amenaza sismica en guatemala

5/9/2018 Amenaza Sismica en Guatemala

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AMENAZA SISMICA EN GUATEMALA

Enriq ue Molm al, M ario Villagran2 y Juan P ablo L igorria3

lINSlVUMEH. Inst itu to Nac tOMl de Sismologia, Vu lc ano lo g fa . Mc te o ro lo g fa e H ido ll og la .1 lAEC, Israeli Atomie Energy Commisston.3 SL L o u . University. Missoun. INO, lnstituto Nacional de Electnfic:acio'io

RESUMEN

EI estudio de la amenaza sismica en los u ltimo s a fio s ha proporcionado lossiguientes resultados:Existen tres fuentes sismicas en el pais: La zona de Subduccion, losgrandes fallas del Norte y los fallamientos menores en el Altiplano Cadauna de estas ha generado sismos destructores. La vigilancia y el estudio dela actividad microsismica ha permitido conocer con mas detalle lascaracteristicas de la subduccio y los fallamientos en el Altiplano.Existen 4 estudios a la fecha que directamente estiman el potencial de laamenaza sismica en Guatemala (debido al movimiento fuerte generado porlas ondas sismicas); 3 a nivel nacional y 1 a nivel especifico (para la ciudadcapital). Una gran similaridad puede ser observada entre los resultados, loscuales reflejan que la amenaza aumenta gradualmente desde el Norte haciael Sur del pais. La espectativa en promedio para periodos de retorno de 50-100 aiios muestran que: entre 0.6-0.8 m/s2 se encuentra la maximaaceleracion esperada (pGA) para el Norte del departamento del Peten, 1.6-2.2 mfs2 para la franja transversal (Huehuetenango-Izabal), 3.0-3.7 mls2 enla ciudad capital y 2.8-3.2 m/s2 para la costa del Pacifico. Todos losvalores fueron obtenidos de promedios entre los estudios a nivel nacional, aexcepcion del valor para la ciudad capital: creemos que es necesarioelaborar mas estudios de caracter especifico.La evaluacion de los efectos producidos por terremotos anteriores y losestudios especificos de las condiciones del terreno han permitido identificaralgunas zonas propensas a derrumbe, agrietamiento, hundimiento yl icuefaccion.Estudios preliminares de respuesta de sitio muestran efectos deamplificacion importantes en amplitud de las ondas a determinadasfrecuencias y sobre distintos tipos de suelo dentro del valle de la Ciudad deGuatemala.

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A pesar del alto nivel de amenaza sismica y las lecciones de terremotospasados, las instituciones responsables de ayudar en la reduccion de losdesastres naturales no cuentan con la estructura adrninistrativa adecuada ylos recursos necesarios para garantizar la continuidad de la vigilancia yevaluacion del fenomeno sismica. Ejemplo de esto es el deterioro de laRed Sismologica Nacional, la cua1 deja de funcionar en 1993. A la fechaexisten unicamente 5 estaciones de periodo corte que duramente cubren laciudad capital y no existe aun ninguna red de estaciones para el registro demovimiento fuerte.

INTRODUCCIONLa experiencia nos demuestra que la forma mas econ6mica y eficiente para reducir los

desastres naturales es contar con un prograrna de prevencion (a largo, medtano y cortoplazo). Las medidas preventivas buscan disminuir los danos 0 el riesgo ante determinadaamenaza geologica, como los terremotos. Para fines practices, el riesgo se define como:

Riesgo = = (amenaza) x (vulnerabilidad)

EI riesgo es una medida 0 estimaei6n de los danos; mientras que la amenaza mide elpeligro al eual estamos expuestos y la vulnerabilidad la capacidad de soportarlo 0 no. Deaqui se deduce 16gicamente que la prevencion de desastres por terremotos es dependientede la reducci6n de la vulnerabilidad; pues la amenaza sismica es un factor cuantificablepero no controlable ya que depende de propiedades fisicas de la tierra que estan fuera delcontrol humano.Brevemente podemos decir que la prevencion a largo plazo es aquella que en esencia

contempla la ubicacion, planificacion y disefio de grandes obras de infraestructura talescomo ciudades, grandes proyectos de produccion de energia electrica (hidraulica,geotermica, por combusti6n 0 nuclear) y otros; mientras que la prevencion a mediano ycorto plazo radica en la ubicaei6n y disefio de obras regulares y pequei'ias de

