República Dominicana - UE Zonificación sismotectónica

República Dominicana - UE
Programa de Desarrollo Geológico Minero (SYSMIN)
Convención LOME IV
Proyecto D: Prevención de Riesgos Geológicos
(Riesgos Sísmicos)
Zonificación sismotectónica
Informe Preliminar
Marzo 1999
Zonificación sismotectónica
1.
INDICE
1.
INDICE........................................................................................................................................................... 2
2.
INTRODUCCIÒN ......................................................................................................................................... 3
3.
METODOLOGIA.......................................................................................................................................... 4
4.
COMENTARIO SOBRE LOS DATOS....................................................................................................... 5
5.
CONCLUSIONES ......................................................................................................................................... 10
2
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Zonificación sismotectónica
2.
INTRODUCCIÓN
Este informe, junto con el mapa correspondiente, constituye una síntesis de los estudios efectuados, diferenciando las áreas de características más o menos uniformes respecto a la sismicidad superficial.
Se ha redactado en base a las investigaciones llevadas a cabo sobre los siguientes aspectos:
•
geodinámica;
•
zonificación tectónica y tomografía gravimétrica y magnetométrica 3D;
•
neotectónica;
•
campo de esfuerzos recientes;
•
datos de sismicidad, incluyendo las informaciones macrosímicas.
El marco sismotectónico abarca un área más extensa que la considerada en buena parte de los
informes, ya que algunas estructuras y muchos epicentros están ubicados en los alrededores de
la República Dominicana .
El mapa delimita las áreas en las que es más probable que se pueda generar un sismo de una determinada magnitud en un determinado lapso de tiempo. Con los datos disponibles no ha sido
posible distinguir áreas sometidas probablemente a efectos de amplificación sísmica ni con posibles fenómenos de licuefacción de suelos. Estos aspectos deberán investigarse con trabajos a
escalas más apropiadas.
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3.
METODOLOGIA
De los diferentes estudios realizados, se han extraído los elementos que pueden tener influencia
en la generación y transferencia de la ondas sísmicas.
En particular, los informes y los mapas de referencia son:
•
Mapa de zonificación tectónica (incluido en el informe: “Mapa temático: litológico y morfo-estructural”): de este mapa surge el conjunto de las principales fallas de la República
Dominicana. A estas se han añadido algunas en el mar, conocidas por bibliografía (North
Hispañiola Fault Zone hacia el Norte, como prosecución del Puerto Rico Trench; Beata
Ridge Fault Zone hacia SW, Muertos Trough hacia el Sur). También se indican los ejes de
los pliegues y la traza de los sobrecorrimientos.
•
Mapa de lineamientos tectónicos (incluido en el informe “Interpretación de imágenes de satélite: mapa de lineamientos”): en este mapa se presenta la distribución de los lineamientos
derivados de la fotointerpretación de imágenes de satélite (imágenes LANDSAT TM - Thematic Mapper);
A pesar que el detalle es bajo se utilizaron también los datos del los siguientes trabajos:
•
Mapa del techo del basamento y Mapa de las isobatas del Moho (incluido en el informe:
“Mapa temático: litológico y morfo-estructural”);
•
Tomografias gravimétricas y magnéticas.
Para la distribución de la sismicidad se han tenido en cuenta, además, los datos del Catálogo de
sismicidad con los epicentros instrumentales del siglo XX, y los de las figuras de varias publicaciones científicas.
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4.
COMENTARIO SOBRE LOS DATOS.
Como se comenta en el primer informe: “Síntesis del contexto geodinámico de la Isla Hispañiola y su evolución en el marco del Caribe”, se propone a continuación el modelo geodinámico de
referencia:
1. hay un movimiento con magnitud de varios centímetros por año entre las placas Norteamericana y Caribe a lo largo de una estructura de primera importancia denominada MotaguaSwan-Oriente-Septentrional-Puerto Rico Trench;
2. este movimiento, actualmente en correspondencia con el límite septentrional de la isla Hispañiola, tiene un carácter transpresivo, lo que causa la formación de fallas menores (a lo
largo de las cuales se distribuyen las deformaciones) que son sismogenéticas;
3. el obstáculo al desplazamiento de la parte septentrional de la placa Caribe, constituido por
la plataforma de las Bahamas, ha causado a partir del Mioceno un restraining bend a lo largo de la Zona Septentrional de Falla. Como consecuencia se activaron levantamientos, subdivisión de los sistema de fallas principales en sistemas secundarios, rotaciones y subcorrimientos, que dieron como resultado la morfología del noroeste de la República Dominicana;
4. la presencia de microplacas (Gonave y Hispañiola-Puerto Rico) entre las dos placas principales, que poseen movilidad independiente;
5. la presencia de una estructura transcurrente de 1200 km de largo denominada EnriquilloPlantain-Garden-Walton, que constituye un by pass con respecto a la estructura transcurrente septentrional y permite el desplazamiento en sentido este de la placa Caribe.
