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SERVICIO NACIONAL DE GEOLOGÍA Y MINERÍA
GEOLOGÍA PARA EL ORDENAMIENTO TERRITORIAL Y LA
GESTIÓN AMBIENTAL EN EL ÁREA DE IQUIQUE – ALTO
HOSPICIO, REGIÓN DE TARAPACÁ
Servicio Nacional de Geología y Minería
INFORME REGISTRADO IR-1353
SUBDIRECCIÓN NACIONAL DE GEOLOGÍA
2013
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------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ GEOLOGÍA PARA EL ORDENAMIENTO TERRITORIAL Y LA GESTIÓN AMBIENTAL EN EL ÁREA DE IQUIQUE-ALTO HOSPICIO, REGIÓN DE TARAPACÁ
INFORME REGISTRADO IR-1353, 2013
Inscripción No.240.454
© Servicio Nacional de Geología y Minería. Av. Santa María 0104, Casilla 10465, Santiago, Chile. Director Nacional: Julio Poblete C. Subdirector Nacional de Geología: Luis Ignacio Silva P.
Derechos reservados, prohibida su reproducción.
Edición Este informe no ha sido editado en conformidad con los estándares y/o nomenclaturas de la Subdirección de Geología de SERNAGEOMIN
Documento coordinado por: Mónica Marín D.
Referencia bibliográfica SERNAGEOMIN, 2013. Geología para el Ordenamiento Territorial y la Gestión Ambiental en el área de Iquique-Alto Hospicio, Región de Tarapacá. Servicio Nacional de Geología y Minería, Informe Registrado IR-13-53, 41 p., 5 mapas a diferentes escalas. Santiago.
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CONTENIDO
RESUMEN…………………………………….……………………………….….…………………...5 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 6 GEOMORFOLOGÍA .............................................................................................................. 7
Planicie litoral ................................................................................................................... 7 Acantilado costero ............................................................................................................ 7 Cordillera de la Costa ....................................................................................................... 7
Escarpes tectónicos ............................................................................................................. 8 Campos dunarios ................................................................................................................. 8 Redes de drenajes ............................................................................................................... 8
GEOLOGÍA ........................................................................................................................... 9 Depósitos sedimentarios no consolidados ........................................................................ 9
Depósitos antrópicos Han (Holoceno)................................................................................. 9 Depósitos aluviales PlHa (Pleistoceno-Holoceno). ............................................................. 9 Depósitos eólicos PlHe (Pleistoceno-Holoceno). ................................................................. 9 Depósitos coluviales PlHc (Pleistoceno-Holoceno). ............................................................ 9 Depósitos litorales PlHl (Pleistoceno-Holoceno). ................................................................. 9 Gravas de Alto Hospicio OPah (Oligoceno-Plioceno). ......................................................... 9
Secuencias estratificadas ............................................................................................... 10 Rocas volcánicas Kiv (Cretácico).. ..................................................................................... 10 Grupo Huantajaya Jsgh (Jurásico). .................................................................................... 10 Rocas volcánicas Jsv (Jurásico). ....................................................................................... 10
Rocas intrusivas ............................................................................................................. 10 Rocas Intrusivas Kii (Cretácico). ........................................................................................ 10 Rocas Intrusivas Jsi (Jurásico). .......................................................................................... 11
RESPUESTA SÍSMICA ....................................................................................................... 12 Propósito y alcance del estudio ...................................................................................... 12 Metodología ............................................................................................................... 1313 Microzonificación sísmica de las ciudades de Iquique y Alto Hospicio ........................ 1313
FALLAS CUATERNARIAS Y ESTIMACIÓN DE PELIGRO SÍSMICO ........................... 3216 Peligro Sísmico………………………………………………………………………………….20
REMOCIONES EN MASA ................................................................................................... 22 Introducción ................................................................................................................ ….22 Tipos de remociones en masa observados en el área de estudio…………………...……22
Caída de rocas. .............................................................................................................. 2322 Flujos detríticos o aluviones. .............................................................................................. 24 Flujos secos ........................................................................................................................ 26 Conos de derrubios ............................................................................................................ 26
Zonificación del peligro de susceptibilidad de remociones en masa………………………28
Zona de peligro alto de caída de rocas.. ........................................................................ 2329 Zona de peligro medio de caída de rocas.. ........................................................................ 29 Zona de peligro bajo de caída de rocas ............................................................................. 30 Zona de peligro alto de flujos de detritos. .......................................................................... 30
Zona de peligro medio de flujos de detritos. ...................................................................... 30
Zona de peligro bajo de flujos de detritos. ......................................................................... 30
PELIGRO DE INUNDACIÓN POR TSUNAMI ..................................................................... 31 Introducción .................................................................................................................... 31 Zonas de seguridad ante un evento de tsunami ............................................................. 32 Peligro de inundación por tsunami ................................................................................. 32 Inundación por marejadas………………………………………………………………...……34
REFERENCIAS ................................................................................................................... 38
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INDICE DE FIGURAS
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Figura 1. Traza de falla Zofri en la ciudad de Iquique, afectando a rocas de la Formación Punta Barranco.
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Figura 2. Falla Bajo Molle, tiene una orientación general N78°W y el plano una inclinación de 30-32°N.
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Figura 3. Escarpe de la falla Tarapacá, vista orientada al este. 19
Figura 4. Diagrama esquemático que representa los rasgos morfológicos, destacando el alzamiento del piedemonte. Modificado de Carrizo et al (2008).
19
Figura 5. Vista de Falla Los Cóndores, con una zona de falla que alcanza los 80 cm de espesor.
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Figura 6. Escarpe Estación Las Carpas, vista hacia el oriente. 20
Figura 7. Esquema metodológico para la zonificación del peligro de remociones en masa. 23
Figura 8. Caídas de rocas por extracción de material en la base del acantilado costero cercano a la Ruta A-16, acceso a Iquique.
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Figura 9. Caída de rocas en escarpe de la Falla Zofri 24
Figura 10. Obras de protección para evitar desprendimiento de rocas en Ruta A-16. 25
Figura 11. Flujos detríticos en Acantilado costero, quebrada Zofri, vista desde Iquique. 26
Figura 12. Flujo de arena seco (Fotografía G.D. Plage, tomado de MAP-GAC, 2007). 27
Figura 13. Zona de extracción de áridos en el pie del Acantilado costero. 28
Figura 14. Mapa de Remociones en masa de Iquique y Alto Hospicio, escala 1:20.000 29
Figura 15. Mapa de Remociones en masa del sur de Iquique, escala 1:50.000. 31 Figura 16. Mapa de Peligro de Inundación por Tsunami y Remoción en Masa.
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Figura 17. Marejadas (03/07/2013) inundando la zona urbana de Iquique, sector Playa Cavancha
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Figura 18. Marejadas del 3 de julio de 2013, inundando sector Museo Corbeta Esmeralda. 36
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INDICE DE TABLAS
Página
Tabla 1. Clasificación según NEHRP de las distintas unidades geológicas, de acuerdo a los valores de Vs30 obtenidos en el área de estudio.
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Tabla 2. Distancias que alcanzan diferentes valores de PGA para cada estructura, calculados en base a las leyes de atenuación de Ambraseys y Douglas (2003).
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Tabla 3. Eventos históricos de terremotos que han afectado las Regiones de Arica y Parinacota, Tarapacá y Antofagasta, Norte de Chile (Centro Sismológico Nacional, CSN, 2013).
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MAPAS FUERA DE TEXTO
MAPA 1. GEOLOGÍA BÁSICA
MAPA 2. RESPUESTA SÍSMICA
MAPA 3. FALLAS CUATERNARIAS Y ESTIMACIÓN DE PELIGRO SÍSMICO
MAPA 4. PELIGRO DE REMOCIONES EN MASA
MAPA 5. PELIGRO DE INUNDACIÓN POR TSUNAMI
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RESUMEN
El presente documento es el resultado de la investigación realizada durante el año 2013 en el área de Iquique-Alto Hospicio, que comprende aproximadamente 230 km2, entre los 20º09’-20º21’S y los 70º04’W y la línea de costa, y abarca las temáticas de geología básica, respuesta sísmica de suelos, fallas cuaternarias y estimación de peligro sísmico, peligro de remoción en masa y peligro de inundación por tsunami.
El área de estudio presenta tres dominios geomorfológicos principales: Planicies litorales, Acantilado costero y cordillera de la Cota, así como subunidades morfológicas que corresponden a escarpes tectónicos, campos dunarios y redes de drenaje.
Se caracteriza por un clima desértico con nublados abundantes, que se manifiesta como niebla o camanchacas en sectores de la cordillera de la Costa; una escasa oscilación térmica diaria, y apenas unos 6º a 7º de diferencia entre los meses cálidos y fríos, junto con la casi inexistencia de precipitaciones.
En ella afloran depósitos sedimentarios de origen aluvial, eólico, coluvial y litoral, del Pleistoceno-Holoceno; depósitos de gravas con intercalaciones cineríticas, del Oligoceno-Plioceno, denominadas Gravas de Alto Hospicio; secuencia estratificada volcánico-sedimentaria y rocas intrusivas plutónicas e hipabisales, del Cretácico; y secuencias sedimentarias y rocas intrusivas principalmente plutónicas, del Jurásico.
Las rocas y minerales industriales relacionadas con la construcción habitacional y las obras civiles, son los áridos. Estos corresponden a gravas, gravillas y arenas, que se obtienen desde los depósitos sedimentarios coluviales, especialmente en canteras ubicadas en el extremo sur del área.
Los principales peligros geológicos se relacionan con la actividad sísmica y con procesos de remoción en masa. Se reconocieron 3 zonas según la respuesta sísmica de los suelos, determinadas a partir de sus frecuencias fundamentales de microvibraciones y las velocidades de onda de corte (Vs30), las que a su vez se subdividen de acuerdo a las unidades geológicas involucradas (suelos o roca). En general, la respuesta de sitio es buena a muy buena, ya que existe una escasa susceptibilidad a la amplificación de las ondas sísmicas, siendo las rocas volcánicas cretácicas (Kiv), los depósitos litorales (PlHl), las gravas de Alto Hospicio (OPah) y las rocas intrusivas del Jurásico (Jsi) y Cretácico (Kii), las que presentan la mejor respuesta sísmica. Las recomendaciones generales para prevenir y mitigar el peligro sísmico, apuntan a la regulación de nuevas construcciones, a la observancia de la normativa vigente y a la mantención de planes de emergencia y difusión. Las aceleraciones horizontales máximas, asociadas a fallas cuaternarias, se estimaron partir de la magnitud, tipo de falla y tipo de suelo, asumiendo un tipo de suelo equivalente a roca blanda o suelo duro, de acuerdo a las disposiciones del NERPH, siendo el sistema E-W de fallas, el que mostró los valores más altos de aceleración.
