¿SISMOS O TERREMOTOS?
Comprender y conocer el origen y naturaleza de los movimientos sísmicos, nos permitirá prevenir sus efectos sobre las edificaciones y las personas que las habitan, anticipándonos así los efectos destructivos que estos fenómenos naturales suelen tener.
Sismología es la ciencia que estudia los aspectos relacionados con la recurrencia de temblores de tierra, terremotos o sismos
¿QUÉ SON LOS SISMOS?
Los sismos son súbitas liberaciones de la energía que se acumula bajo la corteza terrestre como consecuencia de las fuertes tensiones y presiones que ocurren en su interior y que se manifiestan en forma de vibraciones, desplazamientos y movimientos diversos de la superficie del terreno sobre el cual habitamos y construimos.
Los sismos pueden traer como consecuencia grandes desastres, especialmente donde no se han tomado medidas preventivas relacionadas con la resistencia sísmica de las edificaciones.
¿CÓMO SE ORIGINAN LOS SISMOS?
La corteza terrestre es la capa externa del globo terráqueo; es relativamente delgada y se extiende hasta una profundidad de 70 kilómetros bajo los océanos y de 150 kilómetros bajo los continentes; además está en un permanente estado de cambio y movimiento. Es válida la comparación de la tierra con un huevo duro, la corteza tendría un espesor semejante a la cáscara y ésta estaría fracturada en una serie de fragmentos que en la tierra se conocen con el nombre de placas tectónicas.
Hay una serie de fuerzas bajo la corteza terrestre que hacen que estas placas tectónicas se muevan a velocidades pequeñas del orden de centímetros por año.
La causa de estas fuerzas no está muy entendida, pero la explicación prevaleciente en la actualidad es que son causadas por flujos lentos de lava derretida. Estos flujos son producidos por convección térmica y por los efectos dinámicos de la rotación de la tierra. En algunas regiones las placas se están separando en la medida que sale a la superficie nuevo material de corteza desde el interior de la tierra, estos lugares en general están localizados en el fondo de los océanos y tienen el nombre de crestas marinas. Un sitio donde ocurre esto está localizado en el centro del Océano Atlántico. En otros lugares las placas se deslizan una al lado de la otra, como ocurre en la Falla de San
Andrés en California. En otros sitios, llamados zonas de subducción, las placas se empujan una contra otra haciendo que una de las dos se introduzca por debajo. Esto último ocurre a todo lo largo de la costa sobre el Océano Pacífico de Centro y Sur América.
El movimiento relativo entre placas tectónicas colindantes, independientemente de su dirección, acumula energía hasta un momento en el cual causa una fractura en la roca, liberando abruptamente esta energía acumulada, la cual se manifiesta con la generación de ondas sísmicas. La gran mayoría de los sismos en el mundo ocurre en las fronteras entre placas. Estos sismos se conocen con el nombre de sismos tectónicos. Un porcentaje pequeño de los sismos que ocurren en el mundo se localizan en el interior de las placas tectónicas y reciben el nombre de sismos intraplaca. Además en algunas regiones del mundo donde hay volcanes, las erupciones generalmente son acompañadas por sismos que se conocen con el nombre de sismos volcánicos.
Además de los anteriores algunas actividades humanas generan sismos, como es el caso de los asociados con el llenado de grandes embalses, o causados por explosiones importantes.
¿QUÉ SON LAS PLACAS TECTONICAS?
En términos muy simples, la tectónica de placas mostró que la capa más superficial de la tierra está formada por un conjunto de fragmentos rígidos llamados "placas" que se mueven sobre la superficie de la tierra flotando, por así decirlo, sobre un manto de material viscoso llamado astenosfera. Estas placas o cascarones rígidos, de aproximadamente 100 Km. de espesor, varían en dimensiones, desde la enorme Placa del Pacífico, por ejemplo, hasta las pequeñas placas como la de Rivera, frente a las costas de Méjico. En la figura se muestra la subdivisión de placas que conforman la superficie de la Tierra, así como las direcciones de sus movimientos relativos sobre la astenosfera. El proceso donde una placa se introduce por debajo de otra se llama subducción y da como resultado una gran actividad sísmica y volcánica. La actividad sísmica ocurre preferentemente sobre el plano de contacto entre las dos placas, donde se ha formado una enorme falla geológica. La extensión de esta falla llega generalmente hasta los 30 o 40 Km. de profundidad, la temperatura aumenta notablemente en profundidad y el movimiento relativo de las placas no tiene ya el comportamiento elástico propio de las fallas geológicas activas, sino que se relaja por deformación plástica; es decir el deslizamiento es continúo y asísmico. Durante los grandes sismos, las fallas que se deslizan pueden llegar a tener una longitud de hasta 1.000 Km., y alcanzar, como se ha visto, hasta los 30 o 40 Km. de profundidad.
Las placas tectónicas son gigantescos cascarones de la corteza terrestre, del tamaño de continentes, que se mueven unos hacia otros bajo la presión que ejercen sobre ellos los flujos de lava provenientes del núcleo del planeta tierra; en Suramérica tenemos las placas llamadas del Caribe, Nazca y Suramericana.
