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INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU CENTRO NACIONAL DE DATOS GEOFISICOS SISMOLOGIA CALCULO DE LOS PARAMETROS HIPOCENTRALES DEL TERREMOTO DE AREQUIPA DEL 8 DE OCTUBRE DE 1998 INFORME DE: PRACTICAS PRE-PROFESIONALES ELABORADO POR: YANET TERESA ANTAYHUA VERA DIRECTOR: Dr. Hernando Tavera J f, H" I GOFISICODELPEBO t: h,. ¡.;t:ACOTRAL LlMA-PERU Abril,1999 :'\"" &. i;-t ;o.~ f / S- --~, ~...,U" !.q.::_!? J~ O7 .

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INSTITUTO GEOFISICO DEL PERUCENTRO NACIONAL DE DATOS GEOFISICOS

SISMOLOGIA

CALCULO DE LOS PARAMETROS HIPOCENTRALESDEL TERREMOTO DE AREQUIPA

DEL 8 DE OCTUBRE DE 1998

INFORME DE:

PRACTICAS PRE-PROFESIONALES

ELABORADO POR:

YANET TERESA ANTAYHUA VERA

DIRECTOR: Dr. Hernando Tavera

J f, H" I G OFISICODELPEBOt: h,. ¡.;t:ACOTRAL

LlMA-PERUAbril,1999

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AGRADECIMIENTOS

Mi agradecimiento al Director del Centro Nacional de Datos Geofísicos-

Sismología (CNDG-Sismología), Dr. Hemando Tavera por sus enseñanzas impartidas

durante el desarrollo de este estudio. A la Sra. Ivonne Pérez Pacheco, por su ayuda

en la elaboración de las figuras que acompañan al presente estudio.

Así mismo, mi agradecimiento a la Sra. C. Agüero y a los Srs. P. Huaco, H.

Salas, S. Rodríguez y L. Vilcapoma por sus consejos y sugerencias recibidas durante

el desarrollo del presente estudio.

Al INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU, por proporcionarme una Beca de

Formación Pre-Profesional en el área de Sismología, gracias a la cual se ha realizado

el presente estudio.

ti

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INDICE

AGRADECIMIENTOS

INDICE

I.-INTRODUCCION

11.-TERREMOTO DE AREQUIPA DEL 8 DE OCTUBRE DE 1998

11.1.-CALCULO DE LOS PARAMETROS HIPOCENTRALES

11.1.1 APLICACiÓN DEL ALGORITMO EPI11.1.2 APLICACiÓN DEL ALGORITMO EPIGRAF

11.2.-TECNICAS PARA MEJORAR LA LOCALlZACION HIPOCENTRAL

11.2.1.-METODO DE WADATI11.2.2.-METODO DE WADATI EXTENDIDO11.2.3.-METODO DE RIZNICHENKO .11.2.4.-CURVAS DROMOCRONICAS DE RECORRIDO-TIEMPO

111.-OTROS PARAMETROS DEL TERREMOTO DE AREQUIPA DEL8 DE OCTBRE DE 1998

111.1.-INTENSIDADES SISMICAS REGIONALES111.2.-MAGNITUD111.3.-ENERGIA SISMICA111.4.-MOMENTO SISMICO

IV.- DISCUSION

V.- CONCLUSIONES

VI.- BIBLlOGRAFIA

ANEXO 1

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l. INTRODUCCION

Para localizar un terremoto se requiere conocer su tiempo origen y las

coordenadas hipocentrales del punto de liberación de la energía. El Tiempo Origen

(To) que viene referida al Tiempo Universal (GMT) y es determinado en el proceso

general de localización del hipocentro; mientras que, la localización epicentral viene

dada por las coordenadas geográficas de su epicentro «p,A)y por la profundidad del

foco (h).

!

A fin de localizar los terremotos que han ocurrido antes de la época

instrumental,se utiliza los mapas de distribuciónde intensidadesregionales.¡ Se

supone que el foco es puntual y que el epicentro macrosísmico se sitúa dentro del

área de mayor intensidad; por lo tanto, su precisión dependerá de la forma de las

isosistas y de la calidad de los datos utilizados en. la elaboración del. mapa de-

intensidades. En la actualidad, la localización hipocentral y temporal de los terremotos

se realiza mediante la aplicación de algoritmos de cálculo que utilizan como datos de

entrada: los tiempos de llegada de las ondas P y S a diferentes estaciones sísmicas

distribuidas en la zona de estudio.

Los algoritmos de cálculo hipocentral más conocidos son: HYPO71,

HYPOINVERSE, HYPOELlPSE y FASTHYPO. Estos algoritmos utilizan la

metodología descrita por Geiger en 1910, los mismos que se basan en la

minimización de las diferencias entre los tiempos de llegada teóricos y observados

correspondientes a las fases leídas.

En el presente estudio, se realiza la localización hipocentral del terremoto

ocurrido en Arequipa el 8 de Octubre de 1998 utilizando los datos sísmicos de las

estaciones que integran la Red Sísmica Nacional a cargo del INSTITUTO

GEOFISICO DEL PERU (lGP). Los algoritmos que se utilizan para tal fin,

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corresponden a una versión del Fasthypo (Herrmann, 1982) adaptada para su uso en

el IGP por Rodríguez (1994a) y denominado EPI. Así mismo, se utiliza el algoritmo

gráfico denominado EPIGRAF, en modo iterativo adaptada por Rodríguez (1994b) a

partir de la metodología desarrollada por Eiby y Muir (1990) para localizar sismos

regionales. De manera complementaria, se aplica los métodos desarrollados por

Wadati (1933) y Riznichenko (1958) para calcular el Tiempo Origen (To), la

profundidad del foco (h) y la relación de velocidades(VpNs). Finalmente, a partir de

estos parámetros se estima la magnitud, el momento sísmico, la energía sísmica y laintensidad máxima.

Finalmente, en el Anexo 1 se presenta un resumen de las actividades

realizadas como apoyo al Centro Nacional de Datos Geofísicos, Sismología.