Las remociones en masa de mayor impacto presentes en el área, corresponden a principalmente a caída de roca y flujos detríticos o aluviones y, secundariamente, a flujos secos de arena, para las cuales se han definido zonas de alto, medio y bajo peligro, respecto de la susceptibilidad tanto de generación como de alcance de estos fenómenos. Los eventos causantes de estos procesos superficiales son sismos de gran intensidad y en menor medida precipitaciones intensas y/o prolongadas.
Otro fenómeno peligroso reconocido en el área, asociado al peligro sísmico, corresponde a inundación por tsunami, respecto del cual se ha identificado una zona de inundación y una zona de seguridad, ubicada sobre los 30 m s.n.m., de acuerdo a las recomendaciones del SHOA y ONEMI.
Los resultados generales de estos estudios se presentan en cinco mapas temáticos, que entregan, además, recomendaciones generales a considerar en la planificación territorial y la gestión ambiental.
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INTRODUCCIÓN
El crecimiento demográfico, la expansión urbana y el desarrollo económico de las últimas décadas en el país, han llevado asociados una serie de problemáticas relacionadas con el adecuado uso del territorio y de los recursos naturales existentes. La demanda cada vez mayor por recursos naturales, el creciente volumen de residuos sólidos y líquidos, la ocupación de lugares afectados por procesos naturales peligrosos y, en general, una alta demanda y competencia por el uso del territorio, son sólo algunos de los conflictos asociados a las actividades humanas. En ese contexto, la información geológica se constituye en factor fundamental para avanzar hacia el desarrollo sustentable de las comunidades.
Con el fin de satisfacer la creciente demanda de información para el manejo responsable del medio ambiente, el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) comenzó, a finales de los años 90 del siglo XX, a realizar estudios geológico-ambientales integrados. Desde el año 1998 se han publicado los trabajos realizados en las áreas de Puerto Montt-Frutillar (Antinao et al., 2000), Santiago (Antinao et al., 2003), Osorno (Pérez et al. 2003), Valdivia (Arenas et al., 2005) y Temuco (Troncoso et al., 2007); están en la etapa de publicación Antofagasta (Falcón et al., 2013), y Castro (Páez et al., 2013); e iniciando el proceso de edición Rancagua (SERNAGEOMIN, 2013). Estos estudios, que abarcan importantes zonas urbanas del país, así como sus entornos rurales, comprenden una serie de mapas temáticos que integran los aspectos más importantes de las disciplinas geológicas relacionadas con la temática ambiental, así como recomendaciones generales para apoyar procesos de planificación territorial y gestión ambiental.
El presente trabajo comprende las ciudades de Iquique y Alto Hospicio, y sectores aledaños, localizados en el borde costero de la región de Tarapacá, entre los 20º09’-20º21’S y los 70º04’W y la línea de costa; cubre un área aproximada de 230 km2. La población aproximada entre ambas ciudades alcanza a 279.408 habitantes (Censo 2012). La ciudad de Iquique se sitúa en una pequeña planicie litoral ubicada en la base del acantilado costero, con alturas medias de 30 m s.n.m. en la zona urbana, siendo los sectores poblados más altos aquellos ubicados hacia el sur, en la falda del Cerro Dragón, duna linear cuya altura máxima llega a los 247 m s.n.m.; la localidad de Alto Hospicio ocupa una extensa peniplanicie desarrollada en la cordillera de la Costa hacia el sureste de Iquique, a una altura media de 550 m s.n.m. Ambas ciudades se encuentran interconectadas mediante la Ruta 16, que sube desde Iquique, por el escarpe costero por alrededor de 400 m s.n.m. Existe otra vía de acceso por el sur a la ciudad de Iquique, que la conecta por la costa con la ciudad de Tocopilla, en la Región de Antofagasta.
El borde costero de la Región de Tarapacá, se caracteriza por un clima desértico con nublados abundantes, que se manifiesta como niebla o camanchacas en sectores de la cordillera de la Costa; una escasa oscilación térmica diaria y, apenas unos 6º a 7º de diferencia entre los meses cálidos y fríos, junto con la casi inexistencia de precipitaciones.
El presente informe es el resultado de la investigación realizada durante el año 2013 en el área descrita, y abarca las temáticas de geología básica, respuesta sísmica de suelos, fallas cuaternarias y estimación de peligro sísmico, peligro de remoción en masa y peligro de inundación por tsunami.
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GEOMORFOLOGÍA
Las principales unidades morfológicas reconocibles en el área de estudio son, de oeste a este: Planicie litoral, Acantilado costero y cordillera de la Costa, la que presenta serranías y pediplanos maduros que forman un relieve suavizado, sin mayores procesos activos que modifiquen las formas preexistentes (Börgel, 1983).
Planicie litoral
Corresponde a una terraza de abrasión marina, que se extiende prácticamente sin interrupciones a través de los 17 km que cubre el área en estudio. La roca del subsuelo se compone principalmente de rocas volcánicas del Cretácico Inferior (Kiv), aunque hacia el norte está cubierta por Depósitos Litorales del Pleistoceno-Holoceno (PlHl). El ancho varía entre 4 y 2 km, con una suave pendiente que asciende paulatinamente hacia el este y llegando a altitudes que sobrepasan los 100 m s.n.m. al estar en contacto con el Acantilado costero.
La planicie litoral no puede considerarse como una superficie plana absoluta (Veloso y Sánchez, 1991) Se presenta seccionada y levemente escalonada en sentido norte-sur, debido al fuerte control de las estructuras este-oeste. La diferencia más abrupta de esta unidad coincide con la traza de la Falla Zofri, donde se observa una diferencia de altura de hasta 30 m entre el bloque norte y el bloque sur.
Según Paskoff (1978-1979), este relieve habría sido labrado durante las variaciones de niveles marinos durante el Plioceno y Pleistoceno.
Acantilado costero
Se ubica entre la Planicie litoral y la cordillera de la Costa y se define como una escalón morfológico que se extiende de manera casi continua por más de 1.000 km, entre las latitudes de Arica y Taltal (Paskoff, 1978-1979). Presenta una altura entre 350 y 500 m con pendientes que alcanzan los 40°. Se dispone con una dirección aproximada N-S hasta llegar al sector de Bajo Molle, donde una estructura de orientación este-oeste (Falla Bajo Molle) rejuvenece el relieve.
El origen de esta subunidad ha sido objeto de estudio de varias investigaciones. Para algunos constituye un gran escarpe de falla normal, generado por el solevantamiento de la Cordillera de la Costa (Brüggen, 1950; Armijo y Thiele, 1990). Por otro lado, se ha postulado que corresponde a una gran plataforma de erosión marina cuya formación se debe, exclusivamente, a la intensa acción erosiva del mar a partir del Plioceno (Mortimer y Saric, 1972).
Finalmente, se ha postulado un efecto combinado entre actividad de fallas durante el Mio-Plioceno y un posterior retroceso por la acción del mar durante el Plio-Cuaternario (Paskoff, 1978-1979; Tolorza et al., 2009), aunque aún resta la discusión respecto de cuál de ellos sería más relevante en el control de su formación.
Cordillera de la Costa
Constituye un relieve positivo que se distribuye como una franja de orientación aproximada N-S a NNW-SSE (Carrizo et al., 2008). Las alturas promedio de las sierras comprendidas son de 950 m s.n.m y expone alturas máximas del orden de 1.200 m s.n.m, como es el caso de los cerros Guantaca (1.204 m s.n.m) y Huantajaya (1.192 m s.n.m).
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Esta unidad presenta un ancho aproximado de 40 km y se caracteriza por sierras aisladas rodeadas por peniplanicies que, en general, configuran un relieve suavizado, con depresiones a diferentes altitudes rellenas con depósitos de origen aluvial. Hacia el oeste se encuentra en contacto con el Acantilado costero, mientras que hacia el este grada suavemente hacia la Pampa del Tamarugal, nombre que recibe la Depresión Central en esa región.
Las superficies peniplanizadas se sitúan en depresiones intermontanas a diferentes elevaciones. Presentan una suave pendiente hacia el oeste, encontrándose con el Acantilado costero. Particularmente, en las planicies de Pampa el Molle se encuentra emplazada la ciudad de Alto Hospicio, siendo estas las de mayor extensión, y compuestas por una potente secuencia de gravas y materiales detríticos bien consolidados, de origen aluvial. Ello sugiere que las formas del relieve se formaron por la depositación de dichos materiales, durante el Mioceno-Plioceno, en épocas más lluviosas, lo que explica la presencia de quebradas y depresiones que funcionaban como lugares donde descansaba la descarga.
Además de estas unidades principales, existen subunidades que se sobre imponen a las primeras, y que corresponden a:
Escarpes tectónicos, dislocan el relieve, rejuveneciendo el paisaje, con orientaciones preferenciales son N-S y E-W y se representan en algunos casos como quebradas y sistemas de drenajes esporádicos.
Campos dunarios, como la Duna Dragón (Castro, 2004), ubicada en la Planicie
Litoral y otros más restringidos y ubicados en la Cordillera de la Costa, que se encuentran activos debido a la removilización de sus sedimentos.
Redes de drenajes, que se encuentran pobremente desarrolladas y/o preservadas,
a pesar de lo cual muestran una clara tendencia en sentido este-oeste. Se observan más desarrolladas y activas (Carrizo et al., 2008) cerca del Acantilado costero, en tanto que en el flanco oriental de la cordillera están menos desarrolladas, dado que no existen cursos de agua capaces de transportar los materiales resultantes de la erosión mecánica (Allmendinger et al., 2005).
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GEOLOGÍA BASICA
El área de estudio se inserta en la cordillera de la Costa y la Planicie litoral de la Región de Tarapacá, entre los 20º09’-20º21’S y los 70º04’W y la línea de costa. Las rocas que forman estos relieves son variadas y poseen un amplio rango de edad, cubriendo un lapso desde el Cuaternario hasta el Jurásico Medio (Mapa 1).
Depósitos sedimentarios no consolidados
Depósitos antrópicos Han (Holoceno). Residuos domiciliarios y de
construcción, arenas, gravas y bloques. Corresponden a depósitos originados por la acción humana, y se han diferenciado en residuos de obras civiles (escollera, pedraplén o terraplén), vertedero de Alto Hospicio y residuos inorgánicos de labores mineras. Además se observan acumulaciones de residuos domésticos y botaderos de residuos mineros, esparcidos al interior de la cordillera de la Costa, en caminos y quebradas, los cuales no se muestran en el mapa debido a la escala de trabajo.
Depósitos aluviales PlHa (Pleistoceno-Holoceno). Bloques, gravas, arenas y limos no consolidados con intercalaciones de cenizas, que se acumulan en el fondo de los causes de quebradas, laderas de los cerros y abanicos aluviales. Cubren parcialmente todas las unidades subyacentes, en zonas donde el relieve permite el transporte derivado de episodios esporádicos de escorrentía superficial.
