división geológico‐geotécnica aplicada a la zonación sísmica...

CuaternarioyGeomorfologíaISSN:0214‐174

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CuaternarioyGeomorfología(2012),26(1‐2),89‐104

Divisióngeológico‐geotécnicaaplicadaalazonaciónsísmicaurbana:SanCristóbal,Cubaoccidental

Geological‐geotechnicaldivisionappliedtourbanseismiczonation.SanCristobaltown,westernCuba.

Ordaz,A.(1);Chuy,T.J.(2); Hernández‐Santana,J.R.(3);GarcíaJ.A.(4)

(1)DepartamentodeGeología,UniversidaddePinardelRío,CalleMartí270Final,C.P.20100,PinardelRío,Cuba.(2)CentroNacionaldeInvestigacionesSismológicas(CENAIS),Calle17No.61,VistaAlegre,C.P.90400,Santiagode

Cuba,Cuba.(3)InstitutodeGeografía,UniversidadNacionalAutónomadeMéxico(UNAM),CircuitoExteriors/n,CiudadUniver‐

sitaria.C.P.04510,MéxicoD.F.,Mexico.(4)EmpresaNacionaldeInvestigacionesAplicadas(ENIA),CalleSanJuanNo.43,PinardelRío,Cuba.

Resumen

Sepresentaelanálisisdetalladodelascondicionesgeológico‐geotécnicasdeunsectordelasllanurasaltasymediasmeridionalesdelextremooccidentaldeCuba,comobaseparalacaracterizaciónyevaluacióndelefectodesitioy,enconsecuencia,laidentificacióndelosdiferentesnivelesdesusceptibilidadsísmicaenelpueblodeSanCristóbal.Laactividadsísmicadeestaregiónestáasociadafundamentalmentealadiná‐micaregionaldelafallaactivadedesplazamientohorizontalsiniestroPinar.Losseismoseneláreaseca‐racterizanporunamagnitudmoderadaadébil,focossomerosyunabajafrecuencia.Lametodologíaempleadaconstóde3tareas:(1)elaboracióndelmapageológico‐geotécnico,(2)zonación entérminosdeperíododominante,y(3)estimacióndelavariacióndeintensidadmacrosísmica(∆I).Sehacaracterizadoalosgruposlitológicosenfuncióndesupotencia,velocidaddeondasS,valor‐Ndeensayosdepenetraciónestándaryladensidadnaturaldesusmateriales.Seproponeunazonaciónenseisclases,segúnlosperío‐dosdominantesdesusmateriales;además,seestimaronlas∆Iparacadaclase.ElgrupolitológicoaluvialrecienteyelaluvialmarinodelPlioceno‐Pleistocenoinferior,conespesoressuperioresa30m,presentanlamayorcapacidaddeamplificaciónsísmica.

Palabrasclave:Zonacióngeológica‐geotécnica,períodosdominantes,amplificaciónsísmica.

Abstract

Thispaperpresentsthedetailedanalysisofthegeological‐geotechnicalconditionsofasectorofthesouth‐ernhighandmiddleplainsofwesternCuba,asabasisforthecharacterizationandevaluationoftheeffectofsiteand,consequently,theidentificationofthedifferentlevelsofseismicsusceptibilityintheSanCristo‐baltown.Seismicactivity inthisregion is mainlyassociatedto theregionaldynamics ofthe activeleft‐lat‐eralstrike‐slipfault Pinar.Earthquakesintheareaarecharacterizedbymoderatetoweakmagnitude,shallowfocusandalowfrequency.Themethodologyconsistedof3tasks:(1)elaborationofthegeologi‐cal‐geotechnicalmap,(2)zonationintermsofdominantperiod,and(3)estimateofthevariationofmacro‐seismicintensity(∆I).Thepresentlithologicgroupswerecharacterizedaccordingtotheirpower,Swavevelocity,value‐Nstandardpenetrationtestandthenaturaldensityofmaterials.Zonationisproposedinsixclasses,accordingtothedominantperiodoftheirmaterials;alsowereestimatedforeachclass(∆I).TherecentalluviallithologicgroupandalluvialmarinegroupofPliocene‐lowerPleistocene,withthicknessesgreaterthan30m,havethehighestcapacityofseismicamplificationinthearea.

Keywords:geological‐geotechnicalzonation,dominantperiods,seismicamplification.

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1.Introducción

Lasismicidadesunodelosfenómenosgeo‐dinámicosdelacortezaterrestrequemásin‐fluyeeneldesarrollosocioeconómicodeunaregiónolocalidad,debidoasusefectosde‐vastadoresparalavidahumanayelpatrimo‐nio histórico. En las principales zonassísmicas,tantoporsuenergíacomopor lafrecuencia de sus eventos, por lo general,existenestudiosmacrosísmicoseinstrumen‐talesdirigidosalaestimacióndelapeligrosi‐dad, niveles de vulnerabilidad y de riesgo,sobre todo enfocados a la disminución depérdidashumanasyalcontroldelosdañosdetipoeconómico.

