Aspectos de la sismotectónica de Nicaragua y su alrededor

23 Pages·2010·1.81 MB·Spanish

GEOS,Vol.28,No.3
ASPECTOS DE LA SISMOTECTÓNICA
DE NICARAGUA Y SU ALREDEDOR
JoséFrezyEnaGámez
DivisióndeCienciasdelaTierra,CICESE
[email protected]
Utilizamosinformaciónelectrónicadeaccesopúblico(líneasdecosta,asícomocatálogosdehipocentrosy
demecanismosfocales)paracaracterizaraspectosdelasismotectónicadeNicaraguaysusalrededores.
Nosconcentramosentrestemas. EncuantoavaloresdelparámetrobdelarelacióndeGutenberg-Richter,
no encontramos diferencias significativas en su distribución espacial. El sismo de El Salvador del 13 de
enerode2001(M =7.7)disparóunaimportanteactividadhaciael SE,enunaregiónaledañaalazonade
w
réplicasfrentealacostadeNicaragua,lacualnosehareportadohastaahora. Elestudiodeladistribución
delosejesPyTdelosmecanismosfocalesdelaregiónproporcionadetallesdelrégimenextensivodela
placaensubducción. Enparticular,comparamoslosvaloresdelainclinación(medidaconrespectoala
vertical)deestaplacaqueresultandea)laproyecciónverticaldeloshipocentrosyperpendicularalacosta
(~13°) y b) de las de los ejes T a 200 km de profundidad (~20°). La inclinación de los ejes T muestra una
disminuciónsistemática,gradualyconpocavariabilidaddesdeunvalorde50°aunaprofundidadde ~70
km.
LasismicidaddeNicaraguay,másengeneral,del 2001; Fernándezetal.,2004;MonteroyPeraldo,
sistemadearco-trincheradeAméricaCentralha 2004;Randalletal.,2004). Aunqueelcentrode
recibidogranatención,porejemplo,enMolnary nuestra atención es la región de Nicaragua,
Sykes (1969), Dewey y Algermissen (1974), tomamos como región de estudio al cuadrante
Burbach et al. (1984), White (1991), Dewey y entre los meridianos 84°W y 90°W y latitudes
Suárez (1991), Protti et al. (1994), Protti et al. 10°N y 15°N (Figura 1). En este artículo,
(1995),AmbraseysyAdams(2001),LaFeminaet exploramos el uso de catálogos electrónicos de
al.(2002),entreotros. Lainstalaciónderedesde acceso público para determinar algunas
estaciones sismológicas en Nicaragua y países características sismotectónicas. En particular y
vecinos ha completado la información de paralaregióndeestudio,estimamosvaloresdel
catálogos globales de sismicidad y mecanismos parámetrobdelarelacióndeGutenberg-Richter
focales(Prottietal,1994;Prottietal.,1995,entre a tres profundidades, determinamos la
otros); al mismo tiempo, ha proveído de datos dependenciaenprofundidaddelosejesPyTde
para estudios de la estructura sísmica mecanismos focales sísmicos y reevaluamos la
correspondiente (por ejemplo, Husen et al., región en que la transferencia de los esfuerzos
2003,Matumotoetal.,1977). Hayqueagregarel producidosporelsismode ElSalvadordel13de
estudio de sismos destructivos (Algermissen et enero de 2001 (M = 7.7) dispara sismicidad.
w
al.,1974;Brownetal.,1974;QuinteroyKissling, Otro propósito de este artículo es pedagógico:
2001;artículosincluidosenRoseetal.,2004),de comprobamos que hay información en sitios
sismicidad histórica, así como los que tratan la electrónicos para que los estudiantes de
formación y comparación de catálogos sísmicos postgradorealicenproyectosdeclases,dadoslos
(White y Harlow, 1993; Ambraseys y Adams, conocimientos computacionales adecuados
(MATLAB,ennuestrocaso).
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al arco de 8 mm/año (Guzmán-Speziale, 2001).
