1

SISMICIDAD HISTRICA DEL ECUADORCALCULO DE ACELERACIONES MAXIMAS, ENERGA SSMICA LIBERADA Y ESTIMACIN DE PELIGRO SSMICO Correa Cristian1,2 , Hinojosa Dayanara1,2, Taipe Mercedes1,2 1. Instituto Geofsico, Escuela Politcnica Nacional, Quito, Ecuador 2. Carrera de Ingeniera Geolgica Escuela Politcnica Nacional, Quito, Ecuador. Agosto 2004 RESUMEN La sismicidad histrica del Ecuador ha sido poco vinculada en el contexto de peligro ssmico; es importante la actualizacin de este tema en base al anlisis de intensidades mximas registradas, estimacin de aceleraciones mximas probables y energa ssmica liberada, resultados obtenidos permiten observar la relacin que existe entre un evento ssmico y el tipo de material en donde tiene lugar, adems el posible fenmeno al cual se encontrara asociado en un contexto tectnico regional, lo cual consecuentemente permite evaluar zonas generales de peligro ssmico. De la informacin ssmica histrica y reciente con la que cuenta el Instituto Geofsico EPN, se seleccion un nmero especfico de eventos, tomando en consideracin sus parmetros mximos y grado de confiabilidad respecto a su localizacin. Se realizaron dos mapas de isoaceleraciones del Ecuador con las ecuaciones matemticas de Trifunac (1976) que considera factores litolgicos y estadsticos y Murphy & OBrien (1977) sin relacionar efectos de sitio. Los valores mximos y mnimos obtenidos son 1.9 a 0.5 g., peligro medio a valores entre 0.5 a 0.2 g. y una zona de peligro bajo a valores VIIIN 1 2 3 4 5 6 7 8 FECHA 1541 04 00 1587 08 31 1645 03 15 1674 08 29 1687 11 22 1698 06 20 1736 12 06 1749 01 20 EPICENTRO Lat -0.10 0.00 -1.68 -1.70 -1.10 -1.45 -0.78 -4.00 Long -77.80 -78.40 -78.55 -79.00 -78.25 -78.30 -78.80 -79.20 VIII VIII IX IX VIII X VIII VIII Napo Pichincha Chimborazo, Tungurahua Chimborazo, Bolvar Tungurahua Tungurahua, Chimborazo Pichincha, Cotopaxi Loja PROF. INT. PROVINCIA DE REFERENCIA

3

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

1755 04 28 1757 02 22 1834 01 20 1786 05 10 1797 02 04 1859 03 22 1868 08 15 1868 08 16 1896 05 03 1906 01 31 1911 09 23 1913 02 23 1914 05 31 1923 02 05 1923 12 16 1926 12 18 1929 07 25 1938 08 10 1942 05 14 1949 08 05 1953 12 12 1955 07 20 1958 01 19 1961 04 08 1964 05 19 1970 12 10 1987 03 06 1995 10 02 1998 08 04

-0.21 -0.93 1.30 -1.70 -1.43 0.40 0.60 0.31 -0.51 1.00 -1.70 -4.00 -0.50 -0.50 0.90 0.80 -0.40 -0.30 0.01 -1.25 -3.40 0.20 1.22 -2.20 0.84 -3. 79 -0.87 -2.79 -0.55

-78.48 -78.61 -76.90 -78.80 -78.55 -78.40 -78.00 -78.18 -80.45 -81.30 -78.90 -79.40 -78.48 -78.50 -77.80 -77.90 -78.55 -78.40 -80.12 -78.37 -80.60 -78.40 -79.37 -78.90 -80.29 -80.66 -77.14 -77.97 -80.53 40 24 34 42 12 24 39 20 60 25

VIII IX XI VIII XI VIII VIII X IX IX VIII VIII VIII VIII VIII VIII VIII VIII IX X VIII VIII VIII VIII VIII IX IX VIII

Pichincha Cotopaxi, Tungurahua Carchi, Nario* Chimborazo Chimborazo, Tungurahua, Cotopaxi, y parte de Bolvar y Pichincha. Pichincha, Imbabura, Cotopaxi Carchi Imbabura, Carchi, Pichincha Manab Esmeraldas. Nario (Colombia) Chimborazo, Bolvar Loja, Azuay Pichincha, Cotopaxi Pichincha Carchi, Nario (Colombia) Carchi Pichincha Pichincha Manab, Guayas, Bolvar Tungurahua, Chimborazo, Cotopaxi Loja, norte del Per Pichincha, Imbabura Esmeraldas Chimborazo Manab Loja, El Oro, Azuay, norte del Per Napo, Sucumbos, Imbabura Morona Santiago

RESUMEN Nmero total de terremotos destructivos: 37 Perodo de aos (1541-1999): 458 Promedio sismos/aos 12.4