Desafortunadamente,debidoamúltiplesfac‐toresde tipo técnico,político, financieroyotros,unagranpartedelaszonasdemode‐radaydébilactividadsísmicanocuentanconestudiosdezonacióndelapeligrosidadsís‐mica,loqueademásdesometerasuspobla‐cionesalazardeestosprocesosendógenos,tampocofacilitalaadecuadaordenaciónte‐rritorial,tantodesusáreasurbanasconstrui‐das,comolasproyectadasenlosprogramasde desarrollo socioeconómico regional olocal.Enesteescenario,hanadquiridouna

granimportancialosllamadosmétodosindi‐rectosdemicrozonaciónsísmica,basadosenlaconsideracióndelosfactoresqueintervie‐nen en la respuesta del suelo a losmovi‐mientossísmicos,apartirdelainformacióngeológica,geotécnica,geofísicaehidrogeo‐lógicadisponible.Estosestudiostienencomoobjetivoestableceráreas,dondelaintensi‐dad de los terremotos puede variar deacuerdoconlascondicionesgeológico‐geo‐técnicaslocales,comotiposlitológicos,espe‐sor de los sedimentos poco consolidados,densidadysaturaciónhídricadelossuelos,entrediversosfactores.Precisamente,elob‐jetivoprincipaldeestetrabajoesdeterminarcómoinfluyenlascondicionesgeológico‐ge‐otécnicasdelpueblodeSanCristóbalantelaocurrencia de un seismo de moderada afuerteintensidad,delimitandounidadesconsimilaresrespuestasdinámicasdelsueloanteestoseventos.

Laactividadsísmica,originadaporlalibera‐ciónsúbitadelaenergíaacumuladadurantelosprocesosdedeformacióndelacortezate‐rrestre,noconstituyeuneventodesconocidoenelarchipiélagocubano,dondeserecono‐cendostiposdesismicidad:entreplacasydeinterior deplacas. La primera, relacionada

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conlainteracciónentrelaPlacadeNortea‐méricayladelCaribe,eslademayorsignifi‐cadoenelpaís,capazdegenerarseismosde8.0gradosmagnitudRichteryhasidores‐ponsablede22delos28terremotosdegranintensidadreportadosenCuba(Chuy,1989,2003).Lasegunda,asociadaafallasactivasde tipo regional y local, se caracteriza poreventos sísmicos de baja frecuencia, confocossomerosyunamagnituddemoderadaadébil. Sinembargo, reporteshistóricoseinstrumentalesregistradosdesdeelaño1528hastaelpresente,tantoeneloccidentecomoenelcentrodeCuba,evidencianlaocurren‐ciade6seismosdegranintensidad,entrelosqueseencuentraelterremotode8gradosdeintensidadMSK,enSanCristóbal,Cubaocci‐dental,enelaño1880(Chuyetal.,1994;Co‐tilla,1999;Chuy,2000,2003).

Enelcasocubano,losestudiosdemicrozo‐naciónsísmicatuvieronsucomienzoainiciosdeladécadadelosaños70delsiglopasado,destacandolasinvestigacionesdesarrolladasporelInstitutodeGeofísicayAstronomía,yporelCentroNacionaldeInvestigacionesSis‐mológicas,ambosdelMinisteriodeCiencia,TecnologíayMedioAmbiente(ChuyyGon‐zález,1982;Álvarezetal.,1991;Chuy,1989,2000,2002,2003;Chuyetal.,1994;ChuyyÁlvarez,1995;Cotilla,1998,1999;Gonzálezetal.,1999;González,2006).Sinembargo,enlaregiónoccidentalaunresultalimitadoelnúmerodeinvestigacionesvinculadasalazo‐naciónsísmica,fundamentalmentehanes‐tadodirigidasaobrasdegran importanciaeconómicayalaciudaddeLaHabana,porsucarácterdecapitaldelpaís(ChuyyGonzález,1982;Gonzálezetal.,1999;González,2006),loque leconfiereunvalorespecialalpre‐sentetrabajo.

2.Áreadeestudio

2.1. Localizacióngeográfica

ElpueblodeSanCristóbalselocalizaaloestede laprovinciadeArtemisa,enCubaocci‐

dental;yestácomprendidoentrelascoorde‐nadas 22°41´37´´ y 22°43´23´´, de latitudnorte, y 83°4´33´´ y 83°2´7´´, de longitudoeste(Figura1A).Eláreadeestudioabarcaunasuperficiede14km2 y,enlaactualidad,cuenta con8 100 viviendas y aproximada‐mente26000habitantes.Eldesarrollode‐mográfico de este pueblo ha marcado unnotablecrecimientopoblacionalydelfondohabitacional,conladuplicacióndeambosin‐dicadoresentreelaño1970yel2012,loquedeterminalanecesidaddeunazonificaciónsísmica,comopartedelasmedidasdemiti‐gación y prevención de dichos eventos enestaregióndedébilamoderadasismogene‐ración.

2.2.Marcogeológicoterritorial

SanCristóbal seubicasobrelossedimentosde la cuenca cenozoicade losPalacios, enCubaoccidental.EstaestructuradeprimidaesunmonoclinalquebuzahaciaelSur,conunángulomuysuave,de7°a8°,cuyocortees‐tratigráficoestáconstituidoporrocassedi‐mentariasyvulcanógeno‐sedimentarias,quesobreyacendiscordantementesobreunba‐samentoofiolítico(Cabreraetal., 2004).Ésteyaceaunos3kmdeprofundidadyestácon‐formadoporrestosdecortezaoceánica,re‐presentadosporuncomplejoultramáficodegabros,serpentinitasybasaltos.SobreestebasamentodescansanlosdepósitosdelaFor‐maciónEncrucijada,compuestosporbasal‐tos,rocasvulcanógeno‐sedimentarias,limo‐litasycalizasdelCretácicoinferior(aptiense‐albiense),ysobreéstaaparecendiscordante‐mente los sedimentos terrígenos carbona‐tadosdelaFormaciónLosNegrosdelCretá‐cicosuperior(campaniense‐maastrichtiense),conunespesorde500‐700m,queincluyenareniscas, limolítas polimícticas y vulcano‐mícticasconintercalacionesdeconglomera‐dosvulcanomícticosycalizasmicríticasconrudistas.

