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CÁLCULO DEL PELIGRO SÍSMICO PROBABILÍSTICO PARA EL VALLE DEL CAÑÓN DEL COLCA

Región de Arequipa

Hernando Tavera

Lima - Perú

2016

CÁLCULO DEL PELIGRO SÍSMICO PROBABILÍSTICO PARA EL VALLE DEL CAÑÓN DEL COLCA

Región de Arequipa

Hernando Tavera

RESÚMEN EJECUTIVO

El Valle del Cañón del Colca se encuentra ubicado en una región de alta actividad

sísmica con origen en los principales sistemas de fallas que se encuentran distribuidas a

ambos márgenes del valle. Considerando este escenario, es importante realizar estudios

que permitan conocer el comportamiento probable del peligro sísmico en la región a fin de

planificar y mitigar los efectos que se podrían producir a la ocurrencia futura de un sismo.

Este comportamiento puede ser evaluado conociendo el peligro sísmico. En este estudio se

ha calculado los valores de aceleraciones probabilísticas para nueve (9) localidades

ubicadas en el Valle del Cañón del Colca, siendo los valores obtenidos para periodos de

retorno de 100, 500 y 1000 años, acordes con la sismotectónica propia de la región.

Cálculo del Peligro Sísmico Probabilístico para el Valle del Cañón del Colca

Instituto Geofísico del Perú / Dirección de Ciencias de la Tierra Sólida / Unidad de Sismología

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ÍNDICE

RESÚMEN EJECUTIVO

1.- INTRODUCCIÓN

2.- SISMICIDAD EN EL VALLE DEL CAÑON DEL COLCA

2.1.- Sismotectónica local

2.2.- Sismicidad regional y local

3.- PELIGRO SÍSMICO PROBABILÍSTICO

3.1.- Definición de parámetros sísmicos

3.2.- Determinación del peligro sísmico

CONCLUSIONES

Bibliografía



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1.- INTRODUCCIÓN

El Perú se encuentra ubicado en una de las regiones de mayor actividad

sísmica en el mundo y por lo tanto, está expuesto de manera continua al peligro de

ocurrencia de sismos que trae consigo pérdidas de vidas humanas y materiales.

Dentro de este contexto, es necesario realizar estudios que permitan conocer de

manera aproximada el comportamiento más probable de este peligro en un

determinado punto a fin de planificar y mitigar los efectos que podrían producir.

Una manera de conocer este comportamiento, es a través de la evaluación del

peligro sísmico.

El peligro sísmico es analizado a partir del método probabilístico utilizando

la metodología desarrollada por Cornell (1968) y actualizado por Ordaz et al

(2007). El método permite integrar la información sismotectónica, los parámetros

sismológicos y las leyes de atenuación, obteniéndose como resultado los valores de

aceleración probables a presentarse en nueve (9) localidades ubicadas a lo largo

del Valle del Cañón del Colca (región Arequipa): Chivay, Maca, Ichupompa, Yanque,

Achoma, Lari, Madrigal, Pinchollo y Cabanaconde, además del volcán Sabancaya.

Figura 1: Valle del Cañón del Colca, región Arequipa.



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2.- SISMICIDAD EN EL VALLE DEL CAÑÓN DEL COLCA

El peligro sísmico debe ser estimado a partir de la identificación de las

principales fuentes sismogénicas, además de la geología y tectónica, y para ello se

requiere básicamente información sísmica detallada del área de influencia y/o

estudio.

2.1.- Sismotectónica local

El valle del Cañón del Colca se encuentra bordeado de importante actividad

tectónica reciente y puesta en evidencia por Huamán et al (1993) y Huaman et al

(1995) a partir del análisis e interpretación de imágenes satelitales del tipo

Landsat MSS y observaciones de campo (Figura 3). Loa autores indican que la

importante deformación tectónica local está representada por las fallas de

Ichupampa, Huanca y el sistema Huambo- Cabanaconde (fallas de Solarpampa y El

Trigal). Estas trazas de falla de tipo normal, se encuentran ubicadas en los

extremos NE, SO y NE del complejo volcánico Ampato-Sabancanya-HualcaHualca

(Sébrier, 1985). Según la Figura 3, en la región existe un importante número de

lineamientos que sustenta el desarrollo de altos índices de deformación netamente

superficial.

