Capitulo 11. Peligros geológicos

A. Visión general de los peligros geológicos y el proceso de la planificación para el desarrollo
B. Terremotos
C. Erupciones volcánicas
D. Tsunamis
Conclusiones
Referencias

1. Planificación para el desarrollo

Los peligros geológicos son responsables de grandes pérdidas de vidas y destrucción de propiedades. En el siglo veinte más de un millón de personas en todo el mundo han sido víctimas sólo de los terremotos, y el valor de la propiedad destruida por terremotos, volcanes y tsunamis asciende a decenas de millones de dólares. América Latina sufre gran parte de esta fuerza destructiva; durante el período 1985-1987, los terremotos en Ecuador, México y El Salvador, y una erupción volcánica en Colombia, causaron la muerte de más de 36.000 personas.

La Placa de Nasca, que se desliza lentamente hacia el este sobre el manto terrestre, penetra debajo de la Placa Sudamericana a lo largo de la fosa Perú-Chile. La fricción resultante produce presiones internas y aumento de temperatura; la roca de subducción se fusiona y se expande, causando presión adicional y un movimiento hacia arriba del magma. El magma llega a la superficie, erupcionando para formar volcanes, y las rocas de la corteza se quiebran y se mueven en respuesta a las fuerzas internas. Así, la corteza encima de la zona de subducción está marcada por volcanes y fallas activas. El movimiento a lo largo de estas fallas causa terremotos.

Esta zona de volcanismo y terremotos, que involucra varias placas y fosas, se manifiesta en América Latina por la Cordillera de los Andes y su extensión hacia Centro América y México. Virtualmente da la vuelta bordeando el Océano Pacífico y es conocida como el "Círculo de Fuego". Los peligros geológicos -terremotos, deslizamientos de tierra inducidos, y las erupciones volcánicas- están concentrados en esta región, así como también las olas oceánicas sísmicas, comúnmente llamadas tsunamis, que son originadas por los terremotos que allí ocurren. Condiciones geológicas similares se extienden al Caribe, región que es considerada como parte del Círculo de Fuego, aun cuando no es parte de la cuenca del Pacífico.

UNA CLASIFICACION SIMPLIFICADA DE LOS PRINCIPALES PELIGROS GEOLOGICOS

Cuanto antes se incorpore la mitigación de un peligro geológico al proceso de la planificación para el desarrollo, tanto más efectiva será. La Figura 11-1 resume los principales problemas asociados y señala la fase más apropiada del proceso para que sean considerados en el estudio de la planificación para el desarrollo.

Se debe hacer hincapié en que "dar consideración" quiere decir que las decisiones firmes que significan dinero deben ser tomadas a cada paso, a medida que se avanza: ¿Son las fallas del terreno un peligro serio aquí? ¿Se deberá hacer algo para evitarlo? ¿Para evitar sus efectos? ¿Cuánto costarán los trabajos de mitigación? ¿Cuáles son los costos potenciales de no tomar acción?. El planificador debe proporcionar la información sobre la cual se pueda basar una decisión en cada momento, pero debe ser la mínima necesaria para una decisión confiable y aceptable, considerando que la compilación de información es costosa. Aún más, debe estar disponible en el momento correcto, pues la planificación para el desarrollo integrado, si ha de ser eficiente, funciona con un cronograma muy preciso.

Figura 11-1: TEMAS DE PELIGROS GEOLOGICOS y SU RELACION CON ESTUDIOS DE PLANIFICACION PARA EL DESARROLLO INTEGRADO

La información ideal para una decisión en particular puede no estar disponible o ser demasiado costosa o requerir demasiado tiempo para ser obtenida como parte del estudio de la planificación para el desarrollo. En ese caso, puede ser posible sustituirla con otro tipo de información que, aunque no sea ideal, ofrezca resultados con un adecuado grado de confiabilidad para el nivel del estudio. Este capítulo ofrece un marco para llegar a decisiones sobre la mitigación de peligros geológicos en diversas etapas del proceso de la planificación para el desarrollo, a un costo mínimo para la obtención de información. En las sucesivas etapas de la planificación para el desarrollo, el trabajo de mitigación de peligros es más detallado y especializado. Así, el capítulo se concentra sobre las primeras fases de los estudios de desarrollo, durante las cuales la evaluación de los peligros geológicos y la identificación de medidas de mitigación se acoplan confortablemente al estudio de planificación.

B. Terremotos

1. Efectos de los terremotos y el peligro que representan
2. Predicción, evaluación y mitigación del peligro de terremotos
3. Tipos y fuentes de información sobre terremotos
4. El peligro de terremotos y el proceso de la planificación para el desarrollo a. misión preliminar

Un terremoto es causado por la súbita liberación de energía de las fuerzas elásticas que se acumulan lentamente a lo largo de una falla dentro de la corteza terrestre. Las áreas de superficie o subterráneas que se fracturan y que pueden experimentar terremotos, se conocen como zonas sísmicas de fallamiento. Un 15% de los terremotos del mundo ocurren en América Latina, concentrados principalmente en la cordillera occidental. El Centro Regional de Sismología para América del Sur (CERESIS), con sede en Lima, Perú, ha producido un mapa titulado "Grandes Terremotos en América del Sur -1520-1981" que muestra los terremotos significativos ocurridos en América Latina durante este período.

