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INSTITUTO GEOFISI CO DEL PER U
CENTRO NACIONAL DE DATOS GEOFÍSICOS
INFORME
DE
PRÁCTICAS PRE-PROFESIONALES
"DETERMINACIÓN DE LA ZONA DE WADATI-BENIOFF EN EL
BORDE OCCIDENTAL DE SUDAMÉRICA"
PRESENTADO POR:
Rodrigo Rubén, Quispe Chura
Director: Dr. Hernando Tavera
IN:,TJI'uro GEOFISICO!Ju ,~..uBIBLIOTECA t'E~l'~.-\L
N- Jn8reao ""!'~_!~f f?!J._-. II~ /0 -0/- o-J-
echa -.-......................---...-----..-.--.....
Lima - Perú
2003
.--
AGRADECIMIENTOS
Mi agradecimiento de manera especial a la Ing. Isabel Bemal por sus enseñanzas
consejos y orientación brindados en el desarrollo del presente estudio. Al Dr. Remando
Tavera, Director del CentroNacionalde Datos Geofisicos- Sismologíadel Instituto
Geofisico del Perú (CNDG), por darme la oportunidad de integrarme a su grupo de
trabajo y poder así realizar mis practicas pre-profesionales.
Asimismo, a todo el personal del área del CNDG - Sismología por su apoyo,
orientación y sugerencias brindados en el desarrollo del presente estudio.
Finalmente, hago extensivo mi agradecimiento al Instituto Geofisico del Perú
por haberme brindado una beca integral para la realización de mis practicas pre-
profesionales en el área de Sismología, gracias a la cual se ha realizado el presente
estudio.
2
INDICE
AGRADECIMIENTOS
1.INTRODUCCIÓN 4
II. CARACTERÍSTICAS GEODINÁMICAS DEL BORDE
OCCIDENTALDESUDAMÉIDCA 7
ID. BASE DE DATOS 11
3.1. Rango de Magnitud
3.2. Eliminación de Réplicas
12
14
IV. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LA SISMICIDAD
EN EL BORDE OCCIDENTAL DE SUDAMÉIDCA 17
4.1. Distribución Espacial de la Sismicidad
4.1.1. Sismos con Foco Superficial
4.1.2. Sismos con Foco Intermedio
17
19
20
4.1.3. Sismos con Foco Profundo 22
4.2. Distribución en Profundidad de los Sismos
4.2.1. Secciones Región I
22
22
4.2.2. Secciones Región II
4.2.3. Secciones Región ID
24
27
V. ZONA DE WADATI-BENIOFF 32
5.1. Tendencias Medias de la Sismicidad: Región I
5.2. Tendencias Medias de la Sismicidad: Región II
5.3. Tendencias Medias de la Sismicidad: Región ID
32
32
34
VI. CONCLUSIONES 37
VII. BIBLIOGRAFÍA 39
3
l. INTRODUCCIÓN
La Tierra presenta grandes rasgos sismotectónicos, tales como grandes cadenas
montañosas, cordilleras oceánicas, cadenas volcánicas, fracturas o fallas en la corteza,
etc; los cuales ponen en evidencia que la Tierra no es un cuerpo estático, sino que ha
estado y está sujeta a una actividad continua. A principios del siglo XX, Alfred
Wegener publicó su teoría sobre la deriva continental, sugiriendo que los continentes
formaron parte de un solo supercontinente llamado Pangea del cual se fueron separando
de modo progresivo, desplazándose sobre la superficie del globo en diferentes
direcciones. Actualmente, se reconoce la existencia de una docena de placas rígidas de
diversa forma y tamaño (Africana, Euroasiática, Nazca, Norteamericana, Sudamericana.
del Pacifico, etc) que se encuentran en constante movimiento, separándose o chocando
entre si. La interacción entre placas tectónicas está definida por alguno de los siguientes
márgenes de contacto: Márgenes de fractura o deslizamiento horizontal, en las cuales.no se genera ni destruye litosfera tal como ocurre en la falla de San Andrés. Márgenes
de extensión o divergencia; donde se produce la separación de las placas, generándose
nueva litósfera, lo que da lugar a montañas submarin~s, siendo un caso ~ípico la"
cordillera Centro-Atlántica. Márgenes de subducción o convergencia donde se produce
una colisión entre dos placas; proceso por el cual una de las placas se introduce por
debajo de la otra dando origen a la formación de arcos de islas o cordilleras en los
continentes; tal como ocurre con la Cordillera de Los Andes.
En el caso del borde Occidental de Sudamérica, el alto índice de actividad
sísmica y volcánica se debe a la colisión de la placa de Nazca y Sudamericana dando
origen al proceso de subducción y mediante el cual la placa de Nazca se introduce por
debajo de la placa Sudamericana a una velocidad relativa de 8 cm/año (DeMets 1990).
Los sismos que se originan por este proceso pueden llegar a alcanzar grandes
magnitudes y producir grandes catástrofes con cuantiosos daños materiales y perdida de
vidas humanas.
Los primeros estudios realizados para conocer la geometría de las placas
subducentes fueron realizados por Wadati y Benioff en el año 1935. Estos autores
propusieron que la geometría de la placa dentro del proceso de subducción, tendría su
origen, en la presencia de una gigantesca falla de penetración entre dos cuerpos rígidos;
4
hipótesis muy cercana a la que actualmente define a una zona de subducción. En la
actualidad, la superficie que define la geometría de una placa que subduce por debajo de
otra, es conocida como zona de Wadati-Benioff.
La forma o geometría de la placa de Nazca bajo la Sudamericana ha sido
ampliamente analizada y evaluada por diversos autores a partir de la distribución de la
sismicidad mundial (Barazangi y Isacks, 1976; Kanamori y McNally, 1982; Cahill y
Isacks, 1992). Asimismo, existen otros estudios regionales realizados para Colombia
(Taboada et al, 1998; Coblentz y Richardson, 1996; Pennington, 1981; Meijer y Wortel,
1992), Ecuador (Rey et al, 1977; Cooper et al, 1987; Bourdon, 1999; Bourdon et al,
2002), Perú (Stauder, 1975; Barazangui y Isacks, 1976; Rasegawa y Sacks, 1981;
Grange et al, 1984; Schneider y Sacks, 1987; Rodríguez y Tavera, 1991; Cahill y Isacks,
1992; Lindo, 1993; Tavera y Buforn, 1998; Tavera, 1998; Tavera y Buforn, 2001;
Bernal, 2002) y Chile (Madariaga, 1998; Astiz y Kanamori, 1988; Smalley y Isacks,.1987; Fuenzalida et al, 1992; Araujo y Suarez, 1994; Comte y Suarez, 1995) utilizando
datos extraídos del NEIC o de redes regionales. En general, todos estos estudios
sugieren la presencia de una placa de Nazca con una g~ometría muy heter<?géneay-
caracterizada principalmente por presentar diferentes modos de subducción por debajo
del continente: subducción normal y subhorizontaL Desde Colombia hasta el Sur de
Chile, se postula la presencia de regiones donde la placa de Nazca subduce con ángulos
que varían entre 10° y 30°.
En el presente estudio se describen las principales características geodinámicas
del borde Occidental de Sudamérica con a fin de caracterizar zonas de mayor potencial
sísmico. Asimismo, se analiza y evalúa la distribución espacial de los sismos ocurridos
en el borde Occidental de Sudamérica con la finalidad de configurar la geometría de la
zona de Wadati-Benioff a partir de las tendencias medias de la distribución en
profundidad de los focos sísmicos, para tal fin se hace uso de una base de datos de 21
años (1980-2001), extraída del catalogo del NEIC (National Eartquake Information
Center).
5
'--
Figura 1. Esquema que muestra la interacción de la Placa Nazca y la placa Sudamericana. Lasflechas indican la dirección de convergencia de las placas; las zonas en alto relieve representala cordillera de los Andes. El esquema interior representa el proceso de Subducción de placade Nazca por debajo del continente.
6
11. CARACTERÍSTICAS GEODINÁMICAS DEL BORDE OCCIDENTAL
DE SUDAMÉRICA
El entorno geodinámico del Borde Occidental de Sudamérica es muy complejo,
este tiene su origen en el proceso de subducción, mediante el cual la placa de Nazca
(litosfera oceánica) subduce por debajo de la placa Sudamericana (litosfera continental)
en dirección NE (Figura 1). dando origen a diferentes procesos de deformación.
