CODIFICACIÓN SISMOLÓGICA DE UN SEGMENTO DE LA FALLA CAUCA - ALMAGUER Y SUS APLICACIONES EN EL DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA

CODIFICACIÓN SISMOLÓGICA DE

UN SEGMENTO DE LA FALLA CAUCA

– ALMAGUER Y SUS APLICACIONES

EN EL DEPARTAMENTO DE

ANTIOQUIA

por

Alejandro Chica Sánchez 1 , Javier A. Buitrago Giraldo 2-3 , Gaspar Monsalve Mejía 3-3 ,

Julián E. Morales Rivas 2-4

Resumen

Chica A., JA. Buitrago, G. Monsalve & JE. Morales: Codificación sismológica de un seg-

mento de la falla Cauca – Almaguer y sus aplicaciones en el departamento de Antioquia. Rev. Acad.

Colomb. Cienc. 27(102): 53-69. 2003. ISSN 0370-3908.

La codificación de los planos de falla tiene como objetivo principal proponer una nueva posibi-

lidad para la ubicación de focos sísmicos. Para ello es preciso construir una malla regular de

hipocentros supuestos, sobre el plano de falla, para hacer la búsqueda del rayo sísmico más rápido

y directo, que viaja desde cada foco hasta un sismógrafo dado. Este procedimiento se lleva a cabo

para un mínimo de tres sismógrafos, de manera que se pueden elaborar mapas sobre el plano de falla

de isolíneas de tiempo de llegada a cada uno de los tres sismógrafos. En consecuencia, también

pueden elaborarse mapas de isolíneas de diferencias de tiempo de llegada entre parejas de sismógra-

fos sobre el plano de falla. Al superponer dos de estos mapas de diferencia de tiempo se obtiene la

localización de un sismo generado en dicho plano. Una aplicación importante es el estudio de la

atenuación de la energía sísmica en el recorrido y en las fronteras entre medios.

Palabras clave: Falla, Rayo, Codificación, Refracción, Isolínea, Atenuación.

Abstract

The main objective of the codification of fault planes is to look for a new possibility in terms of

location of seismic sources. In order to achieve this, it is necessary the construction of a regular grid

1 alchisan@epm.net.co. Profesor Asociado, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.

2-3 Ingenieros Geólogos, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. jbuitre@yahoo.com

3 gasparmonsalve@hotmail.com

4 julianmorales@reuna.edu.co54 REV. ACAD. COLOMB. CIENC.: VOLUMEN XXVII, NÚMERO 102-MARZO DE 2003

Santafé de

A i i Antioquia

Sonsón

Medellín

Zona de estudio

N

Figura 1. Localización de la zona de estudio

of assumed hypocenters on the fault plane. One of the key steps of the method is the search of the

fastest seismic ray that travels between a specific hypocenter and a given seismograph. This method

should be used with a minimum of three seismographs, so that it is possible to make maps of arrival

time isolines for each seismograph. In consequence, it is also possible to make maps of isolines of

differences in arrival times between two seismographs. Those maps should be also on the fault plane.

When two maps of time differences are placed one above another, one can locate the possible hypocenter

of an event that was originated on the studied fault plane. An important application is the study of the

attenuation of seismic energy, utilizing a similar methodology to the one used for the codification, and

including the calculation of the attenuation that takes place during the course of the seismic ray inside

a specific rock and at the boundaries between two different media.

Key words: Fault, Ray, Codification, Refraction, Isoline, Attenuation.

Introducción

Para estudios de amenaza potencial y riesgo sísmico

es necesario contar con modelos analíticos que permitan

una buena aproximación al fenómeno sísmico, con miras

a un adecuado control y monitoreo de las sismofuentes.

En contraste con los métodos usuales de localización de

hipocentros, que asumen una corteza homogénea e

isotrópica, el proceso de codificación de planos de falla

se apoya en la modelación tridimensional de la geología

de una región. Esta consideración implica diferentes com-

portamientos de las ondas mecánicas generadas en un sis-

mo, dependiendo de la litología por la cual viajan, que se

ven reflejados en las variaciones de la velocidad de pro-

pagación de las ondas compresionales (V

p

). Este procedi-

miento permite por tanto localizar el hipocentro, conocer

las unidades litológicas atravesadas por los rayos y cuan-

tificar la pérdida de energía para los rayos más rápidos y

directos (primeras llegadas). La presentación y explica-

ción detallada del método se encuentra en Chica (2001).