1. Efectos de los terremotos y el peligro que representan

Según el tamaño y su ubicación, un terremoto puede causar los fenómenos físicos de sacudimiento de terreno, ruptura en superficie de una falla, fallamiento del terreno y los tsunamis en algunas áreas costeras. Ocurren réplicas sísmicas más pequeñas después del evento principal, a veces durante varias horas, o meses o aún años.

a. Sacudimiento del terreno

El sacudimiento o movimiento del terreno, la causa principal del colapso parcial o total de las estructuras, es la vibración del terreno excitado por las ondas sísmicas durante un terremoto. Son cuatro los principales tipos de onda sísmica que se propagan a través del interior o sobre la superficie de la tierra, a diferentes velocidades; llegan a un lugar determinado en diferentes momentos y hacen vibrar las estructuras de manera diferente. La primera onda que llega a la superficie de la tierra es la onda sonora u onda P y es la primera que hace vibrar a una construcción. Las ondas más destructoras son las ondas de corte, ondas S, que causan que la tierra se mueva a ángulo recto de la dirección de propagación de la onda y que las estructuras vibren de lado a lado. A no ser que la estructura sea diseñada y construida para resistir todas estas vibraciones, el sacudimiento del terreno puede causar graves daños. El tercer y cuarto tipos son ondas de superficie de baja frecuencia, cuya velocidad de propagación es menor, usualmente detectadas a mayores distancias del epicentro, y que causan la oscilación más lenta de estructuras y también olas en embalses de agua.

Características (Parámetros)

Aquí se tratan las cuatro características principales que influyen sobre el daño que puede ser causado por el sacudimiento del terreno debido a un terremoto: magnitud, atenuación, duración y respuesta de sitio. Un quinto parámetro, el potencial de fallamiento del terreno (o sea la propensión de un lugar a la licuefacción o a deslizamientos) es tratado por separado, más adelante en esta sección. Estos factores están también relacionados con la distancia del lugar afectado hasta el epicentro del sismo - el punto sobre la superficie encima del foco o hipocentro, es decir, el lugar de origen debajo de la superficie.

(1) Severidad o tamaño del terremoto: La severidad de un terremoto se puede medir de dos maneras: Por la intensidad y la magnitud. La intensidad es el efecto aparente del sismo en un determinado lugar. La magnitud está relacionada con la cantidad de energía liberada en el lugar de origen.

La intensidad se mide con varias escalas. La que más comúnmente se usa en el hemisferio occidental es la escala Mercalli Modificada (MM) de I a XII, con la cual la intensidad es evaluada subjetivamente en base a la descripción de los daños. La Figura 11-2 muestra las relaciones aproximadas entre magnitud, intensidad en el epicentro y otros parámetros sísmicos, y compara la energía liberada con la explosión de toneladas equivalentes a TNT.

La escala Richter, que mide magnitud, es la que más frecuentemente utilizan los medios de comunicación para dar a conocer al público el tamaño de un terremoto. Es más fácil determinar magnitud que intensidad, pues es un parámetro que registran los instrumentos sísmicos, aunque presenta algunas dificultades. Mientras un terremoto puede tener una sola magnitud, las intensidades varían de acuerdo a los efectos en las diferentes comunidades y a diferentes distancias del epicentro. Así, dos sismos con la misma magnitud Richter, pueden tener intensidades máximas muy diferentes en diferentes lugares.

Figura 11-2: RELACION APROXIMADA ENTRE MAGNITUD, INTENSIDAD. ACELERACION. LIBERACION DE ENERGIA E INCIDENCIA DE UN TERREMOTO

Fuentes: Adaptado de U.S. Atomic Energy Commission, TID-7024. Nuclear Reactors and Earthquake (August, 1963). pp. 13-14; Gutenberg, B., and Richter, C.F. Seismicity of the Earth y Associated Phenomena (Princeton, New Jersey: Princeton University Press, 1954). p. 18: y U.S. Department of Defense. The Effects of Nuclear Weapons (Washington, D.C.: S. Glasstone ed., Government Printing Office. 1962); pp. 14.

(2) Atenuación: La atenuación es la disminución en la fuerza de la onda sísmica a medida que se aleja del hipocentro. La atenuación depende del tipo de material y estructuras a través de los cuales se propaga la onda (es decir el medio de transmisión) y de la magnitud del terremoto. La Figura 11 -3 muestra que se puede esperar un determinado grado de sacudimiento de terreno en una área más grande en el este de los Estados Unidos que en el oeste, donde son diferentes las condiciones geológicas. La figura también muestra que los daños estructurales causados por un gran terremoto se pueden extender a más de un millón de kilómetros cuadrados. Los terremotos más grandes han causado daños en regiones hasta de 3 a 4 millones de kilómetros cuadrados en área.

(3) Duración: La duración se refiere al período de tiempo durante el cual el movimiento del terreno, en un determinado lugar, exhibe ciertas características tales como sacudimiento violento, o durante el cual se excede un nivel específico de aceleración medido como un porcentaje de la gravedad. Los terremotos más grandes son de mayor duración que los pequeños. Esta característica, así como la del sacudimiento más violento, explica el mayor daño causado por los sismos más grandes.

(4) Respuesta de sitio: La respuesta de sitio es la reacción de un punto específico sobre la tierra al sacudimiento del terreno. Esto también incluye el potencial de falla del terreno, a su vez dependiente de las propiedades físicas de los suelos y de la roca debajo de la estructura y de la estructura misma. La profundidad de la capa del suelo, el contenido de humedad y la naturaleza de la formación geológica subyacente -material no consolidado o roca firme- son todos factores relevantes. Aún más. si el período de la onda sísmica incidente está en resonancia con el período natural de las estructuras o del subsuelo sobre las cuales descansan, el efecto del movimiento del suelo puede ser amplificado.

