Análisis sísmico en la parte central de Costa Rica y evaluación del hipotético sistema de falla transcurrente de Costa Rica

      Para correlacionar sismos y fallas, estas últimas se digitalizaron de diversos mapas geológico-estructurales y se graficaron junto con sismos previamente relocalizados. Se encontró 77 fallas con actividad sísmica asociada, la mayoría de las cuales son de orientación noroeste. Esas fallas se agrupan en tres grandes sistemas: 1-Flanco sur de la Cordillera Volcánica Central, 2- Flanco noroeste de la Cordillera de Talamanca y, 3- Fallamiento de las estribaciones de la cordillera de Talamanca; estos sistemas forman un patrón conjugado.

      Los resultados del análisis fractal revelan que la estructura sísmica del área es multifractal, con un espectro de dimensiones que varían entre D₀= 1,6 y D_∞= 0,75. No hay gran divergencia entre D₀ y D_∞ lo cual indica que la estructura sísmica es relativamente homogénea y simple. Para el período 1990-1993 D₀=1,8 y D_∞=1,1 lo cual es consecuencia de una sismicidad más compleja, aquella incrementada por los terremotos de Cóbano y Limón.

      Se hicieron 71 mecanismos de sismos superficiales, 34 son de tipo normal, 11 inversos y 26 transcurrentes. Esto sugiere que el fallamiento predominante en el área es de tipo normal.

      Los resultados anteriores no constituyen evidencia de la existencia del Sistema de Falla Trascurrente de Costa Rica.

CAPITULO 2: DATOS Y MÉTODO 6
2:1 Datos 6
2:2 Método 8

CAPITULO 3: SISMOTECTÓNICA 10
3:1 Bajo de la Hondura 1 1
3:2 Norte de Alajuela 16
3:3 Puriscal 18
3:4 Oeste de San José 21
3:5 San José 24
3:6 Volcán Irazú 27
3:7 Area correspondiente a la hoja topográfica Tucurrique 29
3:8 Area correspondiente a la hoja topográfica Candelaria 29
3:9 Area correspondiente a la hoja topográfica Caraigres 32
3:10 Area correspondiente a la hoja topográfica Tapantí 34
3:11 Area correspondiente a la hoja topográfica Pejibaye 37
3:12 Area correspondiente a la hoja topográfica Parrita : 39
3:13 Area correspondiente a la hoja topográfica Dota 41
3:14 Area correspondiente a la hoja topográfica Vueltas 43
3:15 Area correspondiente a la hoja topográfica Cuericí 43
3: 16 Síntesis 47

CAPITULO 4: COMPLEJIDAD DE LA ESTRUCTURA SÍSMICA 48
4:1 Introducción 48
4:2 Metodología 49
4:3 Resultados 52
4:4 Comparación con otros estudios y conclusiones 54

CAPITULO 5: EL HIPOTÉTICO SISTEMA DE FALLA TRANSCURRENTE DE COSTA RICA…. 58
5:1 Antecedentes 58
5:2 Criterios geológicos 
5.3 Sismicidad Histórica 59
5.4 Fallamiento y mecanismos focales en la zona de estudio 64
5.5 La transcurrencia de la sismicidad de profundidad mayor a 30 km 70
5.6 Relación con datos gravimétricos 74

CAPITULO 6: ANÁLISIS Y CONCLUSIONES 76
CAPITULO 7: BIBLIOGRAFÍA 80

APÉNDICE 1: MECANISMOS FOCALES.
APÉNDICE 2: EJEMPLO DE COMPORTAMIENTO FRACTAL.

      El sistema de fallamiento observado es conjugado, no difuso [PLAFKER y WARD (1992), FAN et al (1992), FISHER et al, 1994] ni subparalelo (FAN et al, 1992), con tendencias SO-NE y SE-NO. Sin embargo, también hay fallamiento N-S. En los flancos de las cordilleras el fallamiento es de tipo normal y normaltranscurrente e inverso en las estribaciones de la Cordillera de Talamanca. En términos muy generales se puede decir, a partir de los mecanismos focales, que predomina el fallamiento de tipo normal.

