Peligro Sísmico Asociado a Fallas Corticales, Caso De Estudio: Falla San Ramón -33.2°-33.7°S
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O EOL GIC G A D D A E D C E I H C I L E O S F u n 2 d 6 la serena octubre 2015 ada en 19 Peligro sísmico asociado a fallas corticales, caso de estudio: falla San Ramón -33.2°-33.7°S Nicolás P. Estay*1,2, Gonzalo Yáñez1,2 1 Departamento de Ingeniería Estructural y Geotecnia, Pontificia Universidad Católica de Chile, Avenida Vicuña Mackenna 4860, Macul, Chile. 2 CIGIDEN, Centro Nacional de Investigación para la Gestión Integrada de Desastres Naturales, Vicuña Mackenna 4860, edificio Hernán Briones 3er piso, Macul, Chile * email: [email protected] Resumen. Se caracterizaron los segmentos de ruptura continuidad de la ruptura máxima. En este estudio se más importantes de la falla San Ramón mediante el uso utilizaron dos metodologías geomorfológicas, Stream de las metodologías geomorfológicas Stream Gradient Gradient Index, e Indice de Sinuosidad, más el análisis de Index, Indice de Sinuosidad, y el análisis de perfiles perfiles gravimétricos. gravimétricos. En base a estos segmentos se estimó el peligro sísmico implementando la Ley de Atenuación desarrollada por Chiou & Young. En los resultados se Las leyes de atenuación sirven para estimar el peligro observa una mayor amplificación en el bloque colgante sísmico de un lugar mediante el cálculo de la aceleración (Este); y en los suelos finos (Vs30 450 ) con respecto máxima (PGA). El PGA depende de la cantidad de energía a los suelos aluviales (Vs30 750 ). Los valores de liberada por el sismo y de cómo se propaga en el espacio. aceleración máxima mayores a los definidos por la norma La cantidad total de energía liberada depende tanto de la (0.3g), se encuentran a menos de 4-7km de los segmentos magnitud, directamente relacionada con la geometría de la de ruptura. Los valores máximos cercanos a 0.7g, están a ruptura (Wells y Coppersmith, 1994), como de otras menos de 3km de la fuente, en el bloque colgante. características definidas por la cinemática del sismo, o el manteo de la falla (Sadigh et al. 1997; Chiou & Young, Palabras Claves: Peligro Sísmico, Fallas Corticales, Falla San Ramón, Gravedad, Geomorfología. 2008). Por otro lado, la propagación de la energía liberada en el espacio, depende de la lejanía de la fuente, en primer 1 Introducción orden, y menor medida del comportamiento inelástico del medio, el estar o no en el bloque colgante, y las En el presente trabajo, se busca estudiar el peligro sísmico propiedades locales del suelo como el Vs30 o profundidad asociado a las fallas corticales intraplaca, usando como del basamento. (Boore et al., 1997, Chiou & Young, 2008). caso de estudio la Falla San Ramón (FSR), cuya actividad En este estudio se utilizó la ley definida por Chiou y Young potencialmente puede generar efectos relevantes en la (2014), por ser la que pondera todos estos factores. ciudad de Santiago. Una forma de estimar el peligro sísmico es calcular la aceleración generada por el sismo La FSR es una falla inversa N-S que mantea hacia este. Su máximo, el cual representa el peor escenario. Este tipo de traza ha sido definida mediante el uso de Imágenes análisis es conocido como peligro sísmico instantáneo, o Satelitales, DEM y perfiles topográfico (Rauld 2010), determinístico. Para esto es necesario definir la geometría estimando su ruptura en 30km (Armijo et al. 2010) con de la ruptura del sismo máximo, y la atenuación de las desplazamientos de 5m (Vargas et al. 2014). Su rol en el ondas por la corteza. Definir la geometría de ruptura para alzamiento Andino ha sido discutido durante la última este tipo de fallas, es complejo, ya que registrar el sismo década (Armijo et al. 2010, Farias et al. 2010). máximo y modelar su ruptura directamente, significa registrar un evento con periodos de recurrencia que oscilan 2 Metodología entre ~1.000-10.000 años (Scholz, 1990). En vista de estas dificultades, una forma de caracterizar el plano de falla, es Para entender el largo de ruptura máximo, se realizaron 23 definir el mayor largo de ruptura que puede generar la perfiles gravimétricos (Figuras 3a y 3b) con la intención de falla, y asumir que la zona de deslizamiento tiene una observar la continuidad de las rugosidades en el basamento forma elíptica, similar a los modelos empíricos de sismos producto de la actividad de la falla. La deformación de la registrados (Scholz, 1990). roca bajo una cuenca sedimentaria, no está expuesta a las erosiones propias de las capas superficiales. De este modo, En general, definir el largo de ruptura de una falla al observar la rugosidad en el basamento, se logra intraplaca mediante la observación del escarpe en cuantificar la deformación en distancia, con una influencia superficie, es incierto, ya que posee altas tasas de erosión casi nula de la erosión. Para complementar el