Lacomplicacióndequelastrazasdelasfallascon
Un esquema del marco tectónico de América dirección NE-SW son más comunes que las que
Central se presenta en la Figura 1. Nicaragua tienen dirección paralela a la trinchera ha sido
formapartedelaplacadelCaribe;enlacostadel tratadaporBurbachetal.(1984)yLaFeminaet
Pacífico, la placa Cocos subduce hasta los 200 al. (2002). Los primeros proponen una
km,queeslaprofundidadmáximadelossismos. segmentación de la subducción de América
Lamayorpartedelaactividadsísmicaenlaregión Central con independencia en la subducción de
ocurrebajoelocéano,aprofundidadessomerasy cada segmento; los segundos, una
esresultadodelainteracciónentrelasdosplacas; acomodamiento del movimiento por una
esta actividad incluye los sismos de mayor rotacióndebloquesconunejevertical.
magnitud (M 7.0). En el continente, se
distinguen dos franjas tectónicas, paralelas y
cercanasalacosta,queposeenfallasderumbo y
con sismicidad superficial; una es la Cadena Los datos fueron obtenidos en distintos sitios
Volcánica y, la otra, la Depresión de Nicaragua. electrónicos de dominio público. Las líneasde
Los sismos asociados a la tectónica continental costas y otros límites provienen de National
tienen magnitudes menores que 7.0 pero Geophysical Data Center (NOAA/NGDC):
producen gran destrucción debido a que están http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/shorelines/sh
máscercadeciudadesopoblados. Debidoaque orelines.html. El catálogo mundial de
los sismos que ocurren en las cercanías de la hipocentros (1973-2007) es el del National
trinchera y en la placa de subducción tienen Earthquake Information Center-(NEIC/USGS):
mecanismosfocalesinversosynormalesylosque http://neic.usgs.gov/neis/epic/ mientras que el
ocurren próximos al eje central de la cadena catálogo regional de hipocentros (1995-2006)
volcánica son de rumbo, se ha sugerido que el provienedelsitiodelaRedSísmicadeNicaragua:
movimiento relativo entre ambas placas es www.ineter.gob.ni/geofisica/sis/red/nic_survey.
ligeramente oblicuo (Harlow y White, 1985) con htm; hemos utilizado este catálogo entre los
unacomponentehorizontalendirecciónparalela
Figura 1. Marco tectónico de América Central, basado en De Mets (2001), Harlow y White (1985) y
Guzmán-Speziale(2001).Eláreadeestudioeslaenmarcada.
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años1995y2006.Finalmente,losparámetrosde CatálogoRegional
losmecanismosfocales(1976-2007)pertenecen
a l c a t á l o g o C M T ( H a r v a r d ) : Un mapa de sismicidad más detallado que el
www.globalcmt.org/CMTsearch.html. anterior(Figura3)contienelas determinaciones
(1995-2006)queprovienendelaredregionalde
SISMICIDAD;CATÁLOGOSDEHIPOCENTROS. estacionessismológicasquemantieneelINETER
(Instituto Nicaragüense de Estudios
CatálogoMundialNGSC Territoriales). Elsismodemayormagnitud,deEl
Salvador del 13 de enero de 2001,M = 7.7, es
w
LaFigura2muestralosepicentrosenlaregión objeto de atención especial en una sección
deestudiosegúnelcatálogoNGSCentre1973y posterior. Laalineacióndeepicentrosdesismos
2006. Los epicentros con M>7.0 están asociados a la cadena volcánica se destaca con
localizadosenla región enque interactúan claridad.
ambas placas, osea, enelmar y en las
cercanías de la trinchera mientras que la La costa tiene un cambio de orientación en la
sismicidad 6.0 M 5.0 se distribuye en longitud87.6°W,esdecir,enelgolfodeFonseca,
formarelativamentehomogénea. el cual marca el límite entre El Salvador,
HondurasyNicaragua. Elánguloconrespectoa
ladirecciónW-Ees-15°y-43°,respectivamente
para los segmentos NW (costa de El Salvador,
mayormente) y SE (costa de Nicaragua,
mayormente).
