sábado, 19 de marzo de 2016

Apuntes de Geología general


El Universo, La Tierra, Sismología

Terremotos


Introducción:Las fuerzas tectónicas en la corteza terrestre producen algunas veces una ruptura repentina de las rocas. Durante este fenómeno salen diferentes ondas sísmicas que pueden dañar edificios y otras construcciones.

Se distinguen tres tipos de terremotos: 
Tipos de terremotos
1. A causa de fuerzas tectónicas  
Fuerzas tectónicas y terremoto
En algunos sectores del mundo la corteza terrestre sufre fuerzas tectónicas que deforman las rocas. Algunas veces las fuerzas se liberan en una rotura. Estos movimientos tectónicos provocan ondas sísmicas que a la superficie terrestre se siente como temblor. 
2. Por explosión de un volcánLa explosión de un volcán puede generar ondas sísmicas.
3. Terremotos por hundimiento  
Terremoto por hundimiento
Derrumbes subterráneos generan temblores que se siente fuertemente en los sectores cercanos. Eso ocurre muchas veces donde hay karst o depósitos de sal en la profundidad.
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No todas las regiones del mundo están afectadas por la misma cantidad de terremotos. En general las regiones cerca de un margen continental activo sufren grandes cantidades y intensidades de temblores o terremotos (como Chile, Perú, Japón, Italia, Serbia, Croacia, El oeste de los Estados Unidos y China)
véase: Deriva continental



2. El foco y el epicentro

El foco o hipocentro del terremoto es el lugar de liberación de la energía. El epicentro la proyección a la superficie.

La distancia del foco de un sismo se refleja en la llegada de las rápidas ondas primarias (ondas p) y de las más lentas ondas secundarias (ondas s). La diferencia del tiempo entre ambos (delta t) es grande sí el foco esta lejos. Sí el foco es muy cerca la diferencia temporal entre la llegada de ondas s y p es muy corta. animacion: onda p y s ANIMACIÓN

El epicentro de un terremoto se determina de modo siguiente. En los observatorios se detecta el tiempo de llegada de las ondas p y s, que se propagan con diferentes velocidades, la onda p con la velocidad mayor, la onda s con la velocidad menor. De la diferencia en la llegada de las ondas p y s se puede calcular el tiempo inicial del terremoto (con las velocidades de las ondas conocidas). Para los observatorios más cercanos al epicentro (por lo menos tres) se construye un círculo con radio r = velocidad de la onda p (o "s") ´ tiempo de inicio. Tres de estos círculos se interceptan en un solo punto, que es el epicentro del terremoto.

La mayoría de la energía sísmica se libera en profundidades entre 0 y 70 km (85%), en una profundidad moderada de 70 a 300km se delibera 12% de la energía sísmica, en una profundidad alta entre 300km y 700km se genera solo 3% de la energía sísmica. Terremotos debajo de 720km jamás fueron detectados.



3. Intensidad de un terremoto: 

3.1 Escalas relativos (Intensidades):


La intensidad de un terremoto se puede expresar en escalas relativas de intensidad, como la escala de MERCALLI o la escala de ROSSI-FOREL, que se basan en las destrucciones causadas. La escala de MERCALLI fue diseñada en 1902 y modificada en 1956 por Charles RICHTER. Se constituye de los niveles I a XII.


Escala de Rossi-Forel:
Escala de intensidad de sismos según Rossi-Forel:
IntensidadDescripción
IRegistrable solamente por instrumentos
IISentido por poco personas en reposo
IIISentido por varias personas en reposo
IVSentido por varias personas en movimiento, desplazamiento de objetos
VSentido generalmente por todos, movimiento de muebles
VIDespertar general de aquellos que duermen
VIIVuelcos de objetos móviles, caída de partes de muros
VIIICaída de chimeneas, grietas en las paredes de los edificios
IXDestrucción total o parcial de algunos edificios
XGran desastre, fisuras en la corteza terrestre
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La escala de Mercalli tiene 12 intensidades, pero es muy parecida



3.2 Escalas absolutas miden la magnitud

Escala de Gutenberg - Richter: La escala de Richter (actualmente se usa "escala Richter" aunque los autores son Gutenberg & Richter)  mide la energía durante un terremoto en una forma logarítmica. Este escala no tiene un límite hacia arriba.

