Fallas y Terremotos

1. Fallas y Terremotos Fallas como fuentes de terremotos • La tectónica de placas explica la distribución de la sismicidad a escala global: Zonas sísmicamente activas coinciden con límites de placas litosféricas Zonas relativamente estables se ubican al interior de las placas Dentro de las áreas sísmicas, las fuentes concretas de terremotos son estructuras geológicas : fallas Su actividad tectónica es responsable de liberar energía durante el terremoto

3. Fallas: tipos de.. • Fallas normales • Fallas inversas • Fallas de rumbo o transcurrentes • Fallas transformantes • Fallas mixtas ej. dextral-normal

4. Bertrand Meyer,PhD, Labo. de Sismo-Tectonique, et Geneviève Brandeis PhD - Labo. de Dynamique des Systèmes Géologiques

5. Fock, 2005

7. Relación entre fallas y terremotos: evidenciada por la instrumentalización que permite ver la alineación entre epicentros de sismos y trazas de fallas con movimiento en el cuaternario. • En zonas continentales consideradas estables han ocurrido terremotos de gran magnitud. Estos se han relacionado con la reactivación de fallas. Cutch (India 1819), Marryat Creek y Tennant Creek (Australia; 1986,1988), Killari (India, 1993)

8. Para llegar a una evaluación cuantitativa del peligro se debe además de los datos de sismicidad, caracterizar las fallas potencialmente sismogénicas de una región.

9. Fallas transformantes: San Andrés, Límite entre dos placas, Placa Norteamericana y Placa Pacífico http://pubs.usgs.gov/gip/earthq3/what.html

10. La falla es una zona compleja de roca fracturada de ancho variable desde algunas decenas de metros a más de 1 km. • Varias fallas menores convergen o salen de la zona de falla. http://pubs.usgs.gov/gip/earthq3/where.html

11. http://pubs.usgs.gov/gip/earthq3/where.html

12. Terremoto de San Francisco (1906): salto brusco en la Falla de San Andrés modelo de rebote elástico: Bloques separados por una falla activa tienden a desplazarse relativamente uno respecto del otro, aunque la falla permanece bloqueada hasta que se vence un umbral de resistencia a la rotura y ésta rompe bruscamente en una extensión más o menos importante.

13. San Andreas fault in the Carrizo Plain, central California(Photo by Robert E. Wallace)

14. Reja cerca de Point Reyes, California, 8.5 pies desplazamiento en la falla durante el terremoto de 1906 (foto de G.K. Gilbert). Tomado de Sandra S. Schulz y Robert E. Wallace Falla de San Andres en Mecca Hills, sur de California(Foto de R.E. Wallace)

15. A stream channel offset by the San Andreas fault, Carrizo Plain, central California(photo by Robert E. Wallace)

16. Funcionamiento de las fallas • En las fallas un bloque se mueve con respecto al otro debido a esfuerzos regionales. Al moverse se genera material/rocas. • Brecha de falla, salbanda, cataclasita

17. School of GeoSciences Undergraduate Study Universidad de Edimburgo

19. Las fallas sísmicas (que producen terremotos) se diferencian de las asísmicas por el comportamiento mecánico de los materiales, los mecanismos de deformación y el régimen de desplazamiento. • Los sismos de gran magnitud (sobre 6) se producen en grandes fallas

21. Energía liberada por una falla como ondas sísmicas es bajo (1-10%), el resto de la energía implicada en la rotura, en la deformación del material de falla y en la generación del desplazamiento o salto en el régimen stick-slip.

22. Desplazamiento cosísmico: eventos cortos donde se produce súbitamente un desplazamiento • Ciclo sísmico: acumulación progresiva de energía y liberación brusca en los eventos cortos

23. Foco del terremoto: punto donde se inicia la rotura y desde éste la rotura y deslizamiento se propagan lateralmente con una velocidad variable que puede medirse en m/s • Alrededor del área rota en la falla deformación que luego se libera como réplicas.

24. Energía acumulada durante el ciclo sísmico determina el tamaño de la superficie de rotura y la cuantía del desplazamiento. • Estos dos parámetros dan lugar a un momento sísmico y una magnitud del terremoto proporcionales. • En terremotos mayores (magnitud 6 a 8) el área de rotura puede alcanzar varios cientos de km de longitud y los saltos cosísmicos pueden ser de varios metros, visibles en superficie. En profundidad puede alcanzar toda la corteza frágil.

25. Escarpe de falla normal, 60 años después del terremoto de Fuyun (Mongolia, M=8, 11 agosto 1931) Sismo de Fuyun, China-Mongolia, M=8, 11 agosto 1931. P. Tapponnier, IPGP Bertrand Meyer,PhD, Labo. de Sismo-Tectonique, et Geneviève Brandeis PhD - Labo. de Dynamique des Systèmes Géologiques

26. Falla Inversa Sismo d'El Asnam, Algéria, M=7.3, 10/10/1980. R. Armijo, IPGP

27. Escarpe formado durante el sismo de Landers (California, M=7.2, 28/6/92) : Falla de rumbo dextral. 2 metros de deslizamiento horizontal.

