Sismicidad superficial de los Andes Centrales (33º-35ºS; 69.5º-70.5ºW)

      En el sector estudiado (33º-35ºS, 69.5º-70.5ºW), se produjeron terremotos importantes como el de Las Melosas (M_s=6.9) en 1958 y, otro al este de Rancagua (M_s=5.9) en 1987, ambos con profundidades focales menores que 10 km. Los aportes de este estudio son entonces relevantes si se toma en cuenta los numerosos sitios poblados ubicados muy próximos a esta franja sísmica, entre ellos la ciudad de Santiago, la existencia de varias minas que operan en la zona, entre ellas «El Teniente» con su crecimiento permanente, la distribución de varias centrales hidroeléctricas, la planta que abastece de agua potable a Santiago, la presencia del gasoducto trasandino emplazado en este sector, una construcción civil creciente sumado a un relieve positivo que podría traer catástrofes aparejadas a aquellas relacionadas solamente con el fenómeno sismológico, aumentando el riesgo sísmico del sector.

      Con el objeto de analizar esta sismicidad, se determinó en primer lugar un modelo de corteza empleando el método de refracción sísmica. Para ello, como fuente sísmica, se utilizaron varias «tronaduras» asociadas a la producción de la Cía. Minera Disputada de Las Condes al noreste de Santiago. Un arreglo de sismógrafos, integrado por estaciones permanentes de la Red Sismológica de Chile Central (RSCC) y estaciones portátiles EDA, configuraron después de una serie de tronaduras un perfil N-S de aproximadamente 200 km sobre los Andes de Chile central. La estructura obtenida se puede resumir por tres capas con gradiente lineal de velocidad sobre un semiespacio. Aumentando en profundidad, los espesores de estas capas son de 2.2, 6.71, 5.95 km y sus velocidades de 4.75-5.09, 5.78-5.91, 6.26-6.33 km/s para ondas P y de 2.1-3.09, 3.53-3.77, 3.96-4.01 km/s para ondas S; en el semiespacio inferior las velocidades son de 6.63 y 4.07 km/s para ondas P y S respectivamente. Este modelo ha permitido efectuar localizaciones hipocentrales más precisas de 1300 eventos registrados por la RSCC entre 1986 y 1997. Con el fin de detectar la sismicidad local, dos sismógrafos de banda ancha fueron instalados en la mina El Teniente y en la localidad de Cipreses (1995-1997). Adicionalmente en 1996 y 1997, dos redes sismológicas portátiles fueron desplegadas por un periodo de un mes cada una en el sector del Cajón del Maipo, detectando alrededor de 60 eventos. Para determinar el régimen de esfuerzos se obtuvieron mecanismos focales para algunos sismos locales, modelando para las tres componentes registradas la llegada de ondas P y S a partir del rumbo, inclinación y dirección de desplazamiento de una falla. La principal deformación hallada corresponde a fallamiento de rumbo según planos dispuestos casi verticalmente.

      La distribución de sismos claramente se concentra en una franja N-S; si bien, las profundidades focales no superan los 20 km, mayoritariamente se producen en los primeros 10 km de profundidad. De este análisis pueden distinguirse siete zonas sismogenéticas menores donde la actividad sísmica cortical en cada una de ellas participa de una misma geometría, un ritmo de generación sísmica similar, una correlación geológica visible (en muy pocos casos) y un mismo régimen de esfuerzos; para ellas se discuten sus características más importantes. Llama la atención que esta actividad cortical tan profusamente extendida en la zona de tras-arco, donde varios terremotos (M>7) han azotado las provincias de mayor peligro sísmico de Argentina, manifiesten un elevado potencial sísmico dentro de Chile. La ley de Gutenberg-Richter, hallada para toda la zona es log N= 6.36-1.34 M; en consecuencia, un terremoto de magnitud 6 ocurrirá dentro de un periodo de 100 años con un 88% de probabilidad.

