La corteza que constituye la superficie del planeta Tierra está conformada por numerosas piezas individuales pero acopladas entre sí, denominadas placas tectónicas (Figura 1), que “flotan” sobre el Manto, elemento entre sólido y viscoso que compone la mayor parte del interior del planeta (Figura 2). Algunas de estas placas se “montan” sobre otras en sus zonas de contacto.
Placas tectónicas terrestres (Fuente: cn2ps.blogspot.com)
Estructura simplificada interna de la Tierra (Fuente: incomciencia.blogspot.com)
La costa norte de Colombia se ubica en la placa Sudamericana, la cual interactúa en sus movimientos con las placas de Nazca y del Caribe. Al moverse dichas placas, los efectos acumulados del roce intenso entre ellas se manifiestan mediante liberación de energía en la forma de lo que conocemos como sismos. Del procesamiento de la información medida se deduce lo correspondiente a la Magnitud del sismo, la cual es expresada en escalas que han sido definidas por diversos autores a lo largo de la historia.
Magnitud: medida cuantitativa del tamaño del sismo, relacionada con la energía liberada en la fuente sísmica. Hay varios tipos de magnitud, según la escala que se adopte, a saber, Ml, Mw, Ms, Mb Se basa en la medición con instrumentos y a diferencia de la Intensidad, no depende de la distancia a la que se encuentre el observador.
• Magnitud Local (Ml): Este tipo de magnitud es conocida comúnmente como la “Magnitud o Escala de Richter” y se indica como Ml.
• Magnitud Momento (Mw): Está basada en el cálculo del tamaño de un sismo basado en el área de la ruptura de la falla, el promedio del desplazamiento de la misma y la fuerza necesaria para generar este movimiento.
• Magnitud de Ondas de Superficie (Ms): esta es calculada para los sismos que duran entre 18 y 22 segundos, y se originan normalmente a profundidades menores a 50 km.
• Magnitud de Ondas de Cuerpo (Mb): los valores de magnitudes son calculados con base en duraciones de ondas sísmicas entre 0.1 y 3.0 segundos.
Intensidad: medida cualitativa y cuantitativa de los efectos de un sismo. Se basa en la percepción u observación (es decir, no se mide en instrumentos) de las personas, acerca de los efectos sobre las edificaciones o el entorno, luego de un sismo.
Acelaración picoefectiva (Aa): describe el movimiento del terreno durante períodos de duración muy corta (0.1 a 0.5 segundos). Se expresa en porcentaje de la aceleración gravitacional. En la norma sismoresistente 2010 (NSR-2010), se ha estipulado que para Valledupar y sus alrededores, la aceleración pico efectiva es el 10% de la gravedad (Aa = 0.1g), lo que la califica como de Amenaza Baja (Figura 3).
Sismo, temblor o terremoto: Vibraciones de la corteza terrestre inducidas por el paso de ondas sísmicas provenientes de un lugar o zona donde han ocurrido movimientos súbitos de la corteza terrestre.
La región objeto de estudio
Para el caso bajo estudio se escogió una región de 220 km x 218 km, comprendida entre los 11.5° y 9.5° de latitud norte y los 72.25° y 74.25° de longitud oeste, la cual se puede apreciar mediante el cuadro con línea roja (Figura 3). Esta zona contiene a la ciudad de Valledupar, abarcando territorio de Guajira, Magdalena y el Estado venezolano de Zulia. La región está caracterizada por estar rodeada de algunas de las principales fallas geológicas del territorio nacional que, aunque tienen poca actividad, han producido algunos sismos de importancia en las décadas pasadas.
Valor de Aa y de Amenza para Valledupar (Fuente NSR-2010). El cuadrado rojo indica la zona analizada.
Análisis determinístico
En este análisis se toma en consideración tanto la naturaleza de las fallas geológicas activas (fuentes sismogénicas) como la cercanía a un punto de particular interés respecto al cual se desee conocer el impacto de las fuentes en cuestión, para obtener la magnitud de un sismo que eventualmente pueda originarse en dichas fallas. Las fuentes seleccionadas fueron las fallas de Santa Marta, de Oca y de Perijá.
Ubicación detallada de las fuentes sismogénicas y de sus puntos (indicados con asterisco) más cercanos respecto a la ciudad de Valledupar.
