RESUMEN
El presente trabajo tiene como objetivo determinar el
peligro sísmico asociado a fallas geológicas en un
área al Noroeste de San Rafael del Sur, para la
planificación física y uso del territorio, basado
en revisiones bibliográficas, descripciones
geológicas de campo y en el análisis sísmico
histórico e instrumental con apoyo de Mapa
Geológico y Topográfico a escala 1:50,000 del
Municipio de San Rafael del Sur, fichas de datos técnicos,
Sistema de Información Geográfica (ARcGis 9) y
AutoCad 2004 para el tratamiento automático de la
información.
De acuerdo a los resultados obtenidos, se muestra una
distribución espacial de epicentros en dirección SO
-NE al Noroeste de San Rafael del Sur en un rango de 2.3 –
3.8 ML y profundidades entre 0 – 18.5 km con un 99.9% de que
exceda cada año los 3ºR. Todos los
sismos, transversales a la zona de subducción con
una extensión de 7km2 , se
hallan asociado a falla laterales izquierda
locales que escapan de la observación de campo afectando
principalmente las comunidades de El Tamarindo, los Jaras y
Gutiérrez Norte, de acuerdo con las pocas evidencias
visibles en superficie tales como microfallamiento
tectónico, diaclasas de relajación, fracturas y
plegamiento tectónico corroborados con la
cartografía geológica regional.
El área noroeste de San Rafael del Sur presenta
un relieve plano compuesto por suelos arcillo-arenoso aluvial
reciente, aglomerados basálticos dispersos y arcilla
limosa relativamente firme donde se hallan emplazados iglesias,
centros educativos, edificios industriales y viviendas familiares
influenciados por la sismicidad superficial con magnitudes entre
2.7 – 3.3 ºR y profundidades focales de 0 –
8.9km.
El ambiente tectónico local, las
características sísmicas in situ, la
morfología, litología, estratigrafía,
particularidades constructivas y condiciones del subsuelo
contribuyen al aumento del peligro sismico en el sitio de
estudio. Donde el factor suelo refleja máximos valores de
aceleración al que puede normalmente comportarse el
terreno variando de 0.4 – 0.5g en lugares
críticos como El Tamarindo y Los Jaras. Dichos datos se
concentran en número pequeño de sismos locales
calculados por la relación de Atenuación de
Campbell (1981)
Los cálculos históricos de aceleraciones
horizontales obtenidas por Zapata et. al (1985) registran
lecturas de 0.02 – 0.16 y 0.05 – 0.24 gs'. Estas
últimas con períodos de retornos entre rangos de 5
– 500 años, comprobada con la cartografía
sísmica regional presentada por GSHAP-INETER en 1999 para
un período de 50 años con excedencia del 10% que
corresponde a un período de retorno de 475 años con
valores de aceleración del suelo entre 4.0
– 4.5 m /seg2
característico para una zona de amenaza
sísmica alta.
Finalmente, se definió datos de densidad de
fallas geológicas y fracturas tectónicas locales en
un área de 45km2 al Noroeste
de San Rafael del Sur conformada por las comunidades de El
Tamarindo, Los Jaras, Gutiérrez Norte, Sánchez
Norte y San Rafael del Sur en
0.516090666km-1 y 0.287064km-1
respectivamente. Esto es desfavorable por acentuar la mayor
liberación de energía sísmica en El
Tamarindo, Los Jaras y Gutiérrez Norte atenuándose
hacia el Este en las comunidades de los Sánchez Norte y
San Rafael del Sur.
I. –
INTRODUCCIÓN
La actividad sísmica de la región del
Pacífico de Nicaragua está controlada por la
convergencia de las placas Cocos y Caribe.
En este estudio se determinó el peligro
sísmico de un área al noroeste de San Rafael del
Sur, en el Departamento de Managua, para una mejor
planificación física y uso del territorio en esa
parte de la región del Pacífico de Nicaragua.
(Véase Anexo 1).
El sitio de interés presenta una forma
rectangular y superficie de 45 kilómetros cuadrados. En su
esquina SO se localiza Masachapa; se extiende al Norte de San
Cayetano, luego al Este hasta Casa de Teja y finalmente al Sur,
pasando por San Rafael del Sur, hasta el lugar La Junta. Las
coordenadas UTM de los vértices del terreno situado en el
cuadrángulo Suroeste del Mapa Topográfico "San
Rafael del Sur" con código 2951-IV, a escala
1:50,000 se presentan a continuación:
1- N1312.045-E554.458;
2- N1308.116-E554.474;
3- N1311.961-E561.006;
4- N1308.116-E561.006
El recorrido sugerido en esta investigación fue
siguiendo las rutas: El Crucero-San Rafael del Sur-Masachapa; El
Crucero-Los Chiles-San Rafael del Sur y el Empalme de la
carretera Vieja a León a Masachapa, además caminos
secundarios dentro del área, en donde fue posible moverse
por vehículo o a pie para observaciones y mediciones
puntuales de afloramientos y cortes de cauces o río,
etc.