En la actualidad, la interacción de la placa de Nazca bajo la Sudamericana a
dado origen a diversos y grandes rasgos tectónicos (Figura 2), tales como:
Dorsales Oceánicas, En la corteza oceánica existe superficies elevadas y alargadas que
topográficamente resaltan como alineaciones de montañas (cordilleras submarinas) que
presentan elevadas cumbres en relación a la profundidad media del fondo oceáni~o,
llamadas Dorsales Oceánicas, las cuales tendrían su or;igen en antiguas zonas de
generación de corteza o por puntos calientes extintos, estas dorsales se ubican sobre la
placa de Nazca próximas al borde Occidental de Sudamé~ca, así también se e~cuentran.
dispuestas en una dirección perpendicular a la, línea de fosa Perú-Chile, tal como la
Dorsal de Nazca, Dorsal de Camegie yla Dorsal de Juan Fernández.
De estas cordilleras submarinas, la Dorsal de Camegie se ubica entre las
latitudes soN y 0° presentando una orientación predominante E-W, siendo su origen
probable como un antiguo arco de islas. La Dorsal de Nazca se encuentra entre -15S0 y
-24So de latitud y sigue una orientación predominante NE-SW. Estudios recientes, sobre
anomalías magnéticas, permiten considerar la hipótesis de que la Dorsal de Nazca debe
su origen a una antigua zona de creación de corteza (Sebrier et al 1985; Udias y
Mezcua, 1997). La Dorsal de Juan Fernández se encuentra ubicada entre -32°S y -34°S
de latitud con una orientación E-W; siendo considerada como una cadena de volcanes
generados por un punto caliente ya extinto.
Fractura de Mendaña, Esta se localiza en el extremo NW de la ~egióncentral de Perú
entre -lOoS y -12°S de latitud; y presenta un ancho de 150 km aproximadamente con
una orientación N62° (Kulm et al. 1983). Esta fractura sería una antigua zona de
divergencia de placas.
7
20",-
0° I~ \000~DorsaldeCarnegie
e Sudamérica
10°
~.rtac\uta
OcéanoPacifico15°
~~Á~~
~0 /f25° r?oo . ~[J, /
~ <) 00~
jPlaca de Nazca
30°
35°
\\/ I
40°
85° 80° 75° 70° 65°
Figura 2. Principales rasgos tectónicos presentes en la placade Nazca y en el borde Occidental de Sudamérica. Lostriángulos indican la localización de los volcanes y las líneasrepresentan a los principales sistemas de fallas. E/áreasombreada corresponde a la Cordillera de los Andes y lasflechas la dirección de convergencia de placas según(DeMets et al,1990).
8
Fosa Perú-Chile, En general, las fosas oceánicas marcan el inicio de los procesos de
subducción. La fosa Perú-Chile se presenta paralela al borde Occidental de Sudamérica
y a la Cordillera de los Andes, alcanza profundidades máximas de 6000m (Reras, 2002)
y se extiende a través de varios miles de kilómetros desde Colombia hasta la Tierra del
Fuego en Chile. La fosa Peruana-Chilena se orienta en dirección NE-SW en Ecuador y
Colombia, NNW-SSE en el Norte-Centro y NW-SE en la región Sur de Perú y
finalmente, N-S en Chile.
La Cordillera de los Andes, Es una cadena montañosa que se extiende a 10 largo del
borde Occidental de Sudamérica, desde Venezuela hasta la Tierra del fuego en Chile,
presentado una longitud de 8000km y esp~sores que fluctúan entre 50 a 70km (James
1971). La Cordillera de los Andes, es una de las formaciones orográficas mas altas del
mundo, segunda después del Rimalaya, alcanza alturas de hasta 6959 m.s.n.m. (nevado
Aconcagua, asimismo determina y condiciona territorios en 7 países: Chile Argentina,
Bolivia, Perú, Ecuador, Colombia y Venezuela.
Dentro de su topografía y geometría la Cordille~a de los Andes pr~senta 2 .
inflexiones importantes: La primera conocida como el Codo de Santa Cruz a la altura de
Arica en Chile, en donde la cordillera de los .Andes cambian de orientación, de una
dirección N-S en Chile a una dirección NW-SE a 10 largo del Perú. Una segunda
inflexión es la de Guayaquil, localizada sobre el Ecuador, donde la Cordillera de los
Andes cambia de orientación hacia el NE hasta llegar al Caribe, donde se acentúa aun
más esta dirección.
Cadena Volcánica, La cadena volcánica en el borde Occidental de Sudamérica se
distribuye formando tres agrupamientos (Figura 2): el primero sobre Colombia y
Ecuador entre las latitudes SONy -2°S con una orientación NE-SW, el segundo en la
zona Sur de Perú y Norte de Chile entre -16°S y -27°S de latitud con una orientación
NW-SE y un ultimo agrupamiento al Sur de Chile por debajo de los -33°S de latitud
hasta la tierra del Fuego con una orientación NE-SW.
Sistemas de Fallas, Una falla es definida como la superficie de contacto entre dos
bloques que se desplazan en forma diferencial uno con respecto del otro, estas se
reconocen por su expresión en superficie o por la distribución de sismos sobre su plano
9
de falla. Las fallas en el borde Occidental de Sudamérica deben su origen a la continua
defonnación de la Cordillera de los Andes; por 10tanto estos se distribuyen paralelos a
la misma presentando diferente longitud y características. Entre los principales sistemas
de fallas se puede mencionar los siguientes: en Colombia el Romeral, Cauca,
Farallones, Buenaventura, Golfo de Tortugas, Anchicayá, río Magdalena, Santander de
Quilichao y Huilan (OSSO, 1998); en Ecuador: las fallas de Guayaquil, Babahoyo,
Santo Domingo, Toisán, Maldonado, Jama, Girón- Cuenca (Suarez et al, 1983); en
Perú: fallas de Moyobamba, Satipo, Madre de Dios, Cordillera Blanca, Tambomachay,
Huaytapallana (Bernal, 2002) y en Chile: Andina, Atacama, Domeyko, POCillO,
Chacabuco, Liquiñe y Ofqui (Muñoz y Charrier, 1996).
10
111. BASE DE DATOS
Un catalogo sísmico define una base de datos valida para realizar cualquier
estudio dentro del campo de la sismología, este debe de contener los principales
parámetros que caracterizan un sismo (fecha, hora de origen, latitud, longitud,
profundidad, magnitud e intensidad) calculados en las mismas condiciones de contorno
a fin de construir una base homogénea (Tavera y Agüero, 2000). Los resultados de
cualquier estudio, dependen de la calidad de la base de datos utilizados, por lo tanto esta
deberá de ser lo más homogénea posible, evaluada y calificada de manera cuantitativa
dependiendo del procedimiento mediante el cual fueron obtenidos. Asimismo, de
acuerdo al tamaño de los sismos, esta debe ser completa para el periodo considerado y
de excluirse algún sismo debe ser únicamente por que no cumple con las condiciones de
contorno definidas inicialmente. Finalmente, esta información debe ser lo más actual
posible ya que solo así se tiene la seguridad de que los parámetros focales de los sismos
han sido correctamente determinados con el uso de un número mayor de estaciones
sísmicas (Bernal, 2002).
"".
Los sismos utilizados en el presente estudio fuerón extraídos del catalogo del
National Earthquake Information ~enter (NEIC). Esta institución con sede en Estados
Unidos tiene la misión de determinar epicentros de los sismos que se producen en el
mundo. Actualmente los parámetros epicentrales para los sismos importantes (mb>4.0),
están disponibles minutos después de ocurrido yl sismo, en su website.
El área de estudio se ubica entre 7°N y -45°S de latitud, -85°W y -600W de
longitud y se ha considerado datos para el periodo comprendido entre los años 1980-
2001. Asimismo, se elaboró curvas de frecuencia sísmica y distribución temporal de la
sismicidad para definir el umbral mínimo de magnitud a partir del cual se puede asumir
que la base de datos es homogénea. Los sismos para los cuales el NEIC reportó la
profundidad de 33 km (profundidad normal) fueron eliminados ya que este valor es
atribuido cuando los algoritmos no permiten calcular correctamente este parámetro.
Asimismo, a fin de homogenizar aun más la base de datos se ha visto por conveniente
utilizar la magnitud mb para todos los sismos, ya que esta escala de magnitud es valida
para sismos ocurridos a diferentes niveles de profundidad y distancias.
11
3.1. RANGO DE MAGNITUD
A fin de homogenizar los datos, se construyó la curva de frecuencia sísmica
(Figura 3) a fin de identificar el umbral mínimo de magnitud para la completeza del
catalogo.