VIII Provincia de Manab. * Intensidad mxima en Nario, Colombia: XI Lat. = Latitud: + = Norte, - = Sur. Long.= Longitud: - = Oeste Prof. = Profundidad focal en kilmetros Int. = Intensidad mxima

Regin Interandina.- En esta regin se destacan, en nmero de ocurrencia respecto a otras regiones, la mayora de eventos ssmicos ms destructivos ocurridos en el pas, tales como: El terremoto de Riobamba de abril de 1797 de intensidad mxima de XI; por sus efectos, el mayor terremoto ocurrido en territorio ecuatoriano desde tiempos histricos hasta la actualidad, daos considerables sufrieron tambin las actuales provincias de Tungurahua, Cotopaxi, Bolvar e incluso Pichincha. En 1698 un

4

terremoto de intensidad mxima X afect considerablemente a las provincias de Tungurahua y Chimborazo. En Imbabura el terremoto de agosto de 1868 de intensidad mxima X afect a varias provincias, tambin fueron seriamente afectadas por terremotos mayores las provincias de Esmeraldas y Napo. El terremoto de Pelileo en la provincia de Tungurahua ocurrido en agosto de 1949 de intensidad mxima X sus efectos se extendieron a Cotopaxi, Chimborazo, parte de Bolvar, Pichincha y Pastaza. En la provincia de Loja se registraron sismos de intensidad VIII, adems de la incidencia de terremotos con epicentros en el norte del Per como el de diciembre de 1970 de intensidad mxima IX en el pas. Las provincias de Azuay, Caar, Carchi no registran epicentros de eventos mayores, sin embargo, fueron afectadas por los grandes terremotos. (Intensidades citadas corresponden a escala MSK).

Figura 1.- Mapa de Isosistas Terremoto de Riobamba (Egred, 1999c) Regin litoral.- Pocos terremotos destructivos de intensidad igual o mayor que VIII soport esta regin, a ms de otros menores. La provincia de Esmeraldas fue la ms afectada. El terremoto del 31 de enero de 1906, uno de los dos sismos de mxima magnitud a nivel mundial (8.9 Richter), desde que se puede calcular la magnitud con la existencia de los sismgrafos (aproximadamente en 1900); el epicentro se ubic frente a las costas de la provincia de Esmeraldas; los efectos del sismo no fueron devastadores, ya que el epicentro tuvo lugar lejos de la costa y, porque en aquella poca la zona macrossmica se encontraba escasamente poblada; este terremoto gener el mayor tsunami registrado en nuestras costas. Adems, en esta provincia se registran daos ocurridos por sismos con epicentros en el Sur de Colombia. En la provincia de Manab se destaca el evento de mayo de 1942 con intensidad mxima IX y el sismo del 04 de agosto de 1998 de intensidad mxima VIII que

5

afectaron seriamente a la cuidad de Baha de Carquez y a casi toda la regin. La provincia del Guayas, si bien sinti los efectos de los terremotos, los daos fueron menores comparados con las otras provincias costeras. En esta regin la provincia menos afectada por terremotos es El Oro. (Intensidades citadas corresponden a escala MSK).

Figura 2.- Mapa de Isosistas Terremoto de Esmeraldas (Egred, 1999b) Regin oriental.- Se producen una gran cantidad de sismos, la mayora son de profundidad media y con magnitudes que al no ser considerables, se atenan y no causan daos, tomando en cuenta que no existe mayor informacin histrica por la escasa densidad de poblacin en la regin, adems que los eventos disminuyen considerablemente hacia el este. La excepcin de esta tendencia constituye el terremoto de Napo, del 5 agosto de 1987 con intensidad mxima de IX y el de Morona Santiago del 02 de octubre de 1995 con intensidad mxima de VIII. Se destaca tambin el terremoto de abril de 1541 con epicentro en las estribaciones orientales de la Cordillera Real, por ser el primer sismo conocido en nuestro territorio, debi ser de gran intensidad, pues destruy una poblacin indgena, en una zona que a esa fecha era casi despoblada. (Intensidades citadas corresponden a escala MSK).

6

Figura 3.- Mapa de Isosistas Terremoto de Macas (Egred, 1999b) Regin insular.- Por ser producto de un punto caliente, la regin de Galpagos es altamente ssmica y volcnica, pero los sismos de esa zona se caracterizan por ser de magnitudes moderadas y consecuentemente nunca hubo un terremoto destructor. Un resumen de los importantes eventos ssmicos del pas se muestra en la tabla 2 (Egred, 1999b). Tabla 2.- DISTRIBUCION POR REGIONES DE LOS TERREMOTOS CON INTENSIDADES > VIIIINTENSIDAD VIII IX X XI TOTAL Notas: SIERRA 20 4 3 1 COSTA 3 3 ORIENTE 2 1 INSULAR TOTAL 25 8 3 1

28 6 3 0 37 1 terremoto (Int.= IX) de la Sierra tambin afect seriamente a la Costa. 1 terremoto (Int. = IX) de la Costa tambin afect seriamente a la Sierra. 1 terremoto (Int. = IX) del Oriente tambin afect seriamente a la Sierra.

