las ondas sísmicas y su registro hernando centro...

NOTAS DE OTRAS INSTITUCIONES

LasOndasSísmicasy su Registro

En general, losdañosqueproducenlossismosnoestánUmitadosa losalrededoresdelpuntodeemisióndelaenergia,sinoquelasdimensionesdeláreaafectadaestaenfuncióndirectadela

magnituddel sismoy de la profundidada la cualse ha producidola.ruptura.Porejemplo,muchosde los sismosqueocurrenen el bordeOestede Sudamérica(sismode Chilede 1960), producendañosadistanciasdelordende2000kmdelazonafoca!.Sinembargo,másalláde saberde laocurrenciade unsismoal sersentido,suestudioseha

desarrolladode maneraparalelaal de los sismógrafos,siendoestosinstrumentoslos que permitenregistrary amplificarmResdeveceselmovimientodelsuelopormedioselectrónicos.EnlaFigura1semuestralosregistrosdelsismodel 23 de Juniode 2001 (8.2Mw)obtenidosendiferentessismógrafosydistancias.Desdeelpuntodevistadelsismologo,lossismosseconstituyencomolafuentedeenergíaquepermitensondearlaestructurainternadelaTierra.sinconsiderarqueestossoncausadedestruccióny muerte.

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HernandoTavera

CentroNacionaldeDatosGeotisicos- SismoIogiaInstitutoGeofisicodelPerú

E-mail:jt.avera@geo.igp.gob.pe

Conlaapariciónde losprimerossismógrafos,a..finaldelsiglopasado,lossismólogosdescubrieronen el registrode lossismosunagranproliferacióndefasessismicas,deahíquelacomplejidadobservadaenlaseñalsismicaregistradaenunsismograma,noesprivilegiodeáreascercanasa lafuente,sinosemanifiestatambiénagrandesalStanoas.Engeneral,estacomplejidadnopuedeserexpftcadatotaJmenteconlateoriade lapropagacióndeondaselásticasenun mediohomogéneo(únicoainiciosdelsiglopasado),perosipermitióconsiderarquelaTierraposeeuna estructuracomplejaque groseramentepuedeacercarsea unadistn'buciónestratificadadecapasconcéntricas.Sedebemencionarquehastalos años30, los sismóIogossoloconsideranla existenciade lacorteza,mantoy núcleocomoestructuradelaTierra.Evidentemente,enlosúltimosañosesteconocimientohacambiadoraalCalmenteycadavezse lograconstruirestructurasmáscomplejas.

A la fecha,los sismólogoshan demostradoque los sismosdebenproducirdos tipos de ondaselásticas:las bodasde tipo P o

1ierr1X>(segundo$)

Figura f. Registros del Terremoto deArequipadel;!) de Junk:¡de 20()f obtenidos de esttidones SÍSlTlÍCdSubícaddS ti diferentes distdr1dds. El registro de la

estación TOQes de petiodo corto y las restantes de banda tind1.1. P:grupo de la fase PoS: grupo de J¡¡lasI!.s; lQ: grupo de J¡¡0f1dd love, lR: grupo de J¡¡0fJd¡¡

&yIeigh (ambas onddS superfk:iaIes). En paréntesis se indiaJ la d'1SWri1 Y el8ZÍl11tJIepk:entro-estadón.