En la Figura 3, se observa que los sismos con magnitud mb2::4se ajustan a una
recta, lo cual sugiere que a partir de esta magnitud los sismos presentarían errores
mínimos en sus parámetros ya que serian registrados por un mayor número de
estaciones.
Con la finalidad de obtener una base de datos óptima se realiza un análisis
complementario para definir el umbral mínimo de magnitud para la base de datos.
Según, Lamarre et al (1992), un catalogo es homogéneo o completo cuando los sism?s
ocurridos en el lapso de un determinado periodo se encuentran dentro de un intervalo de
magnitud uniforme. Es decir, para evaluar la completeza de un catalogo se debe realizar
la comparación entre la distribución temporal de los $ismos y su magnitud para"
diferentes periodos de tiempo.
En la Figura 4 se muestra la distribución temporal de los sismos para el periodo
1980-2001, asimismo se observa gran irregularidad en el umbral mínimo de magnitud
de los sismos. Entre los años 1980 y 1991 el umbral mínimo de magnitud es del orden
de mb=4.1, para los años 1992-1995 el umbral mínimo disminuye hasta mb=3.3;
mientras que, entre los años 1996 y 2001 el umbral mínimo de magnitud alcanza un
valor del orden de mb = 2.2. Esta diferencia tiene su origen en el incremento y en la
incorporación de estaciones más sofisticadas, con lo cual es posible registrar un mayor
número de sismos a nivel mundial. En general, es posible considerar como un umbral
mínimo de magnitud el valor de mb = 4.0 para todo el periodo de tiempo (1980- 2001).
12
7000
6000
-~ 111o
55000.¡;¡QI
"a 4000
~-~ ".¡:I
«11
-=3000Eti«112000
51::
1000
CURVA DE FRECUENCIA
o3 4 5 6 7mag (mb'
Figura 3. Curva de Frecuencia sísmica para elborde Occidental de Sudamérica
8.0
7.0
6.0
'-
~ 5.0:t=!e
:' 4.0E
3.0 <».
2.0
1.01980 19135
~
1990
años
1995 2000
Figura 4.- Distribución temporal de la sismicidad ocurrida en el borde Occidental deSudamérica durante el periodo 1980-2001.La línea horizontal representa el umbral
mínimo de magnitud
13
3.2. ELIMINACIÓN DE RÉPLICAS
Después que se produce un terremoto de magnitud elevada, es posible esperar
que ocurran muchos sismos de menor tamaño en la vecindad del hipocentro, los cuales
se conocen con el nombre de réplicas. Algunas réplicas duran largo tiempo, incluso
superan el lapso correspondiente a un año tal como ocurrió con los sismos de Alaska
1964 y Chile 1960.
A fin de homogenizar con mayor precisión la base de datos, se ha visto por
conveniente eliminar las réplicas de sismos de magnitud elevada; debido a que estas
representan anomalías dentro de los patrones de frecuencia sísmic.a y en general; se
presentan en gran número formando aglomeraciones. En el presente estudio se ha visto
por conveniente eliminar las réplicas de los sismos de magnitud elevada asociados al
proceso de subducción y que ocurrieron durante el periodo 1980-2001. Los sismos
ocurridos en el interior del continente y que produjeron replicas no fueron considerados
por estar relacionados con la deformación continental. Para el borde Occidental de
Sudamérica se ha logrado identificar 7 sismos de magn,itud elevada que pr9dujeron'
réplicas los cuales son presentados en la Tabla 1.
Tabla 1. Relación de sismos ocurridos en el borde Occidental de Sudamérica para el periodo
1980 - 2001 Y que produjeron réplicas.
14
HORA DE LATITUD LONGITUD PROFUNDIDAD MAGNITUDFECHA
ORIGEN (O) (O) (Km) (mb)
1 1985/03/03 22:47:07.28 -33.1 -71.9 35 6.5
2 1992/10/18 15:11:59.11 7.07 -76.9 10 6.4
3 1995/07/30 05:11:23.63 -23.3 -70.3 45 6.8
4 1996/11/12 12:59:01.30 -14.99 -75.68 30 6.7
5 . 1997/10/15 01:03:33.46 -30.9 -71.2 58 6.6
6 1998/08/04 18:59:20.10 -0.59 -80.39 30 6.5
7 2001/06/23 20:33:14.13 -16.3 -73.6 32 6.9
Las réplicas fueron eliminadas mediante la identificación de grupos o
concentración espacial de sismos, que tienen como referencia a un sismo de magnitud
elevada. El periodo considerado como el límite en el cual ocurren las replicas fue de seis
meses de ocurrido el sismo principal. En general, se logro identificar 7 eventos
principales dentro del área de estudio (Tabla 1), para los cuales se construyó sus
respectivos histogramas para identificar y cuantificar las réplicas para su posterior
eliminación, tal como se muestra en la Figura 5.
replicas:O3-03-1985(CIDLE) replicas: 18-10-1992(COLOMBIA)
40 50
4535
40
fII 35oe 30fII.¡ 25
~ 20e 15
30
~ 25Een"¡¡¡20Ei! 15
5
10
510
O
ene feb mar abr may jun jul a90 sel
~!!"o,o!!,p.o O'"
$' . ~ ,$' ~ J9 §'. ,<' .{J! ~~
~'t &. <f:t "Í>~' o <,'" 4".
o
40
35
replicas:30-07-1995 (CIDLE) replicas: 12-11-1996 (PERU)45
40
30 35
fIIo 25e"~20~15e
~30
~25"¡e2o~C15
10
5
10
5
o O
~O }0° ..>.-f' ,¡9 ,o ..,/0° ~ ~ ti'~ .~ ., .<€ ..~ .? .~ .? 6'~"f' ~ <f"' if
~,o ..,/00 :,/' "'~ ti' ,o ¡¡,o $:o °;:§'V &~ .<1'" '4-'" 6' .:o~ ~ ~ ~"'i
.p¡ <f"' if ,o
Figura 5.- Histogramas de sismos ocurridos en el borde Occidental de Sudamérica, queprodujeron réplicas
15
replicas: 15-10-1997 (CHILE) replicas:04-08-1998 (ECUADOR)50
45
40
40
el)35oE 30el)'¡¡¡25
§20
e 15
35
30
10
5
el)o 25Eel)'¡¡¡ 20E:::1 15e
10
5
O o
~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ A9-<f> ~ ,J> ~ # ~VJ .VJ ~.'IF"""VJo,,~,VJ..,0 0,<iP<$'
.,~ <1-0 ¡y"
l' ..:>~O .4'0 J:;f ~<0 ,J><0~<0 #0 ~~o éO" ",($ ""VJ O~ ;.,0 .i}VJ 0 ,<iP
,i~ "o ~
replicas:23-06-2001 (PERU) .J50
45
40
el)35oE 30el)'¡¡¡25
§ 20e 15
10
~ ~ ~.~ ~ ~ ~ ~ ~'() ~'" .~ " ",<f ",,0<$' o(j.v ~,0<$' .i}0<$'
"'~ <1-0 ~
Figura 5,-Continuación
Finalmente, estos procedimientos permitieron construir una base homogénea de
datos compuesta de 9849 sismos con magnitudes mayores e iguales a 4.0mb.
16
IV. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LA SISMICIDAD DEL BORDE
OCCIDENTAL DE SUDAMÉRICA
El borde Occidental de Sudamérica es una de las regiones sísmicas de mayor
actividad del mundo, tal como se muestra en la Figura 6. En este borde son frecuentes
los terremotos que llegan a alcanzar grandes magnitudes y producen enormes
catástrofes con perdidas de vidas humanas y cuantiosos daños materiales. La región
andina desde Colombia hasta la Tierra del Fuego es sacudida periódicamente por
grandes terremotos y contribuye en gran porcentaje con la ~nergía sísmica disipada en
todo el mundo en cada siglo.
En general, los sismos se distribuyen por debajo del continente aumentándo la
profundidad de sus focos desde la fosa hacia el interior del continente, llegando a
alcanzar profundidades del orden de 700 km en los bordes de frontera entre Brasil, Perú,.Bolivia y Argentina.
4.1 DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LA SISMICIDAD
Para clasificar los sismos, existen. diferentes procedimientos, ya sea
considerando magnitud, intensidad, profundidad etc. Sin embargo esta clasificación
depende del tipo y objetivo del trabajo que se esta realizando. En el presente estudio se
realiza un análisis y evaluación de la sismicidad en el borde Occidental de Sudamérica,
con la finalidad de obtener una aproximación a la geometría de la zona de Wadati-
Benioff. Por tal motivo, para realizar una análisis detallado de la distribución de la
sismicidad se ha clasificado los sismos en función de la profundidad de sus focos,
siguiendo el criterio establecido por Tavera y Buforn (1998) y Bernal (2002):
Sismos con foco Superficial
Sismos con foco Intermedio
Sismos con foco Profundo
: profundidad menor a 60 km
: profundidad entre 60 y 300 km
: profundidad mayor a 300 km
17
.7J)'
a.