Se propone esta área por la disponibilidad de
datos sísmico con profundidades someras sugieren actividad
de fallas geológicas locales; además, es un
área costera fuera del graben de Nicaragua lo cual le
imprime un atractivo científico, en razón que la
sismicidad no se asocia únicamente a la subducción,
ni a la actividad sísmica volcánica ínter
graben.
II.-
OBJETIVOS.
2.1.-) Objetivo General
Determinar la peligrosidad sísmica
de un área al noroeste del Municipio de San Rafael
del Sur.
2.2.-) Objetivos
Específicos
1. Caracterizar estructural y
sísmicamente el sitio de estudio a partir de
parámetros deducidos de mecanismos focales de los datos
sismológicos.
2. Correlacionar la geología de
campo con datos sísmicos instrumentales para el
área localizada al Noroeste de San Rafael del
Sur.
3. Clasificar y cartografiar edificaciones
in situ de acuerdo a su uso y tipología
constructiva.
4. Mostrar resultados de vulnerabilidad
estructural mediante modelos estadísticos
simples.
5. Preparar mapa de zonificación
sísmica a escala 1:35,000 del sitio estudiado usando el
programa de computadora ARcGis 9.
6. Presentar niveles de peligro
sísmico local en un mapa a escala 1:32,000 de la zona de
interés usando un Sistema de Información
Geográfica SIG (ARcGis 9).
III –
CONCEPTOS GENERALES
El autor considera conveniente definir algunos
conceptos básicos, propuestos por varios autores, antes de
dar inicio a esta investigación.
3.1 – Peligro sísmico
– Capacidad potencial de que se
produzca un efecto adverso como parte de un sismo
(3).
– Cualquier factor externo a una
región, representado por un fenómeno sísmico
que produce desastre al manifestarse
(2).
– Condiciones o proceso del
ambiente que dan origen a perdida de vida o daños
económicos en poblaciones humanas
(1).
3.2 – Falla geológica:
Fractura planar en el terreno en la cual una roca ha
sido desplazada con respecto a otro (9).
O bien, ruptura del suelo seguida del desplazamiento del
terreno resultante de la fractura.
Una falla geológica en la cual se han producido
desplazamiento de formaciones estratigráficas del
Pleistoceno de la Era Cuaternaria ocurrido durante los
últimos 10,000 años es considerada como falla
sísmica activa. (10)
3.3 – Mecanismo Focal
(10):
El desplazamiento relativo de lados adyacentes en una
falla geológica produce una distribución de
compresiones (C) en zonas situadas en dirección del
movimiento y de tensiones o dilataciones (D) en zonas opuestas a
la dirección del movimiento como lo indica la figura
1.
Para conocer el mecanismo que produce los sismos es
preciso conocer datos estructurales y geométricos de la
fuente sísmica como: orientación del plano de
falla, el ángulo de buzamiento, y dirección del
desplazamiento relativo. Algunas veces se puede observar la
fractura en superficie, en cuyo caso es fácil de medir
sobre el terreno la orientación del plano
de falla y la cantidad de dislocación. (10)
El mecanismo focal consiste en esferas con radio la
unidad y de material homogéneo con centro como foco. Las
observaciones se identifican usando un símbolo distinto
según se trate de compresiones (círculos negros) y
dilataciones (círculos abiertos). (Véase Figura
2)
Figura 1. Vista perpendicular de
una falla. Se puede notar que el espacio que rodea al epicentro
se divide en cuadrantes que sufren, alternativamente empujes
(compresiones) con relación al foco y arrastre
(dilatación) con relación al mismo.