14 Geonoticias- Septiembre,2002

primariasy lasdetipo 5o secundarias.Lasprimerassonsimilaresa lasondasacústicasy si consideramosquelaTierraesuncuerposólido,elsegundotipoproduciríaenellaefectosdedistorsión,deahíqueadiferenciadelosgasesy líquidos,lossólidosconservansuformay ofrecenresistenciaatodadeformación.LasrocasdelapartesuperficialdelaTierra(corteza)permitenlapropagacióndelasondasdecompresión(P)y decizalla(5).Duranteelsismo,eldeslizamientode lasparedesdelafallaexperimentanunadeformacióndecizalladurademanerarápidaprovocandolaemisióndeondas5entodasdirecciones.Elpasodeeste tipodeondasproducendeformaciónenlasrocasy cuandollegana lasuperficie,ellasprovocanen la superficie movimientoshorizontalesque se transmitena lasestructuras.Silafrecuenciadevibracióndelsueloespróximoa ladelasestructuras,seproduceelefectoderesonanciacausandolosdañosquefrecuentementeseobservaensuperficie.Ensismologíasepuedeestimarde maneragroseraque un sismoproduceondasS cincovecesmásenergéticasquelasondasP.deahíel interésespecialsobreestetipodeondas.Sinembargo,lasondassísmícasy enparticularlasondasSestánsometidas,durantesu propagacióna travésde lasdiferentescapas,aefectosde atenuacióndebidoa mecanismoscomola disipaciónde laenergíaa lo largodelasfisurasdelafalla,movimientosdelaguacontenidaenlosporosyfisuras,y difusióndelaenergíadebidoa laheterogeneidaddelmaterial.Engeneral,el efectodeestosmecanismossobrelasondassísmicasdependedel tipo de roca,de su composiciónquímicay de sutemperatura.Enestascondicioneslaenergíasereduceprogresivamentedurantesu propagacióny su comportamientocercade la superficiedependeráde la litologíade lascapassuperficiales.

Los Sismogramas

Lasismologíayelestudiodelossismoslograsudesarrolloenel momentoen que el númerode sismógrafosen el mundoeranmásprecisosy numerosos.Sedebeconsiderarquea iniciosdelsiglopasado,laobservaciónsismicaselimitabaa ladescripcióndetalladadelosefectosdelsismosobrelasconstrucciones,sobrela topografía,y sobreel niveldeaguaenlagosy rios.Elestudiode lasfallasactivasserealizómuchomastarde,unavezque se demostrósu relaciónconlos sismos.Eneltranscursodelsiglopasado,lasismometríase inicióconlaconstrucciónde osciladoresque por mediosmecánicoso fotográficosregistrabanelmovimientodel sueloen funcióndel tiempoutilizandoun estiletequetranscribia,sobreunpapeladheridoauntambor,elmovimientoproducidoporelsismo.Elpapelsobreelcualseregistrabala informaciónsísmicarecibíael nombredesismograma.Entrelosañosde 1880y 1895,JohnMilneinstala40 de estos instrumentos,siendosu principaldefectoelregistrardemaneracontinuaelmovimientoinicialdelsuelocausadoporelsismo.Paracorregiresteproblema,en 1889elsismóJogoalemánWiechertinventaelsismógrafoamortiguado,facilitandodeestamanerael registrorealdelmovimientodelsuelo.Estainformación,másconfiable,permitióconstruirlosprimerosmodelosparalaestructurainternadelaTierra.

En general, los sismógrafoseran desarrolladosutilizandoosciladoresconperiodosdeterminados(filtrosmecánicossobrelaseñaldetalmaneraquelosregistrosobtenidosnorepresentanelmovimientorealdelsuelo);por lo tanto,el registroprecisode lasondassísmicasesdificilporquelossismosemitenondasenunabandadefrecuenciasquevadesdemilésimasa variasdecenasde hertz. Losprimerossismógrafosoperabanconosciladoresdealtafrecuenciaconstruidosespecialmentepara registrarcon precisiónlos tiemposde llegadade las diferentesondasenfuncióndesudistanciaalafuente.Estainformaciónfueutilizada

paraconstruirlas tablasde tiemposde propagación,las mismasquefueronlabasepararealizara localizacióndesismos yconstruirmodelos

NOTAS DE OTRAS INSTITUCIONES'.