Depósitos eólicos PlHe (Pleistoceno-Holoceno). Arenas de color pardo
amarillento, no consolidadas y bien seleccionadas, con tamaño de grano fino a medio; compuestas en más de un 50% por bioclastos calcáreos, 30% por fragmentos líticos y 20% por fragmentos minerales, principalmente cuarzo y plagioclasa (Paskoff et al., 1998). Se distinguen arenas formadoras de dunas longitudinales (Cerro Dragón) y transversales (depositados en la Planicie litoral y en la cordillera de la Costa); y mantos de arena, intercalados o que cubren depósitos aluviales, ubicados en algunas zonas de la cordillera de la Costa, y sobre los depósitos coluviales acumulados al pie del Acantilado costero.
Depósitos coluviales PlHc (Pleistoceno-Holoceno). Bloques, gravas y arenas
polimícticas no consolidadas, acumulados en el pie de laderas de alta pendiente, principalmente en las laderas del Acantilado costero. Los depósitos aluviales cubren las unidades cretácicas y los depósitos litorales, y engranan lateralmente con los depósitos eólicos.
Depósitos litorales PlHl (Pleistoceno-Holoceno). Arenas con abundantes
fragmentos fósiles, intercaladas con arenas finas laminadas, conglomerados fosilíferos y coquinas con un grado de consolidación variable (Marquardt et al., 2008), preservadas en una sucesión de terrazas de abrasión marina y cordones litorales.
Las capas tienen una buena estratificación, con espesores entre 20 y 90 cm., y se caracterizan por una abundancias de bioclastos calcáreos (ca. 70%), sin retrabajo ni transporte, además de un porcentaje menor de líticos volcánicos (Paskoff et al., 1998). La unidad se encuentra parcialmente cubierta por Depósitos coluviales (PIHc) y Depósitos eólicos (PIHe), con los cuales podría existir una relación de engrane.
Gravas de Alto Hospicio OPah (Oligoceno-Plioceno). Secuencia de gravas y
areniscas de origen aluvial, bien consolidadas, con intercalaciones de ceniza de caída y cenizas retrabajadas, que aflora, principalmente, en la localidad de Alto Hospicio. Localmente, se observan secuencias de limos con mantos evaporíticos que engranan lateralmente con las gravas. Yace en discordancia angular y erosiva sobre las formaciones jurásicas y cretácicas del área, en disconformidad sobre todas las unidades intrusivas, y en paraconcordancia con los Depósitos aluviales (PlHa),
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Depósitos coluviales (PlHc) y Depósitos eólicos (PlHe). Su espesor es variable y alcanza un máximo de 350 m (Blanco et al., 2012), y se encuentra fuertemente cementada por sales y/o nitratos. Edades obtenidas, por metodología 40Ar/39Ar, en plagioclasa y biotita de un nivel de ceniza intercalado en la parte superior de la secuencia, entregó valores de 2,77±0,03 y 5,8±0,16 m.a. (Marquardt et al., 2008), dando así una edad mínima pliocena para el depósito.
Secuencias Estratificadas
Rocas volcánicas Kiv (Cretácico). Secuencia volcano-sedimentaria continental,
compuesta por areniscas, conglomerados, brechas volcánicas y andesitas traquíticas que pertenecen a la Formación Punta Barranco. En esta formación se han diferenciado dos tipos de facies: (a) las facies volcánicas son brechas volcánicas rojizas a pardo rojizas, y andesitas traquíticas y, (b) facies sedimentarias compuestas por areniscas rojas y grises, de grano medio, conglomerados con clastos de calizas, y andesitas traquíticas intercaladas. Los afloramientos de esta formación se encuentran limitados por la traza de la Falla Zofri por el norte y la Falla Los Verdes, al sur del área de estudio.
Grupo Huantajaya Jsgh (Jurásico). El Grupo Huantajaya pertenece al nuevo
esquema estratigráfico propuesto por Sepúlveda y Vásquez (2012) para las unidades sedimentarias acumuladas en la cuenca de tras arco jurásica en el norte de Chile, denominada Cuenca de Tarapacá (e.g., Mpodozis y Ramos, 2008). Este grupo incluye a las formaciones Caleta Ligate, El Godo, Santa Rosa y Estación Montevideo, y en el área de estudio solo afloran las tres primeras mencionadas. La formación Caleta Ligate es la unidad basal del grupo y se compone de arenisca calcárea fosilífera y brechas piroclásticas y volcánicas con bloques riolíticos en la base. La Formación El Godo comprende una secuencia de lutitas bituminosas, alternadas con margas y lutitas rojas, con un espesor aproximado de 850 m, y la Formación Santa Rosa está compuesta por caliza masiva fosilífera de color gris claro, y se distribuye en el sector centro-oriente, aflorando solo al E del área, con espesores que alcanzan los 200 m.
Rocas volcánicas Jsv (Jurásico). Corresponden a la representación del arco
volcánico del Jurásico inferior-Medio, y están distribuidas en afloramientos discretos, en sectores meridionales del área del estudio, integrados en la denominada Formación Oficina Viz. Se define como una secuencia volcánica continental monótona, compuesta de basaltos y andesitas basálticas, con un espesor promedio de 1.000 a 1.500 m. Se correlaciona tradicionalmente con la Formación La Negra, que aflora, principalmente, en la cordillera de la Costa de la Región de Antofagasta.
Rocas Intrusivas
Rocas Intrusivas Kii (Cretácico). Las rocas pertenecientes a este grupo
corresponden, principalmente, a granitos y pórfidos andesíticos, emplazados durante el Cretácico Inferior. Estas unidades intruyen a las secuencias de Grupo Huantajaya y a las rocas volcánicas del Cretácico Inferior (Kiv), Formación Punta Barranco. El granito, llamado Granito Molle por Marquardt et al. (2008), corresponde a un microgranito de biotita con textura porfídica y matriz de grano fino, con minerales máficos reemplazados por óxidos de hierro. Está expuesto al sur de la ciudad de Alto Hospicio, en el sector pampa Molle, y en reducidos afloramientos ubicados en el Acantilado costero. Los pórfidos andesíticos se describen como cuerpos hipabisales de textura porfídica y composición andesítica a daciandesítica, que ocurren en el sector oriental de la cordillera de la Costa y se presentan como pequeños stock,
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diques y/o filones de dimensiones variables.
Rocas Intrusivas Jsi (Jurásico). Corresponden al Batolito Punta Negra y a
cuerpos menores en forma de filones. El primero corresponde a un cuerpo intrusivo de composición predominantemente granodiorítica, con rocas claras muy silíceas hacia el sur y una zona marginal de rocas oscuras dioríticas, que aflora en el sector septentrional del área de estudio, inmediatamente al norte de la traza de la Falla Zofri.
Los filones comprenden cuerpos hipabisales de composición daciandesítica y textura porfírica fina, de color gris oscuro a gris verdoso. Intruyen a las formaciones jurásicas y están cubiertos por los depósitos de edad cenozoica.
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RESPUESTA SÍSMICA
En la zona norte de Chile, entre los 16º y 22º de lat. Sur, existe una brecha sísmica; los sismos más destructivos de los que se tiene registro (Ms 8,5), son los del 13 de agosto de 1868 y del 09 de Mayo de 1877, con una intensidad de VIII (MM) para la ciudad de Iquique. Por esta razón, se considera que la zona tiene una madurez sísmica y diversos autores han planteado la inminente ocurrencia de un terremoto de magnitud mayor a 8 (e.g., Comte y Pardo, 1991; Tapia et al., 2002).
Las ciudades de Iquique y Alto Hospicio, emplazadas en el borde costero de la Región de Tarapacá, en las coordenadas de referencia longitud 70º8`O y latitud 20º14`S, se ubican en esta brecha sísmica; además, han presentado un crecimiento explosivo en las últimas décadas, ocupando áreas en las cuales se desconoce la respuesta sísmica de los suelos. Incluso, los antecedentes históricos de los efectos generados por los megasismos de 1868 y 1877, señalan una ocupación de los sectores de la ciudad fundados sobre roca basal, lo cual permite inferir una buena respuesta de sitio, con escasa o nula amplificación de la onda sísmica.
Actualmente, existen una serie de métodos geofísicos y geotécnicos que permiten determinar las características dinámicas de los suelos, y la consiguiente variabilidad de su respuesta sísmica. Esta información es fundamental como parámetro para definir las acciones mitigadoras, así como para el diseño y construcción sismorresistente.
En este estudio se hace un análisis de los antecedentes disponibles hasta la fecha, incluyendo una caracterización de los suelos de fundación, y los datos aportados por el proyecto Fondef D10/1027:+Andes, que en este caso consistieron en registros de microtemblores y en la determinación de velocidad media de las ondas de corte, en los 30 metros superficiales del terreno (Vs30).
Propósito y alcance del estudio
El propósito de este estudio es elaborar una microzonificación sísmica de las ciudades de Iquique y Alto Hospicio, a partir de investigaciones geológicas y geofísicas, con el fin de contar con una aproximación al comportamiento dinámico de los suelos frente a un movimiento sísmico.
Esta información será representada en un mapa de microzonificación sísmica escala 1:20.000, basado en la integración de estudios de geología y geomorfología, información de sondajes geotécnicos, determinación del período predominante de oscilación del suelo y velocidad de ondas de corte (Vs30), para la delimitación de zonas de respuesta similar frente a una acción sísmica.
Las restricciones del estudio tienen relación con el efecto de borde de cuenca, que no fue considerado, y que podría ser importante debido a la diferencia de cota de más de 300 metros, existente en el Acantilado costero que separa las ciudades de Iquique y Alto Hospicio. Tampoco se dispuso de modelos gravimétricos que permitan definir la morfología del sustrato rocoso y la potencia real de los depósitos sedimentarios. Por otra parte, la falta de datos hidrogeológicos, dejó excluida la variable del agua subterránea; se trabajó bajo el supuesto que no existen acuíferos en el área y que la presencia de agua subterránea depende de las posibles roturas de cañerías y de ductos de agua potable o alcantarillado de la misma zona urbana.
Esto último implica una restricción importante en los resultados de este estudio, dado que los depósitos sedimentarios existentes se encuentran, en la mayoría de los casos, cementados por sales solubles y, por tanto, los efectos inmediatos de un evento sísmico se
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encuentran supeditados al efecto posterior, provocado por la deformación causada por la disolución de los suelos de fundación, particularmente, en la localidad de Alto Hospicio, debido al daño provocado por el sismo en la red de agua potable y alcantarillado.
Metodología
Para estimar la frecuencia predominante de vibración del suelo en el área de estudio, se utilizaron los datos aportados por el proyecto Fondef D10/1027: +Andes, que consiste en mediciones de microtemblores. Se aplicó el método propuesto por Nogoshi e Igarachi (1970; 1971) y popularizado por Nakamura (1989) para determinar la frecuencia fundamental de oscilación del suelo (inverso del periodo fundamental). Este método se basa en la relación de los espectros de Fourier entre la componente horizontal y vertical de los registros de microtemblores. Se utiliza como fuente de energía la actividad humana (ejemplo: tráfico vehicular, maquinaria industrial, entre otros) como también la energía de los fenómenos naturales (ejemplo: viento, oleaje, presión atmosférica) que hacen vibrar el suelo con cierta estabilidad. La estimación de la frecuencia predominante toma como hipótesis que la energía de los microtemblores está compuesta, principalmente, por ondas superficiales Rayleigh, y que los efectos de sitio se deben a un alto contraste de impedancia, entre una capa de suelo blando sobre uno más duro; su efectividad se limita a los estratos más superficiales del suelo, generalmente a menos de 50 m de profundidad.