.7J)'
b.
,
OcéanoPacífico
OcéanoPacífico
.-00
-40' -40'
w w, ,
'..
. Sismos Superficiales . Sismos Intennedio$.. SismosProfundos
-«r .¡;o'-80' -«r -40' -«r -«r -40'
Figura 6. Mapa de slsm/cldad para el borde Occidental de Sudamérlca, periodo 1980 - 2001(mb ~ 4.0) a) Slsmos con foco
superficial (h ~ 60 km) Y b) Slsmos con foco Intermedio (60 km < h ~ 300 km) Y profundo (h > 300 km). RI, RIIY RIIIIndican las regiones de estudio.
4.1.1 Sismos con Foco Superficial
En la Figura 6a. se muestra el mapa con la sismicidad superficial presente en el
borde Occidentalde Sudaméricapara el periodode 1980- 2001 (mb~ 4.0).De manera
general, los sismos pueden ser agrupados en dos grupos: el primero considera sismos
que se localizan entre la línea de costa y la fosa a 10 largo del borde Occidental de
Sudamérica, produciendo terremotos de magnitud elevada con relativa frecuencia. Esta
sismicidad puede estar asociada principalmente al proceso de subducción en sus
primeros niveles de profundidad (fricción de placas). Un segundo grupo está formado
por sismos ubicados en el interior del continente, los mismos que se distribuyen de
Norte a Sur a 10 largo de la Cordillera de los Andes. Estos sismos pueden estar
asociados a las deformaciones corticales que dieron origen a los principales sistemas de
fallas. A fin de realizar un análisis detallado se ha visto por conveniente dividir la zona
de estudio en tres regiones:
Región 1 : Colombia y Ecuador
Región TI: Perú
Región ID: Chile
Región 1, En esta región se observa que los sismos se localizan en su gran mayoría entre
la fosa y la línea de costa, formando pequeños agrupamientos paralelos a la línea de
costa y asociados al proceso de subducción, además se observa importantes
concentraciones de sismos entre las latitudes 2°N y -3°S ~iendo la segunda coincidente
con la llegada de la dorsal de Carnegie al continente. Un segundo grupo, considera los
sismos presentes en el interior del continente los cuales se distribuyen sobre los flancos
de la cordillera de los Andes, alineados en dirección NE-SW los mismos que estarían
asociados a los principales sistemas de fallas activos presentes en esta región.
Asimismo, se observa la presencia de algunas áreas con un bajo índice de sismicidad las
cuales podrían ser asociadas a la presencia de algunas zonas de laguna sísmica.
Región 11, En esta región los sismos con foco superficial se localizan en mayor número
entre la fosa oceánica y la línea de costa, siendo esta región donde se producen sismos
de magnitud elevada con relativa frecuencia, tal como el ocurrido el 23 de Junio del
2001. Asimismo, se observa un incremento en el número de sismos en la parte central
19
de Perú coincidiendo con la llegada de la dorsal de Nazca. En el interior del continente
se observa otro grupo importante de sismos con foco superficial y estos se distribuyen
de Norte a Sur, a lo largo de la cordillera Oriental y sobre el margen Occidental de la
zona Subandina. Estos sismos pueden ser asociados a las deformaciones netamente
continentales que tienen su origen en el levantamiento de la cordillera de los Andes y en
la subsidencia del escudo brasileño, procesos que dieron origen a los principales
sistemas de fallas (Tavera y Bufom,1998). En la zona sur y sobre el Altiplano, también
se observa sismos superficiales pero son menos numerosos y más dispersos.
Región IlI, En esta región la mayoría de sismos con foco superficial se ubican de
manera continua entre la fosa Perú-Chile y la línea de costa. Entre las.latitudes -300S y
-35°S se observa un incremento considerable en la sismicidad probablemente debido a
la llegada de la dorsal de Juan Femández a la línea de costa. En el interior del continente
los sismos se distribuyen de manera muy dispersa en las zonas Norte y Sur de Chile, en.
cambio en la zona centro el incremento de sismos es importante, llegándose a distinguir
concentraciones entre las latitudes -34°S y -33.5°S, ambas ubicadas sobre los flancos de
la Cordillera de los Andes. Estas aglomeraciones estarían ~sociadas a sistemas .de fallas'
activas presentes en la zona central de Chile. Por debajo de la latitud de -43°S, la
sismicidad es casi nula.
4.1.2 Sismos con Foco Intermedio
En la Figura 6b se muestra un mapa de sismicidad inte:rmedia (60 < h ~ 300km) y
magnitudes mb~4.0 y en ella se observa que los sismos se distribuyen mayormente en el
interior del continente formando diferentes agrupamientos a lo largo de al línea de costa
y la cordillera andina. Esta sismicidad está relacionada con los procesos de fricción y
deformación de la placa de Nazca dentro del proceso de subducción. Siguiendo el
patrón establecido anteriormente, el análisis se realiza dividiendo la zona de estudio en
tres regiones.
Región 1, En esta región se puede observar que los sismos se distribuyen en mayor
porcentaje en el interior del continente con algunas concentraciones en la región Norte
de Colombia próxima al límite con Venezuela, sobre la latitud de 6°N (nido de
Bucaramanga), un segundo agrupamiento se localiza hacia el Oeste con una latitud de
20
4°N, aproximadamente en la parte central de Colombia y hacia el sur de Colombia y
Norte de Ecuador, los sismos con foco intermedio se distribuyen de manera dispersa.
Por debajo de la latitud -loS se nota un nuevo incremento en el índice de sismicidad. La
presencia de diferentes agrupaciones de sismos indicaría que la placa presenta áreas de
mayor deformación.
Región 11, En esta región se pueden distinguir diferentes zonas la primera se localiza al
Norte de Perú donde los sismos se encuentran principalmente en la zona subandina
siguiendo una aparente orientación NW-SE. En este grupo se observa un agrupamiento
de sismos, entre las coordenadas -80S de latitud y -74°W longitud con un rumbo
predominante N-S. Un segundo grupo se localiza próximo a la línea de costa por debajo
de los -90Sde latitud y se caracteriza por la frecuente ocurrencia de sismos de magnitud
elevada, además se observa una zona de bajo índice de sismicidad entre la línea de
costa y la cordillera occidental en el Norte de Perú. Finalmente, tercer grupo con un.mayor número de sismos se encuentra en la región Sur de Perú sobre la Cordillera
Occidental y el Altiplano peruano-boliviano.
Región 111,En la figura 6b se observa que los sismos con foco intermedio se localizan
en su gran mayoría en el interior del continente, presentando una distribución
heterogénea. Es posible distinguir algunos agrupamientos: el primero considera los
sismos que se ubican próximos a la línea de costa los cuales se distribuyen de manera
dispersa. A estos niveles de profundidad han ocurrido varios sismos que han generado
cierto grado de destrucción en superficie. Un segundo, agrupamiento de sismos se
localiza en el interior del continente entre los -18°S y -25°S de latitud sobre el Altiplano.
Hacia el Sur se observa una disminución considerable en el número de sismos
intermedios entre -24°S y -27.5°S de latitud, para luego aumentar entre las latitudes de
-27.5°S hasta los -29.5°S principalmente en la zona andina. Un último agrupamiento de
sismos se localiza entre las latitudes -31°S y -37°S sobre el limite Chile - Argentina,
para luego ser la sismicidad casi nula hacia el Sur.
En conclusión, los sismos con foco intermedio deben su origen al proceso de
deformación interna de la placa de Nazca por debajo del continente. Asimismo, estos
sismos se distribuyen de manera irregular en el borde Occidental de Sudamérica, 10cual
21
pone en. evidencia que la placa de Nazca esta sujeta a diferentes regímenes de
deformación dentro del proceso de subducción.
4.1.3 Sismos con Foco Profundo
En la figura 6b se observa la distribución de los sismos con foco profundo (h >
300km), los cuales se presentan en menor número en relación a los de foco intermedio y
superficial. Por tal motivo, se hará una análisis de manera general.