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infraestructura (edificios, plantas industriales, viviendas, etc.) creacion de programas deeducacion constante, y a todo myel sistemas de evacuacion y alarma (pare-warning adwarning systems). Estos ultimos por eierto son una opcion recomendable para areas dealta sismicidad (Guatemala, par ejemplo).Sin embargo, prevencion es un elemento intimamente ligado can el aspecto economico

y se deben fijar eiertos limites; es decir, que debemos conoeer 10 m a s preciso po sible laamenaza para crear obras que no sean vulnerables, pero tampoco excesivamente ccstosasLa funci6n de las geociencias en la prevencion es estudiar el fenorneno natural con e] finde estimar la amenaza, La amenaza no solo varia en intensidad sino tambien en tipo. Enel caso de los terremotos, e] Cuadro I muestra los tipos de amenaza sismica (Stewart,J.P., eat, 1995. Nichos, D_ R. ad J . M. Bocinan-Banas, 1974. Jalan Working Gripe florT -4 Camada, 1992.).El objetivo del presente trabajo es mostrar el estado del conocimiento de la amenaza

sismica en el pais y enfatizar la necesidad de continuar y mejorar el estudio de faStsmologia en Guatemala. Para eilo, en el Capitulo I, utilizamos el Terremoto del 4 defebrero de 1.976 para ejemplificar los distintos tipos de amenaza y mostrar rapidamentecual era el estado del conocimiento en ese momento. En el Capitulo II, se presentan losresultados de los estudios reaIizados durante los ultimos 20 anos. EI enfasis esta puestoen el conocimiento que en forma directa 0 indirecta ha ayudado a mejorar la estirnacion dela amenaza sismica en Guatemala. En el Capitulo III, se presentan las recomendaciones yconclusiones que a juicio de los autores ayudaran a mejorar y aumentar el conocimiento dela amenaza sismica y la prevencion de desastres por terremotos en Guatemala. Ademas, elApendice I contiene un listado bibliografico par temas de artlculos publicadosinternacionalmente en los ultirnos afios que creemos pueden ser de rnucha ayuda para ellector interesado.

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Cuadra 1

TIPOS DE AMENAZA SiSMICACausas directas:

- EI desplazamiento de 18 falla.ElasticaPlastica

- Movimiento producido por el paso de las ondas sismicas.~Deformacien tectonica,

Causas indirectas, son producto de la cornbinacion del movimiento de suelo y lascondiciones locales del terreno:

-Cam bios en la amplitud y contenido de frecuencia del movimientooriginal.

- Deformaciones permaoentes. Estas pueden ocurrir por otros faetores, eltemblor solo actua como un disparador en este caso. Estas se dividen en:

Deslizamiento 0 derrumbeHundimiento 0 subsidenciaAgrietamiento del terrenoLicuefaccion

- Tsunami 0maremoto.

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EL TERREMOTO DEL 4 DE FEBRERO DE 1,976Lecciones para la evaJuaciOn de la amenaza sismica

Decidimos utilizar el terremoto del 4 de febrero de 1,976 para ejemplificar los distintostipos de amenaza no solo por ser el punto de referencia del presente seminario sinotambien par ser el evento sismico mejor documentado a la fecha en Guatemala Y ,desafortunadamente para nosotros los guatemaltecos un ejemplo del grado de amenazasismica al cual estamos expuestos y de la vulnerabilidad existente.La mayoria de la gente recuerda los danos que produjo el terremoto, pero muy pocas

recuerdan 0 conocen las causas naturales que 10 provocaron. Sin pretender hacer unanalisis detallado de elias vamos a utilizar como guia el Cuadro 1, que contiene losdistintos tipos de amenaza sismica, para identificar cuales fueron observadas durante elterremoto de 1,976, en que medida contribuyeron a los dai'ios y que conocimiento previose tenia. En otras palabras, buscamos entender un poco mas del porque de la distribucione intensidad de los dartos ocurridos.Entre las causas directas tenemos:

Desplazamiento de la JallaEl movimiento a 1 0 largo de la falla del Motagua produjo una traza en la superficie de

una longitud aproximada de 240 Krn Y un ancho promedio de 1 a 3 m. (maximoobservado 9 m.). La traza observada en campo coincidio, dentro de 1 Km de variacion,can el de la falla del Motagua mapeada y, se extendio 85 Km. mas hacia el Oeste de 1 0conocido (Plafker, G., 1976). EI desplazamiento horizontal, lateral izquierdo, fue enpromedio de I m. (maximo observado 3.4 m) y los desplazamiento mayores a 2 m.ocurrieron en el extrema Oeste de la falIa EI desplazamiento vertical observado enalgunos lugares fue en promedio rnenor al 30% del desplazamiento horizontal (Plafker, G.,1976). La mayor parte del desplazamiento ccurrio durante las pocas decenas de segundos

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que duro el proceso de ruptura, pero este continuo en forma asismica 0 plastica durantelos meses siguientes, aumentando un 24% en los 4 meses subsiguientes al evenro(Buckman, R.c., G. Plafker and R .V . Sharp, 1978).El movimiento de la falla del Motagua activo otros sistemas de fallas (Plafker, G.,

1976; Langer, C. 1 . and G. A. Bollinger, 1979) como: el tramo Este de la falla de SanAgustin, al Norte y paralela a la falla del Motagua; y fallamientos secundarios en Tecpan,Chimaltenango, Mixeo y Agua ca lie nte , En el caso de los fallamientos de Mixco, seobserve un conjunto de fallas paralelas con direccion aproximada Norte-Sur y longitudesde 1 0 0 m. a 3.5 Km. EI desplazamiento observado fue principalmente vertical, normal,aproximadamente de 12 em. can una pequeiia componente horizontal, lateral dereeha., deaproximadamente 5 em. Estas fal1astenian evidencia de movimientos anteriores (Plafker,G., 1976; Plafker, G., M.G. Bonilla, and S. B Bonis, 1977).Los principales daiios asociadas al desplazamiento de las fallas, principal y seeundarias,

fueron en. earreteras, Iineas ferreas y eonstrueeiones, observados principalmente en losmunieipios de Gualan, Cabanas, Subinal en el departamento de Zacapa y Mixco en eldepartamento de Guatemala, y al Oeste de la Ciudad Capital.

Movimiento producido por las ondas slsmicasEI proceso de ruptura que dio como resuItado el desplazamiento en la falla del Motagua

ha sido descrito por varios autores (Dewey, J.W. and B.R. Julian, 1977, Kanamori, H. andG.S. Stewart, 1978~Kikuchi, M. and H Kanamori, 1982; Kikuchi, M. and H. Kanamori,1986; Young CJ, T. Lay, and C. S Lynnes, 1986; Kikuchi, M and H. Kanamori, 1991)como: complejo, abrupto, bilateral y asimetrico. Complejo, porque el terremoto estuvoformado por varios eventos, entre 5 a 9 importantes. Siendo el primero eI correspondienteal epicentro, cerca a Los Amates en el departamento de Izabal, en donde se inicio lasruptura. Abrupta, porque entre un evento y otro la ruptura par6 para continuar a los pocossegundos. Esto podrfa explicar e I incremento de energia en las altas frecuencias(Kanarnori, H. and G S. Stewart, 1978) Bilateral, porque la ruptura se propag6 primero

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a t Este y luego al Oeste Asimetrica, porque a 1 Este rom pia aproximadamente 75 Km. y encambia a 1 Oeste unos 150 Km. . Esto ultimo produjo un aumento en la amplitud de laondas que se propagaron a 1 Oeste, debido a un efeeto de interferencia constructiva entrelas ondas producidas por cada evento (Espinosa, A. et al. 1978). EI proceso de rupturaduro entre 80 y 120 segundos. La profundidad de los sismos estuvo entre 5-15 Km.Los factores arriba mencionados produjeron aceleraciones importantes (>0.05 g.), en

lugares basta 50 Km . de la falla, que duraron varias decenas de segundos, 30-40 s.(Knudson, C. F., 1978; Espinosa, A et aI., 1978; Arce, A., 1986)La vibracion del terrene producida por las ondas sisrnicas fue )0 que cause la mayoria

de los daftos a viviendas, obra civil. lineas vitales, etc. La distribucion de los danosproducidos par este tipo de amenaza sismica se resumen en la Figura 1, esta figuramuestra la distribucion de las intensidades Mercalli Modificada MMI observadas(Espinosa, A. et al., 1978). Solo debemos recordar que la distribucion de intensidades nosolo refleja los efectos de las ondas sismicas sino tambien la distribucion y densidad de lapoblacion.Entre las causas indirectas tenemos:

Amplificacion del Movimiento del SueloLa topografia del terreno, el espesor y tipo de suelo pueden amplificar el movimiento

de las ondas sisrnicas Para el terremoto de 1,976 las zonas mas danadas estaban, en lamayoria de los casos, sobre depositos de material volcanico poco consolidado, de variasdecenas de metros de espesor (plafker G, 1976) Desafortunadamente no se cuenta coninformaci6n detallada para poder distinguir entre el efecto de las condiciones locales delterreno y los de la fuente, descritos anteriormente.

Deformaciones Permanentes

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Estas son producto de la inestabilidad del terreno y el movimiento sismico. Lafigura 2 resume las principales deformaciones permanentes observadas durante elterremoto de 1,976, est as fueron: deslizamientos, agrietamiento y licuefaccion; localizadasdentro de una franja de 40-50 Km. paralela a la falla del Motagua. La principal zona dedeslizamientos estuvo localizada en el extremo Oeste de la falla, los agrietamiento delterrene y la licuefacci6n en zonas bajas cercanas a rios 0 lagos, la mayoria en elDepartamento de Izabal.Los daiios producidos por los derrumbes fueron: interrupcion en las l ineas vitales, en

algunos lugares destruyeron viviendas 0 edificios y rellenaron el cauce de los riosfonnando presas naturales. EI fracturamiento, subsidencia y l icuefaccion fueronobservados; principalmente en el Valle del rio Motagua, a 1 0 largo de la costa atlantico deGuatemala y Honduras. Adem as, en las orillas de los lagos de Arnatitlan y A titlancausaron daiios a sistemas de riego, carreteras, areas de cultivo, lineas de tren, edificios ymuros de contencionDe los distintos tipos de amenaza sismica indicados en el Cuadro 1, el mayor causante

de los dafios durante el terremoto del 4 de febrero de 1,976 fue el movimiento del terrenoproducido por las ondas sismicas, sumado a un sistema de construccion muy vulnerable(adobe en su mayoria), Los unicos tipos de amenaza sismica que no fueron observadosson: la deformacion tectonica y Tsunami

Estado del Conocimiento en 1976Para este afio la situacion tectonica y la geologia regional estaban definidas (Molnar y

Sykes, 1968; Dengo, G., 1968, respectivamente). El mapa geologico de la Republicaescala 1 500,000, 16 mapas geol6gicos escala 1:50,000 y 2 escala 1:250,000.

La historia sismica, ademas de 1 0 que revelaba la geologia, consistia en catalogosde sismos historicos (Molina E. y Villagran M., 1990). La informacion instrumental desismos ocurridos en Guatemala provenia de la Red Mundial World WIde Standard

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Seismograph Network (WWSSN), desde principios de siglo, y de la estacion sisrnologicadel Observatorio Nacional, desde 1925. En la Figura 3 se muestra la distribucion deepicentros localizados por la Red Mundial durante el periodo 1960-1976 y en la Figura 4se resumen la sismicidad observada durante el periodo 1925-1975 por la estaci6n delObservatorio Nacional.Las primeras estaciones sismologicas modernas (tipo analogico) fueron instaladas en

1972 como parte del Proyecto Vulcano entre el Servicio Geologico de ]05 EstadosUnidos (USGS) y el Instituto Geografico Nacional, que en 1975 paso al ObservatorioNacional, Para 1976 el Proyecto Vulcano contaba con siete (7) estaciones, formando unapequefia red alrededor de los volcanes de Acatenango, Fuego, Agua y Pacaya. Este grupode estaciones proporciono la primera vision a detalle de la actividad microsismica (M

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