Esta metodología permite una buena correlación entre los daños producidos por grandes terremotos, la geología superficial y las frecuencias fundamentales del suelo (Leyton et al., 2011), según casos estudiados en la zona centro sur de Chile luego del sismo del 27/F 2010 (Vivallos et al. 2010; Ramírez et al. 2012).
El mapa de suelos de fundación utilizado, consiste en una geología simplificada, elaborada a partir de los mapas de Marquardt et al. (2008) y Blanco et al. (2012); junto con la información aportada por 61 sondajes, que permitieron caracterizar la estratigrafía y estimar la extensión para las distintas unidades de depósitos sedimentarios, hasta una profundidad media de 10 m bajo el nivel de superficie. Lo anterior, fue complementado con la geomorfología del área, y las descripciones estratigráficas y propiedades geotécnicas, recogida de los sondajes disponibles.
Se realizó una estimación de la amplificación sísmica esperada, considerando un valor de 8,0 Ms magnitud y distancia hipocentral de 112 km, para el terremoto probable en la ciudad de Iquique (Roldán et al., 2005). Para esto se siguieron las disposiciones propuestas por la National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP, 2004), para determinar la amplificación del movimiento en las distintas unidades geológicas reconocidas en las ciudades de Iquique y Alto Hospicio, según el mapa de geología simplificada. NEHRP define un esquema de clasificación geológica estandarizada según el lugar, y especifica factores de amplificación para las distintas clases de suelo definidas, basándose principalmente, en la velocidad media de las ondas de corte en los 30 metros superficiales del terreno (Vs30). En la tabla 1 se muestra la clasificación de los suelos según las disposiciones NEHRP, para cada una de las unidades geológicas, los valores de Vs30 fueron aportados por el proyecto Fondef +Andes.
Microzonificación sísmica de las ciudades de Iquique y Alto Hospicio
De la integración de los datos geológicos y los resultados de la campaña geofísica, se elaboró un mapa de respuesta sísmica de las ciudades de Iquique y Alto Hospicio (Mapa 2). Los datos geofísicos utilizados corresponden a 69 mediciones de Vs30 y 92 registros de microtemblores, usando el método de Nakamura, aportados por investigadores externos en el marco del proyecto FONDEF D10/1027: + Andes.
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Los resultados de estos estudios geofísicos fueron contrastados con la geología local, observándose una clara diferenciación del suelo, hacia el sureste, lo cual se interpreta como efecto de una roca basal ubicada a mayor profundidad, con la presencia de unidades sedimentarias de potencias mayores a 50 m, que corresponden a depósitos eólicos en manto y lineales, estos últimos conocidos como Cerro Dragón, y a conos de coluvios, depositados en el pie del escarpe costero.
Los valores obtenidos para Vs30 muestran una buena respuesta sísmica del suelo, en comparación con la clasificación de suelos realizada inicialmente por Ramírez (2012) en base a las disposiciones NEHRP, en una estimación preliminar de amplificación sísmica de las ciudades de Iquique y Alto Hospicio. En la mayoría de los casos, la respuesta empírica es mejor a la esperada, tal como muestra la Tabla 1; es el caso de la unidad Gravas de Alto Hospicio (OPah), en que el Vs30 tiene valores desde 686 a 1185 m/s.
Tabla 1. Clasificación según NEHRP de las distintas unidades geológicas, de acuerdo a los valores de Vs30 obtenidos en el área de estudio.
Clase Suelo Descripción Vel. media onda de corte 30 m (m/s)
Unidad Geológica Vs30 (Empírica)
A Roca dura - -
B
Roca Rocas volcánicas del cretácico (Kiv), Depósitos litorales (PlHl), Gravas de Alto Hospicio (OPah), Depósitos aluviales (PlHa)
686 - 1185
C Suelo muy denso o Roca blanda
Depósitos eólicos (PlHe), Depósitos coluviales (PlHc), 357 - 471
D Suelo rígido - -
E Suelo blando - -
F Suelo requiere evaluación específica
Depósitos antrópicos (Han) -
Los valores obtenidos en rocas volcánicas del cretácico (Kiv), en la zona de falla Zofri muestran Vs30 de 573 -722 (m/s), mientras que entre esta zona de falla y los terrenos ubicados hacia el sur, estas mismas rocas, en parte cubiertas por depósitos litorales (PlHl) -con una potencia inferior a 4 m- muestran Vs30 mas altos, entre 799 y 1124 (m/s). Los resultados obtenidos en zonas al sur de Iquique, medidos sobre depósitos eólicos (PlHe) y depósitos coluviales (PlHc), muestran valores entre 357 y 471 (m/s). Como se indica en la Tabla 1, estos resultados corresponden a Vs30 característicos de roca y suelo muy denso o roca blanda, es decir, una respuesta muy favorable ya que implica una escasa amplificación de las ondas sísmicas superficiales.
El Mapa de Respuesta Sísmica (Mapa 2), muestra las distintas zonas identificadas como unidades con respuestas de sitio homogéneas, identificadas de acuerdo a las frecuencias fundamentales obtenidas del análisis de microtemblores, en conjunto con la clasificación de suelos realizada en base a las disposiciones NERPH. En el mapa se observan los puntos de registros de microtemblores, con sus respectivos períodos predominantes (T0), los que permiten reconocer claramente tres zonas, una con valores de T0 mayores, otra con valores menores a 0,5 s, que se relacionan con distintos grados de compacidad del suelo y con la potencia de la cubierta sedimentaria, y una tercera zona
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correspondiente a los sitios ocupados por depósitos de origen antrópico, que por la heterogeneidad de los mismos requieren de estudios especiales.
Los valores bajos de período predominante (menores a 0,5 s), indican la cercanía a la superficie de los afloramientos rocosos o suelos duros, o bien, se pueden interpretar como la densificación del suelo producto de la cementación con sales, por efecto de las escasas precipitaciones existentes en la zona. Los valores más altos (mayores a 0,5 s) corresponden a zonas conformadas por suelos de origen coluvial y eólico, con mayor profundidad de materiales rocosos o suelos duros. Los límites de los polígonos que representan las zonas, son producto de la integración de la información geológica y de los registros de microtemblores, intersectados con las curvas de isoperíodos, por lo que la delimitación de su trayectoria tiene asociada un margen de incerteza.
En el mapa se indican también las áreas cubiertas por depósitos poco consolidados, de potencias importantes (mayores a 30 m), tales como el sector de Cerro Dragón y los depósitos coluviales ubicados al pie del escarpe costero. Esta identificación especial, se debe a que estos depósitos tienen una alta susceptibilidad de presentar asentamientos diferenciales durante un evento sísmico de gran magnitud, lo cual se evidencia en el informe de daños elaborado por Marquardt y Naranjo (2005), luego de un sismo de Mw 7,8 que afecto la región. En este se indican importantes eventos de remociones en masa, del tipo caída de rocas, ocurridas en la Ruta A-16, que une las ciudades de Iquique y Alto Hospicio, a lo cual se suma daños considerables provocados por asentamientos diferenciales de orden < 20 cm sobre arenas del Cerro Dragón, principalmente en sectores donde estos depósitos no se encuentran confinados.
Se descarta la ocurrencia de fenómenos de licuefacción, con excepción del sector de Zofri, debido a que en esta zona se desconoce la profundidad del nivel freático y la potencia del relleno sedimentario pobremente consolidado, los cuales son factores críticos a la hora de evaluar la susceptibilidad del suelo a este tipo de fenómenos (Falcón y Ramírez, 2012).
Las zonas mencionadas anteriormente y representadas en el Mapa 2, se describen a continuación:
Zona I: Estos sectores tienen una respuesta de H/V con registros planos, sin un pico bien definido o con valores mayores a 7 Hz de frecuencia fundamental. Corresponden, principalmente, al subsuelo del área ubicada sobre afloramientos de rocas volcánicas del Cretácico (Kiv), y depósitos litorales (PlHl) con potencia inferior a 4 m, donde se emplaza el centro de la ciudad de Iquique. También incluye la respuesta de los suelos de Alto Hospicio, constituido por las gravas del mismo nombre que presentan una señal muy plana. Presentan velocidades de onda de corte (Vs30) entre 686 y 1185 m/s. Estos valores se extrapolaron al resto de las unidades de rocas graníticas intrusivas plutónicas e hipabisales expuestas en el área de estudio, debido a que, en general, presentan una competencia mayor, por menor índice de fracturamiento y mayor densidad relativa. Un comportamiento anómalo se observa en algunos puntos registrados en rocas volcánicas del Cretácico (Kiv), al sur de la falla Zofri, donde se tienen valores de período predominante mayor a 0,5 Hz, con frecuencias entre 1 y 2 Hz.
Zona II: Estos sectores tienen una respuesta de H/V con valores de período predominante mayor a 0,5 Hz, con frecuencias fundamentales entre 1 y 2 Hz. Corresponden, principalmente, al subsuelo del área ubicada sobre depósitos eólicos (PlHe) y depósitos coluviales (PlHc), ubicados al sur de la ciudad de Iquique y en el pie del escarpe costero. Presentan velocidades de onda de corte (Vs30) entre 357 - 471m/s. Por extrapolación se incluyeron en esta zona, aquellos suelos pobremente compactados correspondientes a depósitos aluviales (PlHa).
Zona III: Corresponde a los sitios ocupados por depósitos de origen antrópico, que por la heterogeneidad de los mismos requiere de estudios especiales.
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Zona IV: Zonas de comportamiento irregular por las condiciones geomorfológicas y escasa compactación del suelo (independiente del grado de cementación). No se recomiendan las construcciones en altura sin una evaluación detallada de la demanda sísmica, considerando la condición del suelo menos favorable.
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FALLAS CUATERNARIAS Y ESTIMACIÓN DE PELIGRO SÍSMICO
Chile constituye una de las más importantes fuentes sismogénicas en el mundo, debido al alto nivel de acoplamiento entre las placas de Nazca (oceánica) y Sudamericana (continental). Este margen activo genera deformaciones de la corteza que, en un medio frágil, pueden generar sismicidad cortical. La fuente cortical la componen aquellos eventos que ocurren dentro de la placa Sudamericana, usualmente a profundidades menores de 30 km y están relacionados con la deformación activa de los Andes. Se manifiestan en forma de fallas activas, que al presentar movimiento pueden generar sismicidad.