En el terremoto de la ciudad de México en 1985, el período de la onda sísmica era muy próximo al período natural de la cuenca de la ciudad de México, considerando la combinación de tipos de suelos, profundidad y forma de la antigua cama del lago. La onda llegó a la roca firme debajo de la ciudad con un nivel de aceleración de alrededor de 0,04g. Cuando pasó a través del suelo arcilloso y llegó a la superfice el nivel de aceleración había aumentado a 0,2g, y el período natural de vibración de los edificios de 10 a 20 pisos aumentó la fuerza a 1,2g, 30 veces la aceleración en roca firme. La mayoría de las construcciones habrían resistido aceleraciones de 0,04g, y los edificios sismorresistentes destruidos habrían resistido 0,2g, pero las ondas que fueron amplificadas a 1,2g causaron el colapso de todos los edificios que sacudieron (Anderson, 1985).

Los efectos del sacudimiento del terreno

Las construcciones, otros tipos de estructuras y la infraestructura, están todas expuestas a daños o colapso debido al sacudimiento del terreno. Los incendios son un efecto indirecto, común de un gran terremoto dado, que pueden interrumpir las líneas de abastecimiento de electricidad y de gas. Aún más, los esfuerzos contra incendios pueden ser obstaculizados por la interrupción en las rutas de transporte y por la ruptura de tuberías de agua. Los daños a reservorios y presas pueden dar lugar a inundaciones súbitas. Los daños causados por el movimiento del terreno, sin embargo, pueden ser mitigados de varias maneras que serán discutidas más adelante en esta sección. En general, las medidas estructurales tales como diseño sismorresistente, códigos de construcción y reforzamiento son efectivas. Las medidas menos costosas, no estructurales, tales como zonificación y restricción para el uso de tierras también pueden reducir enormemente el riesgo.

Un efecto importante, aunque poco apreciado, es el daño a los acuíferos. El terremoto de México de 1985 socavó los principales acuíferos. No sólo rompió las capas impermeables envolventes, permitiendo que el agua embalsada escape, sino también permitió la infiltración de contaminantes.

b. Fallamiento en superficie

El fallamiento en superficie es el desplazamiento o la ruptura de la superficie del terreno debido a un movimiento diferencial a lo largo de una falla durante un terremoto. Este efecto está generalmente asociado con magnitudes Richter de 5.5 o mayores en el área epicentral, y está restringido a determinadas áreas propensas a los terremotos. Los desplazamientos del terreno van desde unos pocos milímetros hasta varios metros y generalmente el daño aumenta con el mayor desplazamiento. Los daños graves usualmente están restringidos a una zona angosta, de hasta unos 300 metros de ancho a lo largo de la falla, aunque rupturas subsidiarias pueden ocurrir hasta 3 ó 4 kilómetros distantes de la falla principal. La longitud de la ruptura en superficie puede ser hasta de varios cientos de kilómetros.

Además de construcciones, estructuras lineales tales como carreteras, ferrocarriles, puentes, túneles, y tuberías son susceptibles a daños de fallamiento de superficie. Obviamente la manera más efectiva para limitar tales daños es evitar la construcción en la vecindad inmediata de las fallas activas. Donde esto no sea posible, podrían ser consideradas algunas medidas de mitigación tales como la instalación de tuberías sobre el terreno o el uso de conexiones flexibles. Esto se discute en detalle más adelante en esta sección.

c. Fallas del terreno inducidas por los terremotos: deslizamientos de tierra y licuefacción

Los deslizamientos ocurren en una gran variedad de formas. El enfoque de esta sección son aquellos deslizamientos inducidos por los terremotos pero que también pueden ser iniciados por otros mecanismos. (Para una discusión detallada de deslizamientos de tierra (ver el Capítulo 10). Los terremotos no sólo pueden iniciar los deslizamientos; también pueden causar que el terreno sufra licuefacción en determinadas áreas. Ambas formas de falla del terreno son potencialmente catastróficas.

Figura 11-3: ISOSISTAS PARA LOS TERREMOTOS DE SAN FRANCISCO 1906 y NEW MADRID 1811

Fuente: Algermissen, S.T. "Integration, Analysis, and Evaluation of Hazard Data" en Proceedings of the Geologic and Hydrologic Hazard Training Program, Open File Report 84-760 (Reston, Virginia: U.S. Geological Survey, 1984).

Deslizamientos inducidos por sismos

Los deslizamientos inducidos por sismos ocurren bajo una amplia gama de condiciones: en terrenos con pendiente pronunciada o prácticamente planos; en roca firme, sedimentos no consolidados, relleno y acumulaciones de residuos de minas; bajo condiciones secas o muy húmedas. Los criterios principales para clasificar los deslizamientos son los tipos de movimiento y tipos de material. Los tipos de movimiento de deslizamientos que pueden ocurrir son deslizamientos, esparcimiento, flujos o una combinación de estos. Los materiales se clasifican como suelos de roca firme y de ingeniería, siendo estos últimos subdivididos en derrubio (una mezcla de diferentes tamaños de partículas) y tierra (tamaños de partículas finas) (Campbell, 1984).

El contenido de humedad también puede ser considerado como un criterio para la clasificación: algunos deslizamientos inducidos por los sismos pueden ocurrir sólo bajo condiciones muy húmedas. Algunos tipos de fallas de flujo, agrupados como fenómenos de licuefacción, ocurren en material no consolidado, virtualmente sin contenido de arcilla. Otras fallas de deslizamientos y flujos son causadas por el resbalamiento sobre una capa húmeda o por arcillas de intersticio que sirven de lubricante. Además del sacudimiento sísmico, los mecanismos desencadenantes pueden incluir las erupciones volcánicas, tormentas severas, rápido deshielo, elevación de aguas subterráneas, socavamiento debido a erosión o excavación, vibraciones del terreno inducidas por el ser humano, sobrecarga debido a construcciones y ciertos fenómenos químicos en sedimentos no consolidados.