Los sismos con foco profundo, se distribuyen formando tres grupos bien
definidos. El primero se localiza en el límite Perú-Brasil entre -60S.y -11oS de latitud
con una orientación N-S, el segundo próximo al límite Perú-Bolivia entre las latitudes
-13°S y -14°S con una orientación predominante E-W y el tercer grupo, entre -21°S y
-29°S de latitud con un rumbo predominante N-S sobre territorio argentino y boliviano.
La naturaleza del origen de estos sismos aun sigue siendo terna de investigación.
4.2 DISTRIBUCIÓN EN PROFUNDIDAD DE LOS SISMOS
En el presente estudio, el principal objetivo es la determinación de la geometría
de zona de Wadati-Benioff en el borde Occidental de Sudamérica; por tal motivo, es
necesario evaluar y analizar la distribución de los sismos en función de la profundidad
de sus focos. Para tal objetivo se ha construido 59 secciones verticales de sismicidad,
tal corno se muestra en el Anexo. Las secciones han sido construidas y enumeradas de
Norte a Sur con una orientación perpendicular a la línea de fosa Perú-Chile y con
anchos y longitudes que varían de acuerdo a la densidad de sismos y al cambio en la
orientación de la línea de fosa. Siguiendo el patrón anterior se divide la zona de estudio
en tres regiones: región 1(Colombia y Ecuador), región II (Perú) y región III (Chile).
4.2.1 Secciones Región I
~.,Para esta región se han elaborado 7 secciones sísmicas perpendiculares a la fosa
Perú-Chile (Figura 7) divididas en dos grupos: el primero se localiza sobre territorio
colombiano y considera las secciones 1 al 3 (Anexo) las cuales presentan una
orientación en dirección SE-NW con una longitud de 1000 km a partiÍ';de linea base
22
Lbl Yanchos de lOOkm.Un segundo grupo considera las secciones 4 al 7 (Anexo) las
cuales se localizan sobre territorio ecuatoriano y parte del territorio peruano con
longitudes de lOOOkmy anchos de l50km con una orientación predominante E-W.
5°
o~'.....u C\¡
d:; E,o
,9O
7°
3°
]O
-1"
-3°
-5°
-84°-
Figura 7. Mapa de sismicidad para la Región 1, periodo 1980-2001 (mb:?4.0).Lasáreas corresponden a las secciones verticales de sismicidad perpendiculares a lalínea de fosa. Lb1 y Lb2 indican las líneas base.
Secciones 1 Y 2, En estas secciones se observa que los sismos aumentan en profundidad
de Oeste a Este hasta alcanzar una profundidad no mayor a 200km y distancias en
superficie de 350km desde la línea Lbl. La distribución de los sismos sigue una línea
con una pendiente del orden de 30°, a su vez se puede distinguir un segundo grupo de
sismos superficiales que se encuentran de manera aislada, asociado posiblemente a
sistemas de fallas activos presentes en la zona.
Secciones 3 , 4 Y 5, En estas secciones se observa que los sismos se distribuyen de
manera dispersa; sin embargo se nota la presencia de un agrupamiento de sismos entre
la línea base Lbl y la fosa (sección 3) lo que sugiere que la placa estaría sujeta a una
mayor deformación en esa zona. En general, los sismos siguen un lineamiento con una
23
pendiente del orden de 25° hasta una profundidad de 150km y distancias en superficie
del orden de 400km desde la línea base (Lbl y Lb2).
Sección 6, El número de sismos se incrementa considerablemente en esta sección
siguiendo un alineamiento con un ángulo de 20° aproximadamente hasta una
profundidad 170km, para luego presentar una aparente horizontalidad hasta distancias
en superficie del orden de 700km desde la línea base Lb2.
Sección 7, En esta sección la distribución de los sismos se presenta de manera casi
homogénea, estos tienden a distribuirse sobre un lineamiento con una pendiente de 15°
hasta profundidades de BOkm para luego presentarse de una manera casi horizontal
hasta distancias en superficie del orden de 750km desde la línea base Lb2.
Asimismo, en todas las secciones se observa importantes agrupamientos de
sismos con foco superficial en el interior del continente y a distancias entre 300-500km
aproximadamente desde la línea base, los cuales estarían asociados a sistemas de fallas
activas presentes sobre la zona Andina de Colombia y Ecuador.
4.2.2 Secciones Región II
Para la región TIse ha elaborado 23 secciones verticales perpendiculares a la línea de
fosa (8 al 29 en el Anexo), las cuales se distribuyen en dos grupos (Figura 8), el primer
grupo considera las secciones 8 al 16'localizadas sobre el Norte y Centro de Perú, estas
secciones presentan una orientación NE-SW con distanc~asde 1000km desde la línea
base Lb3 y anchos de 150 km. Las secciones del segundo grupo (secciones 17 al 30) se
localizan sobre la zona Sur de Perú, y también presentan longitudes del orden de
1000km desde la línea base Lb4 y anchos de 1OOkm.
Secciones 8 Y 9, En ambas secciones los sismos se distribuyen en profundidad con una
pendiente del orden de 15°y 20° hasta una profundidad promedio de 11Okmpara luego
distribuirse de una forma casi horizontal hasta distancias en superficie de 650-850km
respecto a la línea base Lb3. Asimismo, se observa una aglomeración de sismos
(sección 8) entre 140 y 200km de profundidad que sugiere que la placa esta sujeta a
diferentes esfuerzos de deformación. La presencia de sismos con foco superficial
(h~60km) indica la ubicación de algunos sistemas de fallas activos.
24
-00
-40
-80
-120
-16~
-20~
Secciones 10 Y 11, En ambas secciones se observa que los sismos se distribuyen
formando dos agrupamientos; en el primero los sismos se distribuyen siguiendo un
lineamiento con una pendiente de 20° hasta una profundidad promedio de 80km entre la
línea de fosa y distancias del orden de 250km. Asimismo, se observa la ausencia de
sismos entre distancias de 250 y 500km desde la línea base Lb3 10cual sugiere que la
placa no ha sufrido ruptura desplazándose de manera asísmica por debajo del
continente. Los sismos reaparecen en un segundo agrupamiento a partir de los 500km de
distancia con profundidades del orden de 120km, presentando una aparente
horizontalidad hasta distancias de 730km desde la línea base Lb3. Asimismo, se observa
la presencia de un agrupamiento de sismos con foco superficial a una distancia
aproximada de 600km desde la línea base Lb3 que podría corresponder al sistema de
fallas de Moyobamba-Rioja.
Brasil
OcéanoPacífico
-840 -800 -760 -720 -680 -640 -600
Figura 8. Mapa de sismicidad para la Región 1/,periodo 1980-2001 (mb;;;:4.0).Las áreascorresponden a las secciones verticales de sismicidad perpendiculares a la línea defosa. Lb3 y Lb4 indicanlas líneas base.
25
Secciones 12 Y 13, Estas secciones siguen un patrón similar al anterior, donde la
distribución de los sismos en profundidad se presenta con una pendiente del orden de
20° en dirección al continente. Se distingue dos agrupamientos, el primero entre la línea
de fosa y profundidades del orden de 100km alcanzando distancias en superficie del
orden de 300km. Asimismo, entre 300 y 500km de distancia se hace notoria la ausencia
de sismos, para luego hacerse presente en una aparente distribución horizontal a
profundidades del orden de 130km alcanzando distancias en superficie de 730km. En la
sección 13 y a una distancia de 670 y 800km se observa un agrupamiento significativo
de sismos que sugieren un ligero cambio en al distribución de los sismos. Esta
característica fue descrita y discutida por Schneider y Sacks (1987) quienes propusieron
la presencia de una resubducción de la placa oceánica a esa latitud.
Secciones 14, 15 Y 16, En estas secciones se observa que los sismos tienden a.presentarse de una manera más homogénea que las anteriores y siguiendo un
lineamiento con una pendiente del orden de 25° hasta alcanzar profundidades de 130km
para luego distribuirse de manera prácticamente horizontal,hasta distancias del ~rden de'
550 Y650km desde al línea base Lb3. A su vez a la distancia de 500-600 km desde la
línea base se observa sismicidad superficial asociada a los principales sistemas de fallas
activos.
Secciones 17, 18 Y 19, En estas secciones el número de sismos disminuye en relación a
las secciones anteriores y la sismicidad se distribuye siguiendo un lineamiento con una
pendiente de 25° desde la línea de fosa hasta profundidades del orden de 1O0km,desde
donde se aprecia una distribución aparentemente horizontal hacia el interior del
continente hasta distancias de 400 - 500km desde la línea base Lb4.
