FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

GEOFÍSICA Y SISMOLOGÍA

ING. JUAN BERNALDO SABUCO

HUANCAYO JULIO DE 2015

MOVIMIENTOS SÍSMICOSMOVIMIENTOS SÍSMICOS

Son movimientos de la corteza terrestre Son movimientos de la corteza terrestre producidos por el paso de una serie de producidos por el paso de una serie de ondas vibratorias a través de las rocas ondas vibratorias a través de las rocas propagándose en todas direcciones a propagándose en todas direcciones a partir del punto de origen (foco). La rama partir del punto de origen (foco). La rama de la Geología que estudia las de la Geología que estudia las características de los sismos es la características de los sismos es la Geofísica.Geofísica.

Los movimientos sísmicos son de origen Los movimientos sísmicos son de origen natural y disminuyen conforme se aleja del natural y disminuyen conforme se aleja del foco.foco.

ELEMENTOS DE UN SISMO.ELEMENTOS DE UN SISMO.

FOCO SÍSMICO (HIPOCENTRO)FOCO SÍSMICO (HIPOCENTRO) es la fuente de origen o es la fuente de origen o dispersión de las ondas sísmicas, es la zona de mayor dispersión de las ondas sísmicas, es la zona de mayor deformación de la corteza.deformación de la corteza.

Aquí se libera la energía y se originan las ondas longitudinales o Aquí se libera la energía y se originan las ondas longitudinales o primarias (P) y las ondas transversales o secundarias (S)primarias (P) y las ondas transversales o secundarias (S)

De acuerdo a la profundidad del foco los sismos pueden ser:De acuerdo a la profundidad del foco los sismos pueden ser:

Normales : El foco esta a < 60 KmNormales : El foco esta a < 60 Km

Intermedios: El foco esta entre 60 - 300 KmIntermedios: El foco esta entre 60 - 300 Km

Profundos : El foco esta a > 300 km.Profundos : El foco esta a > 300 km.

La experiencia demuestra que los sismos no pasan los 700 km La experiencia demuestra que los sismos no pasan los 700 km de profundidad. Los sismos de foco normal son los que de profundidad. Los sismos de foco normal son los que predominan (> 85 %)predominan (> 85 %)

EPICENTROEPICENTRO, , es el punto de la superficie terrestre más cercano es el punto de la superficie terrestre más cercano al foco sísmico.al foco sísmico.

Escarpa de Falla

Epicentro

Frentes de Ondas

Foco

Falla

  DIVISIÓN DE LOS SISMOSDIVISIÓN DE LOS SISMOSMICRO SISMOSMICRO SISMOS, son vibraciones casi , son vibraciones casi imperceptibles que han sido motivadas por imperceptibles que han sido motivadas por agentes externos.agentes externos.

TEMBLORESTEMBLORES, son movimientos , son movimientos originados por fuerzas internas y que originados por fuerzas internas y que generalmente llegan hasta el grado 4 o 5.generalmente llegan hasta el grado 4 o 5.

TERREMOTOSTERREMOTOS, son fuertes movimientos , son fuertes movimientos destructivos originados por fuerzas destructivos originados por fuerzas internas y que están por encima del grado internas y que están por encima del grado 5.5.

 ORIGEN DE LOS MOVIMIENTOS SÍSMICOSORIGEN DE LOS MOVIMIENTOS SÍSMICOS

1) EROSIÓN DE LA SUPERFICIE TERRESTRE1) EROSIÓN DE LA SUPERFICIE TERRESTRE

-          Deslizamiento de tierras -          Alud en glaciares.-          Deslizamiento de tierras -          Alud en glaciares.

-          Colapso de cavernas -          Derrumbe de rocas.-          Colapso de cavernas -          Derrumbe de rocas.

  Estos movimientos son locales y su intensidad disminuye con la Estos movimientos son locales y su intensidad disminuye con la distancia.distancia. 