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11.-TERREMOTO DE AREQUIPA DEL 8 DE OCTUBRE DE 1998

11.1.-CALCULO DE LOS PARAMETROS HIPOCENTRALES

A fin de calcular los parámetros hipocentrales del terremoto de Arequipa del 8

de Octubre de 1998, se procedió a recolectar los registros de las 27 estaciones

sísmicas que integran la Red Sísmica Nacional del IGP (Figura 1). La lectura de los

tiempos de llegada de las fases P y S han sido correctamente realizadas en 19

estaciones sísmicas, de las cuales las estaciones de Porculla (PCU), Portachuelo

(PCH), Quilmaná (QUI), Suche (SCH), Paracas (PAR), Guadalupe (GUA), Zamaca

(ZAM), Pomahuaca (PMA), Maichil (MCH), Camacho (CAM), Cayma (CAY) y

Sachaca (SCA) pertenecen a la Red Sísmica Telemétrica y Ñaña (NNA), Conlma

(CON), Toquepala (TOQ), San Gregorio (SGR), Tambomachay (TAM), Pucallpa

(PUC) y Huancayo (HUA) pertenecen a la Red Sísmica Digital. Así mismo y a efectos

de estimar la magnitud del terremoto, en 5 de las primeras estaciones se ha leído la

duración de su registro (SCH, GUA, QUI, ZAM y CAM) y en 6 de las segundas el

periodo y la amplitud del grupo de la onda P (SGR, TOQ, CON, HUA, NNA y PUC).

11.1.1.-APLICACiÓN DEL ALGORITMO EPI

El algoritmo EPI es una versión del Fasthypo (Herrmann, 1982) modificado

para su uso en el IGP por Rodríguez (1994a). Este algoritmo utiliza 3 modelos de

velocidad y el usuario selecciona una de ellas dependiendo si el epicentro se localiza

en el Norte, Centro o Sur de Perú. Así mismo, a efecto de corregir la velocidad de las

ondas S, el algoritmo utiliza la relación de velocidades VplVs=1.80 equivalente una la

relación de Poisson de 0.27 (CNDG-Sis, 1998). Este algoritmo tiene como datos de

entrada las lecturas de las fases P y S, duración del registro del terremoto, amplitud y

periodo del grupo de la onda P. Como resultado se obtiene el tiempo origen, latitud,

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longitud, profundidad y magnitud del terremoto; además de los errores de cada uno

de estos parámetros.

A continuación, se procede a realizar el cálculo del hipocentro del terremoto

de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, con observaciones de 19 estaciones sísmicas

con el objeto de llegar a una buena estimación de los parámetros del terremoto:

La Tabla 1, muestra el fichero de salida del algoritmo EPI, el mismo que

presenta los parámetros que definen la localización hipocentral del terremoto de

Arequipa del 8 de Octubre de 1998. Para realizar este cálculo se utilizó los tiempos

de llegada de las fases P y S correspondientes a las estaciones sísmicas de PCU,

PCH, QUI, SCH, PAR, GUA, ZAM, PMA, MCH, CAM, CAY, SCA, NNA, CON, TOQ,

SGR, TAM, PUC y HUA (Figura 1). El resultado obtenido con este grupo de

estaciones (Grupo 1), permite localizar el hipocentro en las coordenadas -16.2°S, -

71.8°W y una profundidad para el foco de 151 km. La hora origen ha sido calculada¡

en 4h 51m 40.23s. La magnitud media ha sido estimada en 5.9 mb.

Así mismo, en la Tabla 1 se puede identificar la distancia epicentral (Distan) y.

el acimut (Azm) de las estaciones, las mismas que vaÍ"íanentre 40 y 150Ó Km. yel

acimut entre 0° y 350° respectivamente, siendo mayor el número de estaciones

sísmicas localizadas en el cuarto cuadrante. Por otro lado, se observa que los

residuales de las fases P y S se dan por exceso y por defecto con máximas de 3.1 y

4.1 segundos. Estos valores para los residuales podrían deberse a una incorrecta

distribución geométrica de las estaciones sísmicas utilizadas en el cálculo del

hipocentro, debido a la influencia de un número mayor de estaciones localizadas en

dirección NW. Este mismo efecto, puede observarse en el resultado obtenido para la

raíz media cuadrática (rmc) de la solución.

A fin de intentar mejorar la solución obtenida para el hipocentro del terremoto

de Arequipa, se procede a eliminar las estaciones localizadas en la región Norte de

Perú En la Tabla 2, se presenta la localización del terremoto de Arequipa pero

utilizando únicamente las estaciones de SGR, TOQ, CON, SCH, QUI, PAR, GUA,

ZAM, HUA, NNA, TAM, CAM, CAY Y SCA (Grupo 2). Este grupo de estaciones

permite localizar el epicentro en las coordenadas -16.2°S y -71.9°W, con foco

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localizado a una profundidad de 145 km. El tiempo origen ha sido calculado en 04h

51m 41.04s.

Como se puede observar, al obviar las lecturas de las estaciones localizadas

en la región Norte, la ubicación del epicentro no presenta mayor diferencia, mientras

que la profundidad ha disminuido en 5 Km. aproximadamente. Así mismo, los

residuales de las fases P y S y el rmc de la solución, han mejorado con relación a losresultados anteriores.

Con el objeto de mejorar la solución anterior, se procede a calcular el

hipocentro del terremoto de Arequipa utilizando únicamente 8 estaciones. de la RSN

(NNA, HUA, SGR TOQ, CON, CAY, SCA Y TAM). De estas estaciones 6 se

encuentran localizadas en la región Sur y 2 en la región Centro (Grupo 3). Esta

selección se ha realizado con el fin de obtener una mejor distribución geométrica de

las estaciones alrededor del epicentro. Con esta nueva distribución geométrica, el.

hipocentro ha sido localizado en las coordenadas -16.3°S, -71.9°W y el foco a una

profundidad de 148 Km. (Tabla 3). El tiempo origen ha sido calculado en 04h 51m

40.5s. En esta Tabla, se observa(~\'quelos residuales más altos son para las.

estaciones de NNA y TAM, lo cual probablemente sea debido a que dichas

estaciones se encuentran más alejadas del epicentro, particularmente NNA; por lo

tanto, a continuación se procede a eliminar estas estaciones en el cálculo del

hipocentro.