El presente artículo, elaborado con base en la expe-

riencia de un trabajo de grado en Ingeniería Geológica

(Buitrago et al, 2001), expone los resultados obtenidos

al aplicar esta metodología al segmento más norte de la

falla Cauca – Almaguer en el departamento de Antioquia,

noroccidente de Colombia; dicha falla corresponde a la

traza más occidental del sistema Cauca – Romeral. La

Figura 1 ilustra la localización de la zona de estudio.

El proceso completo de codificación sismológica se

resume en los siguientes pasos.

Modelo de corteza

La realización del modelo de corteza involucra carac-

terísticas litológicas y tectónicas regionales y locales, de

tal forma que puedan simplificarse al máximo la forma,

extensión y ubicación espacial de cada una de las princi-

pales unidades litológicas y fallas dentro de la zona de

estudio. Las principales características consideradas se

resumen a continuación.

Rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias presentes en la región de inte-

rés se encuentran agrupadas en las siguientes unidades

(se incluyen las secuencias volcano – sedimentarias). La

nomenclatura que aparece enseguida de cada unidad se

basó en la utilizada en el Mapa Geológico del Departa-

mento de Antioquia, Ingeominas (González, 1996):

· Formación San Luis (Kissi)

· Formación Abejorral (Kisa)

· Formación San Pablo (Kisp y Kivp)

· Complejo Quebradagrande (Kisqg y Kivqg)55 CHICA A., J.A. BUITRAGO, G. MONSALVE & J.E. MORALES: CODIFICACIÓN SISMOLÓGICA DE UN SEGMENTO. . .

· Formación Barroso (Kslb y Ksvb)

· Formación Penderisco Miembros Urrao y Nutibara

(Ksu y Ksn)

· Formación Amagá (Ngas, Pgam, Pgai)

· Formación Combia (Ngc)

En general estas rocas sedimentarias presentan litologías

variables desde arcillolitas hasta conglomerados, aglome-

rados, tobas y en algunos casos se presentan además derra-

mes lávicos y diques. De estas unidades, muchas reposan

sobre las rocas metamórficas que componen el núcleo de la

Cordillera Central y en algunas se observan efectos térmi-

cos producto de las intrusiones de cuerpos como el Batolito

Antioqueño y el Batolito de Sonsón. Las Formaciones Ba-

rroso y Penderisco, de afinidad oceánica, constituyen la

mayor parte de la Cordillera Occidental.

Rocas metamórficas

Dentro de la zona de estudio, las rocas metamórficas

constituyen la litología más abundante. Con base en los

numerosos estudios realizados (Maya et al, 1995;

González, 1980; McCourt et al, 1984; Restrepo et al,

1982) se ha llegado a la conclusión que estas rocas for-

man el núcleo de la Cordillera Central y constituyen un

cinturón con tendencia regional aproximadamente S – N.

A raíz de la constante actividad tectónica que se ha desa-

rrollado en esta zona, los buzamientos de los paquetes

rocosos son muy variables, tanto en ángulo como en di-

rección; los efectos dinámicos producto de dicha activi-

dad son también abundantes.

Las rocas metamórficas de la Cordillera Central han

sido agrupadas en dos unidades principales:

· Complejo Cajamarca (Pzni, Pz, Pzm, Pzes, Pzev, Pzq,

Pza, Pznf, Pznl y Pegr)

· Complejo Arquía (Kica)

La separación de estos dos paquetes metamórficos se

ha realizado con base en consideraciones de tipo

geológico y geocronológico que muestran diferencias en

las condiciones de formación de cada una de ellas. Las

rocas que se encuentran dentro de estas unidades varían

desde rocas de grado de metamorfismo bajo a medio

(metasedimentitas y esquistos) hasta rocas de grado alto a

muy alto (anfibolitas, granulitas y migmatitas).

Rocas ígneas

Debido a su extensión sobresalen principalmente el

Batolito Antioqueño y, en menor medida, el Batolito de

Sonsón. En general se trata de cuerpos intrusivos princi-

palmente de afinidad granítica. También se presentan en

menor proporción algunos cuerpos máficos y ultramáficos

como gabros y dunitas, que corresponden más a emplaza-

mientos tectónicos que a intrusiones propiamente dichas.

Las principales unidades de carácter ígneo son:

· Batolito de Sonsón (Jts)

· Diorita de Pueblito (Kidp)

· Batolito de

...