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cadavezmásdetalladosdela~structurainternade laTierra.A suvez,estosmodeloshanpermitidolOgrarmayorprecisiónenla localizacióndelossismos,conocersusparárrietroshipocentralesysudistribuciónenelespacio,siendoestosprimordia!esparacualquierestudiodesismología.Actualmente,enel mundo.existeunared de variosmilesde estaciones

sísmicas,siendo po~ibledeterminar con precisiónlos parámetroshipocentralesdesismosconmagnitudesmayoresa4.0cualquierasealaregiónendondehayanocurrido.~imismo,enregionessísmicamenteactivascomoelPerú,todoslossismosegnmagnitudespromediodelordende3.0

sondetectadosy localizadosCOoiedessísmicasregionalesy locales.

La Red Sísmica Mundial (WWSSN)

Laaparicióndelprimersismógrafoconregistrofotográficoenalañode 1915,permitiómejorarlaidentificacióndelasfasessísmicasyrestituirdemaneraconfiableelmovimientorealdelsuelo.Mí,la magnitudde lossismosysudistribucióna'hiv~1 mundialfuemejorconocidaaunquelos sismógrafosproporcionabaf'iinformaciónen diferentesbandasdefrecuencia.Afindehomogenei;¡:~rel tipoderegistro,enelaño 1960 losinvestigadoresnorteamericano$inicianla instalaciónde la primeraredsismicamundialconestacionessísmicasuniformesconocidacomoWW5SN.

Inicialmente,esta red tenia comofinalidaddetectar las explosionesnucleares.LaWWSSNpermitíaobtenerencadalugar,registrosidénticosysimultáneosde las componentesdel movimientodel ~uelosobredosbandasde frecuencias:una de.>pefÍodocorto 'altas frecuencias)conpéndulosde 1 segundode periodoinventandopor H. Benr,iofde launiversidadde California.A finaleSdel año 1965,se contabacon 128

estacionesde periodocorto yC?~su informafiónse elabo[óel primer4'atalogo mundialparasismoscOl1magnitudesmayoresa 4. Elotro tipo

de instrumentoinstaladoen cadáéstacióne$un sismógrafode periodolargoconmáximarespuestaenél'periododet5segundos (inventadoporPressy Ewingdela universidaddeColumbiá).Estetipo de instrumentoiniciael registrode la señalsísmicaen una bandade frecuenciasaún

inexplorada por los sismólogos.A la ausencia de sismos, estosinstrumentosregistrabanel ruidodefondodelaTierraenunabandadefrecuenciasde0.16 Hzy el ruidoproducidopor la actividadhumanaafrecuenciasmayoresa 10Hz.

El desarrollode la sismometríahásido importantepara lasismologíay hacontribuidodemaneradecisLVaenlaconfirmaciónde lahipótesisdelatectónicadeplacas.Asimismo,.estosnuevosinstrumentoshanpermitidoprofundizarde maneraespectacularen el estudiode lasondassismicasy porvezprimera,conocerdemaneraprecisalageometríay lanaturalezadelosmovimientosqueseproducenenlafuentesísmica.La informaciónsísmicaobtenidade esta red permitióa Isacks,Olivery5ykesen el año 1968 (observatoriode Lamont),confirmarque losdeslizamientosque se producenen lasfronterasde las placasson losresponsablesdelossismos,y quesutamañoycaracterísticassondebidosa lapropagaciónbrutaldelfrentederupturasobreunafallapreexistente.

La Red Sísmica Nacional

Actualmente,la RedSísmicaNaciRnalestacompuestapor 31estacionesdelascuales,20sondeperiodocortoy 11delasllamadasdeBandaAncha.Estaultimas,permitenel registrodelaseñalsísmicaenunabandadefrecuenciasquevadesde0.008 a 50Hz,deahíqueestenuevotipode instrumentohayaremplazadocompletamentea lasestacionesdela redWWSSN.Apartirdelaño 1931,lasestacionesinstaladasen Ñaña(Lima),Huayao(Huancayo)y Characato(Arequipa)integranlaWWSSNyhan contribuidoenormementea conocere identificarla ubicaciónycaracterísticasde las principaleszonassismogénicaspresentesen el Perú.

Septiembre, 2002 - Geonotidas15