En la Tabla 4, se presenta la solución obtenida para el cálculo hipocentral del

terremoto de Arequipa utilizando las estaciones de SGR, SCA, TOQ, CON y TAM

(Grupo 4), las cuales se ubican próximas al área epicentral; sin embargo, en este

caso no se consideró la estación de CAy debido a que tiene aproximadamente el

mismo acimut que la estación de SCA. Así, el epicentro es localizado en las

coordenadas -16.3°S, -71.9°W y una profundidad para el foco de 140 km. El tiempo

origen del terremoto es de 04h 51m 41.5s. Así mismo, se observa que los residuales

son menores con respecto a los resultados anteriores y el rmc, aunque mayor que la

unidad, simplemente es un indicativo matemático de la solución, sin mayor significado

sobre la solución obtenida ya que en este caso, se ha considerado la mejor

distribución geométrica de las estaciones sísmicas sobre el epicentro del terremoto.

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De los resultados obtenidos, se puede concluir que la solución mostrada en la

Tabla 4 es la mejor, debido a que las estaciones sísmicas utilizadas en el cálculo del

hipocentro del terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, se distribuyen

coherente alrededor del epicentro permitiendo obtener una buena cobertura azimutal.

Así mismo, se observa que la localización del hipocentro no varía sustancialmente de

las soluciones presentadas en las Tablas 1, 2 Y3; sin embargo, los residuales de las

ondas P y S, así como los errores de los parámetros de localización disminuyenconsiderablemente.

11.1.2 APLICACiÓN DEL ALGORITMO EPIGRAF

El programa EPIGRAF, es un algoritmo iterativo en modo gráfico desarrollado

por Rodríguez (1994b) a partir de la metodología establecida por Eiby y Muir (1990).¡

Este algoritmo, permite obtener la localización del epicentro del terremoto en función

de la diferencia de tiempos de llegada de ondas Ts-Tp en diferentes estaciones y

para varios rangos de profundidad. Utilizando esta diferencia de tiempos (Ts-Tp), se.

calcula la distancia epicentral a cada estación cuyos radios permiten construir círculos

equidistantes al epicentro localizado por la intersección de los mismos. A

continuación se presenta los resultados obtenidos para los cuatro grupos de

estaciones sísmicas utilizados anteriormente con el algoritmo EPI a fin de poder

comparar los resultados a obtenerse.

En la Figura 2, se ha utilizado los datos de las 19 estaciones que integran el

Grupo 1 los mismos que corresponden a las estaciones localizadas en la región

Norte, Centro y Sur de Perú. La intersección de los círculos que corresponden a la

distancia epicentral de las estaciones sísmicas con respecto a la localización relativa

del epicentro, este epicentro es localizado en las coordenadas -15.9°S, -71.9°W y

una profundidad para el foco de 96 Km. En esta Figura, se observa que los círculos

mayores corresponden a las estaciones del Norte, disminuyendo a medida que estos

se aproximan al epicentro. A fin de obtener una mejor distribución geométriq~'de las

estaciones, a continuación se procederá a considerar los grupos de estaciones

utilizadas en el algoritmo EPI.

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En la Figura 3, se considera 14 estaciones sísmicas correspondientes a las

estaciones localizadas de la región Centro y Sur de Perú (Grupo 2, Tabla 2). En esta

Figura, se observa que la intersección de los círculos de las estaciones permiten

localizar el epicentro en las coordenadas -16.2°S, -71.9°W y con una profundidad

para el foco de 134 km. Sin embargo, el punto de intersección considera un área

pequeña proporcional al error del ajuste de la solución.

En la Figura 4, se utiliza las estaciones del Grupo 3 (Tabla 3), de las cuales 6

se encuentran en la región Sur y 2 en la región Central de perú. Esta selección de

estaciones se realiza a fin de mejorar la distribución geométrica de las estaciones en

relación al epicentro preliminar. En esta Figura se observa que el epicentro ha sido

localizado en las coordenadas -16.1 oS, -71.8°W y una profundidad para el foco de

135 km. En esta Figura, se puede observar que los círculos de las estaciones no se

interceptan en un punto común, lo que origina un desfase de algunos kilómetros en la,profundidad del foco.

En la Figura 5, se considera únicamente las estaciones de SGR, TOQ, CON,.

CAY y SCA (Grupo 4); las mismas que se encuentran úbicadas a distancias menores

al epicentro preliminar con respecto a las Figuras anteriores. La localización del

epicentro es -16.2°S, -71.8°W con una profundidad para el foco de 138 km. En esta

Figura, se observa que los círculos de las estaciones se interceptan en un punto

común, obteniéndose un mayor control sobre la localización del hipocentro.

En función de los resultados obtenidos, se considera que la correspondiente al

Grupo 4 de estaciones (Figura 5), es la mejor solución y la localización hipocentral

del terremoto varía poco con relación a la obtenida a partir del algoritmo EPI.

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1I.2.-TECNICASPARA MEJORAR LA LOCALlZACION HIPOCENTRAL

Algunos parámetros como el Tiempo Origen (To) y la profundidad de los focos

(h), frecuentemente son difíciles de determinar, principalmente cuando no se dispone

de un buen número de estaciones con una buena cobertura azimutal alrededor del

epicentro. Algunas técnicas simples y que utilizan comúnmente los tiempos de

llegada se las ondas P y S a las estaciones de registro, las constituyen los métodos

desarrollado porWadati (1933) y Riznichenko (1958).

A continuación, realizaremos la aplicación de estos métodQs para estimar el

To y la profundidad terremoto de Arequipa del8 de Octubre de 1998.

11.2.1.-METODO DE WADA TI

Este método además de ofrecer una estimación del Tiempo Origen (To),

proporciona además información importante sobre la relación de velocidades sin

necesidad de conocer la localización del evento. El método supone que las ondas se

propagan por un" capas horizontales permitiendo que las ondas P y S tengan

velocidades diferentes; sin embargo el coeficiente de Poisson debería ser similar para

todas ellas si se considera una Tierra homogénea.