Los sismos más importantes y recientes se produjeron en los años 1991,

1992 y 1998 (Figura 4). El primer sismo ocurrió el 23 de julio de 1991 con una

magnitud de 5.4 Mw (foco a 4 km de profundidad) y epicentro a 6 km al SE de la

localidad de Maca. El sismo produjo importantes asentamientos y deslizamientos

de tierra, además de numerosos desprendimientos de rocas a lo largo de las

pendientes del río Colca. Las localidades más afectadas, fueron las de Lari y Maca,

en donde el 20% y 80% de las viviendas fueron destruidas, además de 14 personas

fallecidas y numerosos heridos. Estas localidades soportaron intensidades de VIII



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grados en la escala de Mercalli Modificada, MM (Rodríguez y Huamán, 1992). El

segundo sismo ocurrió el 1 de Febrero de 1992, con una magnitud de 5.0 Mw y foco

a 5 km de profundidad. El epicentro del sismo fue localizado a 3 km al NO de las

localidades de Hituhuasi y Visconoja en Pampa Sepina. Este sismo fue seguido por

un importante número de réplicas y produjo la caída de rocas y asentamientos de

tierras en el valle de Sepina. Las localidades más afectadas fueron Huituhuani,

Sahuana y Layuni, donde la intensidad máxima llegó a VI MM (Antayhua y Tavera,

2002).

Figura 3: Principales sistemas de fallas y lineamientos en la región del Cañón del Colca - Arequipa

El tercer sismo ocurrió el 12 de Abril de 1998 con una magnitud de 5.2 Mw y

epicentro localizado a 9 km al sur de la localidad de Cabanconde y a 13 km al NE de

Huambo. Este sismo no produjo daños personales; sin embargo, casi el 50% de las

viviendas de ambas localidades fueron dañadas y destruidas debido a la

precariedad de sus construcciones (adobe y piedras). Además, algunas carreteras

fueron interrumpidas por la caída de rocas y tierra. Las localidades más afectadas



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fueron las de Huambo, Cabanaconde, Tapay y Choco, las mismas que soportaron

intensidades máximas de V (MM). El sismo de 1998 fue seguido por un importante

número de réplicas de magnitudes menores que incrementaron la preocupación y

zozobra de la población.

Figura 4: distribución epicentral de los sismos de Maca, Sepina y Cabanacone-Huambo de 1991, 1992 y 1998. Las flechas rojas indican la orientación de los ejes T obtenidos de estudios de microtectónica

y las flechas verdes y grises, la orientación de los ejes T y P deducidos de los mecanismos focales (Antayhua y Tavera, 2002)

Posteriormente, el 17 de julio de 2013, el sistema de fallas, Huambo-

Cabanaconde, se reactivó nuevamente con la ocurrencia de un sismo de magnitud

5.7Mw (Tavera et al, 2013), con epicentro a 9 km al NE de la localidad de Huambo

y foco a tan solo 7 km de profundidad (Figura 5). El evento produjo en superficie

intensidades de VI (MM) y daños importantes en las localidades de Hambo y

Cabanaconde con el derrumbe de 35 viviendas de adobe-piedra y alrededor de 80

con rajaduras. En la ruta Huambo-Cabanaconde se produjo deslizamientos de



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piedras y tierra que obstaculizaron el tránsito en las carreteras. En las localidades

de Maca, Lari y Madrigal, el sismo fue sentido fuerte por todos. Se informó de

derrumbes cerca de la localidad de Tapay y otros en lo largo del Cañón del Colca.

En estas localidades la intensidad evaluada fue de V (MM). En la localidad de Aplao

se sintió relativamente fuerte produciendo que algunas personas abandonen sus

viviendas. En esta localidad la intensidad evaluada fue de IV (MM).

Figura 5: Ubicación epicentral del sismo del 2013 y distribución espacial de los sismos reportado por el IGP como sentidos en las localidades de la región sur del Perú entre los años 2011 y 2013.

