Sismología ISismología I(Introducción a la (Introducción a la

Sismología)Sismología)Posgrado en Ciencias de la TierraPosgrado en Ciencias de la Tierra

Semestre 2010-IISemestre 2010-II

Allen Husker y Víctor M. Cruz AtienzaAllen Husker y Víctor M. Cruz Atienza

Martes y Jueves de las 11h a 13hMartes y Jueves de las 11h a 13h

EvaluaciónEvaluación Exámenes: Exámenes: 60 % 60 %

-- 3 exámenes parciales (20 % 3 exámenes parciales (20 % cada uno)cada uno)

Trabajo Final y Presentación: 30 %Trabajo Final y Presentación: 30 %--

Desarrollo de un tema Desarrollo de un tema sismológicosismológico

-- ~ 10 paginas ~ 10 paginas

-- Presentación de 15 minutos al Presentación de 15 minutos al finalfinal

Tareas:Tareas: 10 % 10 %--

Entrega y seriedad Entrega y seriedad

ObjetivosObjetivos Introducción a la sismología modernaIntroducción a la sismología moderna Conocimiento del proceso de Conocimiento del proceso de

generación de los sismos generación de los sismos Familiarización con las señales Familiarización con las señales

generadas por los sismos y su generadas por los sismos y su propagaciónpropagación

Las matemáticas de las ondasLas matemáticas de las ondas

LibrosLibros Texto PrincipalTexto Principal::

An Introduction to Seismology, An Introduction to Seismology, Earthquakes, and Earth Structure, Stein Earthquakes, and Earth Structure, Stein & Wysession, Blackwell Publishing, 2003& Wysession, Blackwell Publishing, 2003

OtrosOtros::1. Modern Global Seismology, Lay & Wallace 1. Modern Global Seismology, Lay & Wallace 199519952. Introduction to Seismology, Shearer, 19992. Introduction to Seismology, Shearer, 19993. Quantitative Seismology, Aki & Richards, 3. Quantitative Seismology, Aki & Richards, 20022002

TemasTemas Propagación de Ondas SísmicasPropagación de Ondas Sísmicas Trazado de Rayos y Estructura de la Trazado de Rayos y Estructura de la

TierraTierra Fuentes SísmicasFuentes Sísmicas Sismicidad y TectónicaSismicidad y Tectónica Sismometría y Registros SísmicosSismometría y Registros Sísmicos

IntroducciónIntroducción Allen Husker, IGEFAllen Husker, IGEF

tel: 5622-4120 ext. 153 tel: 5622-4120 ext. 153 allenallen@geofisica.unam.mx

Víctor M. Cruz Atienza, IGEFVíctor M. Cruz Atienza, IGEF tel: 5622-4120 ext. 140 tel: 5622-4120 ext. 140 cruzcruz@geofisica.unam.mx

Tarea:Tarea:(Fecha de entrega: 9 de febrero 2010)(Fecha de entrega: 9 de febrero 2010)1. Leer Capitulo 1 del libro: Stein y 1. Leer Capitulo 1 del libro: Stein y WysessionWysession2. Resumen de 2 cuartillas2. Resumen de 2 cuartillas

SismologíaSismologíaLa sismología es….La sismología es….

1. el estudio de los sismos (generación y 1. el estudio de los sismos (generación y efectos) efectos) 2. el estudio de las ondas producidas por las 2. el estudio de las ondas producidas por las fuentes sísmicasfuentes sísmicas

Estos estudios se llevan a cabo a través del Estos estudios se llevan a cabo a través del análisis del movimiento producido por un análisis del movimiento producido por un sismo y registrado en sismo y registrado en sismógrafos sismógrafos (sismómetros)(sismómetros) instalados en la superficie de la instalados en la superficie de la Tierra.Tierra.

Un sismógrafo consiste en un sensor que Un sismógrafo consiste en un sensor que detecta las vibraciones superficiales detecta las vibraciones superficiales ((sismómetrosismómetro) y un sistema de registro que ) y un sistema de registro que produce una grabación continua de la señal produce una grabación continua de la señal sísmica (sísmica (sismogramasismograma).).