La Figura 11 -4, que está diseñada para uso práctico de los planificadores, contiene una clasificación simplificada de los deslizamientos inducidos por sismos que indican los tipos más dañinos o más comunes. Las características salientes de estos tipos de deslizamientos y el por qué cada cual es importante (grado de daño, frecuencia de ocurrencia¹, velocidad) se presentan en la Figura 11-5. Esta figura, también nuevamente diseñada para uso del planificador, proporciona información sobre el modo de ocurrencia: bajo qué circunstancias se puede esperar que ocurra cada tipo (geomórficas, topográficas, material padre, contenido de humedad), y sus factores causales, incluyendo el sismo más pequeño que puede producir ese tipo de deslizamiento y los mecanismos desencadenantes más comunes.

¹ La frecuencia de ocurrencia de deslizamientos inducidos por sismos está relacionada primariamente con la magnitud del terremoto y de las réplicas pero también con las condiciones geológicas locales. La escala de frecuencia que aquí se usa está basada en un estudio de deslizamientos asociados con 40 terremotos históricos.

Figura 11-4
CLASIFICACION DE LOS PRINCIPALES DESLIZAMIENTOS INDUCIDOS POR TERREMOTOS INDICANDO DAÑOS PRODUCIDOS^a

^a Daño histórico causado por deslizamientos relacionados con sismos.

Las avalanchas de roca, caída de rocas, flujos de lodo, y flujos rápidos de terreno (licuefacción) son responsables de más del 90 por ciento de las muertes causadas por deslizamientos inducidos por sismos.

(1) Avalanchas de roca: Las avalanchas de roca se originan en pendientes sobre-pronunciadas en rocas débiles. No son comunes pero pueden ser catastróficas cuando ocurren. La avalancha del Huascarán. Perú, que se originó con el desprendimiento de una pared del glacial, con roca y hielo causada por el terremoto de 1970, fue responsable de la muerte de aproximadamente 20.000 personas en la ciudad de Yungay.

(2) Caída de rocas: Las caídas de rocas ocurren más comúnmente en los materiales no compactados o débilmente cementados en pendientes mayores de 40 grados. Mientras que las caídas individuales de roca causan relativamente pocas muertes y daños limitados, cuando caen colectivamente se encuentran entre los peligros importantes inducidos por sismos, porque son muy frecuentes.

(3) Flujos de lodo: Los flujos de lodo son terrenos húmedos que se trasladan rápidamente y que pueden ser iniciados por el sacudimiento de un terremoto o por una fuerte tempestad de lluvia. El término se usa de diversas maneras. En este capítulo, "flujos de lodo" se usa para designar al fenómeno asociado con el sacudimiento sísmico. Los deslizamientos bajo agua, también clasificados como flujos de Iodo, pueden ocurrir en las márgenes de grandes deltas donde están ubicadas comúnmente las instalaciones portuarias. Gran parte de la destrucción causada por el terremoto en 1964 en Seward, Alaska, fue por causa de este tipo de deslizamiento. El término "flujo de lodo", conforme a la práctica común, se usa como sinónimo de un "lahar", un fenómeno asociado con los volcanes.

Licuefacción

Ciertos tipos de esparcimientos y flujos son designados como fenómenos de licuefacción. El sacudimiento del terreno puede causar que los depósitos de suelos sin arcilla pierdan su resistencia temporalmente y se comporten como un líquido viscoso más que como un sólido. En condición de licuefacción ocurre la deformación del suelo con muy poca resistencia a las fuerzas de corte. Una deformación suficientemente grande como para causar daños a obras construidas (usualmente un desplazamiento de unos diez centímetros) se considera como falla del terreno.

Figura 11-5
CARACTERISTICAS DE LOS PRINCIPALES DESLIZAMIENTOS INDUCIDOS POR TERREMOTOS^a

^a La figura no incluye los deslizamientos para los cuales el movimiento es extremadamente lento o para los cuales la ocurrencia de ser inducidos por sismos es muy rara.

La ocurrencia de licuefacción está restringida a ciertos ambientes geológicos e hidrológicos, principalmente en áreas con arenas recientemente depositadas y limos (usualmente con menos de 10.000 años de antigüedad) y con niveles altos de las aguas subterráneas. Es más común donde la napa freática está a una profundidad de menos de diez metros en los deltas del Holoceno, canales de río, áreas de depósito de llanuras de inundación, material eólico y rellenos pobremente compactados.

Las fallas del terreno agrupadas como licuefacción pueden ser subdivididas en varios tipos. Los dos más importantes son los flujos rápidos del terreno y el esparcimiento lateral del terreno.

(1) Flujos rápidos del terreno: Los flujos rápidos del terreno son el tipo de licuefacción más catastrófico. Grandes masas del suelo se pueden mover desde unas decenas de metros hasta varios kilómetros. Estos flujos usualmente ocurren en arenas flojas saturadas o limos en pendientes de unos pocos grados; sin embargo pueden acarrear grandes piedras que pesen cientos de toneladas.