Apartirdeestosúltimossedimentos,apare‐cenlasformacionesgeológicasquerevistenunaimportanciasignificativaparalazonifica‐

cióndelasusceptibilidadsísmicadelazona,yaquetienendeterminadogradodeaflora‐mientoyunbuzamientohorizontalysubho‐rizontal (Figura 1B). En orden de sobreya‐cencia:(a)FormaciónLomaCandela,repre‐sentadaporarcillasyareniscascalcáreasdelEocenomedio‐superior;(b)FormaciónPaso

Real,compuestapordepósitoscarbonatadosyterrígenosdelMiocenoinferior‐medio,dis‐cordantessobrelaFormaciónLomaCandela,estandoformadosporcalizasorganógeno‐de‐tríticasconintercalacionesdeareniscas,arci‐llas,arenas,calizasdolomitizadasydolomías,con un espesor de 750 m. Finalmente, la

Figura1.A.ÁreadeestudiodelpueblodeSanCristóbalysuentorno,extremooccidentaldelaprovinciadeArtemisa,enCubaOccidental.B.EsquemageológicodelpueblodeSanCristóbalyáreasaledañas.Escalaoriginal1:100000.Figure1.A.StudyareaoftheSanCristobaltownanditssurroundings,farwestoftheprovinceArtemisainWestern

Cuba.B.SchematicgeologicalmapofSanCristobaltownandsurroundingareas.Originalscale1:100000.

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partesuperiorde lacolumnaestratigráficaestá ocupada por conglomerados, gravas,arenas y arcillas arenosas, débilmente ce‐mentados,delaFormaciónGuanedelPlio‐

ceno‐Pleistocenoinferior;sedimentosarcillo‐sosconpresenciadegravasdelaFormaciónGuevarayporacumulacionescuaternarias,tantodegénesisfluvialcomolacustre.

Figura2.ActividadsísmicaenlaregiónoccidentaldeCuba(1528‐2011).Enlafotografía:RasgosmorfoestructuralesdelafalladetransformaciónPinar,(a)EscarpatectónicadelafallaPinarenlasmontañasbajasdelaSierradelRosa‐rio,alnortedelpueblodeSanCristóbal;(b)Lomeríostectónico‐erosivos;(c)Llanuraserosivasaltas,enelentorno

deláreadeestudio.Figure2.SeismicactivityinwesternCuba(1528‐2011).Inpicture:Morphostructuralfeaturesofthetransformfault

Pinar,(a)TectonicscarpofPinarfault;(b)Tectonic‐erosivehills;(c)Higherosiveplainsinthestudyarea.

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2.3. Condicionesgeomorfológicas

Lasprincipalescaracterísticasgeomorfológi‐casestándeterminadasporlafallaPinar(Fi‐gura 2), la cual divide al territorio en lasmontañasbajasdelaSierradelRosario(440a650m)yelsistemaescalonadodellanurascosterasdelSurdePinardelRío (desde lacostahasta100‐120m),enclavadoenelde‐pocentrodelacuencaLosPalacios.Estaes‐tructura profunda de desplazamientohorizontaldeizquierda,concomponentenor‐mal,manifiestacambioscinemáticosensusdesplazamientos (Cofiño y Cáceres, 2003;Cruzetal., 2007),manteniéndoseactivaenlaactualidad(McGillavry,1970).LafallaPinarsedesplazapormásde180kmdelongitud,

conunainclinacióngeneralhaciaelsur‐su‐reste,siendolazonasismogenéticamásim‐portante del occidente cubano (Díaz yLilienberg,1989).Comoevidenciageomorfo‐lógicadelaactividadsísmicadelafallaPinar,seencuentranpaleodislocacionessísmicasenlascomunidadesdeOjodeAguaydeLaSo‐ledad‐SanPablo,conderrumbesquesuperanloscentenaresymilesdemetroscúbicos,aescasos8‐10kmalnorte‐noroestedelpueblodeSanCristóbal.

ElpueblodeSanCristóbalsesitúaalsurdeestafalla,sobrellanurasaltasymedias,entre30y120mdealtitud,yedadesdelPleisto‐cenomedioe inferior (Bioscaetal., 1986;Díazetal., 1986).Asuvez,en losríosSan

Tabla1.Clasificacióndelossuelos,segúnsucomportamientosísmico.ComparacióndelanormacubanaNC46:1999ylaespañolaNCSE‐02.

Table1.Classificationofsoils,accordingwiththeirseismicbehavior.ComparisonoftheCubanstandardNC46:1999andtheSpanishNCSE‐02.

NormaCubanaNC46:1999 NormaEspañolaNCSE‐02

Perfil\po DescripciónTipode

Descripciónterreno

S1 I

S2 II

S3 III

S4 IV

RocadecualquierGpo,sedimentariaocristalina.Puedecar‐acterizarseporunavelocidaddepropagacióndelaondacor‐tantemayorde800m/s.