Terremotos Menores: Los terremotos de intensidad VII, sin ser catastrficos, pueden ser de consideracin especialmente en las construcciones antiguas. Los macrosismos de intensidad VII en nuestro territorio a partir de 1541 totalizan 47. La intensidad VI es aquella a partir de la cual se presentan daos moderados en las construcciones, sin afectarlas estructuralmente y por ende, son fcilmente reparables con inversiones relativamente bajas. Sismos de estas caractersticas han ocurrido 49 (ver tabla 3, Egred, 1999b).

7

Tabla 3.- DISTRIBUCION POR REGIONES DE LOS TERREMOTOS CON INTENSIDADES VI y VIIINTENSIDAD VII VI TOTAL Notas: SIERRA 39 38 77 COSTA 5 10 15 ORIENTE 3 1 4 INSULAR 0 TOTAL 47 49 96

2 terremotos (Int. = VII) de la Sierra tambin afectaron al Oriente. 2 terremotos (Int. = VII y VI) de la Costa tambin afectaron a la Sierra. 2 terremotos (Int. = VII) del Oriente tambin afectaron a la Sierra.

TRATAMIENTO DE DATOS 1. Revisin de la base de datos: la base de datos que se utiliz fue tomada del catlogo ssmico que posee el Instituto Geofsico de la Escuela Politcnica Nacional; para el presente trabajo fue revisada y corregida. Se corrigieron algunos datos de longitud y latitud y se verificaron las localidades presentadas. 2. Seleccin de datos: De la base de datos obtenida se utilizaron parmetros de latitud, longitud, grado de intensidad, profundidad en caso de contar con el dato o la estimacin realizada (esto especialmente para eventos suscitados en siglos pasados) y la localidad. En el caso de sismos histricos (hasta el ao de 1990) se seleccion eventos con intensidades mayores a VI considerando el hecho de que sismos con altas intensidades presentan un menor margen de error en cuanto a la estimacin de su intensidad (no hay que olvidar el hecho de que se estn manejando parmetros subjetivos). Las rplicas de eventos importantes no se tomaron en cuenta; en algunas ocasiones se presentaron eventos con intensidades similares y con la misma ubicacin geogrfica caso en el cual se tom el evento que presentaba mayor magnitud. 3. Sobre el mapa del Ecuador se construy una grilla dividida cada 0.25 cubriendo la totalidad del pas, para posteriormente ubicar todos los eventos seleccionados. Para la seleccin dentro de la grilla se utilizaron las mayores intensidades (considerados una sola vez). Cuando el evento, en algunos casos, se ubicaba en la periferia de la grilla o en uno de los vrtices, se realiz una observacin breve del entorno del sistema de fallas presente, analizando el grado de dispersin de puntos se escogi el sismo que mejore el ploteo a realizarse posteriormente. Los valores de intensidad y de acuerdo a la relacin matemtica escogida, se convirtieron en valores de aceleracin y se realiz entonces el ploteo correspondiente. 4. A partir de 1990 hasta la presente fecha, la base de datos suministrada (alrededor de 4000 eventos) presenta datos de magnitud y profundidad para los cuales el tratamiento fue diferente. Del mismo modo que el caso de las intensidades, aqu se escogieron eventos con valores de magnitud en la escala Richter, superiores o iguales a 4. Los datos escogidos se convirtieron de magnitud a energa mediante la relacin adecuada para ello. Se utiliz un macro que permiti construir la grilla adecuada y al mismo tiempo, dentro de la celda se hizo la sumatoria de energa de los diferentes eventos ah ubicados, para luego plotear los eventos por cada ao. RELACIONES UTILIZADAS Clculo de la aceleracin en base a intensidades.- Correlacionar la intensidad con la aceleracin a menudo debe hacerse con precaucin, puesto que, se ha demostrado en grficas, que no existe una relacin entre ellas (Grunthal, 2001). Esto se puede explicar por el efecto de varios factores que

8

influencian la fuerza del movimiento: Espectro de la fuente ssmica; periodo de resonancia de las estructuras presentes e interaccin de la estructura del suelo. Para este trabajo se escogieron las relaciones de Murphy & Obrien (1977) y de Trifunac (1976) para el clculo de aceleraciones ya que son las relaciones que ms se ajustan con los datos obtenidos. Relacin de Murphy & OBrien (1977): Log(a) = 0.25I + 0.25 (1) Relacin De Trifunac (1976) Considera: Diferentes categoras de suelos ( s=0 aluvial, s=2 roca dura, s=1 intermedio) Componentes ( v=0 horizontal, v=1 vertical) Intervalo de confianza 0