencia. Los valores calculados para cada Falla están resumidos en la Tabla No. 4.1, valores a partir de los cuales se han establecido la Magnitudes máximas para cada una de las fuentes que han sido utilizadas en el Estudio de Amenaza. Los valores de los coeficientes a y b para las Relaciones de Recurrencia de cada fuente se muestran en la Tabla No. 5.3 y sus gráficos en las Figuras No. 5.3 a la 5.9 .
Tabla No. 5.3: Coeficientes de la Relación de Recurrencia de las Fuentes Sismogénicas y su Magnitud Máxima Considerada
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Figura 5.3
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Figura 5.4
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Figura 5.5
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Figura 5.6
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Figura 5.6
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Figura 5.8
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Figura 5.9
5.4.- Leyes de Atenuación Los efectos sísmicos se atenúan con su distancia al Epicentro, atenuación que es debida a la absorción de la energía elástica por el medio a través del cual se propagan las ondas y al aumento geométrico del área donde estas ondas se distribuyen. La variación de estos efectos viene dados por las llamadas Leyes de Atenuación, leyes que dependen de la Magnitud del sismo, mecanismo focal (tipo de fallas) y condiciones del sitio de registro. Estas Leyes de Atenuación pueden ser obtenidas teóricamente o de forma empírica; teóricamente usando modelos sismológicos para generar eventos artificiales que tomen en cuenta la fuente, el sitio y características del medio de propagación de las ondas, de forma empírica en función de registros obtenidos en la zona de estudio. Normalmente se hace una combinación de los dos procedimientos, en los cuales las ecuaciones deducidas teóricamente se ajustan sus coeficientes con los datos registrados. En República Dominicana no existen registros acelerográficos de eventos sísmicos, que puedan servir de datos para ajustar los coeficientes de las ecuaciones que representan las Leyes de Atenuación, lo que nos obliga a utilizar otras relaciones deducidas para otros países y áreas, que entendemos representen mejor las características sismotectónicas de la Hispaniola. Dadas estas condiciones y estudiando las ecuaciones disponibles en la literatura técnica, elegimos dos Leyes de Atenuación que consideramos se ajustan a las características sismotectónicas presentes en la Hispaniola, una desarrollada por Campbell y la otra por Sadigh et all. Sin embargo dada la incertidumbre en usar alguna ley en particular, decidimos asignarle un factor de importancia a cada una y elaborar una nueva relación de atenuación como una combinación de las dos anteriores afectadas por un factor de importancia, dadas que las dos tienen el mismo nivel de confiabilidad los factores de importancia elegidos fueron de 50% a cada una. Las ecuaciones básicas elegidas son las siguientes: Ley de Campbell aplicada a nuestro caso de la Hispaniola es:
Ô = 0.444
s = 0.38
Ley de Sadigh,K., Chang, C.A., Egan, J.A., Makdisi, F., y Youngs, R.R., adaptada a caso La Hispaniola es: Para M < 6.5 Para M > 6.5 En ambos casos s(lnPGA)=0.585
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Ver las figuras No.5.10 y No. 5.11 donde se muestran las curvas de Atenuación de Campbell y Sadigh et al., así como en la Figura No. 5.12 las curvas comparativas de la combinada Versus las componentes para una M=4.
Los valores de la Relación de Atenuación combinada para su uso en el Programa SEISRISKIII figuran en la Tabla No.5.4 Tabla No. 5.4: Valores de la Relación de Atenuación
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Figura 5.10
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Figura 5.11
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Figura 5.12
6.- Cálculos y Resultados Los cálculos fueron realizados con el Programa SEISRISKIII, para una malla de puntos con coordenadas espaciadas a 0.10 grados en toda la extensión de la Hispaniola y zonas marinas circundantes, colocando como un punto especial las coordenadas de la Ciudad de Salcedo, estos cálculos se hicieron para tres niveles diferentes, los cuales son: • • •
10% de excedencia en un periodo de 10 años, lo que equivale a un Periodo de Retorno de aproximadamente 50 años. Estos serian sismos frecuentes para los cuales las estructuras no debían tener ningún daño, es decir deben comportarse en el rango elástico. 10% de excedencia en un periodo de 50 años, lo que equivale a un Periodo de Retorno aproximado de 500 años. Este seria el nivel de diseño para las estructuras normales para el cual no deben haber colapso ni perdidas de vidas. 2% de excedencia en 50 años, lo que representa un Periodo de Retorno de aproximadamente 2,500 años. Este es para el diseño de estructuras especiales y de importancia estratégica para el Estado Dominicano y la Sociedad Civil.