En las inmediaciones de las ciudades de Iquique y Alto Hospicio, la cordillera de la Costa está caracterizada por un tipo de estructuras cenozoicas, de orientación NS, NWSE y EW, que han tenido una cinemática inversa desde al menos el Mioceno temprano-medio hasta el Holoceno (Allmendinger et al, 2010; Blanco et al., 2012). Diversos autores han propuesto un cambio de régimen extensional a compresivo, relacionándose fuertemente con la fragmentación de la placa Farallón a ca. 23 Ma, y subsiguiente comienzo de la subducción de la placa de Nazca (e.g. Lonsdale, 2005). La actividad cuaternaria de las fallas se expresa en la forma de escarpes de falla, algunas con exposición en superficie y otras no, rejuveneciendo el relieve en el que se emplazan las ciudades de Iquique y Alto Hospicio. Dichas estructuras deforman, principalmente, secuencias de gravas y areniscas de origen aluvial bien consolidadas, conocidas como Gravas de Alto Hospicio (Marquardt et al., 2008), del Oligoceno-Plioceno. Evidencias en el campo son, principalmente, el desarrollo de grietas extensionales en la cresta del escarpe, oblicuas a la orientación de la traza principal, relacionadas con la propagación del bloque colgante hacia superficie (Carrizo et al, 2008). Se distingue, además, la inversión del relieve en la forma de alzamiento de piedemonte de origen aluvial, con respecto a las sierras adyacentes.
A partir de la definición de falla sismogénica, que es aquella estructura capaz de generar sismos, se ha formulado el objetivo de estudiar la deformación durante el Cuaternario y la relación con su potencial sísmico, para posteriormente estimar, de manera preliminar, el peligro sísmico asociado a estas estructuras en la región. La metodología utilizada en este trabajo, fue considerar fallas potencialmente activas aquellas estructuras de traza igual o mayor a 5 km, que coinciden con rasgos morfológicos y/o presenten evidencias de deformación durante el Cuaternario.
Se reconocieron 3 orientaciones principales, siendo las más características las EW, que forman notorios escarpes de hasta 160 m de altura, y dislocan el relieve de la cordillera de la Costa (Mapa 3). Se reconocieron 5 estructuras con rumbos entre 75° y 90°, y entre 270° y 285° y, longitudes que varían entre los 5 y los 32 km. En términos tectónicos, las fallas de orientación E-W tienen una importancia local, ocurriendo solo entre los 19°S y los 21°40’S y han estado activas desde hace 6 m.a. hasta el presente (Allmendinger et al., 2009). Las fallas afectan Depósitos de gravas miocenas (OPah), Depósitos aluviales (PlHa), Depósitos litorales (PlHl) y Depósitos eólicos (PlHe). Dos de las estructuras más importantes, y que pertenecen a este sistema son, la Falla Zofri y la Falla Bajo Molle. La Falla Zofri tiene un largo de 20,19 km y se presenta como un escarpe de 50 m de altura, cuya cara se expone hacia el norte, separando al centro de la ciudad con el Barrio Industrial de Iquique, conocido también como “Zofri” (Figura 1). Por su parte, la falla Bajo Molle tiene una zona de ruptura de 13,9 km. y una exposición en superficie de 10 m en la costa, en el sector de Bajo Molle. El plano de falla es el contacto entre rocas volcánicas del Cretácico (Kiv) en el bloque yacente y depósitos de playa con fósiles de edad Pleistoceno-Holoceno (PlHl) en el bloque colgante, lo que implica una cinemática de acortamiento (Figura 2). La terraza más joven de los depósitos litorales (PlHl), de edad 125 ka (Blanco et al., 2012) es afectada por esta estructura, obteniéndose una edad mínima Holoceno para la deformación. Ambas estructuras son asociables a una compresión NNE-SSE, de acuerdo a las evidencias
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de acortamientos observadas en terreno, coincidentes con el régimen tectónico actual (Carrizo et al. 2008).
Figura 1. Traza de falla Zofri en la ciudad de Iquique, afectando a rocas de la Fm. Punta Barranco. La zona de falla es de 3 m, clastos angulosos y brecha de falla.
Figura 2. Falla Bajo Molle, tiene una orientación general N78°W y el plano una inclinación de 30-32°N. Se observa el contacto entre unidades volcanoclásticas del Cretácico Inferior y depósitos litorales del Pleistoceno-Holoceno.
Más al sur, la Falla Tarapacá presenta un rumbo EW y la traza tiene una longitud de 32,4 km. El manteo de la estructura es hacia el norte, pero aunque no se expone en superficie, se consideró de esta manera siguiendo el modelo estructural propuesto por Vásquez y Sepúlveda (2012), donde las fallas EW delimitan un Graben, teniendo actividad durante el Cretácico Inferior. La estructura es el contacto entre Gravas de Alto Hospicio y rocas volcánicas del Cretácico (Kiv), generando una leve inversión del relieve en la forma de piedemontes invertidos (Figuras 3 y 4).
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Figura 3. Escarpe de la falla Tarapacá, vista orientada al este. Se observa la inversión tectónica del relieve, donde el piedemonte (indicado en la línea punteada) es alzado con respecto al frente de montaña localizado inmediatamente al sur.
Figura 4. Diagrama esquemático que representa los rasgos morfológicos, destacando el alzamiento del piedemonte. Modificado de Carrizo et al (2008).
Las fallas de orientación NW-SE se reconocen como escarpes importantes, que atraviesan la comuna de Alto Hospicio. Son de traza continua y afectan principalmente a las Gravas de Alto Hospicio, deformando la superficie y dejando una flexura topográfica. Las fallas forman escarpes de fallas y escarpes de limbo de pliegue formados por la propagación de falla, en donde el plano principal no se expone en superficie. Es característico observar el desarrollo de gran cantidad de grietas abiertas ubicadas en la crestas de los escarpes, que se orientan oblicuas al rumbo de la traza principal de las estructuras. En algunos casos, las fallas no entregan información importante debido a la intervención antrópica que las afecta, a causa del rápido crecimiento que ha tenido Alto Hospicio. Han sido observadas en trabajos anteriores como escarpes de falla inferidas. Estás estructuras son de carácter muy local, y solo tienen expresión en la cordillera de la Costa, sin afectar la Planicie litoral.
Se reconocieron 6 estructuras cuyos rumbos varían entre 288° y 310°, con longitudes que alcanzan los 6,9 km. La falla Los Cóndores (Figura 5) ubicada en la ruta A-616, también conocida como “ruta del Zigzag” se expresa como un escarpe de falla, donde la traza tiene una orientación N60°W y 5 km de longitud. El plano de falla tiene una inclinación de 48-50°SW, siendo el contacto entre Gravas de Alto Hospicio (OPah) en el techo y rocas
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volcánicas de Cretácico (Kiv) en la base, evidenciando una cinemática inversa. La Falla Estación Las Carpas tiene una orientación general N62°W y forma un notorio lineamiento de 10,2 km de longitud. El plano de falla no se expone, sin embargo la cara del escarpe está orientada hacia el Norte (Figura 6), lo que sugiere una inclinación del plano principal hacia el sur. La falla afecta a Gravas de Alto Hospicio (OPah), de edad Oligoceno-Plioceno, lo que permite inferir que la deformación se produjo durante el Cuaternario.
Figura 5. Vista de Falla Los Cóndores, con una zona de falla que alcanza los 80 cm de espesor. Se observa el cambio de color de las litologías y el aumento de material triturado en las cercanías de la traza de la falla.
Figura 6. Escarpe Estación Las Carpas, vista hacia el oriente. Sobre la cresta del escarpe, se emplaza el Conjunto Habitacional Altos del Mirador, entregado a la comunidad a finales del 2006.
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Las fallas NS se reconocen como escarpes de falla, con una pobre exposición del plano de falla principal. Una de las características distintivas de este sistema, es la inversión del relieve expresada por un alzamiento del piedemonte, alcanzando, en algunos casos, alturas similares en las sierras adyacentes. La desconexión de las redes fluviales entre los frentes de montañas y los piedemontes invertidos, son también una evidencia de la deformación. Son las estructuras de menor cantidad, solo 3: Alacrán, Guantaca y Cerro Mollecito, y aunque todas se sitúan fuera del sector urbano de la ciudad, fueron consideradas en este estudio para estimar las variaciones del PGA, si la falla lograra romper completamente.
Peligro Sísmico
El peligro asociado a estas estructuras fue determinado mediante la metodología determinística, que analiza el peor escenario posible, es decir, considera el desplazamiento de la estructura completa y una posterior respuesta sísmica. Se reconocieron 16 estructuras, de las cuales 4 de orientación EW atraviesan la ciudad de Iquique. El sistema NW-SE está restringido a la localidad de Alto Hospicio, generando desniveles topográficos en la comuna.
Las magnitudes (Mw) máximas posibles, fueron calculadas a partir de las relaciones empíricas que relacionan el largo de ruptura con la cinemática de la estructura. Esta relación fue obtenida en base a datos mundiales de sismos superficiales, metodología propuesta por Wells y Coppersmith (1994). Los resultados obtenidos muestran que las magnitudes están en el rango entre 5,8 y 6,8, siendo las estructuras EW las que presentan los más altos valores (Tabla 2).
Debido la carencia de acelerogramas para eventos corticales en Chile, se consideró la ley de atenuación propuesta por Ambraseys & Douglas (2003), para el cálculo de la aceleración horizontal (PGA), debido a que se ajusta adecuadamente a las distancias cercanas a la fuente, reflejando mejor el movimiento producido en el campo cercano (<15km). A partir de la magnitud, tipo de falla y tipo de suelo, se estimaron las aceleraciones horizontales máximas (PGA), medidos en % de g, en caso de romper sísmicamente, de la forma:
Log y = b1+b2Ms+b3d+bASA+bsSs
y= PGA
Donde b1, b2, b3, bA y bs son constantes establecidas según el tipo de falla; Ms es la magnitud superficial; d es la distancia a la proyección en superficie del plano de ruptura; y SA y Ss toman el valor de 1 si el tipo de suelo es blando, y 0 si es roca.
Datos obtenidos de mediciones de Velocidad media de onda de corte en los primeros 30 m (Vs30) facilitados por la Pontificia Universidad Católica de Chile (PUC), muestran que en las ciudades de Iquique y Alto Hospicio, existen suelos blandos poco profundos, con una roca basal superficial (Ramírez, 2012). En este trabajo se considerará, para el área de estudio, un tipo de suelo C (Suelo denso y/o roca blanda), tomando el valor Sa=Ss = 0.
Los valores de PGA máxima obtenidos, fueron calculados con una zona de influencia de 1 km de la falla. La ocurrencia de terremotos en fallas activas se asocia a grandes aceleraciones en las cercanías a la fuente; sin embargo, las leyes de atenuación y datos de intensidad sugieren que su efecto decrece rápidamente con la distancia (Alfaro, 2011). Las distancias a las que alcanzan los diferentes valores de PGA para cada estructura, también se calculan en base a la ley de atenuación propuesta por Ambraseys y Douglas (2003). Se utilizaron los valores de PGA de control: 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15 %g, obteniendo la distancia en kilómetros desde la fuente.