Suelosrígidosdeunespesormenorde60mhastalabasero‐cosa,siempreycuandolosestratossuperioresesténcom‐puestospordepósitosestablesdearenas,gravasoarcillasduras.Puedecaracterizarseporunavelocidaddepropagacióndelaondacortanteentre450m/sy750m/s.

Depósitosestablesdesuelosnocohesivosoarcillasduras.Losestratossuperioresestáncompuestosporarenas,gravasoar‐cillasduras.Puedecaracterizarseporunavelocidaddepropa‐gacióndeunaondadecortanteentre240m/sy450m/s.

Depósitosdearcillasblandasomediasyarenasconespesoresde10momásconosinpresenciadecapasintermediasdearenasuotraclasedesuelosnocohesivos.Puedecaracteri‐zarseporunavelocidaddepropagacióndeunaondadecor‐tantemenorde240m/s.

Depósitosdearcillablandaconespesoresmayoresde12m.Puedecaracterizarseporunavelocidaddepropagacióndeunaondacortantemenorque150m/s.

Rocacompacta,suelocemen‐tadoogranularmuydenso,Vs>750m/s.

Roca muy fracturada, suelosgranularesdensosocohesivosduros,Vsentre750m/sy400m/s.

Suelogranulardecompacidadmedia, o suelo cohesivo deconsistencia firme o muyfirme,Vsentre400m/sy200m/s.

Suelogranularsuelto,osuelocohesivoblando.Vs<200m/s.

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CristóbalySantaCruz,elespectrodeterrazasfluvialesesde1.5‐2myde3‐5m,ambasdelHoloceno, y de10‐15myde20‐25mdelPleistocenosuperior(Lilienberg,1973).Estoselementospermitendescartarlainfluenciadelatopografíaenelefectodesitio.

2.4. Sismicidadymovimientostectónicosre‐cientes

Deacuerdoconelmapadezonificaciónsís‐micaconfinesdeingeniería(ChuyyÁlvarez,1995; Oficina Nacional de Normalización,1999), el áreadeestudioperteneceaunazonaderiesgosísmicobajo,sinefectosdañi‐nospara las construcciones.Por supuesto,estoseconsideraválidosóloparaperfilesdesuelo del tipo rocoso‐cristalino, definidoscomo terrenos S1 (Tabla 1); sin embargo,desdeelpuntodevistadelahistoriasismo‐lógicadeloccidentecubano,nopuedeplan‐tearselainexistenciadeeventossísmicos.Enestesentido,diversosautores(Álvarezetal.,1991;Cotilla,1998,1999;Chuy,2003;CotillayCórdova,2011)reportanalgunosdeciertaconsideración, talescomo:Trinidad,SanctiSpíritus,5dejuniode1824(intensidad6);LaHabana,21defebrerode1843(intensidad5);SanCristóbal,Artemisa,el23demarzode1880(intensidad8);Trinidad,24deenerode1909(intensidad6);SanCristóbal,20dedi‐ciembrede1937(intensidad6);CaibariényRemedios,VillaClara,15deagostode1939(intensidad7);JagüeyGrande,Matanzas,16dediciembrede1982(intensidad6);yel8demarzodel2000(intensidad5,5)enVara‐dero,Matanzas.Loseventossísmicosregis‐trados en el extremo de Cuba occidental(Figura2)reflejanintensidadeshastamayo‐resde6grados,segúnlaescalamacrosísmicaMSK(Kárniketal.,1984).

Chuy (2003) en investigaciones recientessobrelaamenazasísmicaesperadaparaelte‐rritorionacional,determinóeincluyóalmu‐nicipio de San Cristóbal en la zona conintensidadMSKcomprendidaentre6.0‐7.0gradosyunaaceleraciónhorizontalde40‐90

cm/s2 (0.04g‐0.09g,dondeg=980cm/s2‐aceleraciónde lagravedad)parasuelosdeconsistenciamedia(S2),conunaprobabilidaddeocurrenciadel15%yunperiododere‐tornode50años.Estasnuevasconsideracio‐nes también influyeron en la necesidad yviabilidaddelazonacióndesusceptibilidadsísmicapresentadaenestetrabajo.

Porotraparte,ladinámicadelosmovimien‐tostectónicosrecientesdeCubaoccidental,mediantenivelacionesgeodésicasreiteradasdeprimerorden(DíazyLilienberg,1989),re‐flejaronel carácteractivode la fallaPinar,complementado por las deformaciones si‐nestralesdelasredesfluviales(Cruzetal.,2007).Segúnlacomparaciónentrelosciclosdenivelaciónde10y25años,realizadaconlainformacióndelInstitutoCubanodeGeode‐siayCartografía(hoyGEOCUBA),lasmonta‐ñasdelaSierradelRosario,alnortedeSanCristóbal,experimentanascensosdébilesdelordende+1a+1.5mm/año,mientrasquelasllanurasdondeestáenclavadaeláreadeestudio,alsur,reportandescensosde0a‐2mm/año.

OtrorasgoimportanteeslamigracióndelasismicidadalolargodelafallaPinar,desdeelpobladodeSanJuanyMartínezhastalapro‐piaciudaddeLaHabana.Estosresultadosevi‐dencian la actividad de la falla y lasusceptibilidad sísmica del pueblo de SanCristóbalydeotrosaledañosadichatrazatectónica.

