Principios de sismología

1. Análisis Sísmico – Sismología (parte 1)
Profesor: Felipe Vicencio, PhD / Ingeniería Civil
felipe.vicencio@uss.cl

2. Contenidos de la presentación
• Comprender el origen de los sismos
• Identificar los tipos de ondas sísmicas
• Explicar los modelos para medir la magnitud de los sismos
• Explicar los modelos de ocurrencia de los sismos
• Explicar de que manera se estima la amenaza sísmica

3. Origen de los sismos
Los distintos tipos de sismos provienen de:
• Tectónicos
• Volcánicos
• Explosiones nucleares
• Deslizamientos de tierra
• Impactos de meteoritos
• Llenado de embalses
y acuíferos subterráneos

4. Estructura interna de la Tierra
• La tierra es aproximadamente esférica, con un diámetro (medido en el
ecuador) de 12.740 km.
• El peso total es de 5,4 × 1021
(densidad promedio de 5.5 Τ
𝑡𝑜𝑛
𝑚3) .
• Núcleo interno: níquel y hierro en estado solido.
• Núcleo externo: hierro, oxígeno y sílice
en estado sólido.
• Manto inferior y superior: rocas graníticas
y basálticas en estado plástico.
• Corteza (litósfera): rocas en estado sólido.
Los sismos suceden en la corteza.

5. Placas tectónicas
• La capa externa de la tierra se encuentra dividida en placas tectónicas.
Estos elementos rígidos se mueven en relación uno con otro. Las 7 placas
más grandes son las:
• Pacífica (Pacific plate).
• Norteamericana (North america plate).
• Euroasiática (Eurasia plate).
• Africana antártica (Antartic plate).
• IndoAustraliana (Australia plate).
• Sudamericana (South america plate).

6. Mapa tectónico actual

7. Placas tectónicas
• La teoría de las placas tectónicas explica la ocurrencia de la mayoría de los
terremotos.
• El movimiento de las placas (1 a 13 centímetros por año) es responsable
de la formación de la corteza, del volcanismo y los sismos.
• La teoría de la derivada de los continentes (continental drift) fue
propuesta por Alfred Wegener, 1915.

8. Continental drift

9. Distribución de sismos en el mundo

10. Interacción entre placas tectónicas
Las placas tectónicas se mueven en relación uno con otro, según los
siguientes patrones:
• Bordes convergentes (sismos de acreción, convergent plate boundary).
Las dos placas se aproximan, existen de dos tipos.
Subducción (subduction zones): Una placa (corteza oceánica) se introduce
bajo la otra placa (corteza continental). Produce una destrucción de la
corteza y levantamiento en la zona continental.
Genera fosas oceánicas y volcanes.
Caso sudamericano: Placa de Nazca y
placa Sudamericana.

11. Interacción entre placas tectónicas
Colisión frontal (collision boundaries):
Las placas chocan produciendo una deformación del tipo “acordeón”. La
corteza se mantiene y produce montañismo (ejemplo: Los Alpes, los
Himalayas). Se producen sismos, pero no volcanismo.

12. Subducción placa Nazca y Sudamericana

13. Interacción entre placas tectónicas
• Bordes divergentes (sismos de extrusión, divergent boundaries). Las
placas se alejan entre sí. Magma emergente genera nueva corteza
(cordilleras submarinas).

14. Interacción entre placas tectónicas
• Desplazamiento lateral de placas (sismos de transcursión, transform
boundaries). Una placa se mueve horizontalmente con respecto a la otra.
Profundidad de estos sismos entre 5 a 40km. Un ejemplo de estos bordes
es la falla de San Andrés, en California.