Capitulo 2: MARCO SISMOTECTÓNICO Y GEOLÓGICO 11
2.1. Descripción de la Placa Sudamericana 11
2.1.1. Edades para la Placa Sudamericana 11
2.1.2. Límites de la Placa Sudamericana 13
2.2. Geometría de la zona de Wadatti-Benioff 14
2.3. Relación entre la ZWB y la tectónica regional de Los Andes Centrales 17
2.4. Morfología y Geología Regional para la zona central de Chile estudiada 19
2.4.1. La Cordillera de Los Andes 21
2.4.1.1. Mineralización de la zona 26
2.5. Características sismotectónicas regionales 28
2.6. Antecedentes sísmicos locales 34
2.6.1. El terremoto de Las Melosas del 4 de septiembre de 1958 34
2.6.2. El terremoto de Rancagua del 13 de septiembre de 1987 35
2.7. Fuerzas responsables de la actividad sísmica superficial 37

Capítulo 3: ASPECTOS TEÓRICOS 41
3.1. Ondas Sísmicas 41
3.1.1. Ecuación de movimiento 42
3.1.2. Ecuación constitutiva 42
3.1.3.1. Fuente puntual. Función de Green como solución de la Ecuación de onda 43
3.1.3.1.1. Diagrama de radiación para las ondas P y ondas S 46
3.1.3.2. Fuente finita. Campo de desplazamientos generados por un terremoto 47
3.2. Parámetros de falla y representación 51

Capítulo 4: INSTRUMENTACIÓN 55
4.1. Red sismológica de Chile central 55
4.2. Descripción de las estaciones portátiles 58

Capítulo 5: MODELO DE CORTEZA 60
5.1. Características del perfil de refracción sísmica estudiado 60
5.2. Fundamentos teóricos 66
5.2.1. Cálculo de la distancia epicentral 69
5.3. Instrumental empleado para la adquisición de los datos 70
5.4. Procesamiento e interpretación de los datos 71

Capítulo 6: ANÁLISIS DE LA SISMICIDAD SUPERFICIAL 77
6.1. Determinación de la actividad sísmica entre 1986 y 1997 77
6.1.1. Método de Geiger 78
6.1.2. Localizaciones sísmicas obtenidas 79
6.2. Sismicidad superficial obtenida con trabajos de terreno 82
6.3. Mecanismos focales para algunos eventos 84
6.4. Resultados obtenidos 91

Capítulo 7: DISCUSIÓN 97

Capítulo 8: CONCLUSIONES 104

REFERENCIAS 108
Apéndice I 121
Apéndice II 124
Apéndice III 143
Apéndice IV 144

      La actividad sísmica cortical registrada en los últimos 10 años en el sector mencionado, pone de manifiesto un elevado potencial sísmico como lo evidencian dos terremotos (M_s=6.9 y M_w=5.9) ocurridos en el pasado; además, numerosos sismos superficiales, entre ellos algunos con magnitudes superiores a7.0, acontecieron en la zona de tras-arco en Argentina, muy próxima al sector estudiado.

      Con el fin de obtener un modelo sísmico de corteza para la zona cordillerana, se realizaron trabajos de refracción sísmica; un perfil de casi 200 km de longitud en dirección aproximadamente N-S, establecido a partir de la fuente emisora de ondas sísmicas consistente en diferentes explosiones efectuadas por la compañía minera Disputada de Las Condes para remover sus minerales, permitió registrar a las mismas en sismógrafos de la red permanente de Chile Central y otros portátiles EDA. El análisis de las dromocronas determinó una estructura compuesta por tres capas sobre un semiespacio con velocidades de ondas P de 4.75-5.09, 5.78-5.91, 6.26-6.33 y 6.67 km/s y velocidades de ondas S 2.1-3.09, 3.53-3.77, 3.96-4.01 y 4.09 km/s para el techo y la base de las capas cuyos espesores son 2.2, 6.71, 5.95 km y el semiespacio respectivamente. Si bien, este modelo es consistente con los que se conocían previamente, determinados a partir de otros métodos, tiene la particularidad de ajustar velocidades que aumentan linealmente con la profundidad. Las densidades encontradas según estos valores corresponden a 2.51-2.62, 2.71-2.72, 2.84-2.85, 2.89 gr/cm³ para las capas citadas anteriormente.

      La incorporación del modelo de corteza obtenido en la localización de los eventos, ha permitido lograr determinaciones hipocentrales más precisas que las que se conocían.

      Otros perfiles de refracción podrían establecerse según diferentes azimuth para conocer un modelo de corteza para toda el área.