(2) Esparcimiento lateral del terreno: El movimiento de bloques de superficie debido a la licuefacción de las capas subterráneas usualmente ocurre en pendientes suaves (hasta 3 grados). El movimiento es usualmente de pocos metros, pero también puede ser de decenas de metros. Estas fallas del terreno quiebran los cimientos, rompen las tuberías, y comprimen o deforman las estructuras de ingeniería. Los daños pueden ser serios, con desplazamientos del orden de uno o dos metros.

En áreas susceptibles a los terremotos, la licuefacción puede ser uno de los efectos más críticos. Las fallas de flujos en loess (limo acarreado por el viento), en el terremoto de 1960 en China, causó 200.000 muertes. La licuefacción también fue un factor importante en los terremotos de 1960 en Chile, en 1985 en México y en otros terremotos importantes en California, Alaska, India y Japón.

En general, la licuefacción puede ser evitada por técnicas de estabilización del terreno o soportadas mediante diseño apropiado de ingeniería, pero ambos son métodos de mitigación costosos. Evitar la zona es, por supuesto, el mejor método pero no siempre es práctico o posible en áreas ya desarrolladas o donde ya existen rutas de transporte, tuberías, etc.

2. Predicción, evaluación y mitigación del peligro de terremotos

Minimizar o evitar los riesgos de los terremotos corresponde a tres áreas. Primero, la posibilidad de predecir su ocurrencia. Mientras los científicos no puedan predecir rutinariamente los terremotos, esta es un área de creciente interés y puede ser un factor clave en la reducción de riesgos en el futuro. La segunda área es la evaluación del peligro sísmico, que permite a los planificadores identificar áreas con peligro de terremotos o de sus efectos. Esta información se usa para la tercera área de reducción del riesgo sísmico: medidas de mitigación. Después de una discusión de la predicción, evaluación y mitigación, se presentan los tipos y fuentes de información sobre terremotos.

a. Predicción de terremotos

Un informe sobre una falsa predicción de un terremoto en Lima, Perú, dice:

La predicción de terremotos está aún en una etapa de investigación y experimental. Aunque se han logrado algunas pocas predicciones exitosas, las predicciones confiables y precisas a largo plazo, y los estimados útiles de ubicación y magnitud están muy lejos en el futuro (Gersony, 1982).

Se ha logrado algún progreso en la predicción regional a largo plazo y en los pronósticos. Se han identificado "brechas sísmicas" en las zonas de contacto de las principales placas: las áreas con historia de grandes terremotos en el pasado (mayores de Ms7 -Escala Richter) y de muy grandes terremotos (Ms > 7,75), que no han sufrido un evento de esas magnitudes en los últimos 30 años (McCann et al., 1979; Nishenko, 1985; y Naciones Unidas, 1978). Los recientes estudios muestran que los principales terremotos no vuelven a ocurrir en el mismo lugar a lo largo de las fallas, hasta que no haya pasado suficiente tiempo para que se acumulen las tensiones, generalmente después de varias décadas. En las principales regiones sísmicas, estas zonas "en silencio" presentan el mayor peligro de futuros terremotos. Confirmando la teoría de la brecha sísmica, varias "brechas" identificadas cerca de las costas de Alaska, México y América del Sur han experimentado grandes terremotos durante la última década. Aún más, el comportamiento de algunas fallas parece ser sorprendentemente constante: hay áreas donde los terremotos ocurren en el mismo lugar, pero décadas aparte, y tienen prácticamente idénticas características. El monitoreo de estas brechas sísmicas, por lo tanto, es un componente importante respecto a los terremotos, su predicción, y los preparativos para futuros eventos.

En base a la teoría de la brecha sísmica, el U.S. Geological Survey ha preparado mapas de las costas de América Latina, sobre el Océano Pacífico, para la U.S. Agency for International Development's Office of Foreign Disaster Assistance (USAID/OFDA), adaptados de estudios de Stuart Nishenko (Nishenko, 1985). Estos mapas dan estimados de probabilidades y clasifican el peligro sísmico para un período de tiempo de 1986 a 2006 (ver Figura 11-6). La USAID/OFDA ha contratado estudios para producir igual información para el resto del perímetro de las costas que bordean el Océano Pacífico.

Se puede ver. sin embargo, que los pronósticos de este tipo sólo demarcan áreas relativamente grandes donde un terremoto podría potencialmente ocurrir en un período de tiempo de definición muy general. Han habido pocas predicciones sísmicas exitosas, y son la excepción no la regla. La predicción de un terremoto involucra el monitoreo de muchos aspectos de la tierra, incluyendo pequeños desplazamientos del terreno, cambios en los niveles del agua, emisiones de gas de la tierra, entre otros. Es aún una ciencia muy joven.

Figura 11-6: GRADUACION DEL PELIGRO DE BRECHAS SISMICAS EN LA ZONA DE SUBDUCCION DE CHILE

Fuente: Nishenko, Stuart P. "Seismic Potential for Large and Great Interplate Erthquakes Along the Chilean and Southern Peruvian Margins of South America: A Quantitative Rappraisal" en Journal of Geophysical Research, Vol. 90, No. B5 (April, 1985).