¿LOCALIZACIÓN DE LAS PLACAS TECTÓNICAS?
Las placas se localizan bajo los océanos y bajo continentes enteros.
¿CLASES DE TERREMOTOS?
· Los movimientos de la tierra se dan por varias causas, Scheidegger distingue las siguientes clases de terremotos:
· Terremotos de colapso. Son terremotos de baja intensidad originados en cavidades subterráneas, y debidos al colapso de las mismas.
· Terremotos de origen volcánico. Las erupciones volcánicas y los terremotos tienen el mismo origen, pero además la explosión de gases en las erupciones volcánicas puede originar terremotos que en general son de baja intensidad y que afectan a pequeñas superficies.
· Terremotos tectónicos. Son los de mayor intensidad y frecuencia, están originados por la rotura violenta de las masas rocosas a lo largo de las fallas o superficies de fractura.
· Terremotos causados por explosiones. El hombre produce explosiones que a veces se pueden detectar a distancias considerables (pruebas nucleares), originando sacudidas sísmicas que pueden afectar a las estructuras de algunos edificios.
¿ZONAS DE MAYOR RIESGO SÍSMICO?
La principal zona de riesgo sísmico es el llamado “Cinturón de Fuego del
Pacífico”, que corresponde al litoral Pacífico en América del Sur; asciende hacia el norte bordeando la costa Pacífica de Norte América y desciende a lo largo del litoral Asiático; la otra zona cruza Europa de Este a Oeste, pasa por
Turquía, Birmania y la India y se une al Cinturón de Fuego del Pacífico a la altura de las Islas Célebes.
¿CÓMO SE PRODUCEN LAS FRACTURAS?
La evolución de la corteza terrestre, caracterizada por el permanente desplazamiento de las placas que la conforman, produce un sinnúmero de fracturas o fallas geológicas.
Las zonas de rozamiento entre grandes placas o entre bloques de la corteza que se mueven a lado y lado de las fallas, son los lugares potenciales del desencadenamiento del fenómeno que llamamos “Terremoto”
PROPAGACIÓN DE UN SISMO
Ondas Sísmicas
En el caso de la tierra existen cuatro tipos de ondas sísmicas fundamentales, de la cuales dos son internas, es decir vibraciones que se propagan en el interior de la tierra (como sólido elástico): ondas longitudinales o de compresión y ondas de corte o cizallamiento, y otras dos son externas: ondas de Love y de Rayleigh.
Las ondas de compresión, llamadas P en la terminología sismológica, comprimen y dilatan el medio donde se propagan en la dirección de avance del frente de ondas.
Las ondas de sonido, por ejemplo, son ondas de compresión que se propagan en el aire. El segundo tipo de ondas que se propagan en sólidos son las ondas de corte, llamadas ondas S. En este caso la deformación que sufre el sólido es en dirección perpendicular a la trayectoria del frente de ondas. La propagación de estas ondas produce un esfuerzo cortante en el medio de donde se origina el nombre de ondas de corte o cizalla.
Velocidad de las ondas: las ondas se generan por la presencia de superficies de discontinuidad ya que un medio elástico infinito no podrían generarse. En general su existencia se explica considerando que la vibración del medio en lugares en los que existen menores tracciones, y esto sucede por la presencia del vacío o de un medio de menor rigidez, tiende a compensar la energía generando este tipo de vibraciones. La velocidad de propagación de las ondas en el interior de la tierra varía, dependiendo de la densidad y de las propiedades elásticas de las rocas. En rocas típicas de la corteza terrestre las ondas P alcanzan los 15 km/seg, por ejemplo, en rocas ígneas la velocidad de las ondas P es del orden de 6 km/seg, mientras que en rocas poco consolidadas es de aproximadamente 2 km/seg o menor. Las ondas S viajan a una velocidad menor que las ondas p; la relación aproximada entre ambas es:
Vp = 3 x Vs. Como las ondas P viajan más rápido que las ondas S, son registradas antes por los sismógrafos, por ello en sismología a las ondas de compresión se les llama ondas primarias (P) y a las ondas de corte, que son registradas más tarde, ondas secundarias (S)
ORIGEN DE UN SISMO
a. Al lugar de la corteza donde se presenta la súbita liberación de la energía generada por el rozamiento entre bloques, se le denominada Foco Sísmico o Hipocentro
El foco sísmico se convierte en el centro de la perturbación mecánica y desde allí se inicia la irradiación de la energía.
b. El punto de la superficie de la tierra ubicado directamente sobre el foco sísmico, se le denomina Epicentro del terremoto
c. Dentro de la tierra las perturbaciones mecánicas se propagan en forma de ondas sísmicas, originando los movimientos vibratorios del suelo, característico de los terremotos
¿CÓMO SE ORIGINAN Y PROPAGAN LOS SISMOS EN COLOMBIA?
Una de las teorías más aceptadas sobre el origen de los sismos en Colombia, indica que nuestro territorio está expuesto permanentemente a movimientos, debido a que las placas de Nazca, la Suramericana y la del Caribe, tratan de meterse una debajo de otra, produciendo gran concentración de fuerzas.