3.Materialesymétodos

3.1.Materialesempleados

El levantamientoy la interpretacióngeoló‐gico‐geotécnicadelpueblodeSanCristóbalysu entorno, ocupó las hojas topográficas3584‐II‐d‐2,3584‐II‐d‐3,3584.II‐d‐5y3584‐II‐d‐6,aescala1:10000(InstitutoCubanodeGeodesiayCartografía,1981).Paralaelabo‐racióndelmapadeseismosperceptiblesenlaregiónoccidental,duranteelperíodocom‐

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prendidoentrelosaños1528y2011,seem‐plearonloscatálogosproporcionadosporelCentroNacionaldeInvestigacionesSismoló‐gicas(CENAIS),ampliadoscondatosinstru‐mentalesdelaestaciónsismológicadeSoroa,situadaa20kmalnorestedeSanCristóbal,ypordatosdeseismoshistóricos,recogidosendiferentesdocumentos.Lainformacióngeo‐lógico‐geotécnica,seobtuvodelosinformestécnicosdelaEmpresaNacionaldeInvesti‐gacionesAplicadas(ENIA),dondeseemplea‐ronlastécnicasdesondeosdepenetraciónestándaryperforaciónrotaria.

3.2.Métodos

Lametodologíaparalaestimacióndelasus‐ceptibilidadsísmicadelpueblodeSanCristó‐balincluyólastareassiguientes:

Confeccióndelmapageológico‐geotécnico:Fueelaboradoconlainformacióngeotécnicacontenidaen67sondeos,conprofundidadesvariablesentre10y40m,ejecutadosporlaEmpresaNacionaldeInvestigacionesAplica‐das (ENIA)deCuba.Ellos incluyen lasdes‐cripcionesdecolumnaslitológicas,ensayosdepenetracióndinámicaestándar(SPT)yre‐sultadosdepropiedadesfísicasdelossuelos,obtenidosenellaboratorio.Lazonacióngeo‐técnica,serealizóapartirdegruposlitológi‐cos,estableciéndoseunaadecuadadiferen‐ciación,segúnsugénesis,espesoresypro‐piedadesfísico‐mecánicas.

Zonaciónentérminosdeperíododominante:Esteparámetrosecorrelacionaconelgradodeoscilacióndelossuelosduranteunepiso‐diosísmico,pudiéndoseinferir,queamayo‐res valoresdeperíodosdominantes enunmaterial,mayorserálaamplificaciónprovo‐cadaporlasondasS.Enestecaso,seutilizólarelación T = (4H/Vs), propuesta por Bard(1985),dondeHeselespesorde los sedi‐mentosyVs,lavelocidaddeondasS.Elvolu‐menconsiderablededatos,permitióefectuarloscálculosdeperíodosdominantesencadapuntodesondeoeinterpolarestosvaloresparaobtenerelmapadesusceptibilidadalaamplificaciónsísmica,segúnlosvaloresdeT,obtenidosempíricamente. ParadeterminarVs,seutilizaronecuacionesempíricas,queemplearonelnúmerodegolpesN,obtenidoenelensayodecampodepenetraciónes‐tándar(NSPT),dondeNcorrespondealnú‐merodegolpesnecesariosparahincarunapuntazacónicade30cm,aplicándoleunpesodegolpeode63.5kg,desdeunaalturade76cm.Entotal,seharecopiladoladescripciónde60sondeosconensayosdeNSPT,con1320valoresdeN.ParaelcálculodeVs delossuelosdelpueblodeSanCristóbal,seempleólapropuestadeAkinetal.(2011),lacualcon‐sideralaedad,génesisyprofundidaddecadaestratoestudiado(Tabla2).

Estimacióndelavariacióndeintensidadma‐crosísmica:Laevaluacióndelasusceptibili‐dad sísmica, a escala regional, requiere laintensidadmacrosísmicaesperadaenlarocadereferencia,estimadaporChuy(2003)yse‐ñaladaenpárrafosanteriores.Elvalordelaintensidadmacrosísmica,encadaemplaza‐miento,variaráenfuncióndelascaracterísti‐cas geotécnicas de los materiales, queconformanelsuelodelemplazamiento.Deestemodo,esnecesariocalcularlaamplifica‐ciónlocaldelmovimientodelsuelo,entér‐minosdeintensidadmacrosísmica.

ParalaestimacióndeDI,seempleólapro‐puestadePetrovski(1980):

∆I=1.67logρ0Vo/ρiVi

Tabla2.CorrelacionesempíricasbasadasenNvsVs,te‐niendoencuentalaprofundidad,z(Akinetal.,2011).Table2.EmpiricalcorrelationsbasedonNvsVs,taking

accountofdepth,z(Akinetal.,2011).

Tipodesuelo Vs(m/s)

Todoslossuelosaluviales Vs=59.44N0.109z0.426

Arenasaluviales Vs=38.55N0.176z0.481

Arcillasaluviales Vs=78.1N0.116z0.35

TodoslossuelosdelPlioceno Vs=121.75N0.101z0.216

ArenasdelPlioceno Vs=52.04N0.359z0.177

ArcillasdelPlioceno Vs=140.61N0.049z0.232

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Dondeρ0 yVosonladensidadylavelocidaddelasondastransversalesdelsuelopatrónrespectivamente.Mientrasqueρi yVi sonladensidadponderadaylavelocidaddeondastransversalesequivalenteparaelcorteestu‐diado.Consistentementeconelmétodoem‐pleado para determinar la intensidadregional,seconsiderócomosuelopatrónalos terrenos S2 (arcillas carbonatadas). En

estecasodeestudio,laprofundidaddein‐vestigaciónseextiendehastalos30m.Lavelocidaddelasondastransversaleshastalos primeros 30 metros (Vs30) se definecomo:

Figura3.Mapageológico‐geotécnicodelalocalidaddeSanCristóbal.Figure3.Geological‐geotechnicalmapoftheSanCristobaltown.