Secciones 20, 21 Y 22, Estas secciones presentan un incremento en el número de sismos,
los que se distribuyen sobre una línea con una pendiente igual a 30°hasta profundidades
de 100km a partir de la cual se nota una aparente horizontalidad hasta distancias de
500km hacia el interior del continente.
Secciones 23 Y 24, En estas secciones los sismos se distribuyen de manera clara
presentando una pendiente de 30° desde la línea de fosa; sin embargo, se observa un
26
incremento en la profundidad hasta llegar a 150km (sugiriendo un cambio en la
distribución de los sismos) a partir de la cual se observa una aparente horizontalidad
hasta distancias del orden de 500km desde la línea base Lb4.
Sección 25, 26 Y 27, En estas secciones se observa un patrón distinto al de las secciones
anteriores, ya que la horizontalidad desaparece conforme se incrementa el número de las
secciones. La distribución de los sismos sigue un lineamiento con una pendiente de 30°
hasta alcanzar una profundidad del orden de 250km y distancias en superficie de 600km
desde la línea base Lb4.
Secciones 28, 29 Y 30, Estas tres secciones presentan un aumento en el índice de
sismicidad, su vez los sismos se distribuyen de manera clara sobre una línea con una
pendiente de 30° hasta una profundidad de 250 km. a distancias del orden de 500 km.
aproximadamente desde la línea Lb4.
Asimismo, en las secciones 8 a 16 y 22 a 25, se observa la presencia de sismos
próximos a la superficie a distancias que varían entre 400,y 700km desde la lí~ea base -
Lb3 YLb4. Todos estos sismos tendrían su origen en la deformación cortical de la placa
continental (placa Sudamericana) por efecto del levantamiento de la Cordillera de los
Andes y la subsidencia del escudo brasileño.
4.2.3 Secciones Región III
En la Figura 9, se observa la distribución de las secciones verticales de
sismicidad correspondiente a la región III (secciones 31 al 59 en el Anexo). El total de
las secciones fueron divididas en tres grupos: el primero considera las secciones 31 al
37 localizadas al Norte de Chile con una orientación predominante E-W, y longitudes
del orden de 1000km a partir de la línea base Lb5 y anchos de 100km. Un segundo
grupo se localiza en la región central de Chile y considera las secciones 38 al 56 cada
una presenta una longitud de 1000km y anchos de 50 - 100km a partir de al línea base
Lb6. Finalmente un tercer grupo compuesto por 3 secciones (57 al 59) se localiza al Sur
de Chile al igual que las secciones anteriores presentan una longit,udde 1000km desde
la línea base Lb7 hacia el interior del continente con un rumbo predominante NW - SE
y anchos de 150 - 450km. El análisis se realizara en orden correlativo de Norte a Sur.
27
Secciones 31, 32, 33 Y 34, Estas secciones presentan un patrón similar entre ellas,
siendo el más resaltante el ángulo de inclinación en la distribución de los sismos el cual
es del orden de 30° para un rango máximo de profundidad del orden de 300km
(secciones 31, 33 Y34) Y250km (sección 32).Estos lineamientos alcanzan distancias en
superficie de 730km (secciones 33 y 34) Y650km (secciones 31 y 32).
-2"0
Brasil
-180
-260ou
~....u~
~
-3"0
-34~
o;:::CIj
'(1)u
O
-300
-420
-460
-790 -730 -670 -610 -550
Figura 9. Mapa de sismicidad para la Región 1/1,periodo 1980-2001 (mb;?4). Lasáreas corresponden a las secciones verticales de sismicidad perpendiculares a lalinea de fosa. LbS, Lb6 Y Lb7 indican las líneas base.
28
Secciones 31, 32, 33 Y 34, Estas secciones presentan un patrón similar entre ellas,
siendo el más resaltante el ángulo de inclinación en la distribución de los sismos el cual
es del orden de 30° para un rango máximo de profundidad del orden de 300km
(secciones 31, 33 Y34) Y250km (sección 32).Estos lineamientos alcanzan distancias en
superficie de 730km (secciones 33 y 34) Y650km (secciones 31 y 32).
-182.
Brasil
ou
~....uCIj
~
-340
ot:::CIj
'<1)u
O
-3°0
-420
-460
-790 -730 -6r -610 -550
Figura 9. Mapa de sismicidad para la Región 1/1,periodo 1980-2001 (mb;C4). Lasáreas corresponden a las secciones verticales de sismicidad perpendiculares a lalínea de fosa. Lb5, Lb6 YLb7 indican las líneas base.
28
Secciones 35 Y 36, En estas secciones los sismos se distribuyen siguiendo un
lineamiento con una pendiente de 25°, desde la línea de fosa hasta profundidades del
orden de 260km y distancias en superficie de 700km (sección 35) y 650km (sección 36)
desde la línea base Lb5 hacia el interior del continente. A su vez se observa en ambas
secciones, un ligero cambio en la orientación de los sismos sugiriendo que la placa de
Nazca tiende a presentar una aparente horizontalidad en su distribución.
Sección 37, 38, 39 Y 40, En estas secciones se observa una disminución en el número de
sismos y aún así, se puede identificar pequeños awupamientos de sismos próximos a la
línea de fosa los cuales disminuyen hacia el interior del continente (secciones 37 y 38).
En general, los sismos se distribuyen en profundidad siguiendo una p'endiente del orden
de 15° hasta una profundidad de 150km a partir del cual presentan una aparente
horizontalidad en su distribución hasta distancias de 730km desde la línea base Lb6 y
Lb7.
Secciones 41, 42 Y 43, En estas secciones los sismos se distribuyen de manera
homogénea sobre un lineamiento con una pendiente que varía entre 10° y 20° ~asta una.
profundidad máxima del orden de 120km, a partir de la cual se hace más notoria una
horizontalidad en la distribución de los sismos.hasta distancias en superficie del orden
de 700km desde la línea base Lb6.
Secciones 44 Y 45, Ambas secciones siguen el mismo patrón que las seCCIOnes
anteriores; sin embargo, estas presentan un agrupamiento .de sismos próximosJa la línea
de fosa, además de mostrar la presencia de dos áreas ubicadas entre 280-330km y 600-
800km desde la línea Lb6 con total ausencia de sismos.
Secciones 46, 47 Y 48, En estas secciones se muestra un aumento considerable en el
número de sismos y a su vez se distinguen diferentes agrupamientos. El primero
próximo a la línea de fosa donde los sismos se distribuyen siguiendo un lineamiento de
20° hasta profundidades del orden de BOkm a partir de la cual los sismos presentan una
horizontalidad en su distribución. Un segundo agrupamiento se presenta a partir de los
400km hasta 750km desde la línea base Lb6, lo cual sugiere que la placa de Nazca estaI
sujeta a una mayor deformación. La sismicidad con foco superficial se hace presente en
estas secciones, asociados a sistemas de fallas presentes en la zona.
29
Secciones 49 Y 50, La sismicidad presente en estas secciones se encuentra en mayor
número próxima a la línea de fosa y disminuye en dirección al continente. Los sismos se
distribuyen siguiendo un lineamiento con un ángulo de 20° hasta profundidades del
orden de l70km. Este incremento en la profundidad sugiere la presencia de una zona de
transición entre la subducción subhorizontal y la normal.
Secciones 50, 51, 52 Y 53, Al igual que las secciones anteriores, estas presentan un gran
número de sismos con foco superficial próximos a la línea de fosa. En general, la
distribución de los sismos sigue un lineamiento con una pendiente de 20° hasta una
profundidad del orden de 200km y distancias en superficie del orden.de 730km desde la
línea base Lb6. Además se observa la presencia de sismos con foco superficial en el
interior del continente asociados a fallas activas de la zona.
Secciones 54 al 59, En estas secciones el número de sismos disminuye, pero estos
siguen un lineamiento continuo con una pendiente del orden de 25° - 30° hasta una
profundidad máxima del orden de 200km y distancias en superficie de 550-660km
desde la línea base Lb6 y Lb7.
Finalmente, entre las secciones 44 al 55 se observa la presencia de un importante
número de sismos con foco superficial a distancias del orden de 500 y 700km, los
mismos que se distribuyen de Norte a Sur sobre el territorio chileno y argentino
asociados a los principales sistemas de fallas activos presentes en el interior del
continente.
El análisis de la distribución en profundidad de los sismos ha permitido observar
que estos se presentan de manera heterogénea, con la presencia de sismos con origen en
la superficie de fricción de las placas y en la deformación interna de la placa oceánica.