Los resultados se han racionalizado presentándose en Mapas para que sea posible su interpretación de forma práctica, y puedan ser usados por los organismos competentes del Gobierno, la Sociedad Civil y los profesionales liberales. Estos Mapas presentan curvas de igual aceleración llamadas de Iso-Aceleración en la Roca Madre subyacente, los cuales se muestran en las Figuras No. 6.1, No. 6.2 y No. 6.3. Como podemos observar las orientaciones de las curvas de Iso-Aceleración coinciden con la orientación de las estructuras geotectónicas de la Hispaniola como cabe esperar, estando los valores mas altos de aceleración en la zona norte del país, de acuerdo con las mediciones de deformación de la corteza terrestre realizadas por GPS y a los registros de sismos instrumentales. Los valores de aceleración en la roca subyacente para la Ciudad de Salcedo en los tres niveles calculados son los siguientes: Ac=0.1586 g = 155.587 cm/seg2
•
10% en 5 años
•
10% en 50 años Ac = 0.4543 g = 445.678 cm/seg2 2% en 50 años Ac = 0.7452 g = 731.04 cm/seg2
•
Estos valores figuran entre los mas altos de toda la Hispaniola.
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7.- Conclusiones y Recomendaciones •
Los resultados del Análisis de Amenaza para la República Dominicana evidencian el alto nivel de las aceleraciones esperadas, fruto de la localización de la Hispaniola en la Placa del Caribe y el Tectonismo local.
•
Los Mapas de Iso-Aceleraciones muestran curvas que correlacionan muy bien con las estructuras geotectónicas de la Hispaniola, tanto en su orientación como en los valores de las aceleraciones esperadas.
•
Los valores obtenidos concuerdan apreciablemente con otros estudios de Amenaza realizados en el pasado, no así su distribución. En el actual estudio, los valores hacia el sureste de la isla incluyendo Santo Domingo, resultaron mayores.
•
Las aceleraciones en la ciudad de Salcedo están dentro de las mas altas de país.
De acuerdo a esos resultados hacemos las recomendaciones siguientes: •
Que sea instalada una Red de Acelero grafos en el ámbito nacional para registrar los movimientos fuertes del terreno y la respuesta de las estructuras, a fin de poder establecer una Ley de Atenuación nacional que permita mejorar los resultados en los Estudios de Amenaza Sísmica y por otro lado conocer como responden nuestros edificios a la excitación sísmica; ambos aspectos incidirán de forma determinante a mejorar nuestro Código Sísmico.
•
Que los Ayuntamientos fundamentados en estos resultados realicen los estudios de Microzonificación Sísmica, que le permitan definir conjuntamente con la Sociedad Civil una orientación segura para el desarrollo de sus ciudades.
•
Que los Ayuntamientos orienten, regulen y verifiquen las construcciones publicas y privadas de la población, tanto en su calidad como en su localización, ya que pudieran estar edificando en suelos poco recomendables o cercanas a estructuras tectónicas, que pudieran producir eventos sísmicos que generen perdidas de vidas y de las inversiones realizadas.
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8.- Bibliografía Benders, B. and Perkins, D.M.; SEISRISK III: A computer Program for Seismic Hazard Estimation. USGS Bulletin 1772, 1987. Calais, E., Mazabraud, Y., Mercier de Lepinay, B., Mann, P., Mattioli, G. and Jansma, P., 2002, Strain partitioning and fault slip rates in the northern Caribbean from GPS measurements. Geophysical Research Letters, v. 29, no. 18 Calais, E, GPS measurement of Crustal Deformation in the Dominican Republic, CANAPE (Caribbean North America Plate boundary Experiment), The University of Nice, France, 2001. Calais, E.; Perrot J. Mercier de Lepinay, Strike Slip Tectonic an Seismicity along the Northern Caribbean Plate Boundary From Cuba to Hispaniola, The Geological Society of America, Special Paper No. 236, 1998. Campbell, K. W.; Empirical Near-Source Attenuation Relationships for horizontal and vertical components of Peak Ground Aceleration, Peak Ground Velocity, Pseudo-Absolute Acceleration Response Spectra. Seismological Research Letters, Vol. 68, Number 1, january/february, 1997. Catalogo Sísmico del International Seismic Center. Chalas, Juan Alberto. Probabilidad de un Sismo Catastrófico en la República Dominicana. Historia Sísmica, Predicción y Magnitudes esperadas. Ponencia presentada en Mesa Redonda sobre Prevención Sísmica. Santiago 1985. Publicada en Revista de Geofísica NUM. 31 del Instituto Panamericano de Geografía e Historia. 1989. Chalas, Juan Alberto. Discusión de la Historia Sísmica de la Isla Hispaniola. Presentado en el 1er Seminario de Ing. Sísmica, IX Seminario Latinoamericano de Ingeniería Sísmica. 1996 Chalas, Juan Alberto. Situación Histórica e Instrumental de Terremotos y Maremotos Producidos en la Hispaniola. Presentado en Jornada en Regional Norte del CODIA. 2002. Conferencia Internacional Sobre Reducción de Riesgo Sísmico en la Región del Caribe y II Seminario Dominicano de Ingeniería Sísmica; Regional Norte CODIA; Julio del 2001. DeMets, C., Jansma, P., Mattioli, G., Dixon, T., Farina, F., Bilham, R., Calais, E. and Mann, P., GPS geodetic constraints on Caribbean-North American plate motion, Geophysical Research Letters, v. 17, p. 437-440, 2000. Dillon et al., 1996. A review of the tectonic problems of the strike-slip northern boundary of the Caribbean Plate and examination by GLORIA. Geology of the United States’ Seafloor: The view from Gloria, Cambridge University Press, Cambridge, UK.