La magnitud de un temblor es una medida instrumental de la energía deliberada por un terremoto, que se expresa en una escala absoluta logarítmica introducida por RICHTER (1935) originariamente basándose en los registros de temblores cercanos por medio de un sismógrafo sensible para períodos cortos, el llamativo sismógrafo de WOOD-ANDERSON. La variación grande de la energía en los temblores hace necesario la aplicación de una escala logarítmica. Normalmente la magnitud se estima midiendo las amplitudes, que se producen en la superficie terrestre y que se registran en los observatorios solo situados alrededor del epicentro o de todo el mundo. La forma general de la ecuación empírica para la magnitud M es:

M = log10A/T + F(D,P) + constante, donde
A = amplitud máxima producida en la superficie en micrómetros, se la deduce de los registros del sismógrafo.
T = periodo de la onda en segundos.
F = función empírica de la distancia D expresada en º y de la profundidad P del foco expresada en kilómetros.

Por medio de la escala de RICHTER se cuantifica la energía sísmica liberada por el terremoto. La escala de RICHTER es absoluta y logarítmica basándose en las amplitudes de ondas registradas en la superficie. La escala de RICHTER parte de menos de 0 y siendo abierta hacia arriba. 

Escala de Gutenberg-Richter o RICHTER
RICHTERvalordescripción
- 310-3Los sismógrafos modernos son sensibles para niveles de -3,0.
- 210-2 
- 110-1 
- 0,510-0,5M = 10-0,5 unidades de energía por ejemplo es la magnitud de energía
generada por la caída de una roca de 100kg de masa desde una altura de
10m sobre la superficie terrestre.
1101 
2102Los menores sentados temblores por los seres humanos son del nivel
2 de la escala de RICHTER
3103Muy frecuente en zonas sísmicas alrededor de un evento en un lugar determinado cada dos meses
4104En zonas sísmicas relativamente  común
5105Movimientos relativamente fuertes - dan susto.
6106La gente generalmente corren hacía afuera. No tan frecuente - daños
7107 
8108 
8,5108,5En 1960 en Chile (calculo original)
9,5109,5En 1960 en Chile - Valdivia (recalculado)
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3.3 El Sismógrafo 

Un sismógrafo registra los movimientos del suelo en las dos direcciones horizontales y en la vertical. Un sismógrafo ideal sería un instrumento sujetado en una base fija, la cual se ubica afuera de la Tierra. De tal modo las vibraciones generadas por un movimiento del suelo se podrían medir a través de la variación de la distancia entre el instrumento sujetado en la base fija y el suelo. En un sismógrafo se une una masa (elemento inerte) ligeramente con el suelo, de tal manera que el suelo puede vibrar sin causar grandes movimientos de la masa. La masa puede ser acoplada con el suelo por medio de un péndulo o por medio de un resorte por ejemplo. Durante el movimiento del suelo la masa tiende a mantener su posición debido a su inercia. El desplazamiento relativo del suelo con respecto a la masa inerte se utiliza para determinar el movimiento del suelo (tiempo de inicio del movimiento, amplitud, ubicación del epicentro). Los sismógrafos modernos pueden detectar desplazamientos del suelo de 10-10 m , lo que son desplazamientos en dimensiones atómicas.