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La metodología determinística considera la peligrosidad definida por el valor más alto del movimiento del terreno, generado por los distintos terremotos de magnitudes máximas, para cada falla (Gonzalez de Vallejo, 2002). De esta forma, en el mapa se zonifican las regiones según el parámetro PGA de las fallas estudiadas, consideradas como potencialmente activas. Las aceleraciones máximas obtenidas muestran valores entre 51.03%g y 32,2%g. La falla Tarapacá, cuya longitud alcanza los 32 km, es la que presentó los valores más altos de PGA (%g). En general, el sistema EW es el que mostró los valores más elevados, con un PGA promedio de 44,5%g, seguido con el sistema NS, y finalmente las Fallas de Alto Hospicio (sistema NWSE), que alcanzaron las más bajas aceleraciones máximas (32,2%g) (Tabla 2). Si bien los registros de sismicidad no muestran una clara asociación entre las estructuras cuaternarias estudiadas, es necesario considerar que los acelerógrafos utilizados están especialmente diseñados para captar magnitudes mayores (Mw>3), asociadas a terremotos de subducción (Mario Pardo, comunicación verbal). Por otra parte, el área de estudio se encuentra cercana a la zona de subducción, justo en una zona de mezcla de las fuentes sismogénicas: interplaca y cortical.
Las aceleraciones máximas esperadas en las ciudades de Iquique y Alto Hospicio, para un terremoto de subducción según los trabajos de Martin (1990) y Algermissen (1992), están en un rango entre 50%g y 58%g. Si se hace la relación entre las aceleraciones máximas obtenidas en este trabajo, y las aceleraciones máximas esperadas para un terremoto de interplaca (subducción), se puede observar que los valores obtenidos en la Falla Tarapacá son similares. Esto permite establecer que si dicha estructura logra romper sísmicamente su traza completa, podría generar aceleraciones máximas similares a las de un terremoto de subducción. Debido a la escasez de registros sísmicos, sólo pudo asociarse a dos eventos que por profundidad (43 km), podrían pertenecer a fuentes de interplaca más que a una cortical. Es necesario poder complementar con un catálogo sísmico de mayor precisión, para así tener presente la distribución de los epicentros, junto con los mecanismos focales y la distribución de los esfuerzos, que solo es posible obtenerlos con acelerogramas con una red densa de muestreo.
Tabla 2. Distancias que alcanzan diferentes valores de PGA para cada estructura, calculados en base a las leyes de atenuación de Ambraseys y Douglas (2003). La columna PGA máx. corresponde a los valores de aceleración (en %g) calculados en la cercanía de la fuente, a una distancia de 1 km.
Sistema N° Estructura Longitud
(Km) Tipo Mw
PGA
máx
(%g)
Distancia (Km) para distintos valores de PGA (%g)
50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5%
1 Punta Negra 25,93 Inv
6,7 48,3 0 2.29 4.44 6.87 9.69 13.01 17.09 22.32 29.71 42.35
2.1 Zofri norte 29,11 Inv
6,8 49,69 0 2.8 4.95 7.39 10.21 13.53 17.6 22.84 30.23 42.9
E-W 2.2 Zofri sur 20,19 Inv
6,6 45,41 0 1.16 3.31 5.74 8.56 11.88 15.96 21.2 28.6 41.22
3 Cavancha 18,48 Inv
6,5 44,42 0 0 2.91 5.34 8.16 11.48 15.56 20.8 28.2 40.82
4.1 Bajo Molle 13,9 Inv
6,4 41,41 0 0 1.63 4.06 6.88 10.2 14.28 19.51 26.9 39.54
4.2
Bajo Molle
sureste 16,21 Inv
6,5 43,02 0 0 2.32 4.76 7.58 10.9 14.97 20.21 27.6 40.24
5 Tarapacá 32,43 Inv
6,8 51,03 1.37 3.29 5.44 7.87 10.69 14.01 18.09 23.32 30.71 43.35
N-S 6 Alacrán 27,16 Inv
6,7 48,85 0 2.49 4.64 7.07 9.89 13.21 17.29 22.53 29.92 42.55
7 Guantaca 9,97 Inv 6,2 38,16 0 0 0 2.57 5.39 8.7 12.78 18.02 25.41 38.05
8
Cerro
Mollecito 5 Inv
5,9 32,2 0 0 0 0 2.29 5.61 9.69 14.92 22.31 34.95
9 Los Cóndores 5 Inv
5,9 32,2 0 0 0 0 2.29 5.61 9.69 14.92 22.31 34.95
NW-SE 10 Alto Hospicio 6,6 Inv
6,0 34,48 0 0 0 0 3.54 6.85 10.93 16.17 23.56 36.2
11 Estación Las
Carpas 10,2 Inv
6,2 38,37 0 0 0 2.67 5.49 8.81 12.89 18.12 25.51 38.15
12 Caleta Molle 5 Inv
5,9 32,2 0 0 0 0 2,29 5,61 9,69 14,92 22,31 34,95
13
Alto Hospicio
Sur 6,85 Inv
6,0 34,8 0 0 0 0 3.71 7.02 11.1 16.34 23.73 36.4
14 Vertedero 5 Inv
5,9 32,2 0 0 0 0 2.29 5.61 9.69 14.92 22.31 34.95
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PELIGRO DE REMOCIONES EN MASA
Introducción
El peligro de remoción en masa estudiado en las ciudades de Iquique y Alto Hospicio, corresponde, principalmente, a procesos de caída de rocas, flujos de detritos (conocidos en Chile como aluviones) y, en menor medida, deslizamientos. En la elaboración del correspondiente mapa (Mapa N° 4), se utilizó una metodología de análisis Heurístico que consiste en el estudio de las características geomorfológicas, geológicas y de pendientes, las cuales son ponderadas según el peso que tienen como factores intrínsecos del territorio que inciden en la generación de remociones en masa, para una posterior combinación de mapas y puntajes (Van Westen, 1993). Primero se realiza un análisis cualitativo, en el cual el componente de amenaza es evaluado subjetivamente por expertos, los cuales asignan a cada factor un rango de susceptibilidad, con lo que se obtienen niveles de peligrosidad; paralelamente, se efectúa el análisis cuantitativo, en el cual todas las variables se cuantifican, para llegar a un peligro de remociones en masa en términos de intensidad y probabilidad de ocurrencia. Estos métodos se tratan en conjunto, para llegar a valores cuantitativos (IUGS, 1997).
Una vez obtenido el mapa de susceptibilidad de remociones en masa, se trabajó en la determinación de las zonas de alcance e impacto, para lo cual se utilizó un método implícito (Ojeda y Muñoz, 2001), que incluyó un análisis geomorfológico, junto con la revisión de antecedentes históricos y control de terreno. En este punto, se evaluaron las posibles zonas de alcance de aluviones y caídas de rocas que se desprenden, principalmente, desde el acantilado costero (Figura 7).
Figura 7. Esquema metodológico para la zonificación del peligro de remociones en masa.
Tipos de remociones en masa observados en el área de estudio
Caída de rocas. Movimiento en masa según el cual, uno o varios bloques de suelo
o roca se desprenden de una ladera, sin que a lo largo de esta superficie ocurra desplazamiento cortante apreciable. Una vez desprendido, el material cae desplazándose principalmente por el aire, pudiendo efectuar golpes, rebotes y rodamiento (Varnes, 1978).
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El sector más susceptible a la generación de caída de rocas está asociado al Acantilado costero (Figura 8), debido a su fuerte pendiente, que alcanza valores de hasta 50 grados en los puntos más altos. Otro punto importante de caídas de roca es el escarpe de falla cercano al sector Zofri (Figura 9).
Figura 8. Caídas de rocas por extracción de material en la base del Acantilado costero cercano a la Ruta A-16, acceso a Iquique.
Figura 9. Caída de rocas en escarpe de la Falla Zofri (línea roja muestra el límite del escarpe).
En algunas secciones de los taludes de la Ruta A-16, estas caídas de rocas han sido mitigadas con obras de ingeniería como mallas con pernos de anclaje cubiertas de hormigón proyectado (Figura 10). La mayoría de estas obras se construyeron con posterioridad al último sismo importante ocurrido en la zona, el terremoto de Tarapacá del 13 de junio de 2005, con Mw 7.8 y epicentro ubicado 53 km al NE de Pozo Almonte, a 100 km de profundidad (CSN, 2013). Debido a la pendiente, a lo largo del Acantilado costero se produjeron numerosos desprendimientos de bloques de hasta 2 m de diámetro; estos rodaron, principalmente, desde taludes de caminos y en algunos casos impactaron muros de contención (Marquardt y Naranjo, 2005), en la
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Ruta A-16. Uno de estos desprendimientos provocó la muerte de seis personas, y ocasiono el corte de esta ruta.
Figura 10. Obras de protección para evitar desprendimiento de rocas en Ruta A-16. Flecha indica malla apernada, cubierta de hormigón proyectado.
Flujos detríticos o aluviones. Corresponde a un flujo rápido a extremadamente
rápido de detritos, que se desplaza normalmente, confinado a lo largo de un canal o cauce con pendiente pronunciada (Figura 11). Estos flujos de detritos incorporan gran cantidad de material que se encuentra ubicado en su trayectoria, al descender por el canal, y finalmente lo depositan en abanicos aluviales. Presentan un alto poder destructivo debido tanto al gran volumen de material particulado que pueden transportar, como limos, arenas y bloques angulosos de rocas, de mediano a gran tamaño, como a las velocidades que pueden alcanzar según la pendiente y densidad del flujo (MAP-GAC, 2007).
En el norte de Chile, este tipo de fenómenos corresponden a flujos locales repentinos o torrentes, de volumen relativamente grande y de corta duración. Estos desbordan los cauces en valles secos, transportando una enorme carga de sedimentos finos y fragmentos rocosos, generalmente vinculados a lluvias muy esporádicas, de corta duración y gran intensidad. En particular, el área de estudio se caracteriza por un comportamiento hidrológico con escasas a nulas precipitaciones durante el año, tanto en magnitud como frecuencia.
Sin embargo, un problema latente en las áreas circundantes a las zonas urbanas, conformadas por cuencas con desarrollos de diversa magnitud, es la posibilidad de generación de eventos asociados a escurrimientos de alta concentración de sedimentos, que pudieran alcanzar la forma y características de aluviones, debido a la gran disponibilidad de material detrítico acumulado en los lechos de cauces secos, a la espera de ser arrastrado por eventuales lluvias (Arcadis, 2012).