El hecho del reconocimiento de la existencia de microplacas con sus límites definidos constituye un elemento muy importante para el estudio de la sismicidad, en un área sismogeneradora de
alta incidencia como la que nos ocupa.
Por lo que se refiere a los principales sistemas de fallas de la República Dominicana, la Septentrional Fault Zone (SFZ), que cruza el área densamente poblada del Valle de Cibao, constituye,
con la Camu Fault Zone (CFZ), la expresión septentrional del sistema de fallas transcurrentes
activas en la República Dominicana.
Los dos sistemas constituyen una faja de 300 km de largo por 50 km de ancho y representan la
prolongación en tierra firme de la zona limitada al oeste por el Surco Cayman y las fallas con
componente de movimiento oblicuo de la Fosa de Puerto Rico. Las dos fallas se localizan a lo
largo del borde del bloque más elevado en la Cordillera Septentrional.
El rastro de la SFZ tiene características geomorfológicas típicas de las fallas activas transcurrentes, es decir: shutter ridges, drenajes alineados, conflictos de vegetación, pliegues en echelon, escarpes, etc.
El sistema SFZ-CFZ es interceptado oblicuamente por unas fallas subparalelas llamadas Río
Grande Fault Zone (RGFZ), que tienen una posición muy evidente y una orientación NW-SE.
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En los alrededores de la costa septentrional de la isla Hispañiola, se encuentra el thrust North
Hispañiola Deformed Belt, una estructura transpresiva que se extiende paralelamente al sistema
SFZ-CFZ y que constituye la prosecución de la Fosa de Puerto Rico.
El sistema transcurrente que caracteriza la parte meridional de la Hispañiola está representado
por un sistema de fallas que prosiguen a lo largo de Jamaica occidental y limitan la parte meridional del Surco de Cayman. La parte del sistema relacionada con Hispañiola es conocida como
Enriquillo-Plantain Garden Fault Zone (EPGFZ). No hay evidencias de la presencia de la
EPGFZ en la parte oriental de la isla, mientras que en la depresión ocupada por el Lago Enriquillo la falla está cubierta por aluviones.
En la porción central de Hispañiola está presente el sistema denominado Los Pozos-San Juan
Fault Zone (LPSJFZ), que separa las rocas cretáceas que constituyen el núcleo de la Cordillera
Central de las prioritariamente sedimentarias del sector meridional.
Este thrust representa la continuación de la Fosa Muertos y por eso es una importante (si no la
única) expresión superficial de la zona de tránsito entre la microplaca La Hispañiola-Puerto Rico hacia el E y la microplaca Gonave hacia el O. Este área, que comprende también la Cordillera Central con las mayores alturas de la isla, corresponde a la zona de mayor levantamiento
cuaternario observada. La actividad sísmica localizada cerca del prisma de acreción Muertos no
está asociada a un plan de subducción de la litosfera oceánica de la cuenca de Venezuela por
debajo de La Hispañiola y Puerto Rico, pero sí vinculada con actividades transpresivas a lo largo de la prolongación oriental del sistema de fallas transcurrentes presentes en la porción meridional de la isla. En este caso, el prisma de acreción Muertos seria una flower structure a lo largo del borde que separa las placas norteamericana y Caribe.
Hacia el norte de la LPSJFZ se encuentra el sistema llamado Guacara Fault Zone (GFZ). La falla Guacara es una estructura de ángulo elevado que probablemente está caracterizada, en su
porción occidental, por componentes de dislocaciones laterales. Este sistema se transforma en
una falla con características de sobrecorrimientos en la parte sur-oriental de la Cordillera Central, en donde es conocida como Bonao Fault Zone (BFZ).
Como consecuencia del marco geodinámico expuesto, la República Dominicana se encuentra
en el medio de estructuras activas con deformaciones verticales y horizontales que alcanzan varios centímetros por año. Esto explica el excepcional numero de lineamientos que se han detectado en la fotointerpretación de imágenes de satélite.
Tomografía gravimétrica y magnetométrica
En relación a la zonificación sismo-tectónica de la República Dominicana, pueden señalarse algunos vínculos muy bien definidos a partir de la interpretación de los mapas gravimétrico y
magnetométrico. A continuación se sintetizan los aspectos de relieve, primero desde el punto de
vista de la gravimetría y luego de la magnetometría.