28. Desplazamiento de 4 m por el sismo de Luzon (Filipinas, M=7.7, 16/7/90). La ausencia de evidencias de desplazamientos anteriores ha sido borrado por la actividad agrícola de la región. Falla siniestral

30. Falla normal de Kaparelli. Deslizamiento cosísmico métrico de 1981. Grecia, R. Armijo, IPGP (M=6.2, 04/02/81). Bertrand Meyer,PhD, Labo. de Sismo-Tectonique, et Geneviève Brandeis PhD - Labo. de Dynamique des Systèmes Géologiques

31. Fallas normales de Basin and Range (West USA) : Cliché R. Wallace, USGS

32. Falla de Lamia (Grecia central) Esta falla muestra grandes facetas triangularres. La morfología de esta fachada montañosa sugiere la presencia de una falla activa con fuerte potencial sísmico. Bertrand Meyer,PhD, Labo. de Sismo-Tectonique, et Geneviève Brandeis PhD - Labo. de Dynamique des Systèmes Géologiques

33. De datos registrados, varias relaciones empíricas entre la magnitud de los terremotos y el tamaño de rotura del plano de falla. • Buena correlación entre el área de ruptura y magnitud Relaciones más usadas: • Area de ruptura –magnitud M = logA + 4.15 (Wyss,1979) M= magnitud, A= área de la falla en km2

34. Tasa de deslizamiento y periodo de recurrencia • Magnitud y periodo de recurrencia de un terremoto grande relacionados con la velocidad media con que se mueven las fallas • Una falla con alta tasa de desplazamiento, p.e.10 mm/a, acumulan gran cantidad de energía elástica en tiempo pequeño. Esto da lugar a terremotos de gran magnitud, 6 ó 7, con periodos de recurrencia relativamente cortos (200 años) • Fallas lentas (0.1 a 0.01 mm/a) producen terremotos de la misma magnitud en periodos de tiempo mucho mayores (45.000 a 500.000 años)

36. Una idea es que las fallas se comportan siempre igual: que rompe en eventos cosísmicos a intervalos de tiempo regulares, con incrementos de tiempo constantes.... • Sin embargo, a lo largo del tiempo la falla puede seguir modelos muy dispares.

37. Registro geológico de la actividad en fallas • El salto acumulado en las fallas activas y los deslizamientos cosísmicos interfieren en los procesos geomorfológicos y estratigráficos de superficie • Las fallas alteran el ciclo de erosión de una región • Juventud-madurez y senilidad del relieve • Rejuvenecimiento del relieve • Tectónica-clima

38. Movimientos tectónicos en fallas: desniveles y escarpes por acumulación de saltos o por eventos cosímicos intervienen con la evolución del relieve GEOMORFOLOGIA TECTONICA.

39. La forma del relieve que se desarrolla directamente en relación con las fallas activas son muy características. La más característica es el escarpe de falla.

41. Fallas activas • Bajo el punto de vista neotectónico una falla activa es la que ha presentado deformaciones durante el régimen tectónico actual. • Para ingeniería geológica las fallas activas son las que han presentado movimiento en los últimos 10.000 años (Holoceno). Para instalaciones radiactivas el periodo se extiende a los últimos 500.000 años

42. Fallas en Chile • Falla de Atacama a lo largo de la cordillera de la costa del norte de Chile • Falla Oeste (Mina Chuquicamata) guía de exploración-controla el emplazamiento de varios pórfidos cupríferos • Sistema de Falla de Domeyko (precordillera de la II y III Región, (Falla Sierra Castillo) • Falla Liquiñe-Ofqui en el sur del país

43. Falla de Atacama 1000 km entre Iquique y La Serena. Un segmento norte entre Iquique y Taltal y un segmento sur entre Taltal y La Serena. En el Cretácico siniestral. • Falla Liquiñe-Ofqui 1000 km, desde la cordillera de Valdivia al golfo de Penas por el sur. Actividad entre el Cretácico superior y Terciario Inferior, dextral. A lo largo de su traza alineación de volcanes activos e inactivos. En su extremo sur actividad reciente se evidencia por bosques sumergidos, lagunas sin salida.

44. Falla San Ramón (FSR) en el Frente Cordillerano de Santiago (FCS) falla inversa (Rauld, 2002) que deforma y pone en contacto depósitos no consolidados, que rellenan el valle de Santiago, con rocas cenozoicas de la Formación Abanico (Aguirre, 1960) que construyen los contrafuertes cordilleranos. Escarpes de falla que afectan abanicos aluviales pleistocenos y holocenos en el FCS y terrazas fluviales en el valle del río Maipo evidencian morfológicamente la actividad reciente de la FSR.

45. Asumiendo un largo de ruptura de 16 km, se generaría un terremoto de magnitud 6.6, con un desplazamiento máximo de 1,82 m, y un ancho de 9,8 km (Wells y Coppersmith, 1994). Considerando una distancia epicentral de 4 km y una profundidad de 8 km, este evento producirá aceleraciones horizontales máximas de 65,7 % de g (Chang et al, 2001).

49. Por otra parte, González de Vallejo (2002), señala que la probabilidad p de que un valor determinado de intensidad correspondiente a un periodo de retorno medio T(años) sea excedido durante un período de tiempo determinado t se expresa como: • Si consideramos que las fallas tienen un periodo de retorno de 10.000 años, la probabilidad es de 1% (en 100 años).