Figura2. Mapaepicentral(1973-2006);catálogoNGSC.EpicentrodelsismodeElSalvador,13/01/2001,
MW=7.7, Lat= 12.74, Lon=89.33,segúnINETER.
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Figura3. Mapaepicentral(1995-2006);catálogoINETER. EpicentrodelsismodeElSalvadordel13/01/2001,
MW=7.7, Lat= 12.74, Lon=89.33,segúnINETER.
Estecambiodedirecciónaparecemássuavizado El lector puede encontrar perfiles semejantes
en la traza de la trinchera (Figura 1). La Figura 4 enBurbach etal.(1984)yProttietal.(1995),los
muestra dos perfiles verticales con hipocentros, que coinciden esencialmente con los aquí
ambos son perpendiculares a los segmentos de presentados.
costa NW y SE; los orígenes de ambos perfiles
están, respectivamente, en los puntos {11.0N; LASECUENCIASÍSMICAINICIADAPOREL
89.5W} y {10.5N; 88.5W}. El perfil SE tiene un SISMODEL13DEENERODE2001
cambio en la inclinación de la placa de
subducción a 80-100 km de profundidad; el Según el catálogo CMT un sismo de magnitud
ángulopasade36°a13°, ambos,conunerrorde Mw=7.7(mb=6.4,Ms=7.8)ocurrióel13deenero
+_ 5°, aproximadamente. (En este trabajo, las de2001,alas17:33GMTyfrentealacostadelEl
inclinaciones se miden con respecto al eje Salvador (12.97°N; 89.13°W). (Por simplicidad,
vertical). Ladensidaddesismosesmuchomenor este sismo puede ser referido de aquí en
enelperfilNW,loquenoessorprendenteporque adelante sólo por la fecha de ocurrencia). El
el catálogo proviene de la red de estaciones mecanismo focal, según el mismo catálogo es
ubicadas en Nicaragua. Así, la placa en normal; con los ejes T aproximadamente
subducción en el perfil NW no se resuelve con horizontalesyperpendicularesaladirecciónde
claridadaunquehaysugerenciadeunaconducta lacosta;estacaracterísticasemantieneparalas
distintasobreydebajolos100km. réplicas(Martínez-Díasetal.,2004).
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paralelaalacosta,deepicentrosyasociadaala
cadena volcánica (Parsons, 2002; Benito et al.,
2004, y Martínez-Días et al., 2004); la tercera
contieneunaactividadnoreportadahastaahora,
queesmenosdensaensismosylocalizada,enel
océano,frentealacostadeNicaragua. La Figura
6 muestra la actividad (M 3.5, a partir del
01/01/1995) en el tiempo, tanto en magnitud
como en longitud e incluye las réplicas y la
actividad disparada, pero no incluye la que
ocurreenelcontinente. Porúltimo,laFigura7es
similar a la Figura 6, pero para M 5.0. Las
conclusionessoninmediatas.
Latercerasubregiónestuvorelativamentequieta
parasismosM 5.0(porlomenos,desde1995)
Figura 4. Corte vertical con hipocentros tomados del hasta la ocurrencia del terremoto de enero de
catálogoregionalINETER;elcorteesaproximadamente 2001.Enseguida,todalatercerasub-regiónentra
perpendicularalalíneadecostaenlossegmentosa)NE, enunaactividadcaracterizadaporenjambresde
mayormente de El Salvador; b) SE, mayormente de
sismosprincipalesconM 5.0quecontinúahasta
Nicaragua. Elacimutdelacostaquecorrespondeacada
el final del catálogo (diciembre del 2006), seis
perfilesN15°EyN43°E,respectivamente.
años después de la ocurrencia del sismo
principal.