Fundamentos de la SismologíaFundamentos de la Sismología

Los sismos se producen por la fractura repentina Los sismos se producen por la fractura repentina de las rocas, generando ondas elásticas que de las rocas, generando ondas elásticas que viajan por el interior de la tierra (ondas de viajan por el interior de la tierra (ondas de cuerpo) o la superficie (ondas superficiales).cuerpo) o la superficie (ondas superficiales).

Ondas de cuerpo: P, S

Ondas superficiales: Love, Rayleigh(sismos someros)

Rayos SísmicosRayos SísmicosLas ondas de cuerpo que se propagan por el interior Las ondas de cuerpo que se propagan por el interior de la tierra se pueden representar por rayos de la tierra se pueden representar por rayos perpendiculares al frente de la onda sísmica. Estos perpendiculares al frente de la onda sísmica. Estos rayos sísmicos se refractan debido a cambios en la rayos sísmicos se refractan debido a cambios en la velocidad de las ondas con la profundidad.velocidad de las ondas con la profundidad.

Reflexión y refracción: Estructura del interior de la Tierra

TomographyTomography TomografíaTomografía

(Computed Tomography Imaging CAT Scan)(Computed Tomography Imaging CAT Scan) Steve Grand’s whole Earth Tomography

Los sismos no ocurren al azar…Los sismos no ocurren al azar…Concentración en las Concentración en las

fronteras de las fronteras de las placas tectónicasplacas tectónicas

Mayoría de los Mayoría de los sismos más sismos más fuertes del último fuertes del último siglo han ocurrido siglo han ocurrido en zonas de en zonas de subducciónsubducción

Sismos intraplaca Sismos intraplaca también son también son significativossignificativos

Sismos más fuertes desde 1900Sismos más fuertes desde 1900 EventoEvento MagMag

1960 Chile1960 Chile 9.59.51964 Alaska (P. William Snd)1964 Alaska (P. William Snd) 9.29.21957 Alaska (Andreanof Isl.)1957 Alaska (Andreanof Isl.) 9.19.11952 Kamchatka1952 Kamchatka 9.09.02004 Indonesia (Sumatra)2004 Indonesia (Sumatra) 9.0 – 9.29.0 – 9.21906 Colombia-Ecuador1906 Colombia-Ecuador 8.88.81965 Alaska (Rat Islands)1965 Alaska (Rat Islands) 8.78.71950 Tibet (Assam) 1950 Tibet (Assam) 8.68.61923 Kamchatka1923 Kamchatka 8.5 8.5 1938 Indonesia (Banda Sea)1938 Indonesia (Banda Sea) 8.58.51963 Kurile Islands1963 Kurile Islands 8.58.5

* USGS National Earthquake Information Center

Sismos más fuertes, 1900-2004Sismos más fuertes, 1900-2004

Sismos más destructivosSismos más destructivos EventoEvento MagMag Muertes Muertes

1556 China, Shansi1556 China, Shansi ~8 ~8 830,000 830,0001976 China, Tangshan1976 China, Tangshan 7.5 7.5 255,000 255,000 of.of.

655,000 655,000 est.est. 2004 Sumatra2004 Sumatra 9.09.0 >280,000 >280,000 1138 Syria, Aleppo1138 Syria, Aleppo - - 230,000 230,0001927 China, near Xining1927 China, near Xining 7.97.9 200,000 200,000 856 Iran, Damghan 856 Iran, Damghan - - 200,000 200,0001920 China, Gansu1920 China, Gansu 8.6 8.6 200,000 200,000 893 Iran, Ardabil 893 Iran, Ardabil - - 150,000 150,0001923 Japan, Kanto1923 Japan, Kanto 7.9 7.9 143,000 143,0001948 USSR, 1948 USSR, TurkmenistanTurkmenistan 7.37.3 110,000 110,000

* USGS National Earthquake Information Center

Frecuencia de EventosFrecuencia de EventosMagnitudMagnitud Numero AnualNumero Anual Energía Liberada Energía Liberada