Para obtener la curva de Wadati para el terremoto de Arequipa del 8 de

Octubre de 1998, se utilizó 10 lecturas de fases P y S obtenidas de los registros de

10 estaciones de la RSN (IGP); es decir, Tp y Ts. El Tiempo Origen y VpNs son

calculados'f:(¡edianteel siguiente procedimiento:

Conociendo Tp, Ts-Tp, se construye fácilmente la curva de Wadati (Figura 6),

y cuya distribución de tiempos de llegada se ajusta a una recta definida por la

siguiente relación:

Ts-Tp=Tp-To(VpNs-1)

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donde,

Tp YTs, son los tiempos de llegada de las ondas P y S respectivamente

VpNs, es la relación de velocidades de ondas P y S

To, es el tiempo origen calculado a partir de la curva de Wadati

El Tiempo Origen (To) es estimado a partir de la intersección de la línea de

ajuste de la regresión con el eje abcisas, tal como se muestra en la Figura 6. Así, el

valor para To es de 18.3 que restado el tiempo de llegada promedio de la onda P a

las estaciones (O4h 52m), permite obtener un Tiempo Origen para el terremoto de

Arequipa de To=O4h51m 41.7s. Este valor para To, es similar al obtenido a partir del

algoritmo EPI y EPIGRAF. Así mismo, la relación de velocidades'es obtenida a partir

de la misma regresión lineal y para tal efecto se considera que VpNs=m+1, siendo m

la pendiente de la recta. Así, VpNs=1.75. Este valor para VpNs, permite evaluar la

relación de Poisson (cr),a partir de la siguiente relación:

VpNs=V1 +1/(1-2cr)

Así, cr=O.33, el mismo que se encuentra dentro del rango de

estimados para una Tierra homogénea.

valores

11.2.2.-METODO DE WADA TI EXTENDIDO

Un procedimiento complementario para tratar de ajustar la relación VpNs, es

utilizando el Tiempo Origen (To) calculado anteriormente en la curva de Wadati y la

diferencia de tiempos de llegada de 'ondas P y S (Ts-Tp). A partir de To, se calcula

Tp'=Tp-To y se procede a elaborar la curva de Wadati extendido (Figura 7), cuyo

ajuste lineal se intercepta en el origen de las coordenadas de acuerdo a la siguienterelación:

Ts- Tp=Tp'(VpNs-1)

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donde, la pendiente de la recta m, indica una relación de VpNs de 1.76 coherente

con el obtenido anteriormente.

11.2.3.-METODO DE RIZNICHENKO

El Tiempo Origen (To) determinado con el método de Wadati y la distancia

epicentral calculada para cada estación con el algoritmo de localización EPI, pueden

ser utilizados para construir el diagrama de Riznichenko (1958) a fin de estimar la

profundidad del foco sin considerar la geometría de la red (Figura 8). En este caso, la

profundidad puede ser calculada a partir de la siguiente relación:

Vm2. Tp2=Ll2+H2

donde, Vm. es la velocidad media de la onda P; Tp, tiempo de llegada de la onda P;

Ll, la distancia epicentral a cada una de las estaciones

La intersección de la recta sobre el eje de las. ordenadas define el punto

Tz=10.6s, el mismo que se relaciona con la profundidad (h) mediante la siguienterelación:

Tz=hN

donde, V es la velocidad media de la onda P en la corteza (V=8.0 km./s) y h la

profundidad del foco en kilómetros.

Utilizando esta relación y los valores definidos anteriormente, la profundidad

del foco es estimada en 85 Km. Siendo, este valor para h menor a la obtenida a partir

de los algoritmos EPI y EPIGRAF en 50 Km. aproximadamente. Esta diferencia en la

profundidad del foco puede ser debido a que el método de Riznichenko es simple y

solo considera tiempos de llegada de ondas P y S; sin embargo, permite tener una

buena aproximación sobre la profundidad del foco de manera rápida y utilizando un

mínimo de información.

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11.2.4.- CURVAS DROMOCRONICAS DE RECORRIDO-TIEMPO

Las curvas dromocrónicas de recorrido-tiempo más conocidas son las de

Jeffreys y Bullen (1980) publicados por primera vez en 1940. Estas curvas

dromocrónicas se obtienen graficando los tiempos de viaje de las diferentes ondas

sísmicas en función de la distancia epicentral y la profundidad del foco. Una vez que

ocurre el terremoto, el tiempo de recorrido se calcula sobre la base del tiempo de

llegada de la onda a cada estación sísmica.

Para el terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, se ha tomado las

lecturas de las fases P y S de 10 estaciones sísmicas de la RSN (IGP), las cuales son

representadas en la Figura 9 (Tp YTs vs. ~) a fin de obtener la curva recorrido-tiempo

para dicho terremoto. En esta Figura se observa que las curvas para P y S son¡

prácticamente líneas rectas, característica propia de terremotos regionales. Para

distancias mayores a 1000 Km, estas líneas de recorrido-tiempo son curvas debido a

que las ondas sísmicas viajan por el interior de la Tierra.

En la Figura 9, también es posible calcular los tiempos de llegada de las

ondas P y S a cualquier estación sísmica que se localice a distancias menores a 1500

Km. Así mismo, se puede calcular la distancia epicentral (~) a partir de la diferencia

de tiempos Ts-Tp, utilizando las siguientes relaciones simples:

D = Vp.Tp=Vs.Ts

Vp.Tp = Vs.(Tp+~)

donde, D es la distancia epicentral en Km; Vp y Vs es la velocidad de las ondas P y S

en mIs; Tp y Ts son los tiempos de llegada de las ondas P y S en segundos

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111.-OTROS PARAMETROS DEL TERREMOTO DE AREQUIPA

DEL 8 DE OCTUBRE DE 1998

111.1.- INTENSIDADES SISMICAS REGIONALES

La primera manera de describir el tamaño de un terremoto es por sus efectos;

es decir, por los daños ocasionados en edificios y estructuras construidas por el

hombre o por sus consecuencias en superficie. Entonces, la intensidad de un

terremoto en un punto de la superficie se define como la fuerza con que se manifiesta

en dicho punto. A partir de valores de intensidad observadas en puntos alrededor de

un terremoto, se trazan líneas que separan las áreas de igual intensidad, resultando

así un mapa de intensidades o de isosistas.

En la Figura 10, se presenta el mapa de isosistas del terremoto de Arequipa

del 8 de Octubre de 1998. Este mapa de intensidades ha sido construida a partir de

información obtenida vía comunicación telefónica, inmediatamente después de.

ocurrido el terremoto, los valores de intensidad obtenidos son: en la localidad de

Arequipa, IV; en Camaná, Aplao, y Moliendo 111y en 11011.Las isosistas se

representan con líneas discontinuas porque los valores de intensidad obtenidos, no

son suficientes para delinear correctamente la distribución de los daños.