Este sismo inicia una secuencia interesante que
ha sido estudiada por Parsons (2002), Benito et
La interpretación más directa es que la región
al. (2004) y Martínez-Días et al. (2004); nuestro
poligonal delimita aproximadamente un bloque
propósito es completar la descripción de la
tectónicocuyoestadodeesfuerzosseacomodaa
secuencia. Ellos ponen énfasis en que, por
la energía liberada por el sismoMw= 7.7. Los 6
transferenciadeesfuerzos,estesismodisparael
añosenquelasismicidadhaocurridohastafines
sismosuperficialqueocurreel13defebrero(Mw
de2006tiendehacialaestimaciónde7-11años
=6.6),oseaunmesdespués;estesismo,consus
que entrega Parsons (2002) para sismos
réplicas,seasociaconlacadenavolcánica. Enlo
disparados por uno principal con M 7.0. No
que sigue, utilizamos el catálogo de INETER. La
tenemosantecedentesdeotrosismodestructivo
Figura 5 muestra un acotamiento poligonal que
que haya disparados sismicidad en dos
rodealasréplicas,asícomolaactividadadicional
subregionesclaramenteseparadasenelespacio.
que se correlaciona con la ocurrencia de este
sismo durante el año 2001. Dicha figura está
CONSTANTEbDELARELACIÓNDE
hecha con el criterio de circunscribir los
GUTENBERG-RICHTER
epicentros que ocurrieron después del sismo
principal de tal modo que estén rodeados por
El cálculo de la constante b de la relación
una actividad sísmica de densidad claramente
Gutenberg-Richter (Gutenberg y Richter, 1954)
menor.Laregióncircunscritapuedesubdividirse
es estándar para encontrar diferencias en el
entres:laprimera,demayordensidad,contiene
régimen tectónico, tanto en el espacio como en
lasréplicaspropiamentetalesquesesitúanentre
eltiempo;enesteúltimocaso,porejemplo,para
las longitudes 88.5W y 89.5W; la segunda
tratar de encontrar diferencias antesydespués
corresponde a la ya mencionada alineación,
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de la ocurrencia de un sismo destructivo.En cuenta sólo el carácter aleatorio de la
nuestrotrabajo,reducimoslaleyaladistribución distribución (la exponencial negativa); esto
(de probabilidad) exponencial negativa, quiere decir que factores como errores en el
utilizamos el método de máxima verosimilitud valor de las magnitudes, en el carácter
(Utsu, 1965) para la estimación del parámetro b posiblemente incompleto del catálogo y por el
y, en la visualización de resultados, usamos carácter inapropiado de la relación de
histogramas de densidad y escala lineal porque Gutenberg-Richter,noestántomadosencuenta.
ilustranmejorlacalidaddelosdatos.Elmétodo Porello,elanálisisdebehacerseconcautela.
demáximaverosimilitudajustalaseriedetiempo
y no el histograma, como lo hace el método de Las magnitudes son m para el catálogo global
b
cuadrados mínimos.El error (nivel de (NGSC).Elcatálogoregional(INETER)combinael
significación del 95%, en este trabajo) sigue una uso de la magnitud local y la de coda; como es
distribución dedonderesultanaturalutilizarla usual, ambas estimaciones coinciden
distribucióndeFisherparaprobarlasignificación generalmente dentro de un par de décimas de
deladiferenciaentredosvaloresdeb(Aki,1965; unidad de magnitud. Dada la geometría de la
Utsu, 1965; Utsu, 1966) aunque es elemental red, hay una posible dependencia de la
comparar la diferencia entre dos valores de b estimación de la magnitud con respecto al
tomandoencuentaloserroresdeestimación.Sin acimut del hipocentro, particularmente para
embargo, es importante acotar que el sismosqueocurrenenelocéanoyenlaplacaen
mencionadoerrordelaestimacióntomaen subducción; esteefectonohasidoestudiado.
Figura5. Zonaderéplicasydesismicidaddisparadadurante2001porelsismodeElSalvadordel13/01/2001,Mw=7.7. Note
lastressecuenciasqueseseparanfácilmente:a)unaaltadensidadderéplicasquerodeaalepicentrodelsismoprincipal
(estrella);b)actividadenelcontinentecompuestaporunsismoprincipalyréplicasyquesecorrelacionaconlacadena
volcánica,yc)actividadqueseubicafrentealacostaNWdeNicaragua.