(10)
Una vez representadas las observaciones sobre red
estereográfica, se separan las compresiones y dilataciones
por dos planos ortogonales, uno de los cuales representan el
plano de falla. Condición del método es que las
dimensiones de la falla sean pequeñas en
comparación con la distancia al punto de
observación. Este método permite deducir el tipo de
esfuerzos que actúan en la región donde
ocurrió el sismo, por consiguiente el tipo de falla, y la
orientación del plano de ruptura o falla. (10)
Figura 2: Mecanismo focal del sismo ocurrido el
21 de Abril de 2001, con magnitud 3.6ML y profundidad de 1.0 km
que muestra zonas de compresión y dilación que
experimenta el área San Rafael del Sur ante esfuerzos
tectónicos (11)
Las flechas grandes indican el movimiento de los lados
de la falla; las flechas pequeñas paralelas a la falla
indican las fuerzas que, aplicadas sobre un punto,
producirían los mismos desplazamientos que ocasionó
la ruptura; las flechas pequeñas perpendiculares a la
falla representan fuerzas que tienen el mismo efecto que sobre
los desplazamientos del material de un lado de la falla tiene la
presencia del material del otro lado de ella (sin estas fuerzas
la falla giraría). (10)
IV- MARCO
GEOLOGICO GENERAL DE SAN RAFAEL DEL SUR
4.1- GEOMORFOLOGÍA
El territorio nacional ha sido dividido en cinco
provincias que reflejan el ambiente geológico del
país, las cuales son (8):
a. Provincia de la Planicie Costera del
Pacífico
b. Provincia de la Depresión o
Graben de Nicaragua c. Provincia del Área Central de
Nicaragua
d. Provincia del Norte de
Nicaragua
e. Provincia de los Llanos de la Costa
Atlántica.
El área de estudio, situado al NO de San Rafael
del Sur se encuentra integrando la Provincia de la
Costa del Pacífico.
Esta provincia geológica presenta un relieve
moderado a abrupto, cerros en forma de cresta angosta y larga,
con fuerte inclinación hacia el mar, a veces onduladas y
dislocadas, presentándose también numerosas cuestas
características de rocas estratificadas de diferentes
tipos. Los drenajes son escasos pero profundos con ramales
paralelos a los estratos (6) (véase perfil
geológico SO – NE: Quebrada Pisinga – Santa
Teresa).
San Rafael del Sur constituye un ambiente deposicional
volcánico-continental (de edad Terciario-Cuaternario) y
marino-transicional (de edad Terciaria), de aguas someras a
profundas (14)
En el Mapa 1 se muestra la geología del sitio de
estudio tomada del Mapa geológico "San
Rafael del Sur" escala 1:50,000
(7).
En el sitio en sí se encuentra superficialmente
material de tipo Cuaternario Coluvial (Qc) sobre el Grupo La
Sierras (TQps) compuesto por tefra, el cual sería el
material firme más cerca de la superficie. En los
alrededores del sitio se notan 2 rumbos predominantes de fallas y
fracturas, unos con rumbo NE40ºSO y el otro con NO60ºSE
siendo una falla de tipo normal localizada dentro
del área de estudio. (Véase Mapa 1) (7)
4.2 – ESTRATIGRAFÍA.
4.2.1- Estratigrafía
La Planicie Costera del País, del cual forma
parte San Rafael del Sur, comprende depósitos de rocas
sedimentarias litorales-marinos que datan desde el
Cretáceo Superior al Terciario Superior, siendo las rocas
más características: caliza, arenisca, lutita y
limonita; dichas rocas están siendo relacionadas
básicamente a 6 formaciones geológicas:
Formación Rivas de edad Cretáceo Superior, Miembro
Sapoá del Eoceno Inferior, Formación Brito del
Eoceno, que sobreyace discordantemente a la Formación
Rivas; Formación Masachapa del Oligoceno, sobreyace a la
Formación Brito. La Formación El Fraile y Tamarindo
del Mioceno sobreyacen a la Formación Masachapa. Estas
formaciones sobreyacen a la Formación El
Salto del Plioceno (véase la tabla 2). (5)
En el sitio afloran la Formación Masachapa y
Formación El Salto correspondiente a la provincia de la
Costa del Pacífico y en sus alrededores la conocida
Provincia de la Depresión constituida por el Grupo La
Sierra.
a- Formación El Salto (Tps)
Esta se localiza a lo largo de la carretera las
Conchitas-Masachapa y el Río Jesús, asignado con el
nombre de Formación El Salto, nombre correspondiente al
pueblo El Salto. Litológicamente El Salto está
constituido por depósitos
clásticos-detríticos, coquina recristalizada y
arcilla carbonatada-organógeno. Los afloramientos
más representativos se observan en el Río El
Brasil, El Carmen, El Apante, Río Gutiérrez, El
Salto (Río Jesús) y el Río Riachuelo.