Asimismo, se ha identificado la presencia de áreas con total ausencia de sismos que
sugieren la presencia de probables lagunas sísmicas. La variación en el ángulo de
inclinación de la superficie de fricción entre las placas (10° a 30°) sugiere que la placa
de Nazca presenta dos modos de subducción o geometrías: una subhorizontal con
profundidades máximas de 120 km aproximadamente y distancias que varían entre 500
y 800 km desde la línea base, y una subducción normal caracterizada por un
30
alineamiento continuo de los sismos hasta una profundidad del orden de 300 km Y
distancias en superficie menores a 500 km.
En la distribución de la sismicidad, también se ha observado la presencia de
importantes agrupaciones de sismos a diferentes niveles de profundidad que sugieren la
presencia de áreas de mayor deformación en el interior de la placa de Nazca. Asimismo
se observa la presencia de importante actividad sísmica superficial en el interior del
continente, en las regiones donde los sismos asociados a la deformación interna de la
placa de Nazca se distribuyen de manera subhorizontal por debajo del continente.
31
v. ZONA DE WADATI-BENIOFF
En el presente estudio se realiza un análisis cualitativo de la sismicidad con la
finalidad de obtener un modelo aproximado de la geometría de la zona de Wadati-
Benioff (ZWB) en el borde Occidental de Sudamérica. Por tal motivo, se ha construido
y evaluado un total de 59 secciones verticales de sismicidad a fin de ajustar la
distribución de los sismos a una tendencia media característica. Para tal objetivo se ha
visto por conveniente no considerar los sismos con foco superficial que estarían
asociados a fallas activas presentes en el interior del continente y para las áreas con
ausencia de sismos, se ha seguido una tendencia media probable a fin de construir el
total de la sección. A continuación, se analiza la geometría de las !íneas de tendencia
media para cada una de las regiones definidas anteriormente.
5.1 TENDENCIAS MEDIAS DE LA SISMICIDAD: REGION 1
Para la Región 1 se ha elaborado 2 gráficos de te~dencias medias. En la Figura-
lOa se observa que la ZWB se presenta siguiendo una pendiente del orden de 30° hasta
una profundidad del orden de 200km y distancias en superficie de 280km desde la línea
de fosa configurando una subducción de tipo normal. Según la Figura 10b, las
tendencias medias sugieren una ligera disminución en el ángulo de subducción (10° a
20°) Yun cambio en la posible forma de la ZWB con profundidades del orden de 110
km Y distancias, desde la fosa, de 400 y 600km dentro de una subducción de tipo
subhorizontal. Las tendencias medias de las secciones 4, 5 Y 6 estarían sugiriendo la
contorsión de la ZWB entre los dos modos de subducción observados en este grupo.
5.2 TENDENCIAS MEDIAS DE SISMICIDAD: REGION II
Para esta región se ha elaborado 3 gráficos de tendencias medias de sismicidad
para las zonas Norte, Centro y Sur de Perú. El primer gráfico (Figura 10c) corresponde
a la zona Norte de Perú. En esta figura se observa que las tendencias de las secciones 8
a la 13 muestran que la ZWB presenta ángulo de inclinación del orden de 15° a 25°
hasta una profundidad de 100-150km a partir de la cual se observa una horizontalidad
32
Figura10. Tendencias medias de la sismicidad para el borde Occidentalde Sudamérica: Región I y Región 11.
33
hasta distancias de 550 y 750km como máximo. Un segundo grupo considera las
secciones para la zona Centro de Perú (secciones 14 - 19) Ytal como se observa en la
Figura 10d, las tendencias muestran que la ZWB presenta un ángulo de inclinación de
30° hasta una profundidad de 100 km para luego presentarse de manera horizontal hasta
distancias que varían entre 270 y 520 km desde la fosa. Para la zona Sur de Perú (Figura
1Oe),la ZWB se inicia en promedio con un ángulo de 30°. En las secciones 20, 21 Y22
la ZWB es casi horizontal hasta distancias de 400 km; mientras que, las tendencias de
las secciones 23, 24 Y25 muestran un aumento gradual en profundidad sugiriendo la
contorsión de la ZWB hasta configurar una subducción de tipo normal en las tendencias
26 a la 30.
5.3 TENDENCIAS MEDIAS DE LA SISMICIDAD: REGIÓN III
Para la región ID se ha elaborado 4 gráficos de tendencias medias de la.sismicidad debido a la gran cantidad de secCionesconstruidas para el análisis. El primer
gráfico (Figura 11a), considera las secciones 31 a la 40 para la zona Norte de Chile y en
ellas se observa que la ZWB se presenta de manera similar,que en la región Sur,de Perú;'
sin embargo, las tendencias de las secciones 35 a 40 disminuyen gradualmente su
profundidad indicando que la ZWB se contorsiona para pasar de una subducción normal
a otra subhorizontal. Todas las tendencias medias alcanzan distancias de 600km por
debajo del continente. Según la Figura 11b, para la zona Centro de Chile (secciones 41 a
la 46), las tendencias sugieren que la ZWB se inicia con una pendiente del orden de 15°
a 25° hasta profundidades que oscilan entre 100 y 120 km para luego hacerse horizontal
hasta distancias en superficie de 500-700 km. Las tendencias medias representadas en la
Figura 11c (secciones 47-54) indican que la ZWB presenta una pendiente de 20° - 25°
hasta una profundidad de 150 km a partir de la cual se hace horizontal hasta distancias
de 680 km. La secciones 49,50 y 51 aumentan gradualmente su profundidad mostrando
la contorsión de la ZWB para pasar a una subducción de tipo normal con distancias de
280 km desde la fosa. Finalmente, las tendencias del 55 al 59, según la Figura lId,
sugieren que la ZWB presenta una inclinación con un ángulo de 25°- 30° continuo hasta
una profundidad máxima de 200 km y distancias en superficie del orden de 300-450 km.
34
Figura 11. Tendencias medias de la sismicidad para el borde Occidental deSudamérica: Región 111.
35
Región 111
Distancia (km)100 200 300 400 500 600 700
I
a.-a
100"'"'""'":g.::1
2°O1 1(40)(39)(381(371Contorción
'" [-[VO)(361
300 L1(351de la placa(321(31(33)
100 200 300 400 500 600 700I I .
-- b.
""r- (46/45)
:a f421
2008o..
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300
La distribución de las tendencias medias de la sismicidad en el borde Occidental
de Sudamérica sugiere que la ZWB se presenta de manera heterogénea, pudiéndose
identificar dos tipos de subducción: normal y subhorizontal. La subducción normal se
presenta en Colombia, Norte de Ecuador, Sur de Perú, Norte y Sur de Chile, y se
caracteriza porque la ZWB subduce inicialmente con un ángulo promedio de 30°
continuo hasta profundidades del orden de 200 km. En este tipo de subducción, la ZWB
alcanza distancias, desde la fosa, del orden de 400 km. La subducción de tipo
subhorizontal esta presente en Sur de Ecuador, Norte y Centro de Perú, y Centro de
Chile y en este caso, la ZWB subduce con un ángulo que varia entre 15° a 25° continuo
hasta profundidades de 120 km a partir de la cual se hace casi horizontal hasta~
distancias de 700 km como máximo en las regiones Norte de Perú y Centro de Chile.
Entre cada tipo de subducción, las tendencias medias de la sismicidad sugieren
claramente la contorsión de la ZWB en las latitudes -1°S, -15°S, -25°S y -32°S..
Asimismo, se ha observado que en las zonas donde se presenta la subducción de tipo
subhorizontalla placa de Nazca alcanza mayores distancias desde la fosa, debido a que
se conserva aun fría y no es absorbida por el manto. Cont~ariamente, en las regiones de-
subducción normal, al presentar mayor ángulo de inclinación y ser continua, la placa
oceánica es absorbida completamente a prQfundidades mayores a 300 km. Esta
característica es coherente con la presencia de actividad volcánica en estas regiones.
36
VI. CONCLUSIONES
El proceso de subducción de la placa de Nazca bajo el borde Occidental de
Sudamérica, da origen a la ocurrencia continua de sismos a diferentes niveles de
profundidad. Esta sismicidad, tiene su origen en el proceso de fricción de placas,
deformación interna de la placa de Nazca y deformación de la placa Sudamericana. Los
sismos con origen en el proceso de fricción de placas y deformación interna de la placa,
ha permitido realizar una aproximación para la geometría de la zona de Wadati-Benioff
en el borde Occidental de Sudamérica.