Una predicción exitosa a corto plazo es el caso, frecuentemente mencionado de Haicheng, China, en febrero de 1975, cuando se evacuó a las personas horas antes de que ocurra el terremoto de Ms7,3. El área más impactada fueron los alrededores del epicentro, donde vivían unas 500.000 personas y donde la mitad de las construcciones fueron dañadas o destruidas. Entre los indicadores que habían observado los chinos se encuentran los cambios de nivel del agua en pozos profundos, los niveles más altos de gas radón, sismos precursores, y comportamiento anómalo de animales. Desgraciadamente, tales predicciones exitosas están contrarrestadas por predicciones falsas. Un año después de Haicheng, Tandshan fue sacudida violentamente por un gran terremoto que mató entre 500.000 y 750.000 personas según los informes.

b. Evaluación del riesgo sísmico

La evaluación del riesgo sísmico está definida como la evaluación de las pérdidas económicas potenciales, la pérdida de funciones, pérdida de confianza, número de víctimas y lesionados por causa de los peligros sísmicos. Dado el actual estado de conocimiento de los fenómenos sísmicos, poco o nada se puede hacer para atenuar el peligro controlando los procesos tectónicos, pero hay una variedad de maneras de controlar el riesgo, o sea, la exposición a los peligros sísmicos. Hay cuatro pasos para llevar a cabo la evaluación del riesgo sísmico: (1) una evaluación de los peligros sísmicos y la preparación de mapas de zonificación del peligro; (2) un inventario de los elementos en riesgo, p.e., estructuras y poblaciones; (3) una evaluación de vulnerabilidad; y (4) la determinación de los niveles de riesgo aceptable.

Evaluación de peligros sísmicos y mapas de zonificación del peligro

En un área propensa a terremotos, sin duda existe información sobre anteriores terremotos y peligros sísmicos asociados. Esta información puede ser complementada con información geológica y geofísica existente y con observaciones de campo si fueran necesarias. Según las condiciones geológicas, alguna combinación de sacudimiento de terreno, fallamiento en superficie, deslizamientos, licuefacción e inundaciones (cubierto en el Capítulo 8) pueden ser los peligros potencialmente más serios relacionados con los sismos en una determinada área. Se deben preparar mapas mostrando zonas de estos peligros de acuerdo a su severidad relativa. Estos mapas proporcionan al planificador datos sobre consideraciones tales como la aplicación espacial de códigos de construcción y la necesidad de protección contra deslizamientos e inundaciones locales. Un mapa compuesto puede ser compilado mostrando la severidad relativa de todos los peligros sísmicos combinados (ver Capítulo 6).

(1) Evaluación del potencial de sacudimiento del terreno: Aunque el sacudimiento del terreno puede causar los daños más generalizados y destructivos relacionados con los terremotos, es uno de los peligros sísmicos más difíciles de predecir y cuantificar. Esto se debe a la amplificación de los efectos del sacudimiento por material no consolidado sobre la roca en el lugar y a la resistencia diferencial de las estructuras. En consecuencia, la manera ideal de referirse al sacudimiento del terreno es en términos de la respuesta probable de determinados tipos de construcción. Estos son clasificados de acuerdo a si son estructuras de madera, albañilería de un sólo piso, edificios bajos (de 3 a 5 pisos), moderados (de 6 a 15 pisos), o elevados (más de 15 pisos). Cada uno de estos tipos, a su vez, puede ser traducido a factores de ocupación y generalizado en tipos de usos de tierra.

Se puede usar métodos alternativos para propósitos de planificación, anticipando donde será más severo el sacudimiento del terreno:

- La preparación de mapas de intensidad en base a daños de anteriores terremotos, cuantificados de acuerdo con la escala Mercalli Modificada.

- El uso de un terremoto de diseño para calcular la intensidad.

- En ausencia de datos para tales métodos, para estimar el daño potencial se puede usar información sobre la falla causativa, la distancia a la falla, y la profundidad de los suelos sobre roca firme.

Mediciones para mitigación del fallamiento en superficie

Dado que las zonas de fallas son relativamente fáciles de identificar y demarcar, se prestan a una planificación efectiva del uso de tierras. Donde la evaluación de las consecuencias de ruptura en superficie indican una alta e inaceptable posibilidad de daños, varias medidas alternativas de mitigación se encuentran disponibles:

- Restringir los usos permisibles a aquellos usos compatibles con el peligro, es decir, áreas con espacios abiertos para fines recreacionales, carreteras, playas de estacionamiento, cementerios, lugares para el tratamiento de residuos sólidos, etc.

- Establecer una zona de alivio que requiera retirarse a cierta distancia de los trazos de fallas activas.

- Prohibir todos los usos excepto las instalaciones de servicios o de transporte en áreas de peligro extremadamente alto, y establecer normas rígidas de diseño y construcción para los sistemas de servicios públicos que cruzan zonas de fallas activas.

Medidas para mitigación de falla del terreno

Las medidas sobre uso de tierras para reducir el daño potencial debido a deslizamientos o licuefacción, son similares a aquellas que se toman para otros peligros geológicos: los usos de tierras pueden ser restringidos, se podrán necesitar investigaciones geológicas antes de autorizar el desarrollo y el diseño de pendientes y de cimentaciones se pueden reglamentar. Se pueden establecer categorías de estabilidad y uso de tierra proporcionados con estas categorías, que puedan ser recomendadas o reglamentadas. La zonificación del uso de tierras puede no ser apropiada en algunas áreas debido al potencial para una variación sustantiva dentro de cada unidad graficada, pero aún sin restricciones de uso mandatorío, las categorías de estabilidad pueden indicar las precauciones apropiadas para el uso de cualquier parcela de tierra.

Medidas generales para uso de tierras

Donde ya ha habido desarrollo dado en áreas propensas a los peligros de terremotos, se pueden adoptar medidas para identificar estructuras precarias y ordenar su remoción, comenzando con aquellas que ponen en peligro el mayor número de vidas. Se pueden establecer incentivos tributarios para remover las construcciones peligrosas y las políticas de renovación urbana deben restringir la reconstrucción en áreas peligrosas después de verificar el impacto del terremoto. La aceptabilidad política de medidas de zonificación puede ser incrementada desarrollando políticas que combinen los peligros sísmicos con otras consideraciones para uso de la tierra.