      Se encontró alta correlación entre el fallamiento cartografiado y los alineamientos sísmicos en El Bajo de la Hondura, sureste del Volcán Poás, Puriscal, sur de San José, Caraigres, Tapantí y Pejibaye, En las restantes áreas no es muy evidente la correlación, quizá porque no son muchos los sismos graficados. Los temblores ocurren en zonas de fallamiento preexistente, en algunos casos en áreas donde interectúan varias fallas y cuando una se mueve, induce movimiento en las otras, como parece haber ocurrido en los alrededores de San Antonio de Belén, Escazú y al sur de San José. Las áreas de ruptura o zonas de activación son pequeñas, no se observó actividad continua a lo largo de las grandes fallas lo cual indica que son muy estables.

      Se encontró 77 fallas con actividad sísmica asociada; 36 con orientación noroeste, 25 noreste, 12 norte-sur y 4 este-oeste. De los 71 mecanismos focales hechos en este estudio, 34 son de tipo normal. 26 transcurrentes y 11 inversos. En la Cordillera de Talamanca y sus estribaciones se concentra la actividad sísmica. Un 75% de la sismicidad relocalizada se asoció con fallamiento cartografiado (este porcentaje no incluye la sismicidad de Cuericí porque allí no se ha realizado un adecuado levantamiento de fallas).

      El análisis multifractal de la distribución espacial de temblores para el período 1984-1989 indica que la estructura sísmica de la zona estudiada es simple, con dimensión fractal 1,6 y dimensión infinita 0,75. Lo anterior sugiere que los hipocentros se agrupan en zonas permanentes de debilidad cortical, donde ocurren a profundidades muy similares. Se determinó que la dimensión fractal de la estructura sísmica para el período 1990-1993 fue superior a la del período 1984-1989, lo cual se atribuye a un incremento en la sismicidad observada y a la activación de nuevas fuentes sísmicas (Puriscal y Pejibaye de Turrialba), lo que transformó el sistema a uno ligeramente más complejo. Este método seria muy útil para cuantificar la evolución de la complejidad del sistema si en el futuro tendiera a un comportamiento caótico.

      No se encontraron evidencias que apoyen y caractericen el sistema de falla transcurrente de Costa Rica en la parte central de Costa Rica, tales como: predominio de mecanismos de tipo transcurrente, fallamiento con dirección este-oeste y complejidad de la estructura sísmica. Hay mecanismos focales de tipo transcurrente; pero se considera que no definen una zona de cizalle en la parte central de Costa Rica. Hay transcurrencia en la región central de Costa Rica, pero no solamente superficial, también intermedia. En este trabajo se considera que se combinan tres tipos de esfuerzo para generar la transcurrencia observada: 1-la convergencia oblicua entre Cocos y Caribe (WHITE, 1991), 2-el indentor de Cocos y 3-un campo de esfuerzos diferenciales derivado de la introducción de montes marinos bajo la placa Caribe. Lo primero y lo segundo repercuten sobre la transcurrencia superficial que no solo existe en Costa Rica sino en toda Centroamérica (WHITE, 1991). Lo tercero provoca la trascurrencia profunda y está llevando a la deformación por fracturamiento de los montes sumergidos, incluso hasta llegar a actividad persistente como fue el caso de la actividad intermedia de Naranjo, en marzo de 1992. Y como la subducción es más intensa por la mayor velocidad de convergencia entre el Golfo de Nicoya y Quepos, a diferencia de los extremos noroeste y sur del país, la penetración es más vigorosa y por esto la alta sismicidad observada actualmente en el país. El indentor de Cocos (MONTERO, 1994) y la colisión del mismo con la Placa Caribe (SUAREZ et al, 1995) transmitirían esfuerzos pero no solamente hacia el noreste del país sino hacia el centro también. La alta sismicidad en la misma cresta de la Cordillera de Talamanca y en sus faldas como aquellas de la región de Pejibaye, obedecerían a tal disturbio.