análisis en comparación a su tasa de alzamiento de roca. Esto sobre los segmentos de ruptura, se calcularon dos medidas sugiere emplear metodologías que mitiguen los efectos geomorfológicas directamente relacionadas con el erosivos, y permitan acceder a evidencias de deformación alzamiento superficial. La primera, Stream Gradient Index, geomorfológicas y en roca, con el fin de comprender la que relaciona el perfil topográfico de los ríos con el nivel 41 ST 11 TERREMOTOS, VOLCANES Y OTROS PELIGROS GEOLÓGICOS de alzamiento superficial de un área (Burbank yAnderson 3.2 Stream Gradient Index (SL) 2001); y la segunda, compara la forma del contacto cuenca sedimentaria-basamento con la traza de la falla, llamada Esta metodología nos permite estudiar el alzamiento Indice de Sinuosidad, y obtiene una medida relativa de superficial de diferentes zonas, de forma comparativa. desplazamiento de cada traza (Burbank y Anderson 2001). Valores de SL altos implican mayor alzamiento superficial relativo a zonas con valores de SL bajos. En la zona sur, Una vez definidos los segmentos de rupturas se modeló la Pirque, los valores promedio de SL tienden a ser menores aceleración máxima esperada (PGA) para la ciudad de que en la zona central. Al norte de Santiago se observan Santiago. Para este fin se utilizó la ley de atenuación de valores de SL bajos, con la excepción del piedemonte de Chiou & Young (2014), basada en datos empíricos de Chicureo donde en el contacto cuenca-basamento presenta sismos en California, Japón, Taiwan, Italia, entre otros. La anomalías positivas. Hacia la quebrada de Farellones, los zona de estudio se discretizó en una malla con puntos cada valores de SL también disminuyen (Figura 2). En resumen, 1km, asignando un valor de Vs30 según litología (Leyton esta metodología sugiere la concentración del alzamiento et al. 2010), y la correspondiente profundidad del superficial entre 33.4°-33.6°S y en la zona de Chicureo a basamento (Yañez et al. 2015). La ley empírica está 33.25°S. Lo anterior concuerda con la anomalía observada definida para sismos inversos, normales, o de rumbo, con en la gravedad, en las mismas coordenadas (ver figura 1b). rangos de magnitud entre 3.5<Mw<8.0, distancias entre 0 y 300 km, y propiedades del suelo 180< Vs30< 1500. 3 Resultados 3.1 Gravedad Las inversiones de los perfiles de gravedad, muestran anomalías espacialmente relacionadas con la traza observada en superficie (Rauld, 2010). Estas anomalías representan una deformación en el basamento rocoso que se ha acumulado durante el depósito de la cuenca sedimentaria (Figura 1a). Los valores del escarpe varían entre 25.2 y 3.7 m, y en algunos perfiles se muestran más de un escarpe. La suma de los escarpes de cada perfil representan la acumulación de desplazamiento producto de la falla para esa latitud (Figura 1b). La presencia de perfiles sin estas anomalías sugiere que en ciertas latitudes la falla no se ha desplazado, por lo tanto existe una segmentación de la falla que también se manifiesta en la discontinuidad del escarpe en superficie (Rauld, 2010). Figura 2. Medición de Stream Gradient Index. 3.3 Indice de Sinuosidad (IS) Los valores de IS cercanos a 1 representan una falla muy activa que domina la construcción del paisaje por sobre la erosión, opuesto a los valores elevados IS>2. Este índice también sugiere una segmentación de la falla, ya que en los mismos lugares que no existen anomalías gravitacionales, los valores de IS se elevan (Figura 3a y 3b). Figura 1. a) Anomalía de Bouguer del perfil L3, en donde se En base a los resultados descritos previamente, se concluye observa un alto gravitatorio asociado a la deformación de la roca, que la Falla San Ramón no es continua en toda su en este caso se observan 2 escarpes, marcados con flechas negras. extensión NS, presentando segmentos que probablemente En azul la medición de gravedad; en rojo la tendencia regional no se han activado sincrónicamente. Estos segmentos se utilizada. b) Suma en distancia de los escarpes modelados. Se presentan en Figura 3c, y son las trazas principales observa un deslizamiento discontinuo entre 33.3° y 33.7°S. propuestas. 42 AT 4 Impacto de las GeocIencIas en la socIedad 3.4 Peligro Sísmico hecho sugerido por los largos de ruptura, sismicidad y relaciones de corte. Se calculó del PGA para cada traza utilizando la ley de atenuación de Chiou y Young (2014), en una malla de 1km 3) Se plantea la continuidad de la falla hacia Chicureo, no de resolución. Para cada coordenada se eligieron el mayor así hacia la zona de Pirque al sur de Santiago. valor, utilizando los valores de amortiguamiento característico de Japón, por tener un contexto geotectónico 4) Dependiendo del tipo de suelo, para distancias menores similar a Chile. Lo mismo fue aplicado para la a 4-7km de la falla, el PGA es mayor al estimado por la dependencia de Vs30 y profundidad del basamento.