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Dondehi yVisonlapotenciaylavelocidaddelasondastransversalesencadaunodelosnivelesi,respectivamente.Neselnúmerodeestratosconsideradosenlostreintaprimerosmetros.

4.Resultadosydiscusión

4.1. Caracterizacióngeológico‐geotécnica

Deacuerdoconelanálisisdelascolumnasli‐tológicas y descripciones obtenidas en 67

sondeos,seestablecieron3gruposlitológi‐cos,segúnserepresentaenlaFigura3:Grupolitológicoaluvialreciente:Estosdepó‐sitosserelacionanconlasterrazasfluvialesdelRíoSanCristóbal,constituidosporarenaspocoarcillosas,arenasygravasarenosas,decolorcarmelitaconvetasgrises,queclasifi‐can,segúnelSistemaUnificadodeClasifica‐ción de Suelos (SUCS) (Casagrande, 1948),comoarenasarcillosas(SC)ygravasarcillosas(GC). Son sedimentos poco consolidados,comoindicaelbajovalor‐Nde18(Tabla3yFigura 4.B). El valor obtenido de Vs (~142

Tabla3.Descripcióngeotécnica(valorN,densidadnaturalyestimaciónempíricadeVs)delosgruposlitológicosdescritosenSanCristóbal.

Table3.Geotechnicaldescription(valueN,naturaldensityandempiricalestimationofVs)oflithologicgroups,de‐scribedinSanCristobal.

Densidad Media/Grupo

Medidasdel Valor‐N Media/ Medidasdenatural mediana Vs

litológicovalor‐N (SPT) mediana densidad

promedio* densidad (m/s)(SPT) promedio* valor‐N natural(g/cm3) húmeda

Aluvialesrecientes 30 18 1.07 14 2.00 1.06 142AluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario 1209 31 1.02 42 2.03 1.00 290

CarbonatadoArcillas

81 34 1.04 15 2.07 1.02 345delNeógeno

carbonatadasRocaintacta ‐ ‐ ‐ ‐ 2.30** ‐ 1070**

*Elcálculopromediodelosvaloresseharealizadoponderandoeltotaldemedicionesexistentes.**Valoresasumidosdetrabajosprecedentes.

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Tabla4.ComparacióndelosrangosdevaloresdeondasSdeterminadosenestetrabajo,mediantelasecuacionesempíricasdeAkinetal. (2011)conlosofrecidosenlaliteratura.ClasificaciónsísmicadelosterrenosdeSanCristó‐

bal,segúnLomtadze(1977)ylasnormascubanaNC46:1999yespañolaNCSE‐02.Table4.ComparisonoftherangesofS‐wavesdeterminedinthestudy,usingtheempiricalequationsofAkinetal.(2011)withthoseofferedintheliterature.SeismicclassificationofthelandsofSanCristobaltown,accordingLom‐

tadze(1977)andCubanstandardsNC46:1999andSpanishNCSE‐02.

Tipode TipodeGrupo terreno terreno

Tipode Vs(m/s) Vs(m/s) Vs(m/s) Vs(m/s)

litológico Lomtadze NC46:terreno Lomtadze NC46: NCSE‐02 Akinetal.

(1977) 1999NCSE‐02 (1977) 1999 (2011)

Aluvialesrecientes IV S3 IV 100‐700 <240 <200 100‐220AluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario V S2 III 200‐700 240‐450 200‐400 180‐330

CarbonatadoArcillas

V S2 III 200‐700 240‐450 200‐400 260‐400delNeógeno

carbonatadasIntercalacionesdecalizasyMargas

II S1 I 400‐3400 >800 >750 1070*

*Valorasumidodetrabajosprecedentes.

m/s),unidoasuscaracterísticaslitológicas,leconfiereaestegrupolitológico,lacategoríadeterrenoS3oIV,segúnlanormacubanaNC46: 1999 y española NCSE‐02 respectiva‐mente(Tabla4). Lapotenciadeestossedi‐mentososcilaentrelos5y25m,pudiendoalcanzarperíodosdominantessuperioresa0.5s.

EnlaTabla4,amododevalidación,semues‐traunacomparacióndelosrangosdeveloci‐dadesdelasondasS;determinadosenestetrabajomediantelasecuacionesempíricasdeAkinetal. (2011)conlosofrecidosporLom‐tadze(1977)ylasnormascubanayespañolacitadasanteriormente.

GrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Pleistocenoinferior:Ladistribuciónespacialypotenciadeestossuelosestámuybiende‐finida(Figura3).Lamayorpartedelainfra‐estructuradeSanCristóbaldescansasobreestegrupolitológico,yaciendoconcordante‐mentesobrelasrocascarbonatadasneóge‐nas.Lasarcillas,arcillasarenosasyarenas

arcillosascongravas,sonlaslitologíasmásrepresentativas; las que clasifican por elSUCS,comoarcillasinorgánicasdebajacom‐presibilidad(CL),arcillasinorgánicasdealtacompresibilidad(CH)yarenaarcillosa(SC).Elvalor‐Npromedioesde31yladensidadna‐turalde2.03 g/cm3,conunarelaciónmediamediana de 1.02 y 1.00 respectivamente(Tabla3yFigura4.A),mostrandoungradodeincertidumbreprácticamentenulo (TerrenoS2). La capacidad de amplificación sísmicapara estos sedimentos, se incrementa enaquellossitiosconespesoressuperioresalos30m.