(5)
La Formación El Salto debido a su proceso
(transgresión marina) y ambiente de formación, a
las irregularidades del paleosuelo existente antes de su
deposición y a los efectos de los fenómenos
geológicos externos a los que han sido sometido presentan
un espesor muy variable en el que se refleja un contacto entre El
Salto y el Grupo La Sierra. La Formación El Salto tiene un
espesor de 100m. (5)
b- Formación El Fraile (Tmf)
Esta representada por sedimento marino somero y
transicional marino continental del Terciario Superior con 2700 m
de espesor de 95km, longitud a lo largo de la Costa del
Pacífico constituida por rocas atenaceas, intercalaciones
de lutitas tobaceas, caliza, conglomerados y bosque de madera
fósil suprayacidos por lodositas y areniscas de grano fino
de plataforma costera. La Formación El Fraile es
concordante con la Formación subyacente Masachapa, se
señala como mejores afloramientos La Boquita, La Trinidad,
Masachapa y El Velero.
c – Formación Masachapa
(Tom)
Esta representada por sedimentos someros depositados
durante el Terciario Superior. Marca la transición de
depósitos marinos profundos a depósitos
Neríticos. Litológicamente se trata de una
secuencia inter.-estratificada de lutitas calcáreas y
tobáceas, lodolitas y limolitas con intercalación
de arenisca y brechas, con base y techo de
aglomerados y conglomerados. Algunos afloramientos
representativos se observan en Loma Los Espejos y
Río Citalapa (5)
d- Formación Brito (Teb)
Esta compuesta por sedimentos volcánicos y
sedimentarios, se extiende desde el poblado de Villa El Carmen
hasta la República de Costa Rica con 137km de longitud y
2,570 m de espesor alcanzando los 3350m de profundidad en otros
lugares, forma un contacto discordante con la formación
suprayacente Masachapa. Asimismo, con las formaciones El Fraile,
El Salto y el Grupo Las Sierras, e igualmente discordante con la
Formación subyacentes de Rivas, en el área de la
península de Santa Ana. La presencia de marcas de oleaje,
caliza y sedimentos arcillosos, la señala como originada
en un ambiente playero- nerítico. Se presenta afloramiento
en el Guarumo, Buenos Aires y El Níspero. Esta
formación es correlacionable con la formación
localizada en el área central de Nicaragua conocida como
Formación Matiguas por su similitud litológica,
posición estratigráfica y la presencia de
fósiles, reflejando características de un ambiente
lacustre marino.
4.2.2- Grupo La Sierras (TQps)
Esta unidad geológica se halla conformada por
depósitos volcánicos recientes, piroclástos,
pómez, lapilli, ceniza, flujo de lodo, flujo de
pómez, y sedimento fluvial lacustre de 680m de espesor y
unos 100,000 años de edad sobre el cual se asienta la
ciudad de Managua. Los suelos que se desarrollan sobre el Grupo
la Sierra son limoso, arenosos y gravosos poco cohesivos,
inconsolidado y heterogéneo conocidos en la
estratigrafía de Managua y alrededores como Cuaternario
aluvial (Qal) y Cuaternario Coluvial (Qc). Los
primeros, provenientes de zonas de ríos o cauces que
originan depósitos arenosos y arcillosos aluviales. Los
segundos, resultantes de sedimentos provenientes de los edificios
volcánicos jóvenes y zonas montañosas de la
Sierras alta de Managua.
Tabla 1: Es ra igraf!a de la Cos a del
Pac!fico (5)
V- SISMICIDAD
REGIONAL DE SAN RAFAEL DEL SUR
La ocurrencia de sismos en San Rafael del Sur obedece,
particularmente, a la actividad de las fallas geológicas
locales, transversales a la Planicie Costera del Pacífico
de Nicaragua (Véase en Figura 3) (3) (15)
Figura 3: Marco Estructural de
Nicaragua y San Rafael del Sur (11)
La sismicidad de San Rafael del Sur ha sido dividida en
dos períodos. Los sismos se hallan asociados a la zona de
subducción (15):
a) 1852 – 1987: se presenta un registro
continuo de magnitudes Mb que oscila entre 5.0 y
7.3 en 63 sismos, de los cuales el Terremoto del
24.10.1956, mb = 7.1, Ms = 7.2 y ho =
26km localizado a 30 km del sitio de estudio que pudo
haber provocado Intensidad del Grado VII a VIII en el sitio. En
este período se registraron sismos con mb =5.0, localizado
a distancia focal entre 5 y 151 km, afectando el área de
estudio. En total se recopilaron un total de 63 eventos
sísmico (15) (Véase Tabla 2: a)
Los eventos superficiales predominando mayormente son
los sismos con profundidades intermedia (35 – 151 km).
(15)
b) 1976 – 1983: el INETER, recopiló
un listado de sismos cercano al sitio de estudio, los cuales se
muestra en la Tabla 2b, por estar éste en una
región con alto nivel de sismicidad, en donde solamente se
presenta eventos con Mn › 2 siendo el evento del
05.12.1981 con Mn = 3.9 y ho = 89km con una distancia epicentral
cercana al área investigada. Se recopilaron un
total de 25 eventos sísmicos. (15)
(Véase Tabla 2: b)
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