Introduccin a la sismologa
1) sismologa es la ciencia que estudia los aspectos relacionados
con la recurrencia de temblores de tierra, terremotos o sismos.
2) Concepto de sismo: los sismos son perturbaciones sbitas en el
interior de la tierra que dan origen a vibraciones o movimientos
del suelo; la causa principal y responsable de la mayora de los
sismos ( grandes y pequeos ) es la ruptura y fractura de las rocas
en las capas mas externas de la corteza terrestre.
3)Concepto de sismo II: En el interior de la tierra ocurre un
fractura sbita cuando la energa acumulada excede la resistencia de
las rocas. Al ocurrir la ruptura, se propagan ( en el interior de
la tierra ) una serie de ondas ssmicas que al llegar a la
superficie sentimos como un temblor. Generalmente, los sismos
ocurren en zonas de debilidad de la corteza terrestre que se
conocen como fallas geolgicas.
4) ondas Ssmicas: En el caso de la tierra existen cuatro tipos
de ondas ssmicas fundamentales, de la cuales dos son internas, es
decir vibraciones que se propagan en el interior de la tierra (
como slido elstico ): ondas longitudinales o de compresin y ondas
de corte o cizallamiento, y otras dos son externas: ondas de Love y
de Rayleigh.
Las ondas de compresin, llamadas P en la terminologa sismolgica,
comprimen y dilatan el medio donde se propagan en la direccin de
avance del frente de ondas. Las ondas de sonido, por ejemplo, son
ondas de compresin que se propagan en el aire. El segundo tipo de
ondas que se propagan en slidos son las ondas de corte, llamadas
ondas S. En este caso la deformacin que sufre el slido es en
direccin perpendicular a la trayectoria del frente de ondas. La
propagacin de estas ondas produce un esfuerzo cortante en el medio
de donde se origina el nombre de ondas de corte o cizalla.
5 ) velocidad de las ondas: las ondas se generan por la
presencia de superficies de discontinuidad ya que un medio elstico
infinito no podran generarse. En general su existencia se explica
considerando que la vibracin del medio en lugares en los que
existen menores tracciones, y esto sucede por la presencia del vaco
o de un medio de menor rigidez, tiende a compensar la energa
generando este tipo de vibraciones.
La velocidad de propagacin de las ondas en el interior de la
tierra vara, dependiendo de la densidad y de las propiedades
elsticas de las rocas. En rocas tpicas de la corteza terrestre las
ondas P alcanzan los 15 km/seg, por ejemplo, en rocas gneas la
velocidad de las ondas P es del orden de 6 km/seg, mientras que en
rocas poco consolidadas es de aproximadamente 2 km/seg o menor. Las
ondas S viajan a una velocidad menor que las ondas p; la relacin
aproximada entre ambas es: Vp = 3 x Vs.Como las ondas P viajan mas
rpido que las ondas S, son registradas antes por los sismgrafos,
por ello en sismologa a las ondas de compresin se les llama ondas
primarias ( P ) y a las ondas de corte, que son registradas mas
tarde, ondas secundarias ( S ).
6) Teora de la Tectnica de Placas: En trminos muy simples, la
tectnica de placas mostr que la capa ms superficial de la tierra
est formada por un conjunto de fragmentos rgidos llamados placas
que se mueven sobre sobre la superficie de la tierra flotando, por
as decirlo, sobre un manto de material viscoso llamado astenosfera.
Estas placas o cascarones rgidos, de aproximadamente 100 km de
espesor, varan en dimensiones, desde la enorme Placa del Pacfico,
por ejemplo, hasta las pequeas placas como la de Rivera, frente a
las costas de Mjico. En la figura se muestra la subdivisin de
placas que conforman la superficie de la Tierra, as como las
direcciones de sus movimientos relativos sobre la astenosfera.