4. Terremotos del mundo

Cantidad de terremotos durante un año en el mundo:

Cantidad de terremotos en el mundo (por año)
CaracterísticosMagnitud (RICHTER)Cantidad por año
Destrucción casi totalmayor 80,1-0,2
Grandes destruccionesmayor 7,44
Destrucciones serias7,0-7,315
Destrucciones de algunos edificios6,2-6,9100
Destrucciones leves en los edificios5,5-6,1500
Sentido generalmente por todos4,9-5,41400
Sentido por varias personas4,3-4,84.800
Sentido por algunas personas3,5-4,230.000
Registrable solamente por instrumentos2,0-3,4800.000
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Desastres naturales por terremotos
añoLugarDescripciónMuertosMagnitud
1348Austria, VillachAluvión5000-
1531Lisboa, Portugal 30.000 
1556Shensi, China?830.000? 9
1626Italia, Neapel 70.000 
1647Santiago, Chile70% de la ciudad completamente destruido12.000 
1693Sicilia, Italia 90.000 
1730Hokkaido, Japón?137.000?
1868AricaTsunami (véase trayecto del tsunami)25.0008,5
1877Tarapaca 2.5008,3
1899Alaskalevantamiento de la costa de 15m vertical--
1906San FranciscoDesplazamiento de 5m horizontal, fisuras abiertas10008,2
1906Valparaíso 4.0008,2
1908Messenia, ItaliaTsunami, fisuras abiertas110.0007,5
1920Kansu, ChinaFisuras abiertas, aluviones200.0008,6
1922AtacamaEn Vallenar 90% de los edificios con daños - descripción deSieberg & Gutenberg5008,5
1923JapónDesplazamientos, Tsunami, destrucción de 650.000 edificios145.0008,3
1939ChileCambio de la morfología28.0008,3
1960Chile, ValdiviaActivó volcanes, formación de nuevos volcanes. El más fuerte medido con magnitud.4.0009,5 (8,5)
1962Irángrandes destrucciones20.0007,0
1964AlaskaEl segundo más grande medido - tsunamis hasta más de 60 metros de altura. 9,2
1965Chile, La Ligua 4207,3
1976Guatemalahasta 2 m de desplazamiento22.5457,3
1976China80 % de las casas destruidas650.0007,2
2004SumatraTsunami en casi todo el mundo, 1,7 millones habitantes perdieron su habitación.230.0009,1
2010Chile, MauleFuerte sismo con Tsunami, Concepción de desplazó 3 metros hacia al oeste. Con miles de replicas después.5218,8
2011Japón, HonshuGran Tsunami, catástrofe en planta nuclear, 450.000 personas perdieron su hogar.

Un terremoto1 (del latín terra ‘tierra’, y motus ‘movimiento’), también llamado seísmo o sismo (del griego σεισμός [seismós]), temblor o temblor de tierra, es un fenómeno de sacudida brusca y pasajera de la corteza terrestre producida por la liberación de energía acumulada en forma de ondas sísmicas. Los más comunes se producen por la ruptura de fallasgeológicas. También pueden ocurrir por otras causas como, por ejemplo, fricción en el borde de placas tectónicas, procesosvolcánicos o incluso pueden ser producidas por el hombre al realizar pruebas de detonaciones nucleares subterráneas.
El punto de origen de un terremoto se denomina hipocentro. El epicentro es el punto de la superficie terrestre directamente sobre el hipocentro. Dependiendo de su intensidad y origen, un terremoto puede causar desplazamientos de la corteza terrestre, corrimientos de tierras, maremotos (o también llamados tsunamis) o la actividad volcánica. Para medir la energía liberada por un terremoto se emplean diversas escalas, entre ellas, la escala de Richter es la más conocida y utilizada en los medios de comunicación.

Causas

Falla de San Andrés. La posibilidad de un terremoto en California (Estados Unidos) es una de las más altas del mundo. Tanto es así que ya se le llama "The Big One" al futurible sismo.
La causa de los terremotos se encuentra en la liberación de energía de la corteza terrestre acumulada a consecuencia de actividades volcánicas y tectónicas, que se originan principalmente en los bordes de la placa.2
Aunque las actividades tectónicas y volcánicas son las causas principales por las que se generan los terremotos hay otros factores que pueden originarlos:
  • Acumulación de sedimentos por desprendimientos de rocas en las laderas de las montañas.
  • hundimiento de cavernas.
Estos fenómenos generan eventos de baja magnitud, que generalmente caen en el rango de microsismos: temblores detectables sólo por sismógrafos.