GrupolitológicocarbonatadodelNeógeno:Eselgrupolitológicoconmenosafloraciónyniveldeestudio.Estárepresentadopetrográ‐ficamenteporalternanciasdecalizasymar‐gas fosilíferas,alcanzandoespesores supe‐rioresalos50m.Eltechodelgrupo,general‐menteestámeteorizadoyloconformanarci‐llas carbonatadas (CH según el SUCS) confragmentosdecalizas.ElvalordeVsparalarocanometeorizadaesde1070m/s,loque

Figura4.A.RelaciónentrelavelocidaddeondasSyladensidadnatural;B.Relacióndeladensidadnaturalyelvalor‐N,delosmaterialesestudiados,indicativosdelgradodesusceptibilidadsísmicadelossuelosdelpueblode

SanCristóbal.Figure4.A.RelationshipbetweentheS‐wavevelocityandthenaturaldensity;B.Listofnaturaldensityandvalue‐N

ofstudiedmaterials,indicativeoftheseismicsusceptibilityofsoilsintheSanCristobaltown.

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corresponderíaaunmaterialdeltipoS1,enlaclasificaciónde lanormacubanaNC46:1999ytipoIenlanormaespañolaNCSE‐02.Losperíodosdominantessoninferioresa0.1s,siendolosmenossusceptiblesalaamplifi‐caciónsísmica.

4.2. Susceptibilidadalaamplificaciónsísmica,segúnlosvaloresdeperíodosdominantes

Laevaluacióndelosespesoresdesedimen‐tos,elvalor‐Nyladensidadnatural,haper‐mitido hacer una primera división

Figura5.Mapadezonaciónsísmica,divididoenseisrangosdesusceptibilidadalaamplificaciónsísmica,segúnlosvalo‐resdeperíodosdominantesobtenidosempíricamenteysurelaciónconlosincrementosdeintensidadmacrosísmica.Figure5.Seismiczonationmap,dividedintosixrangesofsusceptibilitytoseismicamplification,accordingtothevalues

ofdominantperiods,obtainedempirically,andtheirrelationshipwiththeincreasesofmacroseismicintensity.

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Tabla5.Situacionesgeológicas‐geotécnicasparticularesparacadarangodeperíododominanteyvariacióndeintensi‐dadsísmica.

Table5.Particulargeological‐geotechnicalconditionsforeachdominantperiodrangeandvariationofseismicintensity.

PeríododominanteVariaciónde

Descripcióndelperfillitológico(T=4H/Vs)

laintensidadsísmica(∆I)

>0.5s 0.5

0.4a0.5s 0

0.5

0.3a0.4s

0.2a0.3s 0

0.1a0.2s 0

<0.1s ‐0.5

‐1

CorteconformadoporsuelosdelgrupolitológicoAluvialesrecientesoAluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario,hastalaprofundidadde30myenocasioneshastalos40maproximadamente.LasrocascarbonatadasdelNeógenoapare‐cencomosegundacapa.GrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario,hastalaprofundidadde25maproximadamente.LasrocascarbonatadasdelNeógenoaparecencomosegundacapa.SuelosdelGrupolitológicoAluvialreciente,conespesorde15msobrelasrocascarbonatadasdelNeógeno.GrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternariocompactos,hastalaprofundidadde25maproximadamente.LasrocascarbonatadasdelNeógenoaparecencomosegundacapa.GrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario,hastalaprofundidadde15maproximadamente.LasrocascarbonatadasdelNeógenoaparecencomosegundacapa.GrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario,hastalaprofundidadde10maproximadamente.LasrocascarbonatadasdelNeógenoaparecencomosegundacapa.AfloranlossuelosaluvialesmarinosdelPlioceno‐Cuaternarioconespesoresinferioresa10m.LasrocascarbonatadasdelNeógenoaparecencomose‐gundacapa.Corte conformado por las rocas del Grupo litológico carbonatado delNeógeno,conunapotenciasuperioralos50m.

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geológico‐geotécnicayformularlasprimerasvaloracionesreferentesasucomportamientosísmico (Figura5).Unavezdeterminada lapotenciadelosdepósitosnoconsolidadosylaVsencadasondeo,sepudodeterminarelperíododominanteencadapunto.Apartirdelasrelacionesempíricasempleadas,sede‐terminaronseisclasesdeperíodosdominan‐tes(>0.5;0.4a0.5;0.3a0.4;0.2a0.3;0.1a0.2y<0.1s)querespondenaochosituacio‐nesgeológico‐geotécnicas(Tabla5).

Laclase1eslamásproclivealaamplificaciónsísmica. Según su cartografía, se relacionaconlossuelosdelgrupolitológicoaluvialre‐cienteysusparámetrosgeotécnicossonlosmásdesfavorables(Tabla3;Figura4.AyB).Enestaclase,seincluyentambiénlossuelos

aluvialesmarinos,cuandoalcanzanespeso‐resmayoreso iguales a 30m. Mientras laclase6eslamenossusceptible,conelgrupolitológicocarbonatadodelNeógenoensu‐perficieomuycercadeella.