De acuerdo con Ingeominas (hoy Servicio Geológico Colombiano), la falla de Santa Marta, posee actividad tectónica baja a moderada, es una de las de mayor longitud en el país, alineándose con el costado suroccidental de la Sierra Nevada de Santa Marta. La Falla de Oca se ubica en el extremo norte de la zona de estudio, se extiende desde el occidente de Santa Marta hasta el Golfo de Venezuela, limita la margen norte de la Sierra Nevada de Santa Marta e interrumpe el trazado de la Serranía de Perijá. La Falla de Perijá limita el flanco noroccidental de la Serranía de Perijá, se extiende a partir de la Jagua de Ibirico hasta cerca a Puerto Rosas (Venezuela), donde termina contra la falla de Oca.
Tomando como sitio de interés la ciudad de Valledupar, resulta que los puntos más cercanos a ésta respecto a cada falla geológica se localizan en la de Perijá a 62.14 km, la Falla de Santa Marta a 85.9 km y la de Oca a 86 km. Estos puntos se indican sobre cada falla, en la Figura 4, mediante un asterisco de color negro.
Con la distancia así obtenida, se aplican modelos matemáticos llamados de magnitud-longitud de ruptura de la falla (Stirling, Rhodes-Berryman, Wells-Coppersmith) para obtener la posible Magnitud Momento (Mw) del sismo que puede generarse en la fuente analizada (la longitud de ruptura de la falla es aquella a lo largo de la cual se produce el movimiento de la corteza terrestre). Se estableció que las longitudes de las fallas son, para Perijá 213 kilómetros, para Oca 149.4 km y para Santa Marta 376.5 km. Se seleccionaron diferentes longitudes de ruptura hipotética (desde 2.5km hasta 85 km para Perijá y Santa Marta y hasta el total de la longitud de falla para Oca) y se determinaron los distintos valores de Magnitud Momento (Mw). Finalmente se obtuvo la Magnitud de las ondas superficiales (Ms), con la cual además se calculó la Aceleración de las ondas sísmicas que podría producir cada fuente analizada.
Amenazas para Valledupar
Se deduce que, para la ciudad de Valledupar, representa potencialmente mayor amenaza sísmica la falla de Perijá, localizada hacia la frontera con Venezuela, si se presentase un sismo en su punto más cercano a la ciudad (en el estado Zulia – Venezuela). Dicha falla geológica podría generar ondas con aceleraciones hasta un 40% por encima de los valores determinados en la NSR-2010 para Valledupar. Esto significa que la ciudad y su entorno regional podrían llegar a calificarse bajo Amenaza Intermedia (y no Baja), lo cual podría tener impacto en la forma en que las obras civiles deben diseñarse. Cabe anotar que según la norma NSR-2010, la zona estudiada posee Amenaza Baja y Amenaza Intermedia (ver el cuadrado de la zona en la Figura 3).
Análisis probabilístico
Se realiza un análisis estadístico de las magnitudes asignadas a los sismos ocurridos en la zona estudiada, sin considerar de manera directa las características físicas de las zonas de ruptura o fallas geológicas presentes en dicha región.
Se partió de la consulta de las bases de datos o catálogos sobre ocurrencia de sismos, contenidos en el Servicio Geológico Colombiano, el Servicio Geológico de Estados Unidos, el Centro Internacional Sismológico y el Centro Regional de Sismología para América del Sur. Para el análisis desarrollado, como criterios mandatorios se fijaron: Magnitud del sismo mayor a 4; Profundidad: hasta 50 km; Ventana de trabajo: corresponde a la misma seleccionada para el análisis determinístico.
Del análisis se desprende que para el período de retorno de 475 años (adoptado para diseños estructurales, según la NSR-2010), la aceleración pico media del terreno resulta ser de 0.14g, es decir, Aa = 0.14, que corresponde con zonas de Amenaza Intermedia.
Un terremoto no puede predecirse con absoluta certeza (es decir, cuándo y dónde ocurrirá), no se deje llevar por creencias populares (“si hace calor, es porque va a temblar”). Si usted está interesado, en las plataformas móviles modernas (teléfonos inteligentes) o en un computador común puede tener pocos instantes después de que suceden, datos sobre los sismos que ocurren en todo el planeta. Para ello, en Windows Phone y Android por ejemplo, puede buscar e instalar la aplicación Quake Watch, que consulta el catálogo del USGS. También, el Servicio Geológico Colombiano ofrece información muy útil para que cualquier persona pueda conocer acerca de la ocurrencia de sismos en el país, en la dirección de internet http://seisan.ingeominas.gov.co/RSNC/index.php así como cuáles son algunas de las medidas de prevención que pueden tomarse para mitigar los efectos de un sismo.
Por Jorge Alberto Armenta Jiménez*