Localizaciones

Los terremotos tectónicos suelen ocurrir en zonas donde la concentración de fuerzas generadas por los límites de las placas tectónicas dan lugar a movimientos de reajuste en el interior y en la superficie de la Tierra. Por este motivo los sismos de origen tectónico están íntimamente relacionados con la formación de fallas geológicas. Comúnmente acontecen al final de un ciclo sísmico: período durante el cual se acumula deformación en el interior de la Tierra que más tarde se liberará repentinamente. Dicha liberación se corresponde con el terremoto, tras el cual la deformación comienza a acumularse nuevamente.
Terremoto de San Salvador de 1986. Tras un terremoto es probable que se den escenas de pánico, saqueos y propagación de enfermedades.
El punto interior de la Tierra donde se origina el sismo se denomina foco sísmico o hipocentro. El punto de la superficie que se halla directamente en la vertical del hipocentro —que, por tanto, es el primer afectado por la sacudida— recibe el nombre de epicentro.
En un terremoto se distinguen:
La probabilidad de ocurrencia de terremotos de una magnitud determinada en una región concreta viene dada por unadistribución de Poisson. Así la probabilidad de ocurrencia de k terremotos de magnitud M durante un período T en cierta región está dada por:
\mbox{Prob}(k,T,M) = \frac{1}{k!} \left( \frac{T}{T_r(M)} \right)^k
e^{-\frac{T}{T_r(M)}}
Donde
T_r(M)\, es el tiempo de retorno de un terremoto de intensidad M, que coincide con el tiempo medio entre dos terremotos de intensidad M.

Propagación

Daños causados por el terremoto del año 1960 en ValdiviaChile. Es el sismo más fuerte registrado en la historia de la humanidad: 9,5 grados en la escala de Richter.
El movimiento sísmico se propaga mediante ondas elásticas (similares a las del sonido) a partir del hipocentro. Las ondas sísmicas son de tres tipos principales:
  • Ondas longitudinales, primarias o P. Ondas de cuerpo que se propagan a velocidades de 8 a 13 km/s en el mismo sentido que la vibración de las partículas. Circulan por el interior de la Tierra, donde atraviesan líquidos y sólidos. Son las primeras que registran los aparatos de medición o sismógrafos. De ahí su nombre «P».[cita requerida].
  • Ondas transversales, secundarias o S. Son ondas de cuerpo más lentas que las anteriores (entre 4 y 8 km/s). Se propagan perpendicularmente en el sentido de vibración de las partículas. Atraviesan únicamente sólidos. En los sismógrafos se registran en segundo lugar.
  • Ondas superficiales. Son las más lentas: 3,5 km/s. Resultan de interacción de las ondas P y S a lo largo de la superficie terrestre. Son las que causan más daños. Se propagan a partir del epicentro. Son similares a las ondas (olas) que se forman sobre la superficie del mar. En los sismógrafos se registran en último lugar.
Daños causados por el terremoto de 1906en San FranciscoEstados Unidos.

Terremotos inducidos

Se denomina sismo inducido o terremoto inducido a los sismos o terremotos producidos como consecuencia de alguna intervención humana que altera el equilibrio de fuerzas en la corteza terrestre. Entre las principales causas de sismos inducidos podemos mencionar: la construcción de grandes embalses; el fracking; los ensayos de explosiones nucleares.

Grandes embalses

Los reservorios grandes pueden alterar la actividad tectónica. La probabilidad de que produzca actividad sísmica es difícil de predecir; sin embargo, se deberá considerar el pleno potencial destructivo de los terremotos, que pueden causar desprendimientos de tierra, daños a la infraestructura de la represa, y la posible falla de la misma.