2) ACTIVIDAD VOLCÁNICA,2) ACTIVIDAD VOLCÁNICA, se origina por las explosiones debido a se origina por las explosiones debido a la liberación de gases y erupciones violentas su epicentro es vecina al la liberación de gases y erupciones violentas su epicentro es vecina al volcán activovolcán activo

3) MOVIMIENTOS TECTÓNICOS,3) MOVIMIENTOS TECTÓNICOS, el 95 % de los sismos son el 95 % de los sismos son originados por estos movimientos.originados por estos movimientos.

Estos sismos se deben a: “ las descargas breves de fuerzas de tensión Estos sismos se deben a: “ las descargas breves de fuerzas de tensión liberadas al producirse movimientos horizontales o verticales de los liberadas al producirse movimientos horizontales o verticales de los bloques correspondientes a fallas “.bloques correspondientes a fallas “.

La energía acumulada se libera y produce una potente, breve descarga La energía acumulada se libera y produce una potente, breve descarga que originaran los movimientos horizontales o verticales en las fallas con que originaran los movimientos horizontales o verticales en las fallas con rupturas en la superficie terrestre (Rebote Elástico)rupturas en la superficie terrestre (Rebote Elástico).

REBOTE ELASTICOREBOTE ELASTICO

A medida que la roca A medida que la roca se deforma se dobla se deforma se dobla almacenando energía almacenando energía elástica.elástica.

Cuando se ha Cuando se ha deformado mas allá deformado mas allá de su punto de ruptura de su punto de ruptura la roca se rompe la roca se rompe liberando la energía liberando la energía almacenada en forma almacenada en forma de ondas sísmicasde ondas sísmicas

1)    ONDAS PRIMARIAS O LONGITUDINALES ( P).1)    ONDAS PRIMARIAS O LONGITUDINALES ( P).A. Ondas P son ondas compresionales que alternan la compresión y la expansión del material que atraviesan. El movimiento hacia delante y hacia atrás producido cuando las ondas compresionales recorren la superficie puede hacer que el terreno se doble y se fracture, y pueden provocar la rotura de las líneas eléctricas.

Ondas P:Ondas P: Longitudinales (compresión)Longitudinales (compresión) Velocidades altas: entre 2 Km/s en Velocidades altas: entre 2 Km/s en

sedimentos y 5 a 6 Km/s en roca durasedimentos y 5 a 6 Km/s en roca dura

Dirección de propagación – vista en planta

2)    ONDAS TRANSVERSALES O SECUNDARIAS ( S)2)    ONDAS TRANSVERSALES O SECUNDARIAS ( S)B. Las ondas S hacen que el material oscile en ángulo recto con la dirección del movimiento de la onda. Dado que las ondas S pueden desplazarse en cualquier plano, producen un temblor de tierra vertical y lateral.

Ondas S:Ondas S: Transversales (de cizalla)Transversales (de cizalla) Velocidad de propagación menor que la Velocidad de propagación menor que la

de las ondas P (en general, Vp = 1.732 de las ondas P (en general, Vp = 1.732 Vs).Vs).

Dirección de propagación – vista en planta

3)    ONDAS SUPERFICIALES O LARGAS ( L)3)    ONDAS SUPERFICIALES O LARGAS ( L)C. Un tipo de onda superficiales L, en esencia, el mismo que el de una onda S que exhibe sólo movimiento horizontal. Este tipo de onda superficial mueve el terreno de un lado a otro y puede ser particularmente dañino para los cimientos de los edificios.D. Otro tipo de onda superficial L recorre la superficie terrestre de una manera muy parecida a las olas oceánicas fuertes.

Ondas Love: ondas de cizalla en el Ondas Love: ondas de cizalla en el plano horizontal.plano horizontal.

Ondas Rayleigh: ondas de cizalla Ondas Rayleigh: ondas de cizalla en el plano vertical.en el plano vertical.