La distribución espacial de los sismos, en el borde Occidental de Sudamérica, se
presenta de manera heterogénea." Los sismos con foco superficial (h:$;60km) se
distribuyen en dos grupos: el primero entre la línea de fosa y la costa, siendo mayor el
número de sismos sobre el territorio chileno y menor en Ecuador y Colombia. Estos
sismos están asociados al proceso de subducción en sus primeros niveles de profundidad
(fricción entre placas). Un segundo grupo se localiza en el continente y tiene su origen
en los principales sistemas de fallas activas que se distribuyen sobre o paralelas a la.
Cordillera de los Andes. Los sismos con foco interÍnedio (60<h:$;300km) están
relacionados con el proceso de deformación interna de la Placa de Nazca por debajo del
continente y su distribución irregular sugiere que la placa está sujeta a diferentes
regímenes de esfuerzo, siendo mayor por debajo del borde Ecuador - Perú y en la zona
central de Chile. La actividad sísmica con foco profundo (300<h:$;700km)se presenta en
menor número sobre la parte oriental de Perú, el Altiplano Boliviano y en la región
Norte de Argentina. El origen de estos sismos aún es tema de investigación.
La distribución en profundidad de los sismos y sus tendencias medias analizados
en un total de 59 secciones verticales ha permitido aproximar una posible geometría
para la zona de Wadati-Benioff en el borde Occidental de Sudamérica. Los resultados
sugieren la presencia de una ZWB con geometría muy heterogénea pudiéndose
identificar la presencia alternada de dos modos de subducción, una normal y otra
. subhorizontal. En la subducción normal (Colombia, Norte de Ecuador, Sur de Perú,
Norte y Sur de Chile), la ZWB se inicia con un ángulo medio de 30° constante hasta
profundidades de 280km como máximo; mientras que, en la subducción subhorizontal
(Sur de Ecuador, Norte y Centro de Perú, y Centro de Chile), el ángulo de subducción
37
de la ZWB disminuye a 15°-25° hasta profundidades de 120km para luego ser casi
horizontal hasta distancias de 750km como máximo.
Los cambio en el modo de subducción y las tendencias medias de la sismicidad
sugieren que la ZWB soporta una contorsión que involucra áreas de diferentes
dimensiones. En las áreas de subducción subhorizontal, la ZWB alcanza longitudes de
hasta 800km por debajo del continente sugiriendo que la placa aun se mantiene fría y no
puede ser absorbida por el manto; mientras que, en las zonas de subducción normal, la
placa es absorbida rápidamente a profundidades del orden de 280km. Esta característica
es coherente con la presencia de volcanes en la zona de subducción normal.
e
Las variación en la geometría de la zona de Wadati-Benioff coincide con la
llegada de las dorsales oceánicas (Carnegie, Nazca y Juan Femández) al borde
Occidental de Sudamérica y con la topografia de la Cordillera de los Andes.
38
VII. BIBLIOGRAFÍA"
Araujo, M. YSuarez, G. (1994). Geometry and state of stress of subduction Nazca plate
beneath central Chile and Argentina: evidence from teleseismic data. Geophys. J.
Int., 116,283-303.
Barazangi, M YIsacks, B. (1976). Spatial distribution of earthquakes subduction ofthe
Nazca plate beneath América. Geology, 4,686-692.
Bernal, I. (2002). Aproximación a un modelo detallado de la sismicidad en el Perú.
Tesis de grado. Universidad Nacional de San Agustín, 169pp. .
Bevis, M YIsacks, B. (1984). Hypocentral trend surface analysis: Probing the geometry
ofBenioffzone. J. Geophys Res. 89,6.153-6.170.
Bourdon, E., Eissen, J., Gutscher M., Monzier, M., Hall, M y Cotton, J. (2002).
Respuesta magmática a la subducción de una cord~llera asísmica: el c~so de la"
margen ecuatoriana. Boletín del Instituto Geofisico, Quito, Equateur.
Cahill, T. YIsacks, B. (1992). Seismicityand shape ofthe subducet Nazca plate. J.
Geophys. Res, 97, 17.503-17.529.
Coblentz, D. YRichardson, R. (1996) Analisis ofthe South American intraplate stress
field. J. Geophys. Res, V.I0l, 8.643-8.657.
Comte, D. Y Suarez, G. (1995). Stress distribution and geometry of the subductionNazca plate in northern Chile using teleseismically recorded earthquakes.Geophys. J. Int., 122,419-440.
Cooper, P., Milholland, P. y Dunnebier, F. (1987). Seismycity ofthe Galapágos 95.5°W
propagating rift. J. Geophys. Res. 87, 14.091-14.112.
DeMets, C., Gordon, R., Argus, D. y Stem, S. (1990). Current plate motions Geophys J.
Res, 101,425-478.
39
Dickinson, W. (1971). Plate tectonics models of geosynclines. Earth. Planet Sci. Letters,
10, 165-174p.
Fuenzalida, A., Pardo, M., Cisternas, A., Dorbath, L, Compte, D. y Kausel, E. (1992).
On the geometry of fue Nazca Plate subducted under Central Chile (32-34.45°S)
as inferred from microseismic data, Tectonophysics, 1-11.
Grange, F., Cumningam, P., Gapnepain, J., Hatzfeld, D., Molnar, P., Ocola, L,
Rodriguez; A., Roecker, S., Stock, J. y Suarez, G. (1984). The configuration of
the seismic zone and the downgoing slab in southern PernoGeoph. Res. Lett.
11(1).38-41.
Hasegawa, A. YSacks, S. (1981). Subduction ofNazca plate beneath Pero as
determined by seismic obserbations, J. Geophys. Res, 86,4971-4980.
Heras, H. (2002) Análisis de la distribución del valor de "b" en la zona de subducción
de Perú. Tesis de grado. Universidad Nacional de S~ Agustín, 115 pp.
Hey, R., Johnson, G. y Lowrie, A. (1977). Recent plate motions in the Galapagos afea,
Geol. SocoAm. Bull., 1385-1403.
James, D. (1971). Andean crustal and upper mantle structure, J. Geophys. Res. V76,
3246-3271.
Kanamori, H. YMcNalIy, K. (1982). Variable rupture mdel ofthe subduction zone
along the Ecuador-Colombia coast. Bol. SocoSeismoAm., v72, 1249-1254.
Kulm, L, Dymond, J. y Sheidegger, K. (1983). Nazca plate and andean forearc studies.
Tectonophysics,83-93
Lindo, R. (1993). Seismotectonique des Andes du Pero Central: Apport des donnes
sismologiques de haute precision. Tesis Doctoral, Universidad Louis Pasteur de
Strasbourg, Francia.
40
Madariaga, R. (1998). Sismicidad y sismotectónica de Chile. En: A. Udias y E. Bufom
(ed). Sismicidad y sismotectónica de Centro y Sudamérica. Física de la Tierra,
UCM. N°lO, 221-258.
OSSO, (1998). Observatorio Sismológico del Sur Occidente: Plan de mitigación de
riesgos en Cali. Osso.Uunivalle.edu.co.
Rodrlguez, L. YTavera, H. (1991). Determinación con alta resolución de la geometría
de la zona de Wadati-Benioff en el Perú central. Revista Brasilera de Geofísica.
VoI9(2), 141-159.
Schneider, J. Y Sacks, S. (1987). Stress in the contomed Nazca plate beneath souther
Pero from local Earthquake. J Geophys. Res., 92, 13.887-13.902.
Smalley, R. YIsacks, B. (1987). A high-Resolution local network study of the Nazca
plate Wadati-Benioof zone under westem Argentina. J. Geophys. Res. 87, 13903-
13912.
Taboada, A., Dimaté, C. y Fuenzalida, A. (1998). en: A. Udías y E. Bufom (ed).
Sisimicidad y sismotectónica de Centro y Sudamérica. Física de la Tierra, UCM.
N°1O,111-146
Tavera, H. YBufom, E. (1998) en: A. Udías y E. Bufom (ed). Sisimicidad y
sismotectónica de Centro y Sudamérica. Física de la Tierra, UCM. N°I0,187-219.
Tavera, H. YBufom, E. (2001). Source mechanism of earthquake in Pero. Joumal of
Seismology 5:519-539.
Wadati, K. (1935). On the activity of deep-focus earthquakes in the Japan islands and
neighborhoods, Geophysical Magazine, v. 8, p. 305-325.
41
ANEXO
Secciones verticales de sismicidad perpendiculares a la línea de fosa Perú-Chile. La
ubicación de cada sección sísmica es indicada en las Figuras 7, 8 Y 9. Las letras
indican: C= Línea de Costa, F=Línea de Fosa. Lbi indica la línea base pqra cada-
región (ver texto).
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