Si bien no existen registros de precipitaciones asociadas a eventos aluvionales, hay antecedentes escritos que revelan los daños provocados por el último gran evento de lluvias intensas, ocurrido en julio de 1940. En esa oportunidad llovió por 18 hrs., lo que generó varios aluviones que se movilizaron por sus cauces naturales y que llegaron al borde superior del acantilado costero, en particular las quebradas Esmeralda y Zofri, ubicadas frente al actual sector comercial de ZOFRI. Las quebradas Secas y Santa Rosa, más las quebradas La Pampa y Los Molles, inundaron parte de los sectores urbanos de Iquique existentes a esa fecha. Incluso el diario “El Tarapacá”, menciono que desde el Acantilado costero “rodaron rieles y durmientes hasta el mar” (Arcadis, 2012). La prensa de la época registró la
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generación de una serie de aluviones de barro, arenas y piedras en distintas quebradas de Iquique y Alto Hospicio. Estos aluviones aparentemente no habrían alcanzado la ciudad de Iquique de ese entonces, la cual ocupaba un área mucho más pequeña, prácticamente restringida al sector entre el actual puerto de Iquique hasta Punta Cavancha. De esta forma, el impacto que tendrían hoy podría ser mucho mayor, debido a la gran extensión que abarca la ciudad en la actualidad.
Figura 11. Flujos detríticos en Acantilado costero, quebrada Zofri, vista desde Iquique.
Según el catastro histórico del Plan Maestro de Evacuación y Drenaje de Aguas Lluvias de Iquique, elaborado por la Dirección de Obras Hidráulicas del Ministerio de Obras Públicas (en Arcadis, 2012), se identificaron aquellas quebradas en donde se habrían originado aluviones (quebradas con trazas de aluviones o información histórica), y aquellas zonas amagadas en distintos sectores de Iquique y Alto Hospicio; estas son:
Línea férrea Iquique-Humberstone (Ruta 5); esta fue cortada o aterrada en 21 sectores distintos, con zanjones de hasta 7,5 m de profundidad y aterramientos de hasta 4 m de espesor.
ZOFRI; aluviones de barro y arenas rojas desde los cerros ubicados frente a las actuales instalaciones de la ZOFRI, Quebrada Zofri y Quebrada Esmeralda. Los cursos de drenaje de estos derrames son visibles en la ladera del acantilado costero.
Quebrada Seca y aquellas que drenan el sector El Boro, se producen aluviones encauzados por estas.
Quebradas Obispo, Huantajaya y La Encañada que drenan hacia la pampa de Alto Hospicio.
Quebrada Santa Rosa, que drena hacia el sector de la Negra y La Pampa.
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Quebradas que drenan la Pampa del Molle, el cauce principal de esta, ha originado durante eventos de precipitaciones la socavación del terraplén del ferrocarril, registrándose hasta 7,5 m de profundidad.
Las quebradas que presentaron algún grado de actividad importante, o que causaron daños, durante eventos pluviales, no necesariamente generaron aluviones o flujos de barro; en muchos casos pudo tratarse sólo de flujos líquidos que cortaron la línea del ferrocarril. Sin embargo, no existen antecedentes que permitan dilucidar entre una u otra situación.
Flujos secos. El termino flujo se relaciona, naturalmente, con la idea de contenido
de agua, y de hecho para la mayoría de los movimientos de este tipo se requiere cierto contenido de agua. Sin embargo, ocurren, con alguna frecuencia, pequeños flujos secos (dry flow), que son un movimiento tipo flujo de material granular, con estructura ordenada o desordenada, suelto, seco o húmedo, durante el cual no hay un exceso significativo de presión de poros (Hungr et al., 2001). De acuerdo al tipo de material, puede denominarse flujo de arena seco, flujo de limo seco, flujo de grava seco o flujo de detritos seco.
En el área de estudio es posible observar este tipo de flujos secos, asociados a complejos dunarios, principalmente en la Duna Dragón (Figura 12).
Figura 12. Flujo de arena seco (Fotografía G.D. Plage, tomado de MAP-GAC, 2007).
Además, en el piedemonte del acantilado de la costa, se pueden encontrar flujos secos de talud, formados por material granular, los que son importantes en la generación de conos de derrubios.
Conos de derrubios. De las abruptas paredes del Acantilado costero, se
desprenden, continuamente, materiales desintegrados o fragmentos de roca, debido a la acción de la meteorización mecánica y química. Esos fragmentos se acumulan
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en unidades morfológicas distintivas, denominadas “conos de derrubios”, que se disponen uno junto a otro a lo largo del pié del acantilado costero, y que forman un ángulo constante con la horizontal, generalmente entre 15 y 25º. Cuando existe una gran diversidad en el tamaño de las partículas, por acción de la gravedad los fragmentos más grandes llegan hasta la base del cono, debido a su mayor impulso. Por su parte, los granos más finos se depositan en la parte superior, creando una vasta superficie de escombros de falda en la pendiente y varios conos de derrubios en su base (Figueroa y Sánchez, 1991). Dichos conos están siendo explotados para obtener materiales de construcción, aumentando la susceptibilidad de remociones en masa en esos sectores, principalmente en la base del acantilado costero, cerca de la zona urbana de Iquique, y en la desembocadura de las quebradas Zofri, Esmeralda y Bajo Molle (Figura 13).
Figura 13. Zona de extracción de áridos en el pie del Acantilado costero, principalmente se explotan los conos de derrubio.
Zonificación del peligro de susceptibilidad de remociones en masa
Respecto a los fenómenos de caída de rocas, estos son los más frecuentes en el área de estudio. En la figura 14 y Mapa 4 se observa que la zona de mayor susceptibilidad está asociada al Acantilado costero y a algunas quebradas menores. Se puede concluir que el factor de mayor peso en la generación este tipo de fenómenos gravitacionales, en el área, es la pendiente, junto al alto grado de fracturamiento en algunas unidades de roca.
Las zonas de alcance se determinaron a partir de la distancia al origen del fenómeno. Por lo general, los procesos de remociones en masa afectan un área limitada (radios menores a 300 m). Hay que considerar que este punto depende directamente del volumen desplazado, la distancia desde la zona de generación y la velocidad de desplazamiento.
Particularmente, para la zona de caída de roca se tuvo en cuenta, primero la zona de generación, con peligro alto o medio y la distancia de aproximadamente 50 m en la horizontal hasta la zona de alcance. Para el caso de flujos detríticos se consideró como zona de alcance toda el área comprometida, desde el área de generación en las partes altas de las cuencas, hasta la zona de depositación en el pie del acantilado costero. Los conos de derrubios se consideraron, en este estudio, como parte de la zona de alcance de caída de
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rocas. De la misma forma, fueron identificadas todas las marcas de flujos, ya sea, generados como flujo seco o como flujo de detritos, ya que no hay evidencias claras en terreno que permitan distinguir el origen de las marcas existentes.
Figura 14. Mapa de Remociones en masa de Iquique y Alto Hospicio, escala 1:20.000.
A continuación, se indican las características principales de cada una de las zonas identificadas con peligro alto, medio o bajo, para los principales tipos de fenómenos involucrados
Zona de peligro alto de caída de rocas. Corresponde a las zonas de mayor
susceptibilidad de generación (a) y depositación o alcance (b) de remociones en masa, principalmente caídas de rocas y/o bloques de hasta 1 m de diámetro. Este tipo de remociones se genera en el Acantilado costero, asociado a las partes altas a medias de las laderas, con pendientes entre 25º y 50º. Las zonas de alcance se ubican en la base o media ladera del talud, y están cubiertas por los detritos que se desprenden y se depositan en ellas, formando conos de derrubios. Estos depósitos se reconocen en las partes medias a bajas de las laderas y en los cauces de las quebradas.
Zona de peligro medio de caída de rocas. Corresponde a las zonas de
susceptibilidad media de generación (a) y depositación o alcance (b) de caída de
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rocas y/o bloques. Estas zonas presentan un relieve con pendiente generalmente entre 15º y 25º, con algunas evidencias de remociones en masa.
Zona de peligro bajo de caída de rocas. Zonas de baja a nula generación (a) y
depositación o alcance (b) de caída de rocas y/bloques. Corresponden a zonas bajas y onduladas, generalmente con pendientes menores a 10º, donde se depositan rocas de tamaño inferior a 10 cm, que caen desde la parte más alta. Estas zonas pueden tener un área de alcance de peligro medio.
Zona de peligro alto de flujos de detritos. Corresponde a las zonas de mayor
susceptibilidad de ser afectadas, por el escurrimiento de flujos de detritos. Coinciden generalmente con las áreas cercanas al eje del drenaje principal de las quebradas. Impacto: pueden movilizar bloques de hasta 50 cm de diámetro, aprox. y generar destrucción total y/o parcial de muros de casas.
Zona de peligro medio de flujos de detritos. Incluyen las áreas ubicadas
aproximadamente entre 50 y 100 m de distancia de los drenajes principales. También se incluyen los abanicos aluviales de media a baja pendiente (5 º a 10º) y los cauces en los cuales se han realizado obras de mitigación de flujos detríticos.
Impacto: inundaciones e ingreso y depositación de barro en casas cercanas y, en algunos casos puntuales, caída de panderetas.
Zona de peligro bajo de flujos de detritos. Áreas de abanicos aluviales que se encuentran alejadas (> 100 m) del drenaje actual del abanico.
Impacto: Se producen inundaciones y anegamientos.
Las principales recomendaciones para disminuir el riesgo asociado a este tipo de amenaza natural, consisten en la regulación de la extracción de áridos y de la construcción de nuevas viviendas en las zonas de peligrosidad alta; el mantenimiento y mejoramiento continuo de las obras de mitigación construidas, y el retiro de escombros, residuos industriales y domiciliarios presentes en las quebradas, los que pueden contribuir a un mayor impacto de los flujos detríticos.
Adicionalmente, se elaboró un mapa a escala 1:50.000 de la zona sur de Iquique (Figura 15), debido a que esta área corresponde a la zona de expansión urbana definida para la ciudad, la cual además ha sido afectada por remociones en épocas pasadas (paleo deslizamientos). En este sector se observa un peligro alto de susceptibilidad de remociones en masa, asociados principalmente al Acantilado costero. Cerca de la Caleta Los Verdes (al norte del Aeropuerto), existen dos grandes depósitos de remociones en masa, con una edad de más de 40.000 años (dataciones de 14C) (Yugsi et al. 2012). Estas remociones se observan muy bien en imágenes satelitales, por cuanto el área aproximada de los depósitos es de unos 10,316 km2, incluyendo la cicatriz desde donde se desprendió el material removido del Acantilado costero. Estos depósitos indican que el material fue deslizado en forma de flujo denso, en múltiples eventos sobreimpuestos, llegando hasta muy cerca de la actual línea de costa. Según el estudio de Yugsi et al. (2012), estas remociones no muestran una correlación clara entre el período de retorno de terremotos con Ms> 8 y la edad de los depósitos, lo que implica que las grandes remociones podrían haberse desencadenado por otros fenómenos.
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Figura 15. Mapa de Remociones en masa del sur de Iquique, escala 1:50.000.