Ondas Rayleigh – vista en corte, transportan 70% a 80% de la energía total, según Du Pont este tipo de ondas constituyen el mayor riesgo potencial de daños.

Ondas superficiales o largasOndas superficiales o largas

ZONAS SÍSMICASZONAS SÍSMICAS

En el planeta existen zonas de gran actividad sísmica:En el planeta existen zonas de gran actividad sísmica:

A) CINTURÓN SÍSMICO DEL PACIFICO,A) CINTURÓN SÍSMICO DEL PACIFICO, donde se donde se registran cerca del 80 % de los movimientos sísmicos.registran cerca del 80 % de los movimientos sísmicos.

B) CINTURÓN SÍSMICO DEL MEDITERRÁNEO Y LA B) CINTURÓN SÍSMICO DEL MEDITERRÁNEO Y LA INDONESIAINDONESIA , se extiende desde el Gibraltar al Asia se extiende desde el Gibraltar al Asia Menor , Himalaya e Indonesia. En esta zona se registran el Menor , Himalaya e Indonesia. En esta zona se registran el 15 %15 %

C)  DORSALES OCEÁNICAS y OTROS LUGARESC)  DORSALES OCEÁNICAS y OTROS LUGARES ( O. ( O. Pacifico. O. Atlántico y África Oriental) donde se generan Pacifico. O. Atlántico y África Oriental) donde se generan el 5 % de sismos.el 5 % de sismos.

MAGNITUD y ENERGÍA DE LOS TERREMOTOS. ESC. SÍSMICAS.MAGNITUD y ENERGÍA DE LOS TERREMOTOS. ESC. SÍSMICAS.

MAGNITUDMAGNITUD, es la cantidad de energía liberada durante el sismo. Es una medida es la cantidad de energía liberada durante el sismo. Es una medida cuantitativa ,usa la escala de Ritcher para medirla usando I – X unidades.cuantitativa ,usa la escala de Ritcher para medirla usando I – X unidades. 

Magnitud de RichterMagnitud de Richter. Liberación de energía.Liberación de energía.

Magn. RichterMagn. Richter Liberación de energía (Julios)Liberación de energía (Julios) OBSERVACIONESOBSERVACIONES

2.02.0 2.5 x 102.5 x 1077 Mínima detectada por personas Mínima detectada por personas

2.5-32.5-3 101088 – 11 – 110909 Ocurren 100,000 al año Ocurren 100,000 al año

4.5 4.5 10101111 Produce daños localizados Produce daños localizados

5.0 5.0 10101212 Energía igual a la primera bomba atómica.. Energía igual a la primera bomba atómica..M.M. 2545M.M. 2545

6.0 6.0 2.5 x 102.5 x 101313 Destructivo en pequeña extensión. 100 sismos anualesDestructivo en pequeña extensión. 100 sismos anuales

7.0 7.0 10 x 1010 x 1015 15 Se califican como fuertes, se detectan en todo el mundo. Se califican como fuertes, se detectan en todo el mundo.

Ocurren 14 al año.Ocurren 14 al año.

8.25 8.25 6 x 106 x 101616 Terremoto San Francisco 1906 Terremoto San Francisco 1906

8.5 8.5 1.5 x 101.5 x 1017 17 Chile, Alaska. Chile, Alaska. Cercanos al máximo conocido 1960 – 1964Cercanos al máximo conocido 1960 – 1964

8.98.9 8.8 x 10 8.8 x 101717 Máximo nunca registrado. Solo se conocen dos: Máximo nunca registrado. Solo se conocen dos: Frontera Colombia – Ecuador en 1906 y en Japón en 1933.Frontera Colombia – Ecuador en 1906 y en Japón en 1933.

10.010.0 > 10 > 101717 No registrado. No registrado.

