SISMOGRAFIA

SISMOGRAFÍA

1. HISTORIA

Existen crónicas sobre el efecto de los sismos desde 1800 A.C. y leyendas que atribuían su origen a monstruos que estaban en la tierra. Las primeras explicaciones no míticas de filósofos como Aristóteles y Séneca (300 A.C.) proponían el aire como el origen o fuente de los sismos. Estudios sobre cuerpos sometidos a esfuerzos realizados por Galileo (1600) fueron un gran aporte para el entendimiento del problema en 1660 Hooke planteó una relación entre tensión y deformación (Ley de Hooke). A principios de 1800 las leyes de conservación de energía y masa fueron combinadas para desarrollar las ecuaciones de movimiento de los sólidos: Navier y Cauchy entre 1821 y 1822 desarrollaron la teoría de la elasticidad, en 1830 Poisson dedujo la existencia de dos tipos de ondas que se propagan a través de los sólidos. En 1845 Stokes observó que la resistencia de un sólido ante la solicitación puede dividirse en resistencia a la compresión y al esfuerzo cortante, dedujo los módulos de compresibilidad y rigidez en la resistencia de los materiales. Mallet en 1857, propuso un origen explosivo de los terremotos, a partir del cual desarrolló el concepto de foco puntual. En 1888 a partir del trabajo de Schmidt sobre la propagación de las ondas por el interior de la tierra, se dedujo que en general, la velocidad aumenta con la profundidad (trayectoria curva de las ondas). Poco después, Suess reemplazó el concepto de foco puntual por el de región focal, y se estableció una relación entre fenómenos sísmicos, la formación de montañas y el movimiento de las placas tectónicas (Shearer, 1999; Bolt, 1981).

El primer modelo mecánico -parcialmente empírico, parcialmente intuitivo- para los sismos se conoce como Teoría de Rebote Elástico y fue planteado por H.F. Reid en 1910. Este modelo con algunas modificaciones, continúa vigente y explica aproximadamente bien la ocurrencia de sismos de foco superficial. Esta teoría se simplifica en la sec. 2.1.3 pág. 8. Una consulta para mayor profundidad se puede hacer en Aki and Richards (1980); Lay andWallace (1995).

2. DEFINICIÓN.

La sismografía es la ciencia que explica los sismos y terremotos, es decir, es la medida y registro de las vibraciones de los terremotos mediante un sismógrafo.

Un terremoto o temblor de tierra se produce debido al choque de las placas tectónicas, generando un movimiento en algunos elementos de la corteza terrestre.

3. DIVISIÓN DE LA SISMOGRAFÍA.

El conocimiento, teorías y modelos sobre la estructura y los procesos en el interior de la Tierra se han obtenido a partir de la observación de fenómenos que los mismos procesos generan.

Uno de los procesos, el relacionado con la generación y propagación de ondas sísmicas ha sido objeto de amplia investigación a nivel global. La investigación en sismología se ha dividido fundamentalmente en dos categorías:

a) El estudio de la propagación de las ondas y la estructura de la Tierra asociada: identificación de las diferentes capas (corteza, manto y nucleó) y su heterogeneidad, las diferencias entre continente y océano, las zonas de subducción, las propiedades de los materiales (inelásticas y anisotropías), entre otros.

b) El estudio de la fuente y sus fenómenos asociados: tipificación y localización de fuentes, energía liberada, geometría, área y desplazamiento de las fallas, estudios de predicción, etc.

4. MECÁNICA DE LA FUENTE SÍSMICA.

La parte superior de la Tierra, la corteza (15-20 km de espesor) está constituida por rocas de gran dureza y resistencia, capaces de deformarse elásticamente y almacenar anergia de deformación (Fig. 2.2); a mayor profundidad el aumento de la temperatura convierte las rocas en un material dúctil y débil, incapaz de permanecer en estado de deformación elástica por mucho tiempo.

Figura: Estructura interna de la Tierra y dos procesos asociados a ella: subducción y corrientes de convección.

Cuando una roca es sometida a una fuerza esta se deforma, y al cesar la fuerza recupera su forma original; en la Tierra, la deformación elástica generalmente se produce de una forma lenta y gradual, produciéndose esfuerzos normales y de cizalla y acumulando en el material enormes cantidades de energía de deformación. Cuando se alcanza el límite de resistencia o cuando se sobrepasan las fuerzas de fricción se inicia un proceso de ruptura en las zonas más débiles o en las zonas de mayor concentración de esfuerzos. Este fracturamiento está acompañado por un rebote elástico a ambos lados de la falla a partir del punto de inicio de ruptura, propagándose a lo largo del plano de falla y causando que la roca a ambos lados del mismose desplace en sentido opuesto (Fig).

Figura: Esquematización de la teoría de rebote elástico

Los sólidos pueden fallar por esfuerzos de tensión (falla normal o de deslizamiento), por esfuerzos de compresión (falla inversa o de cabalgadura), por esfuerzos de cortante (falla transcurrente o de rumbo), o por combinación de esfuerzos (falla mixta) (Fig). El fracturamiento o desplazamiento se produce en un plano (área), sin embargo, si dicha área es muy pequeña o se observa a grandes distancias puede considerarse no un área sino un punto. Parte de la energía elástica almacenada en forma de esfuerzo en la roca se gasta en romper la roca y vencer la fricción entre ambas caras de la fractura que trata de frenar el movimiento, otra parte puede permanecer en las rocas y una mínima parte se libera en forma de ondas sísmicas que viajan a través de la Tierra. La energía sísmica es radiada en diferentes direcciones (patrón de radiación), en cantidades distintas, dependiendo de los distintos tipos de ondas y de la geometría de la fractura.

Figura: Esfuerzos que producen fallamiento

5. SISMOS O TERREMOTOS.

Los terremotos son el choque de las placas tectónicas cuyo origen se encuentra en la acumulación de energía que se produce cuando los materiales del interior de la tierra se desplazan. El movimiento sísmico que propaga mediante ondas elásticas. (Similares al sonido) hacen temblar el suelo.

En un terremoto se distinguen:

HIPOCENTRO, zona interior profunda, donde se produce el terremoto.

EPICENTRO,

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