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PELIGRO DE INUNDACIÓN POR TSUNAMI
Introducción
El mapa de Inundación por Tsunami y Remociones en Masa (Figura 16, Mapa 5) forma parte del estudio “Geología para el Ordenamiento Territorial de las ciudades de Iquique y Alto Hospicio”. Este mapa muestra el área inundable, las vías de evacuación, la línea de seguridad (sobre la cota 30 m s.n.m.) y los puntos de encuentro ante un posible tsunami, que afecte las costas de Iquique.
En su construcción se utilizó, como base, la Carta de Inundación por Tsunami para la ciudad de Iquique (SHOA, 2013), cubriendo solo la parte urbana de Iquique. Esta carta de inundación se basa en la aplicación de una simulación numérica, integrando a un modelo numérico los sismos del 13 de agosto de 1868 y del 09 de Mayo de 1877. Estos sismos son los más destructivos (Ms 8,5) de los que se tiene registro en la zona, con una intensidad de VIII (MM) para la ciudad de Iquique.
La zona de inundación así definida, representa la máxima inundación provocada por los eventos considerados para la simulación, sobre la base de la información histórica disponible. No obstante, podrían ocurrir algunas variaciones respecto del modelo, pues la simulación numérica no considera aspectos de disipación de energía del tsunami al llegar a la costa, debido a construcciones como muelles, edificios u obras civiles.
Figura 16. Mapa de Peligro de Inundación por Tsunami y Remoción en Masa.
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Para complementar la información disponible en los planes de evacuación y emergencia, se incluyen en este trabajo las áreas susceptibles de ser afectadas por eventos de remociones en masa, ya sea como zonas de generación o depositación del material removido. Esto con el objetivo de evitar el tránsito de personas en estos sectores, así como, la localización de zonas de seguridad o infraestructura crítica para la ciudad.
La zona de seguridad fue tomada del Plan de Protección Civil ante un Tsunami para la comuna de Iquique (ONEMI, 2013). Se recomienda, ante un sismo de gran intensidad, evacuar completamente las áreas inundables y considerar estos antecedentes para la localización de infraestructura crítica en la ciudad.
Zona de seguridad ante un evento de tsunami
Un tsunami puede ser provocado por un movimiento sísmico, un deslizamiento de tierra, una erupción volcánica, tifones o huracanes. En Chile, los más comunes han estado relacionados a sismos de subducción, de magnitud sobre 7.0 Richter, con epicentros ubicados en el fondo marino.
No todo tsunami es detonado por un sismo local. Los denominados tele tsunamis o tsunamis lejanos, pueden afectar determinadas localidades sin que sus habitantes perciban un sismo previo y, en general, se dispone de tiempo suficiente para avisar y evacuar a la población. Pueden ser igualmente destructivos que un tsunami local. Por su parte, un tsunami local puede alcanzar las costas de determinadas localidades, en tan solo diez minutos luego de ocurrido el sismo tsunamigénico.
Un tsunami se compone de una serie de olas o flujos, que pueden alcanzar la costa con una diferencia de tiempo de diez minutos a una hora, entre una y otra ola o flujo. La primera ola no siempre es la más destructiva ni la de mayor alcance.
El arribo de las sucesivas olas puede durar del orden de un día completo, y la perturbación de las corrientes marinas y de estuarios puede, incluso, superar el día de duración, por lo que no es aconsejable navegar en tales condiciones. En caso de un sismo fuerte que impida mantenerse en pie y/o se produzca quiebre de vidrios en las viviendas, se debe evacuar hacia las zonas de seguridad lo más rápido posible, permanecer en ellas y mantenerse comunicado.
En caso de alerta de tsunami, las embarcaciones en mar abierto deben mantenerse en esta condición, e internándose aún más, hasta que la alarma haya sido cancelada. Los tripulantes de embarcaciones pequeñas, cercanas a la orilla, pueden desembarcar y evacuar por tierra a las zonas de seguridad, especialmente en caso de un tsunami local.
Peligro de inundación por tsunami
En la zona norte de Chile, entre los 16 y 22 º de lat. Sur, existe una brecha sísmica; el último gran sismo destructivo que afecto la ciudad de Iquique ocurrió el año 1877, con intensidad VIII (MM). Estos factores son considerados importantes para denominar la zona con una madurez sísmica, donde se espera un inminente terremoto de una magnitud mayor a 8. Roldán et al. (2005) estimaron una distancia hipocentral de 112 km para el sismo esperado en la ciudad de Iquique, aunque bien pueden considerarse otros sitios, en la zona norte, como potenciales productores de sismos de gran magnitud, tsunamigénicos.
Numerosos tsunamis han sido registrados en la ciudad de Iquique a lo largo de la historia generados por sismos cercanos o lejanos; a continuación, se muestran en detalle en la Tabla 3, los eventos sísmicos con su Magnitud y efecto para las Regiones de Arica y Parinacota y Antofagasta, Norte de Chile (CSN, 2013).
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Tabla 3. Eventos históricos de terremotos que han afectado las Regiones de Arica y Parinacota, Tarapacá y Antofagasta, Norte de Chile (Centro Sismológico Nacional CSN, 2013).
Fecha local
Hora local
Coordenadas UTM SIRGAS
Ubicación Magnitud
(Ms) Magnitud
(Mw) Profundidad
(Km) Efecto
Este Norte
16/09/1615 23:30 357483 7953962 Frente a las costas de Arica 8.8 - - TM
18/09/1833 5:45 352204 7953922 Frente a las costas de Arica 7.7 - 60 -
13/08/1868 16:45 357483 7953962 Cercano a Arica 8.5 - - TD
24/08/1869 13:30 371006 7832317 Pisagua 7.5 - - TM
05/10/1871 5:00 377761 7765955 Iquique 7.3 - - T
09/05/1877 21:16 371006 7832317 Pisagua 8.5 - - TD
23/01/1878 8:00 364004 7787991 Sector Punta Colorada 7.9 - 40 -
15-09-1911 8:10 186074 7785706 Frente a las costas de Iquique
7.3 - - -
23-02-1933 4:09 290757 7787269 Frente a las costas de Iquique
7.6 - 40 -
14-03-1943 14:37 447697 7788441 Sector Qda. Tarapacá 7.2 - 150 -
25-04-1949 9:54 500000 7816183 Sector Pampa de Suri 7.3 - 110 -
08-01-1956 16:54 394746 7898873 Sector Qda. Camarones 7.1 - 11 -
29-07-1957 13:15 244694 7398907 Frente a las costas de Antofagasta
7.0 - - -
13-06-1959 20:12 500000 7742040 Altos de Pica 7.5 - 83 -
21-12-1967 22:25 396631 7588975 Sector La Posada 7.5 - 33 -
29-11-1976 21:40 508445 7730972 Pampa Garrapatani 7.3 - 82 -
08-08-1987 11:48 394746 7898873 Sector Qda. Camarones 7.1 - 42 -
30-07-1995 1:11 366100 7416020 Sector Qda. El Desesperado 7.3 8.0 47 T
13-06-2005 18:44 486916 7800133 Sector Qda. de Pillani 7.8 7.8 108 -
14-11-2007 12:40 388970 7532020 Sector C°s de Atala 7.5 7.7 47.7 -
T: Tsunami; TM: Tsunami moderado; TD: Tsunami destructor y mayor
Cabe señalar la existencia de un monitoreo constante por parte del SHOA, mediante el Sistema Nacional de Alarma de Maremotos (SNAM), el cual pertenece al Sistema Internacional de Alerta de Tsunamis del Pacífico (PTWC). Este sistema, da la alarma a las autoridades correspondientes (SHOA) ante cualquier eventual tsunami. Al analizar el riesgo de tsunamis para la población de Iquique, se debe tomar en cuenta los esfuerzos realizados por la Oficina Regional de Emergencia, junto con la Gobernación regional (ONEMI 2013a), instituciones que han organizado simulacros de tsunamis con una gran participación ciudadana, lo que reduce la vulnerabilidad de la ciudad en relación a un evento de este tipo.
Por otra parte, el conocimiento actual de los tsunamis después del evento causado por el terremoto de Sendai-Japón (2011), indica que deben considerarse para el diseño de planes de evacuación de las personas ante un sismo de gran intensidad, los tsunamis extremos de mayor periodo de recurrencia. Por esta razón, también se indica y recomienda la cota 30 metros sobre el nivel del mar, como el área de seguridad para la evacuación y ubicación de infraestructura crítica en la ciudad.
Inundación por marejadas
Se incluye a continuación una descripción de los efectos provocados por marejadas excepcionalmente fuertes en la costa del área de estudio y que pueden generar inundaciones en la zona costera.
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El efecto de las mareas se produce debido a que el nivel de las aguas aumenta o disminuye a lo largo de la costa, cada día, debido al empuje gravitacional de la luna y el sol. Este fenómeno se llama la marea, y los cambios de dichos astros en sus posiciones relativas, tienen un efecto directo sobre las alturas de las mareas diarias y la intensidad de la corriente de marea.
La marea de tormenta es un incremento en el nivel del agua durante una tormenta, con olas rompientes que contribuyen al incremento en el nivel del agua, a través de un proceso conocido como la acumulación de olas. La acumulación de olas ocurre cuando la ola rompe en la zona costera y el agua es empujada hacia la playa (NOAA, 2013).
El miércoles 3 de julio de 2013, la Oficina Nacional de Emergencia (ONEMI) declaró, de acuerdo con la información proporcionada por la Capitanía de Puerto de Iquique, dependiente de la Gobernación Marítima, la Alerta Temprana Preventiva para las comunas de Iquique y Huara por pronóstico de marejadas, a contar del jueves 04 de julio y hasta que las condiciones así lo ameritaran. La declaración de Alerta Temprana Preventiva, implica el reforzamiento de las condiciones de vigilancia, mediante el monitoreo preciso y riguroso de las condiciones de riesgo y las respectivas condiciones de vulnerabilidad asociadas a la amenaza, para actuar oportunamente (ONEMI, 2013b).
Las olas de la marejada ingresaron en algunos sectores de la ciudad de Iquique, hasta 150 m al interior, por sobre la línea de alta marea, como ocurrió en la Playa Cavancha (Figura 17). En otros sectores de la zona urbana, las olas sobrepasaron la línea de costa entre 30 y 80 m, cerca al Museo Corbeta Esmeralda en Iquique (Figura 18).
Figura 17. Marejadas (03/07/2013) inundando la zona urbana de Iquique, sector Playa Cavancha (tomada de http://www.elsoldeiquique.cl/?p=31013).
Según expertos en clima, el sistema frontal provocó intensas marejadas en las costas
de Iquique y otras ciudades del país, originado olas de 10 a 12 metros. Estas ocasionaron el cierre de puertos desde Iquique hasta la Región de O’Higgins, causando diversos daños en Iquique; los sectores más afectados fueron Caleta Riquelme y Caleta Cavancha donde se perdieron unas 5 embarcaciones (Cooperativa, 2013).
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Figura 18. Marejadas del 3 de julio de 2013, inundando sector Museo Corbeta Esmeralda.
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REFERENCIAS
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