INTENSIDADINTENSIDAD, representa el grado de destrucción de los sismos y grado de perceptibilidad en los seres humanos.Es una medida cualitativa se usa la escala de Mercalli que inicialmente estaba constituida por 10 grados y esta modificada registrando 12 grados de intensidad.Escala de Mercalli (1902) modificado por Mercalli en 1956.   ESCALA MODIFICADA DE MERCALLIESCALA MODIFICADA DE MERCALLI GRADO GRADO NATURALEZA NATURALEZA CARACTERÍSTICACARACTERÍSTICA

DEL SISMODEL SISMO

 2 – 3 Ligero Regist. solo por los sismógrafos5 - 6 Fuerte Lo erciben todos,fisurade suelo.7 Muy fuerte Daños sensibles,ruptura de muros8 Ruinoso Destruc.de edificios.Deslizamie. 9 – 10 Desastroso Intensa destr. de edificaciones.11– 12 Catastrófico Destrucción y caída de

edificaciones. Cambio de relieve. Aflora la napa.

 

SISMOS IMPORTANTES MUNDIALES Y EN EL PERÚ. Shenshi (China, 1556), 820,000 víctimas.New Madrid (Missouri 1811), Perry Byerly lo considera como el mas desastroso en USA.Assam (India 1897), 02 años después ocurrieron miles de choques posteriores.Sagami (Japón 1923), destruyo Yokohama y Tokyo un millón sin viviendas.San Francisco (California 1906), 95 mm horizontal y 25 mm vertical debido a la falla de San Andrés.Ancash (Perú 1970), deslizamiento de Yungay 70,000 víctimas.Lima, (Perú 1974) grado 7.9 escala de Ritcher.Tansghan (China 1947) 650, 000 victimasNam Shan (China 1927) 200, 000 victimasKuwantu (Japon 1923) 143,000 victimas. Han su (China 1920, 1923) 180,000 y 70,000 victimas.Messina (Italia, 1908 ) 120, 000 victimas.Quetta (Pakistán, 1935) 60, 000 victimas

GEOFISICAGEOFISICA

Estudia el campo geomagnético,Estudia el campo geomagnético, el el paleomagnetismo en rocas y suelos, los paleomagnetismo en rocas y suelos, los fenómenos de flujofenómenos de flujo de calor en el interior de calor en el interior terrestre, la fuerza de la gravedad y laterrestre, la fuerza de la gravedad y la propagación de ondas sísmicas propagación de ondas sísmicas (sismología). El objetivo de (sismología). El objetivo de la geofísica la geofísica es es deducir las propiedades físicasdeducir las propiedades físicas de La de La Tierra, junto a su composición interna, a Tierra, junto a su composición interna, a partir departir de diversos fenómenos físicosdiversos fenómenos físicos..

corteza

manto

núcleo

Conocer el interior de la Tierra, su estructura y su composición, no es una tarea fácil. Los métodos DIRECTOS (minas, perforaciones, …) solo permiten conocer una mínima parte de nuestro planeta: Unos 15 Km de los 6370 Km que hay hasta el centro de la Tierra.

Los métodos que mejores resultados han dado son los indirectos, y entre ellos destaca el método sísmico.

ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRAESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA

El método sísmico se basa en los cambios en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas. Básicamente las ondas P y las S.

EL MÉTODO SÍSMICOEL MÉTODO SÍSMICO

Vel

ocid

ad (

m/s

)

Si la velocidad con la que se propagan no cambiara querría decir que el medio que atraviesan es homogéneo. No hay capas diferentes.

La representación gráfica de la velocidad de propagación es lo que llamamos sismograma.

Vel

oci

dad

(m

/s)

Estos cambios en la velocidad se producen cuando las ondas atraviesan medios de distinta composición química, o que tienen un estado de agregación diferente: sólido, fluido, líquido. Por ejemplo, cuando corremos por la arena llevamos una velocidad distinta que si lo hacemos por una acera, o por el agua.