Fracking

Actualmente se tiene certeza de que si como consecuencia de eliminación de desechos en solución, o en suspensión, éstos se inyectan en el subsuelo, o por extracción de hidrocarburos, en las regiones ya sometidas a fuertes tensiones se provoca un brusco aumento de la presión intersticial, una intensificación de la actividad sísmica.
Los datos sobre el aumento del terremoto son impresionantes: De 1976 a 2007, en Oklahoma cada año se habían registrado sólo un terremoto de magnitud 3 o mayor. Pero desde 2008 hasta 2013 sismos de esa magnitud eran 44 en cada año. La novedad de este estudio —en comparación con otros estudios que ya había vinculados estadísticamente fracking y terremotos en Oklahoma, Texas, Arkansas y Kansas— es que cuenta con ayuda de simulaciones informáticas del mecanismo de "viaje" del agua en el subsuelo. No sólo se incrementó los terremotos, determina el estudio, sino que evidencia como los terremotos se han registrado mucho más lejos de la planta de lo que hubiéramos esperado. El debate acerca de la peligrosidad de fracking sucediendo durante años, y este estudio ciertamente alimenta las protestas de aquellos que se oponen a este tipo de actividad.3

Explosiones nucleares

La onda de presión de explosiones subterráneas pueden propagarse a través de la tierra y causar terremotos menores.4 La teoría sugiere que una explosión nuclear podría disparar rupturas de fallas geológicas y así causar un sismo mayor a distancias de pocos cientos de kilómetros del punto de impacto.5
Pronto se deberían controlar mejor estos sismos inducidos y, en consecuencia, preverlos. Tal vez, pequeños sismos inducidos podrían evitar el desencadenamiento de un terremoto de mayor magnitud.

Escalas de magnitudes

Entre 1963 y 1998 ocurrieron 358 214 terremotos de mayor o menor intensidad.
Movimientos de las placas tectónicas globales.
  • Escala sismológica de Richter, también conocida como escala de magnitud local (ML), es una escala logarítmica arbitraria en la que se asigna un número para cuantificar el efecto de un terremoto.

Escalas de intensidades

  • Escala Medvédev-Sponheuer-Kárník, también conocida como escala MSK o MSK-64. Es una escala de intensidad macrosísmica usada para evaluar la fuerza de los movimientos de tierra basándose en los efectos destructivos en construcciones humanas y en cambio de aspecto del terreno, así como en el grado de afectación a la población. Consta de doce grados de intensidad. El más bajo es el número uno. Para evitar el uso de decimales se expresa en números romanos.
  • Escala Shindo o escala cerrada de siete, conocida como escala japonesa. Más que en la intensidad del temblor, se centra en cada zona afectada, en rangos entre 0 y 7.

Los diez mayores terremotos de la historia reciente

AñoMagnitudNombrePaísLugar y coordenadas
119609,5 MW6Terremoto de Valdivia de 1960Bandera de Chile ChileValdivia 38°14′24″S 73°3′0″O
220049,3 MW7Terremoto del océano Índico de 2004Bandera de Indonesia IndonesiaFrente al norte de Sumatra
319649,2 MW8Terremoto de Alaska de 19648Bandera de los Estados Unidos Estados UnidosAnchorageAlaska61°N 148°O
420119,0MW9Terremoto y maremoto de Japón de 2011Bandera de Japón JapónCosta de Honshu 38°19′19.20″N 142°22′8.40″E
519529,0 MW10 11Terremoto de Kamchatka de 1952Bandera de Rusia Unión Soviética (Rusia)Península de Kamchatka 52°48′N 159°30′E
618689,0 MW12Terremoto de Arica de 1868Bandera del Perú PerúArica, actualmente Chile 18°36′S 71°0′O
717009,0 MWTerremoto de Cascadia de 1700Bandera de los Estados Unidos Estados Unidos y Bandera de Canadá CanadáCaliforniaOregónWashington y Columbia Británica
820128,9 MWTerremoto de Indonesia de 2012Bandera de Indonesia IndonesiaAceh 02°18′39.6″N 93°03′46.8″E
918338,8-9.2 MWTerremoto de Sumatra de 183313 14Bandera de Indonesia Indonesia (Indias Orientales Neerlandesas)En el mar al sur de la isla de Sumatra, a 175 km al sur de Padang3°30′S 102°12′E
1020108,8 MWTerremoto de Chile de 2010Bandera de Chile ChileCauquenes (provincia de Cauquenes)35°50′45.6″S 72°42′57.6″O