Cuando los esfuerzos causados por este fenómeno exceden cierto límite, la presión liberada por un movimiento fuerte de la placa genera el sismo (terremoto). En algunos casos, cuando éste proceso se presenta bajo el océano, pueden generarse o las altas (maremotos o tsunamis).
MAGNITUD
Es la medida de la cantidad de energía liberada en el Hipocentro o foco sísmico.
La magnitud clasifica al sismo en forma cuantitativa en relación con la violencia del movimiento del suelo.
A diferencia de la Intensidad (medida subjetiva del sismo), la Magnitud es una medición instrumental y no depende de las sensaciones percibidas por las personas o de los efectos observables sobre las construcciones.
La magnitud es una cuantificación de la energía liberada en el foco, lograda a través de la medición de la amplitud de las ondas sísmicas, usando instrumentos llamados sismógrafos.
El PRIMER SISMÓGRAFO
Fue un instrumento que tiene un plomo pesado suspendido sobre un papel que está colocado en el suelo.
Cuando las ondas de los terremotos mueven el suelo, el plomo se queda sin movimiento a causa de su peso y una pluma que está conectada al plomo marca en el papel
SISMOGRAFOS ACTUALES
Algunos instrumentos, como el sismómetro electromagnético de péndulo, emplean registros electromagnéticos, esto es, la tensión inducida pasa por un amplificador eléctrico a un galvanómetro. Los registradores fotográficos barren a gran velocidad una película dejando marcas del movimiento en función del tiempo. Las ondas de refracción y de reflexión suelen grabarse en cintas magnéticas que permiten su uso en los análisis por ordenador.
Los sismógrafos de tensión emplean medidas electrónicas del cambio de la distancia entre dos columnas de hormigón separadas por unos 30 m. Pueden detectar respuestas de compresión y extensión en el suelo durante las vibraciones sísmicas. El sismógrafo lineal de tensión de Benioff detecta tensiones relacionadas con los procesos tectónicos asociados a la propagación de las ondas sísmicas y a los movimientos periódicos, o de marea, de la Tierra sólida. Invenciones aún más recientes incluyen los sismógrafos de rotación, los inclinómetros, los sismógrafos de banda ancha y periodo largo y los sismógrafos del fondo oceánico.
Hay sismógrafos de características similares desplegados en estaciones de todo el mundo para registrar señales de terremotos y de explosiones nucleares subterráneas. La Red Sismográfica Estándar Mundial engloba unas 125 estaciones.
Aplicaciones
La investigación sismológica básica se concentra en la mejor comprensión del origen y propagación de los terremotos y de la estructura interna de la Tierra.
Según la teoría elástica del rebote, la tensión acumulada durante muchos años se libera de manera brusca en forma de vibraciones sísmicas intensas por movimientos de las fallas.
Los temblores fuertes pueden, en segundos, reducir a escombros las estructuras de los edificios; por esto los geólogos e ingenieros consideran diversos factores relacionados con los sismos en el diseño de las construcciones, porque los diques, las plantas de energía nuclear, los depósitos de almacenamiento de basuras, las carreteras, los silos de misiles, los edificios y otras estructuras construidas en regiones sismogénicas, deben ser capaces de soportar movimientos del terreno con máximos estipulados.
Los métodos sísmicos de prospección utilizan explosivos para generar ondas sísmicas artificiales en puntos determinados; en otros lugares, usando geófonos y otros instrumentos, se determina el momento de llegada de la energía refractada o reflejada por las discontinuidades en las formaciones rocosas. Estas técnicas producen perfiles sísmicos de refracción o de reflexión, según el tipo de fenómeno registrado. En las prospecciones sísmicas de petróleo, las técnicas avanzadas de generación de señal se combinan con sistemas sofisticados de registro digital y de cinta magnética para un mejor análisis de los datos. Algunos de los métodos más avanzados de investigación sísmica se usan en la búsqueda de petróleo.
El perfilado sísmico de reflexión, desarrollado en la década de 1940 para la exploración petrolera, ha sido utilizado en los últimos años en investigación básica. En la actualidad hay programas destinados a descifrar la estructura de la corteza continental oculta que han usado esta técnica para sondear rocas a decenas de kilómetros de profundidad; con ellos se resuelven muchos de los enigmas sobre el origen y la historia de determinados puntos de la corteza terrestre. Entre los grandes descubrimientos obtenidos destaca una falla casi horizontal con más de 200 km de desplazamiento. Esta estructura, situada en el sur de los Apalaches de
Georgia y de Carolina del Sur, representa la superficie a lo largo de la cual una capa de roca cristalina se introdujo en rocas sedimentarias como resultado de la colisión gradual entre América del Norte y África durante el pérmico, hace 250 millones de años.
Investigaciones llevadas a cabo en el mar del Norte, al norte de
Escocia, han trazado estructuras aún más profundas, algunas se extienden bajo la corteza, dentro del manto terrestre, a casi 110 km de profundidad.
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