Los resultados más interesantes, conseguidos por la tomografía gravimétrica 3D de probabilidad, son los que se refieren a probabilidades de presencia de materiales más densos a profundi-
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dades elevadas. Tres dominios están especialmente muy bien marcados: el dominio en el sector
centro-oriental de la isla, donde están las localidades de La Mata-Sabana Grande-BayaguanaSan Isidro-Santo Domingo, en el que se manifiesta un núcleo de mayor densidad centrado a la
profundidad de 30 km; el dominio sur de la isla, donde se registra la máxima probabilidad a
profundidad de 30-45 km; y el dominio oriental, en correspondencia con la Cordillera Oriental,
donde hay probabilidades muy elevadas desde 30 km hasta por lo menos 120 km de profundidad. En el dominio oriental se señala la presencia del cluster de terremotos también muy profundos (hasta 200 km).
En relación a la tomografía magnetométrica 3D de probabilidad, aparecen muy bien marcados
un núcleo de probabilidad positiva en el sector centro-oriental de la isla, exactamente en correspondencia con el primer dominio gravimétrico de probabilidad positiva (La Mata-Sabana
Grande-Bayaguana-San Isidro-Santo Domingo), que se coloca a las mismas profundidades de
15-30 km, y un núcleo más grande de probabilidad negativa en el sector sur-oeste de la isla, que
se manifiesta a una profundidad mínima de 15 km y permanece estacionario hasta la máxima
profundidad investigada de 120 km. Es singular que en este último sector no haya concentraciones de terremotos. Por lo tanto, parece más oportuno hablar de corrientes eléctricas estacionarias circulantes en medios plásticos y conductores, localizadas de forma que produzcan un
campo magnético inverso, tal cual aparece en los mapas tomográficos.
Reconstrucción de la posición del techo del manto: En base a los datos presentados en el trabajo de tesis “Regional gravity survey of the Dominican Republic” de Reblin M.T. (University of
Utah, 1973), se ha dibujado un mapa que constituye una tentativa de representar la posición del
techo del manto bajo la República Dominicana.
Los datos necesarios para la reconstrucción se dedujeron de unas secciones hechas por el autor,
en las cuales se presenta la profundidad del techo del manto superior utilizando el cambio de
densidad de 3.0-3.4 g/c3.
Los resultados parecen acordes con los de la tomografia gravimetrica 3D
Reconstrucción de la posición del techo del basamento: La síntesis de los conocimientos geológicos disponibles ha permitido elaborar un mapa que constituye una tentativa de representar la
posición del techo del basamento cretáceo en la República Dominicana.
Los datos necesarios para la reconstrucción se dedujeron de unas secciones geológicas presentadas en el articulo “An overview of the geologic and tectonic development of Hispañiola” de
Mann P., Draper G., Lewis J.F. (19).
Las profundidades se expresan en kilómetros y están referidas al nivel del mar; por lo tanto en
las zonas donde el basamento es aflorante, la profundidad del techo del basamento en el mapa
es igual a 0.
Campo de esfuerzos recientes: Las consideraciones siguientes están basadas especialmente en
la elaboración de los datos de neotectònica elaborados mediante fotointerpretación de imágenes
de satélite y en los indicadores cinemàticos levantados en el campo sobre estaciones mesoestructurales en varias unidades tectónicas.
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Este cuadro se compone de los siguientes elementos estructurales
1. Estructuras E-W: representan la familia más importante y numerosa y se interpretan preferentemente como fallas laterales izquierdas
2. Estructuras transpresivas WNW-ESE o NW-SE (sobrecorrimientos, pliegues, fallas inversas con inclinación elevada).
3. Estructuras extensionales NE-SW.
4. Estructuras N-S: fallas laterales secundarias derechas.
En algunos sectores (Cordillera Central y Oriental) este cuadro puede complicarse a causa de la
presencia de estructuras más antiguas reactivadas.
Todos estos elementos son coherentes con un campo de esfuerzos caracterizado por un eje
principal de compresión horizontal y con rumbo próximo a NE-SW.
Los datos de campo se pueden relacionar fácilmente con las familias de lineamientos principales ya mencionadas y son coherentes con este modelo cinemático.
El volcanismo Plio-Pleistocénico asociado a las estructuras extensionales NE-SW, y el hecho
de que muchas veces estos lineamientos crucen unidades geológicas Plio-Pleistocénicas, indican que estas estructuras y el campo de esfuerzos asociado son recientes. Sin embargo, no es
posible decir con seguridad que se trate también del mismo campo de esfuerzos activo actualmente.