4.3. Caracterizacióndelefectolocal,enfun‐cióndelavariacióndelaintensidadmacro‐sísmica

ConocidalaintensidadesperadaenelpueblodeSanCristóbal(6‐7gradosMSK),paraunperíododeretornode50años(Chuy,2003)yel incremento de la intensidad, según elefectodesitio,sepuedenreajustarlosvalo‐resdeintensidadmacrosísmicaesperadosencadazonadelpueblo.Enestecasodeestu‐

dio,seobtienencuatrovaloresde∆I(‐1;‐0.5;0; y +0.5) en las 60 columnas litológicas,dondeseefectuaronloscálculos.

Según la relación intensidad macrosísmica–estructurasconstructiva– daños(Tabla6)deKárniketal.(1984),paraintensidadesentre6y7gradosMSK,sepuedenpronosticardañosdecategoría1parael50%deconstruccionesdetipoA.CartográficamenteestosdañosseesperanenedificacionesconstruidassobreelgrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Pleistocenoinferior,conpotenciaentrelos10y20m.Losdañosesperadospudieranincre‐mentarseenlossectoresidentificadoscon∆I=+0.5 (Figura5).Mientrasquelosdañosenlaszonascon∆I=‐1o ‐0.5seríanmínimos, según laescalaMSK, la categoría de los daños sería 0, elseismoseríaperceptibleporlaspersonasyanimales,losobjetoscolgadossedesplaza‐rían.Estepronósticoserelaciona,conlain‐fraestructura ubicada en aquellos sitios,dondelasrocascarbonatadasdelNeógenoafloranoestánmuycercadelasuperficie.

5.Conclusiones

Lainterpretaciónlitológicadelareddeson‐deos,permitiólaclasificacióngeológico‐geo‐técnica de San Cristóbal en 3 gruposlitológicos:Aluvial reciente,AluvialmarinodelPlioceno‐PleistocenoinferioryCarbona‐tadodelNeógeno.Estadivisiónrespondealagénesis,disposicióndelosmaterialesyasuspropiedadesfísicas.

Mediante la descripción litológica de cadasondeoyelvalor‐Ndepenetraciónestándar,sepudoobtenerempíricamente laVsparacadagrupolitológico.Conestosdatos,sees‐timóelperíododominante (T)decada te‐rreno,definiéndoseseisclasesdeperíodosdominantes(>0.5;0.4a0.5;0.3a0.4;0.2a0.3;0.1a0.2y<0.1s).Laclase1(T>0.5)eslamássusceptiblealaamplificaciónsísmica,representadaporcortesaluvialesrecientesoaluviales marinosdelPlioceno‐Pleistocenoin‐feriormuypotentes(> 30m).

Seobtienencuatrorangosde∆I(‐1;‐0.5;0y+0.5)enlos60sondeos,dondeseefectua‐

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Tabla6.Tiposdeestructurasconstructivasysusdaños,segúngradosdeintensidadsísmicaMSK‐64.Adaptadoporlosautores,apartirdeKárniketal. (1984),alascondicionesdeláreadeestudio(N(%):Porcentajedelosdaños,DC:

Categoríadelosdaños,losvaloressubrayadossonestimadoscomplementarios).Table6.Typesofbuildingstructuresandtheirdamages,accordingtodegreesMSK‐64.AdaptedbytheauthorsfromKárniketal.(1984)andappliedtotheconditionsofthestudyarea(Nin%:Percentageofdamages;DC:Categoryof

damages;estimatedunderlinesvaluesarecomplementary).

Intensidad TiposdeestructurasMacrosísmica A B C

MSK‐64 N(%) DC N(%) DC N(%) DC

V 95 0 100 0 100 045 0 95 0 100 0

VI 50 1 5 15 210 1 15 0 50 0

VII 35 2 35 1 50 150 3 50 25 410 2 10 1 10 0

VIII 35 3 35 2 35 150 4 50 3 50 25 5 5 4 5 3

ronloscálculos.Lazonacorrespondienteaun∆Ide+0.5,guardarelaciónespacialconlaClase 1 de períodos dominantes, confir‐mandolaaltasusceptibilidadsísmicadesusmateriales.Ladelimitacióngeográficadeestazona,esdegranutilidadparalosingenieroscivilesyplanificadoresdelterritorio.

Lasusceptibilidadsísmicadelgrupolitológicoaluvialreciente, enlaszonasaledañasalvalledelRíoSanCristóbal,puedeestaracompa‐ñadaporeldesarrollodefallasygrietasdedespegueenlosbordesyescarpasdesuste‐rrazasfluvialessuperiores.

Agradecimientos

LosautoresagradecenalCentroNacionaldeInvestiga‐cionesSismológicas(CENAIS),alaEmpresaNacionaldeInvestigacionesAplicadas(ENIA)yalDepartamentodeGeologíadelaUniversidaddePinardelRíodeCuba,yalosInstitutosdeGeofísicaydeGeografíadelaUni‐versidadNacionalAutónomadeMéxico,suapoyoalostrabajosdecampo,ensayosdelaboratorioyprocesa‐mientodelainformación,durantelosproyectos“Eva‐luaciónyconservacióndelmacizogeológicoconfinesconstructivos”y“MicrozonaciónsísmicadelpueblodeSanCristóbal”.Alosrevisoresanónimoslagratitudporsusvaliososcomentariosyacertadassugerenciasdu‐ranteelprocesodearbitrajecientífico.

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