      FISHER et al (1993) indican que los sismos posteriores a los terremotos de Cóbano y Limón están restringidos a una difusa zona de fallamiento diverso y de orientación este-oeste a lo largo del Valle Central de Costa Rica y que la variedad de fallas pueden reflejar un estado temprano de una zona de cizalla en desarrollo. En este trabajo se han incluido todas las fallas y lineamientos sugestivos de fallas. lo que elimina el término difuso, y se ha encontrado que el patrón de fallamiento de la zona es el mismo que ARIAS y DENVER (1991) derivaron de la compresión norte-sur que afectó a Costa Rica en el límite Mioceno-Plioceno. Las ubicaciones epicentrales y los mecanismos focales indican que hay actividad sísmica tanto en fallas de orientación noreste como en las de orientación noroeste. Por lo tanto, la sismicidad de la zona aludida por FISHER et al (1993) no se debe a fallamiento incipiente sino a fallamiento preexistente reactivado por la colisión del levantamiento de Cocos con la Placa Caribe y por la desestabilización que ocasionan los grandes terremotos.

      El patrón de fallamiento conjugado (unas hacia el NE y otras hacia el NO) observado en la parte central de Costa Rica favorece la transcurrencia en esas fallas, así, la convergencia NE entre Cocos y Caribe empujará el bloque sureste de las fallas de orientación NE hacia el noreste precisamente, con lo cual el bloque noroeste de las mismas tendrá que moverse en sentido SO, siendo entonces las fallas NE sinestrales (ARIAS y DENYER, 1991). Las fallas de orientación NO son perpendiculares a la dirección de convergencia Cocos-Caribe, esto más un posible esfuerzo S-N o SE-NO derivado de la presión del Levantamiento de Cocos podrían dar movimiento al bloque SO de tales fallas en sentido NO, generando así fallas dextrales en la dirección NO (ARIAS y DENYER, 1991). El temblor de Purista( del 22 de diciembre de 1990 y los de Desamparados en 1994 sugieren fallamiento NE y los de Pejibaye (10 de julio, 1993) y Corralillo (9 de agosto de 1991) son de transcurrencia en sentido NO. Ante esta diversidad de orientaciones de las fuentes sísmicas, la sismicidad de la parte central de Costa Rica, no constituye un alineamiento mayor unidirectional.

      Durante el período 1984-1989 se registraron 1847 (1 < mag. < 5) eventos para un promedio de 263 sismos por año. En el período 1990-1994 el número de eventos se incrementó debido a la ocurrencia de grandes temblores en el borde pacífico y caribe del territorio nacional, que desestabilizaron los sistemas de fallas y con ello indujeron mucha sismicidad. La mayoría de estos temblores son de magnitud inferior a 3 grados. Se considera que este nivel de sismicidad es bajo como para ser el resultado de un límite de placas, no porque un limite de placas deba tener sismicidad sino por tratarse de un margen continental muy activo. La intermitencia de los picos de máxima actividad entre períodos de relativa quietud responden a la reactivación de zonas de debilidad cortical por las ondas de deformación asociada a los grandes temblores. En ausencia de tales disturbios. la sismicidad detectada es de muy baja magnitud y moderados niveles de ocurrencia.

      Este trabajo será útil para la futura microzonificación sísmica del Area Metropolitana de Costa Rica. Se espera que sirva de apoyo para la elaboración de los mapas de amenaza y riesgo sísmico para el Valle Central, para la planificación urbana y para la actualización del código sísmico costarricense. En el Valle Central de Costa Rica están las ciudades más importantes del país y es el centro socio-económico del mismo, razón por la cual estudios de este tipo en dicho valle son necesarios y útiles.