Sin embargo, se puede realizar una estimación grosera de la profundidad a

partir de la intensidad máxima (lo) y el radio de perceptibilidad (R), según la siguienterelación:

(R/h)2= 10(1013-1/2)-1

Para el terremoto de Arequipa del 8 de Octubre sé 1998, se considera 10=111y

R=140 km. Así la profundidad es estimada en 95 Km. Este valor para la profundidad

del foco del terremoto de Arequipa, se encuentra dentro de los valores estimados con

los métodos precedentes.

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111.2.-MAGNITUD

La medida de un sismo por su intensidad es muy relativa e imprecisa. Richter

en 1935, para resolver esta incertidumbre, creó la escala de magnitudes para

cuantificar de una forma instrumental, la energía liberada por el terremoto en su foco.

Así la magnitud, se define como la energía liberada por el terremoto en forma de

ondas elásticas y puede ser medida en función de la amplitud de su registro.

Para el terremoto de Arequipa del 8 de octubre de 1998; se ha calculado la

magnitud de ondas de volumen a partir de las lecturas de la amplitud, periodo y

duración del registro del terremoto en las diferentes estaciones de la RSN del IGP.

Los resultados obtenidos para la magnitud se muestran en la Tabla 1 y Figura 2;,siendo la magnitud media para el terremoto de Arequipa de 5.9 mb.

111.3.-ENERGIA SISMICA

La energía sísmica puede ser estimada a partir de la relación de Gutemberg y

Richter (1956) y la magnitud de ondas de volumen. Esta relación es definida como:

Log Es=5.8+2.4mb.

donde, Es es la energía sísmica en ergios y mb es la magnitud de ondas de volumen

La magnitud media obtenida para el terremoto de Arequipa es de 5.9 mb y

utilizando la expresión anterior, se estima que el terremoto ha liberado una energía de

9.1X1019ergios. Esta energía es equivalente a la liberada por un millón de toneladas

de TNT aproximadamente.

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111.4.- MOMENTO SISMICO

El momento sísmico puede ser estimado a partir de la relación empírica

definida por Deschamps et al., (1991):

LogMo=9+1.5mb

donde, Mo es el momento sísmico expresado en Nm y mb es la magnitud de ondas

de volumen.

Así, el momento sísmico del terremoto de Arequipa es, estimado en 7.1X1017

Nm. Este valor para Mo, es coherente con los valores de momento sísmico obtenidos

para terremotos de similar magnitud.

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IV.- DISCUSION

En el presente estudio, se ha realizado la localización hipocentral del

terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998 utilizando la información de 19 de

las estaciones sísmicas que integran la Red Sísmica Nacional (RSN), a cargo del

Instituto Geofísico del Perú (lGP). Para tal fin, se ha utilizado dos algoritmos: el

primero denominado EPI (solución numérica) y el segundo EPIGRAF (solución

gráfica). Así mismo, se ha hecho uso de métodos directos para estimar el Tiempo

Origen (To), la profundidad (h) y relación de velocidades (VpNs) para el terremoto de

Arequipa.

Con el algoritmo EPI, se ha obtenido 4 soluciones numéricas

correspondientes a 4 grupos de estaciones sísmicas formadas en función de su

distancia epicentral y distribución geométrica, en relación con el epicentro preliminar.

Se ha observado que la localización del epicentro y profundidad del foco, varían' de

acuerdo al número de estaciones sísmicas utilizadas en el cálculo, así como de su

distribución geométrica y cobertura azimutal alrededor del epicentro. En la Tabla 1, se

observa que la profundidad del foco es mayor con respecto a la mostrada en las

Tablas 2,3 Y4, las mismas que varían entre 10 y 12 Km. Así mismo, se ha observado

que los residuales van disminuyendo paulatinamente, a medida que se logra una

mejor cobertura azimutal de las estaciones alrededor del epicentro, siendo menores

los obtenidos para las estaciones de SGR, TOQ, CON, TAM Y SCA (Grupo 1, Tabla

4); por lo tanto, se ha considerado a esta solución como la más correcta

Utilizando el algoritmo EPIGRAF, se ha obtenido también 4 resultados

considerando los mismos grupos de estaciones sísmicas que los utilizados con el

algoritmo EPI. En la Figura 2, se observa que la profundidad y la latitud del terremoto

son menores en comparación a los valores obtenidos en las Figuras 3, 4 Y 5; sin

embargo, las profundidades y coordenadas geográficas obtenidas en las Figuras 3, 4

Y 5 son similares entre ellas. Por la distribución geométrica de las estaciones

sísmicas y cobertura azimutal, la mejor solución corresponde a la mostrada en la

Figura 5.

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Así mismo, con el objeto de evaluar el Tiempo Origen (TQ) y la profundidad

del foco (parámetros de mayor incertidumbre) del terremoto de Arequipa de 1998, se

ha hecho uso de los métodos desarrollados por Wadati (1933) y Riznichenko (1958).

Así mismo, estos métodos han permitido estimar la relación de velocidades VpNs. El

Tiempo Origen calculado a partir de la curva de Wadati, es similar al tiempo origen

obtenido con los algoritmos EPI y EPIGRAF. La relación de velocidades VpNs

calculada con el método de Wadati y Wadati extendido son de 1.75 Y 1.77

respectivamente, los mismos que corresponden de una relación de Poisson 0'=0.33.

La profundidad calculada para el foco del terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de

1998, con el método de Riznichenko, varía con respecto a la obtenida con el

algoritmo EPI y EPIGRAF en 50 Km, aproximadamente.

Conocida la magnitud del terremoto de Arequipa (mb=5.9), se ha estimado la

energía sísmica liberada por el terremoto en 9.1X1019 ergios la misma que es.

equivalente a la liberada por un millón de TNT. El momento sísmico ha sido estimado

en 7.1X1017 Nm. Estos parámetros son coherentes con los obtenidos por otros

autores para terremotos de similar magnitud, localizados a profundidad intermedia en

la zona Sur de Perú (Tavera y Buforn, 1998).

Considerando que la profundidad del foco es el parámetro de mayor

incertidumbre cuando se pretende localizar un terremoto, independiente del algoritmo

que se utilice para su cálculo, en el presente estudio se considera conveniente para el

terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, realizar un promedio entre las

profundidades obtenidas a partir de los diferentes métodos utilizados. Así, la

profundidadparael terremotodeArequipaes estimadaen 106::1:23 Km.