15. Tipos de sismos
• Sismos de intraplaca (intraplate earthquake). Ocurren al interior de una
placa tectónica debido a la deformación y acumulación de tensiones. Por
ejemplo Tarapacá 2005 (Mw=7,5)
• Sismos de interplaca (interplate earthquake). Ocurren en el contacto
entre dos placas, y representan más del 90% de la energía liberada en el
mundo.
Falla transcurrente (strike-slip fault)
Falla normal (normal fault )
Falla inversa (inverse/reverse fault)

16. Generación de los sismos
Teoría del Rebote Elástico (Harry Raid, 1906).
• Debido al desplazamiento continuo de las placas se generan tensiones de
fricción.
• Las tensiones aumentan hasta alcanzar el límite de deslizamiento.
• Luego del deslizamiento, las placas rebotan a un estado inicial sin
tensiones.
• El sismo se propaga en forma de ondas.

17. Origen de los sismos en Chile
Los distintos tipos de sismos que se producen en Chile provienen de:
• Interplaca, subducción.
• Intraplaca de profundidad intermedia.
• Corticales, fallas superficiales.
• Intraplaca (outer rise)

18. Origen de los sismos en Chile
Leyton F., Ruiz S., Sepúlveda S. (2010). Re-evaluation of
probabilistic seismic Hazard in central Chile. Andean
Geology 37 (2): 455-472.

19. Definiciones de términos importantes
• Hipocentro o foco (hypocentre). Punto de la corteza donde se producen
las primeras ondas sísmicas.
• Epicentro (epicentre). Proyección vertical del foco.
• Plano de falla (Faille). Lugar en donde se desliza una placa con respecto
a la otra.
• Profundidad (depth). Distancia entre el
foco y el epicentro.
• Replica. Sismos que ocurren después de
un evento mayor (horas o meses después).
• Precursores. Sismos antes de un evento mayor-

20. Definiciones de términos importantes
Importancia del hipocentro y focos.
• Daño producido por los terremotos depende en gran medida de la
profundidad del foco.
• La energía sísmica liberada se atenúa con la distancia.
• Clasificación de los sismos por profundidad focal:
• Superficial: 0 a 70km
• Intermedio: 70 a 300km
• Profundo: más de 300km.

21. Tipos de ondas sísmicas
Debido a un evento sísmico, se producen ondas de cuerpo y ondas de superficie
(Love and Rayleigh waves). Las ondas de cuerpo se producen al interior de la
tierra y existen de dos tipos (P-wave y S-wave):
• Onda primaria (P-wave) de compresión (ondas longitudinales).
Son análogas a las ondas de sonido y pueden viajar en medios sólidos y líquidos.
La velocidad se puede calcular según: 𝑉
𝑝 =
𝜅+4𝜇/3
𝜌
, en donde:
𝜇: Módulo de corte
𝜌: Densidad
𝜅: Módulo de Bulk
5640 m/s granito (corteza)
480 m/s arena densa

22. Tipos de ondas sísmicas (cuerpo)
• También existe la Onda secundaria (S-wave) de corte. La dirección del
movimiento de la partícula de suelo se puede dividir en dos, movimiento
vertical (SV-wave) y movimiento horizontal (SH-wave). Los fluidos no
pueden transmitir las S-wave. Las ondas más rápidas son las ondas de
corte P-wave.
Velocidad de propagación 𝑉
𝑠 =
𝜇
𝜌
, en donde:
𝜇: Módulo de corte
𝜌: Densidad
2870 m/s granito (corteza)
250 m/s arena densa

23. Tipos de ondas sísmicas (superficie)
Las ondas de superficie se producen debido a la interacción entre las ondas
de cuerpo y la corteza (superficie) de la tierra. Su amplitud decrece
exponencial con su profundidad. Existen de dos tipos (Love-wave y
Rayleigh-wave):
• Onda Love
Movimiento horizontal del suelo. Producida por la onda SH-wave.
Velocidad de 100 m/s en superficie.

24. Tipos de ondas sísmicas (superficie)
• Onda Rayleigh.
Movimiento vertical del suelo.
Producida por la interacción entre la onda P-wave y SV-wave.
Velocidad menor a la onda Love.

25. Tipos de ondas sísmicas

26. Preguntas de los estudiantes