3. Tipos y fuentes de información sobre terremotos

Las siguientes categorías de información son tratadas a continuación: información sobre la ocurrencia de terremotos como eventos geológicos peligrosos; la información sobre peligros o efectos de terremotos; información para la evaluación del riesgo sísmico y para llevar a cabo la evaluación de vulnerabilidad; y datos alternos en la ausencia de otra información. Esta sub-sección está proyectada para que el planificador pueda identificar el tipo de información que podría estar disponible, donde debe ser buscada, para qué podrá ser usada y, si no existe, qué otra información puede ser útil.

a. Información sobre terremotos (ocurrencia, tamaño, efectos característicos, relación con características geológicas)

Información sísmica

Esta información cubre la ocurrencia de terremotos históricos y sus características.

(1) Catálogos sísmicos: Hay muchos tipos de catálogos sísmicos que cubren eventos a nivel mundial, regional, nacional, o áreas geográficamente más restringidas. Los catálogos de terremotos normalmente proporcionan información sobre ubicación, tiempo y tamaño de cada terremoto registrado, y un estimado respecto a cuan completo es el registro sísmico. De particular relevancia es el catálogo publicado en diciembre de 1985 por CERESIS, que incluye datos instrumentales para todos los terremotos registrados en América del Sur desde 1900 y los terremotos históricos desde unos 400 años antes. Este catálogo está acompañado por dos mapas: Sismicidad (epicentros) y Grandes Terremotos de América del Sur 1520-1981).

(2) Mapas que muestran daños causados por terremotos; mapas de terremotos notables o históricos: El U.S. Geological Survey ha publicado tales mapas para América del Sur y Meso América. La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) del U.S. Department of Commerce ha publicado un mapa mundial de terremotos significativos entre 1900 y 1979. También existen mapas nacionales en algunos países.

(3) Mapas epicentrales, datos sobre hipocentros (focos de terremotos). Mapas y datos sobre magnitud sísmica y aceleración horizontal pico del terreno, y datos sobre recurrencia de terremotos: La información de sismicicad está disponible de una variedad de fuentes tales como CERESIS, servicios geológicos nacionales, agencias nacionales de preparativos para desastres, USAID/OFDA, y el United Nations Disaster Relief Coordinator (UNDRO).

Información sismotectónica

Esta información cubre indicadores de actividad sísmica.

(1) Mapas continentales y subregionales sismotectónicos: Mapas geológicos que muestran indicadores sísmicos tales como fallas, volcanes, fuentes termales y bloques tectónicos que se han levantado o hundido, se encuentran disponibles de fuentes geológicas hemisféricas, regionales y nacionales. En 1985 CERESIS publicó un Mapa Neotectónico Preliminar de América del Sur a escala de 1:5.000.000 y cada uno de los países participantes publicó mapas nacionales similares a escala de 1:2.000.000. Para los planificadores, este mapa es de particular utilidad para demarcar áreas expuestas a erupciones volcánicas. (Ver Sección C de este capítulo, "Erupciones volcánicas"). Un mapa de sismicidad de Centroamérica también está disponible.

(2) Provincias sísmicas y zonas sismogénicas; mapas de macrozonificación: Algunos países grandes o aquellos que tienen marcadas diferencias geológicas pueden ser regionalizados de acuerdo al peligro sísmico. La función principal de estos mapas es distinguir áreas de menor peligro relativo que aquellas que tienen un gran peligro que requiere mitigación. Argentina, por ejemplo, está dividida en cinco provincias sismotectónicas. Una ventaja de esta información es que permite establecer prioridades para subsiguientes trabajos de evaluación. En la Argentina, las provincias sísmicamente más activas fueron estudiadas para determinar la naturaleza y el grado de los peligros sísmicos específicos, con el fin de prepararse para adoptar medidas de mitigación. También está disponible, a través de instituciones nacionales de mitigación de desastres, información sobre provincias y zonas sismogénicas.

(3) Información geológica y geofísica: Una gran variedad de información geológica es aplicable a la determinación del peligro sísmico, incluyendo la geología de superficie y subterránea (edad y tipo de rocas). geología estructural, estratigrafía y tectónica. La cartografía de la geología cuaternaria sedimentaria es útil para determinar el potencial de licuefacción. La cartografía de fallas puede ser usada como aproximación a los parámetros sísmicos. La información geológica está a disposición en los gobiernos nacionales, estatales o municipales urbanos, universidades, y compañías privadas de petróleo, minería e ingeniería.

Los estudios de alta resolución de reflexión sísmica, mapas gravimétricos, mapas magnéticos y de estudios de refracción sísmica son útiles para complementar o sustituir la información geológica en la demarcación de características sismotectónicas. Además, la información sobre "brechas" en zonas de fallas activas proporciona una de las formas más generalizadas para pronosticar terremotos. Las entidades nacionales para estudios geológicos son fuentes de información geofísica, como lo son las empresas mineras y de exploración petrolera y las entidades depositarías de imágenes de satélite. Ver Capítulo 4 para información sobre donde obtener imágenes de satélites.

b. Información sobre peligros sísmicos

Esta información cubre mapas y datos de los efectos de los terremotos.