2.2.- Sismicidad regional y local

Cuando se analiza el mapa de sismicidad de la región sur del Perú (Figura 6),

se observa que los sismos de foco superficial (círculos rojos), están presentes

mayormente frente a la zona costera y tienen su origen en el proceso de fricción

de placas. Estos sismos llegan a presentar grandes magnitudes y daños en áreas

extensas, por ejemplo el sismo del 2001 (8.2 Mw). Es posible que este sismo, por su

tamaño, haya producido algunos efectos secundarios en el valle del Colca como

deslizamientos de piedras y tierra en áreas de pendiente alta. Del mismo modo, en



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la Figura 6 se observa la presencia de un área con ausencia de sismos frente a los

departamentos de Moquegua y Tacna, siendo reconocida por los sismólogos como

una zona de silencio sísmico y que debe dar origen, en el futuro, a un nuevo sismo

de elevada magnitud (Chlieh et al 2010; Pulido et al 2013; Tavera 2014), el mismo

que volvería afectar a toda la región sur del Perú. Los grandes sismos son cíclicos o

recurrentes en el tiempo.

Figura 6: Mapa de sismicidad para la región sur del Perú. Para identificación de los epicentros, ver la leyenda.

Del mismo modo, en la Figura 6 se observa que en el interior del continente,

en la zona que considera el valle del Colca, se tiene acumulación de epicentros

sísmicos confirmando que la misma, es altamente sísmica. Localmente, en la Figura

7 se muestra la distribución espacial de los sismos ocurridos durante el periodo

2005 y 2015 en el Valle del Cañón del Colca, observándose que sus epicentros se

encuentran cubriendo a las principales trazas de fallas locales que controlan la

deformación superficial a lo largo del valle, así como en el entorno del complejo

volcánico de Huallca Huallca-Sabancaya-Ampato. Esta sismicidad confirma que la

zona ha sido, es y será por siempre afectada por sismos de manera frecuente; por



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lo tanto, la población y principalmente sus autoridades, deben considerar que el

peligros símico es parte de la evolución geodinámica local y regional.

Figura 7: Mapa de sismicidad local en el valle del Colca. Para identificación de los epicentros, ver la leyenda.



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3.- PELIGRO SÍSMICO PROBABILÍSTICO

El Peligro Sísmico puede ser definido como la probabilidad que en un lugar

determinado ocurra un sismo de una determinada magnitud igual o mayor que un

valor fijado a priori. Si los sismos ocurren durante una serie de tiempo, entonces

no son independientes unos de los otros y desde el punto de vista físico, es

necesario mucho tiempo para la acumulación de la suficiente energía para producir

un sismo de gran magnitud; por lo tanto, es poco probable que estos sismos ocurran

en periodos de tiempo relativamente cortos. Dentro de estas ideas, la ocurrencia

de réplicas es el ejemplo más claro de que los sismos no son independientes.

De acuerdo a la teoría, la ocurrencia de un evento A dependerá de la

ocurrencia de otros mutuamente excluyentes y colectivamente exhaustivos. Por lo

tanto, de acuerdo al teorema de la probabilidad total, la probabilidad de ocurrencia

de A quedaría definida de la siguiente manera:

n

i ii EPEAPAP )(*)/()(

Siendo P(A/Ei) la probabilidad condicional que ocurra A, cuando Ei ocurra.

Dicho de otra manera, la aceleración (A) producida por un sismo en lugar

determinado es dependiente del tamaño del sismo (magnitud) y de la distancia al

punto de interés; es decir, si el tamaño del sismo (S) y su localización (R) son

tomados como variables aleatorias continuas y definidas por sus funciones de

densidad de probabilidad, fs(S) y FR(S) respectivamente, entonces, el peligro

sísmico definido por la probabilidad que la aceleración A sea igual o mayor que una

aceleración dada, será P(A i) y está dado por:

dsdrrfsfrsAPiAP Rs ).().(.,/



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3.1.- Definición de parámetros sísmicos