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Figura 6. Sismicidaden tiempo (1995-2001) para M 3.5 que ocurre en la placa oceánica y que aparece en la Figura 5.
Catálogo: INETER. Figura superior: Magnitud vs. Tiempo. Figura inferior: Posición en Longitud vs. Tiempo. Nótese el
aumentodesismicidadapartirdelaocurrenciadelsismodeElSalvadordel13/01/2001, =7.7,yladelimitacióndelas
réplicasalmenospor1año,entrelaslongitudes89.5°Wy88.5°W.
Figura7. Igualqueenfigura6,peroparaM 5.0.Nóteselaausenciadesismicidadporlostresañospreviosalaocurrencia
delsismodeElSalvadordel13/01/2001, =7.7, yelaumentoposteriordeactividadsísmica.
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Utilizamos las dos regiones (NE y SW) que Losresultadosenlaestimacióndelosvaloresde
definimos en la sección anterior; con ello, b pueden resumirse en que todos son
delimitamos para el catálogo INETER un compatibles con un valor entre 1.00-1.15 si
subcatálogo más confiable (frente a la costa de tomamosencuentaloslímitesdesignificacióny
Nicaragua)delapartequeloesmenos(frenteala elnúmeroreducidodesismosdealgunoscasos;
costa de El Salvador); junto a esto, dividimos el esto último es común para las profundidades
rangode la profundidad (h) en tres segmentos más grandes. El catálogo mundial sugiere un
(h 45km;45km<h 100km; h 100km). Estos valormásaltodebparalaregiónfrentealacosta
límitesdeprofundidadesresultandelaconducta deElSalvador(1.20-1.25),queelresultadopara
observada en el perfil de profundidades de la el catálogo regional. Algo semejante (b entre
Figura4. 1.15y1.33)seobservaparaelcatálogoregional
enlaregiónSE(frentealacostadeNicaragua)ya
Lasfiguras8ala13muestranhistogramasconlos profundidades entre 45 y 100 km. Es difícil
datos y las curvas de ajuste para el catálogo evaluarlasignificacióndeesteúltimoresultado.
mundial(NGSC)yelregional(INETER)loscuales
se han subdividido en las dos regiones NW (El Muchos de los histogramas tienen oscilaciones
Salvador)ySE(Nicaragua)yenlostresrangosde alrededor de la línea que marca la tendencia
profundidades que describimos anteriormente. centraldelajuste. Porejemplo,elajusteena)y
Los resultados numéricos se muestran en las b) de la Figura 12 es bueno desde la magnitud
tablas1ala6. 3.4;sinembargo,
Figura8. ResultadosdelajustedelosdatosalarelacióndeGutenberg-Richter. Catálogo:NOAA/NGDC(mundial)1973-2006
paralasdosregiones. Profundidades: a)todas;b)h 45km; c)45km h<100km; d)h 100km.
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Tabla1. ResultadosnuméricosquecorrespondenaloscasosdelaFigura8. Prof.:Profundidades;NC:Número
de Casos; b: Valor central estimado; Rango-b: Rango calculado con un nivel de confianza del 95%; M :
Magnituddecorteinferior;M :Magnituddecortesuperior.
Figura 9. Resultados del ajuste de los datos a la relación de Gutenberg-Richter. Catálogo: NOAA/NGDC
(mundial)1973-2006paralaregiónSE(frentealacostadeNicaragua). Profundidades: a)todas;b)h 45km;
c)45km h<100km; d)h 100km.
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Tabla2. ResultadosnuméricosquecorrespondenaloscasosdelaFigura9. Losencabezadossonlosmismos
queenlaTabla1.
Figura10. ResultadosdelajustedelosdatosalarelacióndeGutenberg-Richter. Catálogo:NOAA/NGDC
(mundial)1973-2006paralaregiónNW(frentealacostadeElSalvador). Profundidades: a)todas;b)h 45
km; c)45km h<100km; d)h 100km.