En la Figura 11, se presenta una sección vertical de sismicidad para la región

Sur de Perú según Tavera y Buforn (1998), en la cual se ha localizado el hipocentro

del terremoto d~ Arequipa. En esta Figura, se observa que el terremoto de Arequipa

es un típico terremoto asociado al proceso de subducción en la zona Sur de Perú.

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V.- CONCLUSIONES

En el presente estudio, se ha obtenido las siguientes conclusiones:

1. -Con el algoritmo EPI, la mejor localización ha sido obtenida utilizando 5 estaciones

de la R5N del IGP (Grupo 4), distribuidas correctamente alrededor del epicentro

preliminar. El epicentro se localiza en las coordenadas -16.3°5, -71.9°W y a una

profundidad de 140 km. La magnitud media estimada es de 5.9 mb.

2. -Con el algoritmo EPIGRAF, la mejor solución se obtiene considerando las mismas

estaciones sísmicas del Grupo 4 utilizado con el algoritmo EPI. El epicentro se

localiza en las coordenadas -16.2°5, -71.8°W y un~ profundidad de 13~ Km. La

magnitud media es estimada en 5.9 mb.

3. -La curva de Wadati ha permitido estimar el Tiempo de Origen (To) para el

terremoto de Arequipa en 04h 51m 41.7s, similar con el obtenido con el algoritmo EPI

y EPIGRAF.

4. -La relación de velocidades obtenida mediante la curva de Wadati es de 1.75 Y

con Wadati extendido de 1.76, equivalente a una relación de Poisson 0-=0.33

5. -Aplicando el método de Riznichenko se ha estimado una profundidad para el foco

del terremoto de Arequipa del 8 de octubre de 1998 de 85 Km, similar a la obtenida a

partir de lo (95 Km.); sin embargo, estas profundidades difieren en 54 y 44 Km, con la

obtenida a partir de los algoritmos EPI y EPIGRAF (138-140 Km.)

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6. -Los parámetros hipocentrales finales del terremoto de Arequipa del 8 de Octubre

de 1998 son:

Fecha: 08 de octubre de 1998

Tiempo Origen = 04h 51m 41.8s GMT

Latitud = -16.2°

Longitud = -71.9°

Profundidad =106:1:23Km.

Intensidad Máxima = 111MM

Magnitud= 5.9 mb

Energía Sísmica = 9.1X1019ergios

Momeoto Sísmico = 7.1X1017Nm.

7. -El terremoto de Arequipa del 8 de Octubre de 1998, se ha producido a una

profundidad de 106 Km.; por lo tanto, es un terremoto de foco intermedio asociado al

proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana en la regiónSur de Perú.

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VI.- BIBLlOGRAFIA

CNDG-Sis (1998). Calculo hipocentral de terremotos. Reunion de trabajo y

coordinación. Instituto Geofísico del Perú, CNDG.

Deschamps, A, Bezzeghoud, M. Y A Bounif (1991).Seismological study of the

Constantine (Algeria) earthquake (27 October, 1985). Publication I.G.N. Serie

Monografía, 8, 163-173.

Eiby, G. Y M. Muir (1990). Tables to facilitate the study of near earthquakes. Observo

New Zeland.

Jeffreys, W. y E. Bullen (1980). Seismological tables. Seismological Investigations.

Committee, British Association.

Geiger, lo (1910). Probability method for the determination of earthquake epicenters-

from the anival time only. Bull. St. Louis Univ.8, 60-71.

Gutenberg, B. Y F. Richter (1956). Magnitud and energy of earthquakes. Ann.Geofis.

Roma, 9, 1-15.

Herrmann, R. (1979). Fasthypo-A hypocenter location programo Earthquake Notes,

50(2), 25-37.

Richter, F. (1935). An instrumental earthquake magnitude scale. Bull. Sis.Soc.Am.,25,

1-35.

Rodriguez, S. (1994a). EPI, Programa para el cálculo de hipocentros. CNDG-

Sismología, Instituto Geofísico del Perú. Informe interno.

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Rodriguez, S. (1994b). EPIGRAF, Programa gráfico para el cálculo de hipocentros de

sismos regionales. CNDG-Sismología, Instituto Geofísico del Perú. Informe

interno.

Riznichenko, V. (1958). Standardisation of magnitude Scales. Akad. Naux SSSR

. Izv.Ser. Geofix No. 2, p 153, 1958 (in Rus.).

Tavera y Buforn (1998). Sismicidad y Sismotectónica de Perú. En: Udias A. y E.

Buforn (ed): Sismicidad y Sismotectónica de América del Centro y Sur. Física de

la Tierra, UCM, Num.10, 187-219.

Wadati, H. (1933). En: Bath, M. (1973), Introduction of Seismology. Birkhauser Verlag

Vasel, 395 p.

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ANEXO 1

Durante el desarrollo del presente estudio, se ha realizado en el Centro Nacional

de Datos Geofísicos -Sismología, las siguientes tareas:

.1.- Apoyo en el proceso de elaboración del Catálogo Sísmico

.2.- Lectura de la duración del registro de terremotos ocurridos en Perú para los años

de 1993-1995 en las estaciones de NNA, QUI, SCH, GUA, .CAM y PAR. Esta

información fue utilizada para el cálculo de la magnitud.

.3.- Implementación de la base de datos de terremotos ocurridos en el año 1985.

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Figura1 .-Distribución de las estaciones sísmicas que integran la Red SísmicaNacional (RSN) a cargo del Instituto eeorlSico del Perú (IGP).

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'~~ :J Instituto Ceofísico del Perú:.:..,\~h!: ;.,.:t. .~,#,' "¡IfIf' Sector Educación.~~

Tabla 1 .- Solución numérica del algoritmo EPI, obtenida utilizando el grupo 1 de lasestaciones sísmicas de la RSN del IGP. La Latitud y Longitud están expresadosen grados; (mbl) corresponde a la magnitud calculada utilizando las estacionestelemetricas, (mb2) a la calculada a partir de las estaciones digitales ymb=magnitud media. Distan = distancia en km, Azm = Azimut epicentro -

estación en grados, Ain = ángulo de incidencia de la onda en el foco (grados),Tpcal = tiempo teórico para la onda P, P-seg y S-seg = tiempos de llegadas de lasondas P y S en segundos, P-res y S-res = residual de las ondas P y S en segundos,W = peso para las lecturas de los tiempos de llegada de ondas P y S Yrmc = raizmedia cuadrática para la solución. Los códigos de las estaciones sísmicas seencuentran en la Figura 1.