Para calcular el peligro sísmico en nueves (9) localidades ubicadas en el Valle

del Cañón del Colca, se considera el catalogo sísmico publicado por el Instituto

Geofísico del Perú para el periodo 1960 al 2015, así como las fuentes sismogénicas

y curvas de recurrencia definidas por Tavera et al (2012) debidamente

actualizadas para la región sur del Perú. En relación a las curvas de atenuación de

la aceleración, se hace uso de las leyes de atenuación propuestas por Young et al

(1997) para sismos con origen en la convergencia de placas o proceso de subducción

y para las fuentes sismogénicas continentales, la ley de atenuación propuesta por

Sadigh et al (1997). Actualmente, ambas leyes vienen siendo utilizadas en Perú en

razón que proporcionan resultados razonables desde el punto de vista

sismotectónico.

3.2.- Determinación del Peligro Sísmico

Conocidos y definidos para el Valle del Cañón del Colca, el total de

parámetros sísmicos requeridos, se procede a calcular las aceleraciones

probabilísticas para nueve (9) localidades considerando periodos de retorno de

100, 500 y 1000 años. Para el cálculo de estos valores, se hace uso del algoritmo

CRISIS-2007 (Ordaz et al, 2007), el mismo que permite evaluar la probabilidad de

ocurrencia de determinados niveles de aceleración pico en un punto y cuyo periodo

de retorno, corresponde simplemente al inverso de la probabilidad anual (Tabla 1).

Los valores de aceleración estimados en el presente estudio son las

horizontales máximas, y las verticales pueden ser estimadas empleando la relación

propuesta por Huaco (1982):

.av = 0.00247 + 0.49998.a



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donde, a es la aceleración horizontal obtenida en este informe y av la aceleración

vertical.

Tabla 1.- Peligro Sísmico para el Valle del Cañón del Colca

Va Valle del Cañón del Colca

Aceleraciones en “g”

Periodo Retorno

100 años

500 años

1000años

Volcán Sabancaya 0.191 0.302 0.365

Chivay 0.1723 0.2681 0.3242

Maca 0.1781 0.2794 0.3379

Ichupampa 0.1763 0.2763 0.3335

Yanque 0.1746 0.2733 0.3309

Achoma 0.1772 0.2780 0.3359

Lari 0.1767 0.2774 0.3357

Madrigal 0.1768 0.2778 0.3363

Pinchollo 0.1784 0.2804 0.3394

Cabanaconde 0.1839 0.2916 0.3520



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CONCLUSIONES

.- De acuerdo a la historia sísmica de las localidades distribuidas a lo largo del

Valle del Cañón del Colca, la continua ocurrencia de sismos han producido

intensidades de hasta VII en la escala Mercalli Modificada (MM). En cada

escenario, los daños observados consideraban el colapso de viviendas precarias,

procesos de licuación de suelos y de movimientos en masa (deslizamientos).

.- En la determinación del peligro sísmico en el Valle del Cañón del Colca se ha

considerado la actividad sísmica debida al proceso de subducción y

principalmente la asociada a la reactivación de los más importantes sistemas de

fallas distribuidas en la región y que en algún momento de su historia han

producido sismos de magnitud importante.

.- Las aceleraciones locales fueron obtenidas mediante el método probabilístico

para periodos de retorno de 100, 500 y 1000 años: localidades de Chivay, Maca,

Ichupampa, Yanque, Achoma, lari, Madrigal, Pinchollo y Cabanaconde, además del

volcán Sabancaya.



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Va Valle del Cañón del Colca

Aceleraciones en “g”

Periodo Retorno

100 años

500 años

1000años

Volcán Sabancaya 0.191 0.302 0.365

Chivay 0.1723 0.2681 0.3242

Maca 0.1781 0.2794 0.3379

Ichupampa 0.1763 0.2763 0.3335

Yanque 0.1746 0.2733 0.3309

Achoma 0.1772 0.2780 0.3359

Lari 0.1767 0.2774 0.3357

Madrigal 0.1768 0.2778 0.3363

Pinchollo 0.1784 0.2804 0.3394

Cabanaconde 0.1839 0.2916 0.3520



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