      La distribución de sismos puede subdividirse en diferentes sectores A, B, C, D, E, F y G, que corresponden a zonas sismogenéticas menores. Para ellos, se observa una distribución geométrica, potencial sísmico y asociación a estructuras geológicas que los caracteriza; para algunos sismos se han obtenido mecanismos focales, de acuerdo con la técnica propuesta por McGarr (1991) manifestando una deformación correspondiente a fallamiento de rumbo en la mayoría de los eventos modelados.

      Comparativamente, una mayor generación de sismos ha sido observada para los primeros 10 km de profundidad que para la zona comprendida entre 10 y 20 km siguientes.

      En dos sectores, se ha observado un aumento de actividad sísmica en los últimos años: el área próxima a los 34.4°S llamado Cipreses y el sector llamado Maipo Alto (~34°S). Estas zonas cobran más importancia considerando que allí ocurrieron los terremotos de 1987 y de 1958, respectivamente.

      Una asociación posible entre los mecanismos focales hallados para los eventos situados entre 33°-34°S y cerca de 70°W (entre ellos el evento modelado por otros autores para el terremoto de Las Melosas) y, las trazas de fallas de edad superior a los 2.7 m.a. estudiadas por otros autores (Lavenu et al., 1996) indicarían un desplazamiento de tipo sinestral a lo largo de un plano de falla casi vertical de rumbo N-S. Para los otros eventos modelados, no existe en general esa correlación entre los mecanismos focales hallados para la zona y la presencia de posibles trazas de fallas que pudieran ser indicativas de la deformación.

      Geológicamente, es dificil separar las unidades Abanico y Farellones, presentes en esta área lo que complicaría una relación entre ellas y la actividad sísmica estudiada. Sin embargo, la distribución de los eventos muestra una correspondencia espacial con las mineralizaciones presentes.

      De acuerdo con los mecanismos focales obtenidos, las fuerzas topográficas serían importantes en el régimen de esfuerzos observado. El fallamiento de rumbo encontrado para las deformaciones asociadas a numerosos eventos, indicarían que el esfuerzo intermedio σ₂ se dispondría vertical (σ₁ < σ₂ < σ₃) para los sismos superficiales que ocurren en la Cordillera. Esta deformación también ha sido encontrada por otros autores (Castano, 1993; Bastías, 1986) para el fallamiento que ocurre en el límite oriental de Cordillera (Argentina) y se contrapone con aquella observada para la zona de tras-arco que evidencia fallamiento inverso en formaciones precordilleranas o formaciones paleozoicas de Sierras Pampeanas. También es consistente con las deformaciones observadas hacia el sur (35º-48ºS) donde existen megafracturas dispuestas entre la Cordillera y el Valle Central.

      La proximidad de la actividad sísmica superficial a los centros volcánicos indicaría que esta fuente representa una colaboración importante a la deformación que estos sismos representan, cuya ausencia en el Valle Central es notable.

      Dentro de la placa Sudamericana, resulta interesante destacar que los sismos superficiales estudiados representarían el extremo inferior de una actividad sísmica cortical importante situada dentro de la zona de intra-arco en el ambiente de Cordillera Principal que yace en los Andes Centrales chilenos, resaltando el antecedente de un terremoto de magnitud 6.9 que ocurrió en 1958.

      Sería recomendable incorporar lecturas de las estaciones pertenecientes a la red sismológica de Argentina con el objeto de disminuir errores provenientes de la localización hipocentral y también para estudiar sobre la existencia de esta sismicidad en el flanco oriental de la Cordillera Principal.

      La relación Gutenberg-Richter analizada para 10 años de actividad en esta zona, establece el potencial sísmico de acuerdo con la relación: log N = 6.36 + 1.34 M; un análisis probabilístico efectuado a partir de estos valores indicaría que es un 88% probable que ocurra un evento de magnitud 6 en un período de tiempo de 100 años. De esta manera, se pone de manifiesto el peligro sísmico en este lugar que crece en estructuras civiles donde además, ciudades importantes (entre ellas Santiago, ciudad capital) se encuentran muy próximas, diversas compañías mineras desarrollan sus labores, cinco plantas hidroeléctricas operan a diario y 487 km correspondientes al gasoducto que une Santiago (Chile) con Las Moras (Argentina) están emplazados en este sector.