Los terremotos emiten Ondas sísmicas (vibraciones) que

se transmiten por todo el interior de la Tierra. Pueden ser:

- Ondas P: se transmiten por sólidos y líquidos

- Ondas S: sólo se transmiten por sólidos

- Ondas L: se transmiten por la superficie terrestre (causan

los daños en la superficie terrestre. No nos informan del

interior)

Vel

ocid

ad (

m/s

)

Profundidad (Km)

   Al cambiar el medio por el que se propagan, las ondas sísmicas cambian su trayectoria y su velocidad nos indican, por tanto, zonas de distintos materiales.

   A los cambios de velocidad se les denomina discontinuidades.

SISMOGRAMA Y ESTRUCTURA INTERNASISMOGRAMA Y ESTRUCTURA INTERNA

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2

4

6

8

10

12

14

V (Km/s)

Km

manto núcleo

externo internoinferiorsuperior

cort

eza

Mo

ho

rovi

cic

Gü

tem

ber

g

Wie

cher

t-Le

hman

n

Rep

etti

Con

rad

Can

al d

e ba

ja v

eloc

ida

d

ondas P

ondas S

A los cambios de velocidad se le denominan “discontinuidades”, existiendo 2 primarias, que determinan la corteza, el manto y el núcleo, y 3 secundarias, que subdividen a su vez a éstas.

El interior de la Tierra tiene varias capas concéntricas.

Su estructura puede estudiarse según dos puntos de vista distintos:

ESTRUCTURA GEOQUÍMICA

Se distinguen 3 capas: CORTEZA, MANTO, NÚCLEO

ESTRUCTURA DINÁMICA

Se distinguen 4 capas: LITOSFERA, ASTENOSFERA, MESOSFERA y ENDOSFERA

En esta estructura se basa la Teoría de la Tectónica de placas

Corteza:

Capa sólida. Su espesor varía: Bajo el océano: 6 - 12 km Bajo los continentes: 25 - 70 kmEs la menos densa (con silicatos de Al).

Manto: - Capa sólida aunque con cierta plasticidad. Gran espesor.- Más densa que la corteza (con silicatos de Mg y Fe)-Su límite se sitúa a 2900 km (Discontinuidad de Gütemberg).

Núcleo:

Muy denso. Con silicatos de Fe y Ni.Tiene un espesor de unos 3400 km. Con: Núcleo Externo: muy denso y en estado líquido (las "ondas S" desaparecen a partir de él). Núcleo Interno: la capa más densa de la Tierra. Suponemos que sólida y de carácter metálico. Forma la parte central del planeta.

MODELO GEOQUÍMICOMODELO GEOQUÍMICO

Litosfera:

Capa rígida que engloba CORTEZA + parte del MANTO SUPERIORLa litosfera está FRAGMENTADA en las PLACAS LITOSFÉRICASSu espesor es de unos 100 km

Astenosfera: - Capa plástica (parte de las rocas están fundidas). - Coincide con el canal de baja velocidad- Se ha descubierto que no es realmente una capa, sino que es discontinua

Mesosfera:

Hasta el límite con el núcleo externo.

Endosfera: Comprende el NÚCLEO

MODELO DINÁMICOMODELO DINÁMICO

LIT

OS

FE

RA

ME

SO

SF

ER

A

EN

DO

SF

ER

A

CORTEZA CONTINENTAL

CORTEZA OCEÁNICA

MANTO SUPERIOR

MANTO INFERIOR

NÚCLEO EXTERNO

NÚCLEO INTERNO

Canal de baja velocidad

Disc. Lehman-Wiechert

Disc. Gütemberg

Disc. Repetti

Disc. Mohorovicic

Disc. Conrad

ESTRUCTURA DE LA TIERRAESTRUCTURA DE LA TIERRAE

ST

RU

CT

UR

A D

INÁ

MIC

AE

ST

RU

CT

UR

A G

EO

QU

ÍMIC

A

6370 Km

5.160 Km

2900 Km

1000 Km

400 Km