Sismo N§ 1 Fecha: 08 Oct 1998 Hora Origen (GMT): 4h 51m 40.235

Latitud: -16.2003 :t 6.2 km.

Longitud: -71. 8874 :i: 4.8 km.Profundidad: 150.8 km. :i: 8.5 km.

Magnitud: 5.9 mbIntensidad:

Esta Distan Azm Ain TPCal P-Seg P-Res W S-Seg S-Res W mb1 mb2SGR 97.3 245 145 24.4 6.2 1.6 O 21.O -1.4 O 0.0 0.0TOQ 180.7 133 129 31.8 12.0 0.0 O 33.6 -1.6 O 0.0 0.0CON 274.9 73 121 42.0 22.5 0.3 O 54.8 1.9 O 6.7 0.0SCH 688.5 313 114 91.9 73.8 1.7 O 0.01 0.0 O 0.0 5.7QUI 608.4 306 115 82.0 63.1 0.9 O 0.0 0.0 O 0.0 0.0PAR 544.8 299 115 74.2 57.5 3.1 O 0.0 0.0 O 0.0 0.0GUA 484.9 300 115 66.9 48.5 1.4 O 0.0 0.0 O 0.0 5.7ZAM 433.9 293 116 60.7 43.0 2.0 O 0.0 0.0 O 0.0 0.0HUA 592.2 321 115 80.0 60.0 -0.2 O 120.4 1.6 O 5.5 O.O ¡

NNA 709.6 311 114 94.5 75.9 1.2 O 145.0 1.1 O 6.3 0.0PUC 917.8 341 114 120.3 97.7 -2.8 O 0.0 0.0 O 6.0 0.0PCH 1414.O 323 113 182.0 162.1 -0.2 O 291.4 -4.1 O 0.0 0.0PCU 1414.5 324 113 182.1 160.9 -1.4 O 293.9 -1.7 O 0.0 0.0PMA 1390.8 325 113 179.1 156.7 -2.7 O 290..O -0.5 O O. O. O. O

MCH 1335.9 324 113 172.3 150.4 -2.1 O 276.6 -2.1 O 0.0 0.0TAM 302.5 1 119 45.1 25.8 0.4 O 61.4 3.0 O 0.0 0.0CAM 713.8 310 114 95.0 75.9 0.7 O 146.8 2.0 O 0.0 0.0CAY 41.4 118 164 21.3 1.3 -0.2 O 17.3 0.2 O 0.0 0.0SCA 40.8 127 164 21.2 1.1 -0.4 O 15.4 -1.6 O 0.0 0.0

rmc = 1.87

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Instituto Geofísico del PerúSector Educación

Tabla 2 .- Solución numérica del algoritmo EPI, obtenida utilizando el grupo 2 deestaciones sísmicas de la RSN del IGP. Otros, ver Tabla 1.

Sismo N§ 1 Fecha: 08 Oct 1998 Hora Origen (GMT): 4h 51m 41.04sLatitud: -16.2822 :t 3.5 km.

Longitud: -71.8853 :t 2.5 km.Profundidad: 144.9 km. :t 4.6 km.

Magnitud: 5.9 mbIntensidad:

Esta Distan Azm Ain TPCal P-Seg P-Res W S-Seg S-Res WSGR 94.0 250 145 23.5 6.2 1.7 O 21.O -0.8 OTOQ 174.4 131 128 30.7 12.0 0.3 O 33.6 -0.6 OCON 277.5 71 120 42.0 22.5 -0.5 O 54.8 1.1 OSCH 694.8 314 114 92.5 73.8 0.2 O 0.0 0.0 OQUI 613.9 307 114 82.6 63.1 -0.5 O 0.0 0.0 OPAR 549.4 300 115 74.6 57.5 1.8 O 0.0 0.0 OGUA 489.6 301 115 67.3 48.5 0.1 O 0.0 0.0 OZAM 437.7 294 116 61.O 43.0 1.O O 0.0 0.0 OHUA 599,4 322 114 80.8 60.0 -1.8 O 120.4 -0.5 ONNA 715.7 312 114 95.1 75.8 -0.4 O 146.2 0.4 OTAM 311.6 1 118 45.9 25.8 -1.2 O 61.4 0.8 OCAM 719.7 311 114 95.6 75.9 -0.8 O 146.8 0.1 OCAY 37.8 106 164 20.4 1.3 -0.2 O 17.3 0.9 OSCA 35.8 116 165 20.4 1.1 -0.3 O 15.4 -0.9 O

rmc = 0.97

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Instituto Geofísico d~IP~rúSector EduC4ci6n

Tabla 3 .- Solución numérica del algoritmo EJ;»I, obtenida utilizando el grupo 3 de lasestaciones sísmicas de la RSN del IGP. Las estaciones sísmicas de NNA y HUAse localizan en la región Centro y SGR, TOQ, CON, TAM, CAY y SCA en laregión Sur. Otros, ver Tabla 1.

Sismo N§ 1 Fecha: 08 Oct 1998 Hora Origen (GMT): 4h 51m 40.53sLatitud: -16.3004 :1: 3.9 km.

Longitud: -71.9016 :1: 2.8 km.Profundidad: 148.0 km. :1: 5.3 km.

Magnitud: 5.9 mbIntensidad:

Esta Distan Azm Ain TPCal P-Seg P-Res W S-Seg S-Res WSGR 91.7 251 146 23.7 6.2 2.0 O 21.0 -0.5 OTOQ 174.4 130 129 30.9 12.0 0.5 O 33.6 -0.5 OCON 279.8 71 120 42.4 22.5 -0.4 O 54.8 0.8 OHUA 599.9 322 115 80.9 60.0 -1.4 O 120.4 -0.3 ONNA 715.7 312 114 95.2 75.8 0.1 O 146.2 0.8 OTAM 313.6 1 119 46.3 25.8 -1.0 O 61.4 0.7 OCAY 38.9 102 164 20.9 1.3 -0.1 O 17.3 0.7 OSCA 36.6 112 165 20.8 1.1 -0.2 O 15.4 -1.1 O

rmc = 0.99

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Sismo N§ 1 Fecha: 08 Oct 1998 Hora Origen (GMT): 4h 51m 41.49s

Tabla 4 .- Solución numérica del algoritmo EPI , obtenidas utilizando el grupo 4 de las

estaciones sísmicas de la RSN del IGP. Las estaciones sísmicas de SGR, TOQ,

CON,TAM, CAY ySCA se localizanen la región Sur. Otros, ver Tabla 1.