Los terremotos más fuertes por año desde la década del 2010 a la fecha

MagnitudFallecidosRegión y PaísNombreFecha
9,0 Mw20.896Bandera de Japón TōhokuJapón.Terremoto de la costa del Pacífico de Tōhoku de 201111 de marzo de 2011
8,8 Mw527Bandera de Chile BiobíoChile.Terremoto de Chile de 201027 de febrero de 2010
8,6 Mw10Bandera de Indonesia AcehIndonesia.Terremoto del océano Índico de 201211 de abril de 2012
8,4 Mw13Bandera de Chile CoquimboChile.Terremoto de Coquimbo de 201516 de septiembre de 2015
8,3 Mw0Bandera de Rusia OkhotskRusia.Temblor del Mar de Okhotsk de 201324 de mayo de 2013
8,2 Mw6Bandera de Chile TarapacáChile.Terremoto de Iquique de 20141 de abril de 2014
  • Nota: En Chile y Japón se han producido los terremotos más fuertes de la década del 2010.
  • Nota: El terremoto de Rusia es el terremoto más fuerte del mundo en su especie (profundidad).

Efectos de los terremotos

Un corrimiento de tierraprovocado por un terremoto.
Los efectos de un terremoto pueden ser uno o más de los que se detallan a continuación:

Movimiento y ruptura del suelo

Movimiento y ruptura del suelo son los efectos principales de un terremoto en la superficie terrestre, debido a roce de placas tectónicas, lo cual causa daños a edificios o estructuras rígidas que se encuentren en el área afectada por el sismo. Los daños en los edificios dependen de: a) intensidad del movimiento; b) distancia entre la estructura y el epicentro; c) condiciones geológicas y geomorfológicasque permitan mejor propagación de ondas.

Corrimientos y deslizamientos de tierra

Terremotos, tormentas, actividad volcánica, marejadas y fuego pueden propiciar inestabilidad en los bordes de cerros y de otras elevaciones del terreno, lo cual provoca corrimientos en la tierra.

Incendios

El fuego puede originarse por corte del suministro eléctrico posteriormente a daños en la red de gas de grandes ciudades. Un caso destacado de este tipo de suceso es el terremoto de 1906 en San Francisco, donde los incendios causaron más víctimas que el propio sismo.

Licuefacción del suelo

La licuefacción ocurre cuando, por causa del movimiento, el agua saturada en material, como arena, temporalmente pierde su cohesión y cambia de estado sólido a líquido. Este fenómeno puede propiciar derrumbe de estructuras rígidas, como edificios y puentes.

Tsunami (Maremoto)

Los tsunamis son enormes ondas marinas que al viajar desplazan gran cantidad de agua hacia las costas. En el mar abierto las distancias entre las crestas de las ondas marinas son cercanas a 100 km. Los períodos varían entre cinco minutos y una hora. Según la profundidad del agua, los tsunamis pueden viajar a velocidades de 600 a 800 km/h. Pueden desplazarse grandes distancias a través del océano, de un continente a otro.

Inundaciones

Las inundaciones son creadas por el desbordamiento de agua a nivel de tierra. Pueden ser efectos secundarios de los terremotos debido al daño que puedan sufrir las presas. Además, pueden crear deslizamiento de tierras en los ríos, los cuales también crean colapso e inundaciones.

Impactos humanos

Un terremoto puede causar lesiones o incluso pérdidas de vidas, daños en las carreteras y puentes, daño general de los bienes, y colapso o desestabilización de edificios. También puede ser el origen de enfermedades, falta de necesidades básicas, y primas de seguros más elevadas.


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