Sismología I (Introducción a la Sismología) Posgrado en Ciencias de la Tierra Semestre 2010-II Allen Husker y Víctor M. Cruz Atienza Martes y Jueves de las 11h a 13h

Evaluación Exámenes: 60 % Trabajo Final y Presentación: 30 % - 3 exámenes parciales (20 % cada uno) Trabajo Final y Presentación: 30 % - Desarrollo de un tema sismológico - ~ 10 paginas - Presentación de 15 minutos al final Tareas: 10 % - Entrega y seriedad

Objetivos Introducción a la sismología moderna Conocimiento del proceso de generación de los sismos Familiarización con las señales generadas por los sismos y su propagación Las matemáticas de las ondas

Libros Texto Principal: An Introduction to Seismology, Earthquakes, and Earth Structure, Stein & Wysession, Blackwell Publishing, 2003 Otros: 1. Modern Global Seismology, Lay & Wallace 1995 2. Introduction to Seismology, Shearer, 1999 3. Quantitative Seismology, Aki & Richards, 2002

Temas Propagación de Ondas Sísmicas Trazado de Rayos y Estructura de la Tierra Fuentes Sísmicas Sismicidad y Tectónica Sismometría y Registros Sísmicos

Introducción Allen Husker, IGEF tel: 5622-4120 ext. 153 allen@geofisica.unam.mx Víctor M. Cruz Atienza, IGEF tel: 5622-4120 ext. 140 cruz@geofisica.unam.mx Tarea: (Fecha de entrega: 9 de febrero 2010) 1. Leer Capitulo 1 del libro: Stein y Wysession 2. Resumen de 2 cuartillas

Sismología La sismología es…. 1. el estudio de los sismos (generación y efectos) 2. el estudio de las ondas producidas por las fuentes sísmicas Estos estudios se llevan a cabo a través del análisis del movimiento producido por un sismo y registrado en sismógrafos (sismómetros) instalados en la superficie de la Tierra.

Un sismógrafo consiste en un sensor que detecta las vibraciones superficiales (sismómetro) y un sistema de registro que produce una grabación continua de la señal sísmica (sismograma).

Fundamentos de la Sismología

Los sismos se producen por la fractura repentina de las rocas, generando ondas elásticas que viajan por el interior de la tierra (ondas de cuerpo) o la superficie (ondas superficiales). Ondas de cuerpo: P, S Ondas superficiales: Love, Rayleigh (sismos someros)

Rayos Sísmicos Las ondas de cuerpo que se propagan por el interior de la tierra se pueden representar por rayos perpendiculares al frente de la onda sísmica. Estos rayos sísmicos se refractan debido a cambios en la velocidad de las ondas con la profundidad.

Reflexión y refracción: Estructura del interior de la Tierra

Tomography Tomografía (Computed Tomography Imaging CAT Scan) Steve Grand’s whole Earth Tomography

Los sismos no ocurren al azar… Concentración en las fronteras de las placas tectónicas Mayoría de los sismos más fuertes del último siglo han ocurrido en zonas de subducción Sismos intraplaca también son significativos

Sismos más fuertes desde 1900 Evento Mag 1960 Chile 9.5 1964 Alaska (P. William Snd) 9.2 1957 Alaska (Andreanof Isl.) 9.1 1952 Kamchatka 9.0 2004 Indonesia (Sumatra) 9.0 – 9.2 1906 Colombia-Ecuador 8.8 1965 Alaska (Rat Islands) 8.7 1950 Tibet (Assam) 8.6 1923 Kamchatka 8.5 1938 Indonesia (Banda Sea) 8.5 1963 Kurile Islands 8.5 * USGS National Earthquake Information Center

Sismos más fuertes, 1900-2004

Sismos más destructivos Evento Mag Muertes 1556 China, Shansi ~8 830,000 1976 China, Tangshan 7.5 255,000 of. 655,000 est. 2004 Sumatra 9.0 >280,000 1138 Syria, Aleppo - 230,000 1927 China, near Xining 7.9 200,000 856 Iran, Damghan - 200,000 1920 China, Gansu 8.6 200,000 893 Iran, Ardabil - 150,000 1923 Japan, Kanto 7.9 143,000 1948 USSR, Turkmenistan 7.3 110,000 * USGS National Earthquake Information Center

Energía Liberada (j/yr, aprox.) Frecuencia de Eventos Magnitud Numero Anual Energía Liberada (j/yr, aprox.) 8 y mayor 1 1,000 7 - 7.9 12 100 6 - 6.9 110 30 5 - 5.9 1400 5 4 - 4.9 13,500 3 - 3.9 >130,000 0.2 2 - 2.9 > 1,300,000 < 0.05 Stein & Wysession, 2003

Energía equivalente en kg de dinamita

Magnitud propiedad de la fuente La magnitud definida por Richter (1958) esta basada en la amplitud registrada en el sismograma, calibrada a distintas distancias del sismo.

Si el evento es suficientemente fuerte, los efectos en la superficie pueden ser significativos. Estos efectos dependen tanto del movimiento del suelo como del material geológico en el sitio.

Intensidad El nivel de sacudimiento que se observa en un sitio particular se mide utilizando la escala de intensidad de Mercalli con valores de intensidad entre I – XII. La intensidad generalmente es mayor cerca al epicentro y disminuye con la distancia.

Diferentes Tipos de Construcción Frecuencia natural de un edificio ~0.1 s por piso Terremotos más grandes tienen periodos más largos (frecuencia baja) Magnitudes 1 - 8 M 6 tiene frecuencia de 0.1 Hz = 10 seg M8 ~ 50 seg (Husker, Kohler, Davis 2006)

Colima-Jalisco, 9 oct 1995, Magnitud 8 Las intensidades observadas están relacionadas al movimiento del suelo producido por las ondas sísmicas. Las estructuras (casas, edificios etc) son afectadas principalmente por el nivel de aceleración del suelo. Este nivel es mayor en el campo cercano (distancias menores a 100 km) Colima-Jalisco, 9 oct 1995, Magnitud 8

Las aceleraciones disminuyen con la distancia del sismo debido a la atenuación de energía por el medio donde se propagan las ondas sísmicas. Esta atenuación depende de las propiedades del material y es distinta para diferentes regiones.

Ingeniería Sísmica Es importante identificar las aceleraciones que se puedan registrar en zonas sísmicas para poder evaluar el peligro sísmico y definir códigos de construcción que puedan reducir perdidas.

Terremoto en Haití Marco Geográfico Marco tectónico Fecha y hora (epicentro): 12/01/2010, 04:53:10 PM Magnitud Mw = 7.0 Localización epicentral: 15 Km al sur-oeste de Puerto Príncipe Profundidad hypocentral: 13 km Marco tectónico Mundialmente ocurren ~15 eventos de M=7.0 por año Falla “Enrriquillo-Plantain Garden” Corrimiento lateral izquierdo con componente inverso 35 veces menor que el sismo del 85

Sismicidad y Tectónica Sismicidad Local Sismicidad Regional Deformación GPS Cinco placas tectónicas en interacción Movimiento de ~ 20 mm/año entre Caribe y Norteamérica