Latitud: -16.2873 ::1: 4.6 km.Longitud: -71.8819 ::1: 4.2 km.

Profundidad: 140.3 km. ::1: 8.4 km.Magnitud: 5.9 mb

Intensidad:Esta Distan Azm Ain TPCa1 P-Seg P-Res W S-Seg S-Res WSGR 94.2 251 144 23.1 6.2 1.7 O 21.O -0.4 OTOQ 173.8 131 128 30.3 12.0 0.2 O 33.6 -0.3 OCON 277.3 71 119 41.7 22.5 -0.7 O 54.8 1.O OTAM 3+2.2 O 118 45.8 25.8 -1.5 O 61.4 0.6 OSCA 35.3 115 165 19.8 1.1 -0.2 O 15.4 -0.4 O

rmc = 1.11

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Fecha: 8 Oct 1888

-860 -840 -82000

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-40 :

Hora: 4h 51m 44.625

-800 -780 -760 -740 -720 -700;.~ IJ:I

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-680 -660 -640

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-860 -810 -820 -800 -780 -760

Lon: -71.88 Lat: -15.85 Prof: 86.0 km mb = 5 9

Figura 2 .- Local~ación del epicentro del terremoto de Arequipa utilizando el algoritmo

EPIGRAF. La intersección de los círculos indica e! Epicentro del terremoto.

Los códigos de las estaciones están indicados en la Figura 1 y corresponden

al grupo 1. La latitud y la longitud se indica en grados, la profundidad en

kilómetros y mb indica la magnitud media.

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Fecha: 8 Oct

Lon: -71.90

1998

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Hora: 4h 5101 42.07s

Figura 3 .- Localización del epicentro del terremoto de Arequipa utilizando el algoritmoEPIGRAF. Las estacionessísmicas,utilizadas correspondenal grupo2.Otros,ver Figura2.

-780

Lat: -16.17 Prof: 134.0 km

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F ~,,::ha: 8 Oct 1998 Hora: 4h 51trl 42.05s

-750 -780 -770 -760 -750 -7io -730 -720 -710 -700 -650 -680

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Lon: -71.79 L:;¡t: -t6.11 Pr'of: 135.0 km

Figura 4 .- Localización del epicentro del terremoto de.Arequipa utilizando el algoritmo EPIGRAFlas estaciones sísmicas utilizadas corresponden al grupo 3. Otros, ver Figura 2.

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-78" -77" -766 -75" -71" -73" -72" -71" -70" -69" -68"

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Li:>n: -71.77 1..3;; -16.17 Pn;;i: 138.0 krn

Figura 5 .-Localización del epicentro del terremoto de Arequipa con datos que correspondena las estaciones sísmicas de la Región del Sur (SGR, SCA, TOQ, CON y TAM)Otros ver Fig. 2.

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200.00

160.00

40.00

0.00

Figura 6 .-

Vp I Vs = 1 .75

Ecuación: Ts - Tp=Tp- To (\Ip IVs - 1)

-50.00

.m + 1 =\Ip IVs= 1.75

Número de Datos = 10

Fac. Corro =0.99

50.00 100.00

Tp (segundos)150.00 200.00

Curva de Wadati para el terremoto de Arequipa del 8/10/98. El ajustelineal corresponde a la ecuación: Ts -Tp = Tp -To (VpNs -1). Tp YTscorresponden a los tiempos de llegada de las fases P y S; To indica elTiempo Origen; VpNs, la relación de velocidades y m la pendiente dela recta.

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160.00

0.00

Ecuación: Ts - Tp = T'p (Vp I Vs -1)

Tp'=Tp-To

.m + 1 = Vp I Vs = 1 .77

Número de Datos =10

Fac. Corro = 0.99

0.00 40.00 80.00 120.00

Tp' (segundos)160.00 200.00

Figura 7 .- Curva de Wadati Extendido. El ajuste lineal corresponde a la ecuación:Ts -Tp =Tp' (VpNs -1). Ts y Tp corresponden a la diferencia detiemposde llegada de lasfasesP y s. Oltros,ver Figura 6.

120.00

.........<1>

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§

80.00<1>....."o..

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40.00

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200.00

160.00

40.00

Ecuación =Vmz Tpz =~z + Hz

Fac.Corr. =0.99

Número de Datos =1O

0.00

0.00 1600.00400,00 800.00 1200.00

Distancia(kilometros)

Figura 8.- CuJZVa<leRjznicl1enko, el ajuste lineal corresponde a la ecuación:Vm Tp =A + H .Vm es la velocidad media de la onda P; A la distanciaepicentral, H es la profundidad del foco; Tz indica la intersección delajuste lineal en el eje de la ordenadas. Otros ver Figura 6.

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-8 120.00

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......, 208~

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108

DOMOCRONICAS -TERREMOTO DE AREQIDPA8.10.99

3Mf'Cl"

301

p

s251

M

.O 1.0 1500500

Dldud8(Jaa.)

Figura 9.- Dromocronicas para el terremoto de Arequipa del 08.10.98 ~onstruido apartir de los tiempos de llegada de fases P y S Y distancia epicentral..

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-750 -7';0 -730 -720 -710 -700

80"

...,.-

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30)

-150

30)

-160

30)

-170

30)

-180

-7150 _7-+0 -730 -7:20 -710 -700

Figura 10 .-Distribución de las Intensidades Regionales del terremoto de Arequipa del 08110/98en eseala de MercaDiModificada. La estrella indica la localización del epicentro delterremoto. .

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'8100~v

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1 200'Oct 300

..00 .CI OQ' 133 200 U7 333 ...00 467 1533 600

Dist.and.a (kll)

~7 733 800 867 933 1000

Figura 11 .- Peñd sísmico vertical de la actividad sísmica localizada en la región Sur

de Perú según Yavera y Buforn (1998). La distribución de la sismicidad

indica la geometría del proceso de subdueción en esta región. La

estrella corresponde a la localización del terremoto de Arequipa del

08 de Octubre de 1998.