El proceso donde una placa se introduce por debajo de otra se
llama subduccin y da como resultado una gran actividad ssmica y
volcnica. La actividad ssmica ocurre preferentemente sobre el plano
de contacto entre las dos placas, donde se ha formado una enorme
falla geolgica. La extensin de esta falla llega generalmente hasta
los 30 o 40 Km de profundidad, la temperatura aumenta notablemente
en profundidad y el movimiento relativo de las placas no tiene ya
el comportamiento elstico propio de las fallas geolgicas activas,
sino que se relaja por deformacin plstica; es decir el
deslizamiento es contino y assmico. Durante los grandes sismos, las
fallas que se deslizan pueden llegar a tener una longitud de hasta
1.000 Km, y alcanzar, como se ha visto, hasta los 30 o 40 Km de
profundidad.
7) fallas: La evidencia de los sismos puede ser observada cuando
el contacto entre dos placas aflora en la superficie de la Tierra
en forma de falla, como la famosa falla de San Andrs, en
California. De hecho, fu en observaciones realizadas en esta falla
que pudo deducirse el mecanismo conocido como la Teora del Rebote
Elstico. Esto ocurri durante el sismo de San Francisco en el ao
1906. La figura muestra las dos placas durante el movimiento
lateral que produce la acumulacin de esfuerzos. Cuando los
esfuerzos rebasan cierto lmite se produce el movimiento entre la
placas y se propaga en ambas direcciones. Queda un desplazamiento
permanente a ambos lados de la falla.
Aunque este proceso puede parecer intuitivamente obvio, en
realidad no lo es; durante mucho tiempo, se pens que el fallamiento
de la corteza era un efecto de los temblores y no el origen de los
mismos. Si bien los sismos son generados por la ruptura en el plano
de falla, las ondas as creadas se propagan a travs de la tierra
porque para los tiempos involucrados en la propagacin de las ondas
( del orden de varios segundos ) esta se comporta como un cuerpo
elstico. Cuando una roca es sometida a una fuerza pequea por un
corto tiempo, la roca se deforma; pero al cesar la fuerza, recupera
su forma original, sin embargo, cuando la fuerza a que se somete el
material es mayor que su resistencia, esta se rompe o falla a lo
largo de un plano que es el llamado plano de falla. Si existe un
plano de falla preexistente, una nueva ruptura tender tender a
presentarse en el mismo lugar porque este es un plano debilitado
por rupturas anteriores. De la misma manera, si tenemos dos placas
en contacto, la resistencia entre ellas se da a causa de la friccin
entre las caras; sin embargo la fuerza de friccin entre ellas es
mucho menor que la que sera necesaria para romper nuevas rocas, de
manera que las fuerzas acumuladas tendern a fallar a lo largo del
mismo plano.
8) Deteccin de los sismos: La vibracin de la Tierra debida a la
ocurrencia de un temblor se observa experimentalmente con el
auxilio de sismgrafos: instrumentos sumamente sensibles a los
movimientos de la superficie de la Tierra. Los primeros sismgrafos
fueron construidos a fines del siglo XIX, empleando un sistema
puramente mecnico. En la actualidad, estos se han modificado y
perfeccionado, aunque el principio bsico de operacin es el mismo:
una masa suspendida de un resorte sostenido por un soporte
empotrado en el suelo. Cuando el suelo se mueve por el paso de las
ondas ssmicas, tambin se mueve el soporte. Sin embargo la inercia
de la masa trata de que sta permanezca estable en su sitio,
permitindonos medir as el desplazamiento relativo entre la masa y
el suelo.
9) Ubicacin de epicentros, intensidad y magnitud: Localizacin
del epicentro de un sismo. Como las ondas ssmicas viajan a
diferentes velocidades, las diferencias de tiempo de arribo entre
las ondas P y S registradas en una estacin sismolgica estn en
funcin directa de su distancia al sitio donde ha ocurrido el
temblor. por ejemplo, para distancias regionales la diferencia en
segundos entre el tiempo de arribo de las ondas P(tp) y las ondas
S(ts) multiplicada por ocho, nos da la distancia aproximada al
epicentro en kilmetros { distancia = 8 x ( ts - tp )}. Sin embargo,
es obvio que los datos de una sola estacin no bastan ara determinar
el epicentro del sismo, puesto que la diferencia de tiempos ( ts -
tp ) nos da la distancia, pero no la direccin; es necesario contar
con un mnimo de tres estaciones sismolgicas que registren el
temblor para poder estimar la ubicacin del epicentro.