Sacudimiento del terreno

(1) Datos de intensidad y de magnitud: La información disponible incluye mapas de máximas intensidades sísmicas, observaciones de intensidades y mapas de distribución de intensidades, y cálculos del límite superior de la magnitud. Los datos graficados pueden variar en escalas de 1:5.000.000, adecuados para identificar provincias sísmicas, hasta mapas a gran escala de 1:5.000, adecuados para la planificación detallada del uso de tierras desde el punto de vista de los peligros sísmicos.

En 1985 CERESIS publicó un mapa de Máximas Intensidades de América del Sur mostrando la distribución geográfica de Intensidades en unidades de la Escala Mercalli Modificada. (Ver la discusión más abajo sobre "Peligros de terremotos y el proceso de la planificación para el desarrollo"). Nuevamente, la escala de mapas continentales es de 1:5.000.000, y la escala de los mapas nacionales de 1:2.000.000. La aceleración máxima o pico de terreno se puede usar como medida de la severidad del movimiento del terreno. Los mapas que muestran distribución de intensidades pueden ser elaborados en base a modelos matemáticos y graficando los datos históricos.

(2) Datos de atenuación sísmica: Estos incluyen mapas de isosistas (mapas que muestran contornos de igual intensidad) de terremotos significativos históricos y de los registros de acelerogramas de movimientos fuertes cuando estos existen. Dado que frecuentemente no se tiene a disposición datos detallados de movimientos fuertes, una interpretación de la distribución de intensidades sobre mapas de isosistas puede ser usado como una alternativa.

(3) Datos de respuesta de sitio: En general hay dos tipos de datos sobre respuesta de sitio: (1) observaciones de los efectos de anteriores terremotos que correlacionan sacudimiento total del terreno (aceleración en roca firme más los efectos de amplificación) con los daños causados en determinado lugar; y (2) los espectros de respuesta obtenidos de acelerogramas o de cálculos teóricos.

Fallas del terreno: Deslizamientos y licuefacción

(1) Mapa continental: CERESIS publicó un mapa de deslizamientos y de licuefacción potencial en América del Sur a una escala de 1:10.000.000, en 1985.

(2) Otra información sobre peligros de deslizamientos: Los países de América del Sur bajo la coordinación de CERESIS han producido mapas nacionales sobre la ocurrencia de deslizamientos y licuefacción a una escala de 1:2.000.000. Los mapas o informes sobre el potencial de deslizamiento a nivel local, existen para algunas áreas urbanas que tienen un alto potencial para este peligro. En la ausencia de esos datos, los mapas de pendientes y mapas geológicos, junto con información sobre suelos, topografía, vegetación, precipitación, nivel de aguas subterráneas, y uso actual de las tierras, pueden ser usados para estimar el peligro de deslizamientos. El Capítulo 10 decribe el método a ser usado para este propósito.

(3) Otra información sobre licuefacción: Los mapas de peligros de licuefacción por lo común pueden ser hallados en las entidades de preparativos para desastres de los gobiernos urbanos municipales. En ausencia de esa información, el peligro de licuefacción se puede estimar usando mapas de la geología del Holoceno o Cuaternario u otro tipo de descripciones de deposición reciente de sedimentos y mapas de profundidad del agua subterránea.

Otros datos

Los datos geológicos, sismotectónicos y geofísicos pueden ser usados para evaluar el potencial de fallas en superficie. La información batimétrica se puede usar para estimar la invasión de tsunamis en áreas costeras y junto con la información geológica del litoral, proporciona conocimientos respecto al potencial de deslizamientos submarinos causados por los terremotos.

c. Información sobre riesgo sísmico y vulnerabilidad

Esta información cubre mapas, registros, informes y datos útiles para hacer una evaluación del riesgo del peligro sísmico y un análisis de vulnerabilidad.

(1) Mapa de microzonificación sísmica: Estos mapas a gran escala demarcan áreas de acuerdo con su potencial de riesgo sísmico y son útiles para estimar la población y propiedad en riesgo y designar los usos de tierra y los diseños estructurales sismorresistentes apropiados para cada unidad del terreno. Tales mapas son raramente disponibles, usualmente para áreas metropolitanas que tienen una larga historia de eventos sísmicos. La información para estimar las vidas y la propiedad en riesgo se puede derivar de los censos y de los datos de uso de tierra.

(2) Registros instrumentales sobre respuesta de sitio: Estos proporcionan información sobre la manera como la roca firme y la cubierta de suelos pueden influenciar las ondas sísmicas en un determinado sitio. Esta información es necesaria para decidir sobre los parámetros de un diseño adecuado.

(3) Propiedades geotécnicas de materiales a poca profundidad e informes de evaluaciones de daños producidos por terremotos: En la ausencia de información más definitiva sobre el peligro sísmico en un lugar, este tipo de información puede ser usada para hacer una evaluación aproximada del peligro.

(4) Códigos de construcción y reglamentos: Estos estatutos legales, que relacionan los requerimientos de mitigación del peligro sísmico con el grado de exposición al peligro sísmico y tipos de construcción, normalmente son preparados a nivel urbano o de provincia, pero también lo son frecuentemente a nivel nacional.

d. Sustitución de datos

Como se ha mencionado, cuando no se dispone de la información necesaria, frecuentemente se puede lograr una aproximación interpretando otra información disponible. Aquí se ofrecen unos ejemplos: los datos de intensidad máxima pueden ser estimados para determinados lugares de la información sobre magnitud sísmica en áreas específicas. La magnitud o la intensidad se pueden estimar de la longitud de la falla causativa y la aceleración pico del terreno se puede estimar de la magnitud y de la distancia desde la falla causativa. La duración del sacudimiento se puede correlacionar con magnitud (Hays, 1980).

Continuación...