Puede haber contradicción o falta de coherencia entre los resultados de la interpretación de los
mecanismos focales de los sismos, por una parte, y los datos mesoestructurales y fotolineamientos, por otra, ya que solo los primeros ofrecen realmente indicaciones sobre el campo de
esfuerzos actual. En este sentido los mecanismos focales de los sismos encontrados en bibliografía no permite tomar una posición unívoca sobre este problema.
Datos de sismicidad
Si se observa la disposición de los epicentros de los sismos ocurridos en el área de la República
Dominicana desde 1900 hasta hoy, es posible advertir la diferente distribución de los eventos
en las distintas partes de la Isla. Primariamente se nota una fuerte concentración de eventos en
las partes centro-oriental y septentrional de la República Dominicana. Se puede identificar también una área de baja sismicidad en la zona occidental y sud-occidental.
A pesar que la distribución pueda parecer casual, se pueden evidenciar áreas significativas con
disposición de los eventos: la extremidad oriental de la República Dominicana y los alrededores de la península de Samana. Aquí se ubican 6 de los eventos con magnitud mayor de 6 acaecidos en este siglo
Otra zona con elevada concentración de sismos se sitúa a lo largo de la Falla Septentrional. En
esta faja se ubican 5 eventos sísmicos históricos con intensidad mayor de 6.
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Interesante es además la observación de un lineamiento que corta la Cordillera Central con
rumbo Norte Sur, que se origina en la Bahía de Ocoa, al sur, y sigue en dirección norte hasta la
Cordillera Septentrional. Este lineamiento constituye un límite entre zonas con diferente concentración de sismicidad: al oeste el número de eventos acaecidos desde 1900 es muy bajo en
relación con el resto del país. A lo largo de este lineamiento se han registrado 3 eventos con
magnitud mayor de 6.
El área de baja sismicidad puede coincidir con la prolongación en la Isla del Beata Ridge. Los
únicos eventos se verificaron cerca del Lago de Enriquillo con disposición ONO-ESE.
Todos los datos disponibles de sismicidad confirman la existencia de un fuerte contraste en la
frecuencia e intensidad de los sismos entre la porción centro-oriental y septentrional de la isla y
la parte occidental y meridional. Este hecho ya es mencionado por Sykes et al. (1982), que pone
el límite de este área en el meridiano 71 Oeste.
Paul Mann et al. (1994) proponen el desplazamiento de este límite al meridiano 70 Oeste, ya
que consideran oportuno incluir la parte levantada de la Cordillera Central.
Se propone, en consideración de la presencia de la faja de lineamientos con eje Norte-Sur, ubicar el límite en correspondencia con el borde oriental de la Bahía de Ocoa. Como se ve en el
mapa este límite coincide claramente con los datos epicentrales disponibles.
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5.
CONCLUSIONES
Se han reconocido áreas en las que la sismicidad puede relacionarse directamente con estructuras tectónicas activas como fallas o el prisma de accreción Muertos. Otras áreas presentan una
sismicidad distribuida sin aparente relación con estructuras reconocidas. No tenemos evidencias de una sismicidad dependiente de estructuras deformativas de otro tipo como pliegues o
cabalgamientos. Cabe notar que la ubicación de los epicentros tiene una elevada indeterminación, como ha expuesto en el informe de relocalización de algunos eventos. También la determinación de profundidad está afectada por posibles errores. Estos inconvenientes se deben, en
parte, a la falta de una base de datos suficientes, grabados en una red local.
Por esta razón las conclusiones sintetizadas en el mapa no pueden considerarse como definitivas, más bien pueden constituir un primer intento de subdivisión en áreas con diferente probabilidad de ocurrencia de sismos de determinadas características y frecuencia.
La leyenda de las distinciones de las áreas afectadas por fallas que se pueden considerar sismogenéticamente activas y por una sismicidad significativa es la siguiente:
•
áreas asociadas con la North Hispañiola Fault Zone;
•
áreas asociadas con la Septentrional Fault Zone, RBF, Río Grande Fault Zone, Camu, Hatillo Fault Zone, incluyendo también la península y la Bahía de Samana;
•
áreas asociadas con la Enriquillo Plantain Garden Fault Zone;
•
áreas asociadas con la Cretaceous Suture Zone;
•
áreas asociadas con la Beata Ridge Fault Zone;
•
áreas asociadas con el Muertos Trough;
•
áreas asociadas con la Cordillera Central.
•
áreas caracterizada por una sismicidad distribuida sin aparente relación con estructuras reconocidas.
Esta zonificación puede constituir la base para definir el potencial sísmico en varios puntos de
la República Dominicana.
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