(j/yr, aprox.)(j/yr, aprox.)8 y mayor8 y mayor 11 1,0001,000

7 - 7.97 - 7.9 1212 1001006 - 6.96 - 6.9 110110 30305 - 5.95 - 5.9 14001400 554 - 4.94 - 4.9 13,50013,500 113 - 3.93 - 3.9 >130,000>130,000 0.20.22 - 2.92 - 2.9 > 1,300,000> 1,300,000 < 0.05< 0.05

Stein & Wysession, 2003Stein & Wysession, 2003

Energía equivalente en kg de Energía equivalente en kg de dinamitadinamita

MagnitudMagnitudpropiedad de la fuentepropiedad de la fuente

La magnitud definida por Richter (1958) esta basada en la amplitud registrada en el sismograma, calibrada a distintas distancias del sismo.

Si el evento es suficientemente fuerte, los efectos en la superficie pueden ser significativos.

Estos efectos dependen tanto del movimiento del suelo como del material geológico en el sitio.

IntensidadIntensidadEl nivel de sacudimiento que se observa en un sitio particular se mide El nivel de sacudimiento que se observa en un sitio particular se mide

utilizando la escala de intensidad de Mercalli con valores de utilizando la escala de intensidad de Mercalli con valores de intensidad entre I – XII. La intensidad generalmente es mayor cerca intensidad entre I – XII. La intensidad generalmente es mayor cerca al epicentro y disminuye con la distancia.al epicentro y disminuye con la distancia.

Diferentes Tipos de ConstrucciónDiferentes Tipos de Construcción

• Frecuencia natural de un Frecuencia natural de un edificioedificio• ~0.1 s por piso~0.1 s por piso• Terremotos mTerremotos máás grandes s grandes tienen periodos más largos tienen periodos más largos (frecuencia baja)(frecuencia baja)

Magnitudes 1 - 8M 6 tiene frecuencia de 0.1 Hz = 10 seg

M8 ~ 50 seg (Husker, Kohler, Davis 2006)

Las intensidades Las intensidades observadas están observadas están relacionadas al relacionadas al movimiento del movimiento del suelo producido suelo producido por las ondas por las ondas sísmicas. Las sísmicas. Las estructuras estructuras (casas, edificios (casas, edificios etc) son etc) son afectadas afectadas principalmente principalmente por el nivel de por el nivel de aceleración del aceleración del suelo. Este nivel suelo. Este nivel es mayor en el es mayor en el campo cercano campo cercano (distancias (distancias menores a 100 menores a 100 km)km) Colima-Jalisco, 9 oct 1995, Magnitud 8

Las aceleraciones Las aceleraciones disminuyen con la disminuyen con la distancia del distancia del sismo debido a la sismo debido a la atenuaciónatenuación de de energía por el energía por el medio donde se medio donde se propagan las propagan las ondas sísmicas. ondas sísmicas. Esta atenuación Esta atenuación depende de las depende de las propiedades del propiedades del material y es material y es distinta para distinta para diferentes diferentes regiones. regiones.

Es importante identificar las aceleraciones que se Es importante identificar las aceleraciones que se puedan registrar en zonas sísmicas para poder puedan registrar en zonas sísmicas para poder evaluar el peligro sísmico y definir códigos de evaluar el peligro sísmico y definir códigos de construcción que puedan reducir perdidas.construcción que puedan reducir perdidas.

Ingeniería SísmicaIngeniería Sísmica

Terremoto en Haití

Marco tectónico

• Mundialmente ocurren ~15 eventos de M=7.0 por año

• Falla “Enrriquillo-Plantain Garden”• Corrimiento lateral izquierdo con

componente inverso• 35 veces menor que el sismo del 85

• Fecha y hora (epicentro): 12/01/2010, 04:53:10 PM

• Magnitud Mw = 7.0• Localización epicentral: 15 Km al

sur-oeste de Puerto Príncipe• Profundidad hypocentral: 13 km

Marco Geográfico

Sismicidad y Tectónica

• Cinco placas tectónicas en interacción

• Movimiento de ~ 20 mm/año entre Caribe y Norteamérica

Sismicidad RegionalSismicidad Local

Deformación GPS