10) Magnitud de un sismo: No fue hasta 1931 cuando el sismlogo
japons Wadati observ, al comparar los sismogramas de diferentes
temblores, que la amplitud mxima de las ondas ssmicas pareca
proporcional a la dimensin del sismo. Este concepto fue
posteriormente desarrollado en 1935 por Charles Richter quien,
estableciendo analogas con la medida del brillo de las estrellas en
astronoma, emple por primera vez el trmino magnitud para catalogar
los temblores. La escala original de Richter tomaba las amplitudes
mximas de ondas las superficiales de sismos ocurridos a distancias
cortas para calcular lo que el denomin magnitud local o magnitud
ML. Posteriormente, el uso de la escala original de magnitudes de
Richter se extendi para calcular magnitudes a grandes distancias,
utilizando las amplitudes mximas de las ondas P ( mb ) o de ondas
superficiales ( MS ). El sismo del 19 de setiembre de 1985 en Mxico
por ejemplo, tuvo un valor de magnitud de 8.1 en la escala MS .
11)Escala de Magnitud: seleccin de la escala de magnitud ms
adecuada depende de la magnitud del sismo y de la distancia a la
cual se encuentre la estacin sismolgica. Para evitar confusiones,
sin embargo, la informacin de magnitud ofrecida al pblico se da
generalmente sin especificar que tipo de escala se utilizo. Algunas
veces se crean situaciones confusas, cuando se informan diversos
valores de magnitud para un mismo sismo. esto resulta porque muchas
veces ML, mb y MS no tienen valores idnticos para un mismo
sismo.
12) sismos de Intraplaca: Aunque la mayor parte de los sismos
que ocurren en el mundo se relacionan directamente con el
movimiento de las placas tectnicas, hay sismos menos frecuentes que
ocurren en los continentes, hacia el interior de las placas; a
pesar de que estos sismos son generalmente pequeos, ocurren
ocasionalmente eventos de mayor magnitud. A diferencia de los
terremotos que son sentidos como movimientos oscilatorios de
periodos largos, los sismos locales se presentan como una fuerte
sacudida vertical casi instantnea, seguida por vibraciones rpidas
de muy corta duracin. Frecuentemente, los sismos locales son
acompaados de un fuerte ruido subterrneo.
13) Replicas: Las replicas, por definicin, son los sismos de
magnitud menor que el sismo al cual siguen, y que ocurren sobre el
sector de falla geolgica recin deslizada; las replicas de un sismo
de gran magnitud son ms grandes y duran ms tiempo que las de un
sismo pequeo. podemos pensar que las replicas son sismos menores
que liberan parte de la energa que no fue totalmente relajada por
el deslizamiento principal, y que tienden a ocurrir en reas donde
la superficie de la falla tiene rugosidades o es heterognea.
14) Amplificacin de las ondas Ssmicas: Las ondas ssmicas son
amplificadas notablemente en suelos blandos por ser ms fcilmente
deformables que la roca firme. Uno de los casos mas notorios de
amplificacin local de vibraciones ssmicas debido a las condiciones
del subsuelo son sin duda los de las ciudades de Bogot y Mxico, que
estn construidas sobre arcillas que fueron arrastradas de las de
las partes altas de los valles y depositadas en el lecho de
antiguos lagos. La destruccin de numerosos edificios y las altas
intensidades reportadas registradas en el centro de la ciudad de
Mxico en el terremoto de 1985 muestra claramente este fenmeno de
amplificacin local de energa ssmica.