54
Dirección General de Minería. Mapa Geológico de la República Dominicana 1:250,000. Dixon, T.; Farina, Demets, Charles; Jasma, Pamela; Mann, Paul; Calais E., Relative Motion Between The Caribbean And North American Plates And Related Boundary Zone Dem\formation From Decade of GPS. Observations, Journal of Geophysical Research, Vol. 103, No. 87, 1998. Dolan, J.F., Mann, P.; Active Strike Slip and Collisional Tectonics of the Northern Caribbean Plate Boundary Zone. Special Paper 326. The Geological Society of America, 1998. Dolan J.; Mulling, Wall D., Active Tectonics of The North Central Caribbean: Oblique Collision Strain Partitioning, and Opposing Subducted Slambs, The Geological Society of America, Special Paper No. 326, 1998. Dolan James, Wald J. Davis, The 1943 – 1953 North Central Caribbean Earthquake: Active Tectonic Setting, Seismic Hazards And Implications for Caribbean North America Plate Motions, The Geological Society of America, Special No. 326, 1998. Erickson J.; Karner G. Pindell J.; Sander L.; Fuller E.; Neogene Sedimentation and Tectonics in the Cibao Basin Evolution near Strike – Slip Dominated Plate Boundary, The Journal of Geology, Volume 106, page 473-494, The University of Chicago, 1998. Gutemberg, B.; Richter, C.; Seismicity of the Earth.; Princeton, N.J., 310 p. 1954 Iñiguez, Héctor. Relación de Sismos ocurridos en la Isla de Santo Domingo (1551 - 1975) Inédito. Catalogue Chronologique des Tremblements de Terre resentis dans l’ile D’Haiti des 1551 a 1900. Bulletin Semestriel de l’Observatoire Metherologique du SeminaireCollege St. Martial. 1913. Mann, P., Calais, E., Ruegg, J.C., DeMets, C., Dixon, T., Jansma, P., and Mattioli, G.; Oblique collision in the northern Caribbean from GPS measurements and geological observations. Tectonics, v.21, no.6, 2002. Mann, P., Draper, G. and Lewis, J.F.;Geologic and Tectonic Development on the North America – Caribbean Plate Boundary in Hispaniola. Special Paper 262. The Geological Society of America, 1991. Mann Paul; Prentice C.; Burr G.; Peña Luis, Taylor F.; Tectonic Geomorphology of the Septentrional Fault System, Dominican Republic, Special Paper No. 326, Geological Society Of America, 1998. Martínez Barrios, Domingo. Consideraciones sobre la Historia Sísmica de la República Dominicana. Publicaciones de la Universidad de Santo Domingo. Vol. Mayordomo, J. G., Suárez, A., 1999. Sismicidad y Peligrosidad Sísmica en la República Dominicana. Dpto. de Ingeniería y Morfología del Terreno, Universidad Politécnica de Madrid.
55
Moore, F.A. et all; Zonificación Sísmica preliminar para Nicaragua y Microzonificación Sísmica para Posoltega y Quezalguaque, Comunidad Económica Europea, ECHOMovimondo, 2001. O’Reilly, H., López, S.; Obtención de una Zonificación Sísmica y un Espectro con fines de diseño para la República Dominicana. Peña, Luis; Estudios Paleosísmicos de la parte Occidental del Valle del Cibao, Zona de Falla Septentrional, Proyecto SYSMIN, 1998-1999. Peña Luis, Orlando Franco, Estudio Geológico Área de la Zona de Falla SeptentrionalAve. Circunvalación Norte Santiago, Rep. Dom., 2000. Prentice, C., Mann, P., Peña, L. and Burr, G., 2003. Slip rate and earthquake recurrence along the central Septentrional fault, North American – Caribbean Plate boundary, Dominican Republic. Journal of Geophysical Research, v. 108, No. B3 Prentice C.; Mann Paul; Burr G.; Peña Luis; Timing And Size of the Most Recent Earthquake Along the Central Septentrional Fault; Dominican Republic, U.S. Geological Survey, Open File Report 94-568, Menlo Park, California 1994. Programa de Desarrollo Geológico Minero (SYSMIN), Convención LOME IV, 1991 PUCMM., SEOPC, CODIA, SODOSISMICA, I.S.U.: V Seminario Latinoamericano de Ingeniería Sismo Resistente, 1988. Ruiz M., González Silvia., Geología Aplicada a la Ingeniería Civil., Editorial Limusa, S. A. México, 2000. Sadigh, K., Chang, C.-Y., Egan, J.A., Makdisi, F. Y Youngs, R. R.; Attenuation Relationships for Shalow Crustal Earthquakes Based on California Strong Motion Data. Seismological Research Letters, Vol. 68, Number 1, january/february, 1997. The Geological Society of America, 1992. GSA Penrose Conference. Yeats R., Sieh Kerry, Allen Clarence, The Geology of Earthquakes, Oxford University Press, 1997.
56
