Introducción a la Geología de Terremotos -Geología de Terremotos, Tectónica activa y Neotectónica Neotectónica.. -Fallas activas -Estructura y Segmentación de las fallas fallas.. Dpto. Geodinámica UCM José J. Martínez Díaz Grupo UCM‐ UCM‐CAM de CAM de Tectónica Tectónica Activa y Paleosismicidad www.ucm.es/info/tectact/index.html http://www.ucm.es/info/tectact/index_esp.html http://www.ucm.es/info/tectact/index_esp.html Geología de Terremotos -Geología de Terremotos, Terremotos Tectónica Activa y Neotectónica -Clasificación de las fallas según su actividad -Conceptos de falla activa y falla capaz -Fallas sísmicas y asísmicas -Estructura E t t y Segmentación S t ió de d las l fallas f ll -Recurrencia -Paleosismología -Métodos de datación Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad ¿Q Qué es un terremoto terremoto? ? Terremoto Ondas elásticas Efectos Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad ¿QUÉ ES UN TERREMOTO? A o Fault Estado inicial B g fC /S urH apcnotbedlyw xM hisP T Acumulación Ac m lación de deformación o C Movimiento cosísmico Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Grove K. Gilbert Owens Valley de 1872. Gilbert, G.K., 1884, A theory of the earthquakes of the Great Basin: Basin: American Journal of Science, v. 27, p. 4949-53 De: Seismicity of the United States, 1568-1989 (Revised), by Carl W. Stover and Jerry L. Coffman, U.S. Geological Survey Prof. Pap. 1527, Washington: 1993. Geología de Terremotos La ciencia del estudio de los terremotos (sismología, sismotectónica, geología estructural, geomorfología, etc.) es una disciplina muy joven. Algunos hitos históricos que han marcado su desarrollo: 1884 G. K. Gilbert publica observaciones en relación con las fracturas generadas por ell tterremoto t de d Owens O V ll d Valley de 1872 1872. 1910 H. F. Reid publica el modelo del rebote elástico para explicar las observaciones del terremoto de San Francisco de 1906. 1935 C. F. Richter cuantifica el tamaño de los terremotos mediante la creación de una escala de magnitud. 1954 B B. Gutenberg y Richter relacionan la frecuencia de los terremotos con su tamaño mediante una ley potencial 1965 J. J T. T Wilson formula las bases de la Tectónica de Placas 1966 K. Aki publica las primeras medidas de momento sísmico para el terremoto de 1964 en Niigata (Japón) ( ó ) Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Conceptos relacionados con la Geología de Terremotos C Concepto t d de T Tectónica tó i Activa A ti Wallace (1986): “estudio de los movimientos tectónicos que son p que q ocurran en un periodo p de tiempo p q que afecte a la esperados sociedad” Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Conceptos relacionados con la Geología de Terremotos Concepto de Neotectónica Ha variado en función de si consideramos: Parámetro Tiempo dominante Parámetros Espacio y Tiempo combinados Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Concepto de Neotectónica Parámetro Tiempo dominante - Ovruchev O h (1948 1948)): “Estudio “E t di d de los l movimientos i i t t tó i tectónicos recientes producidos a finales del Terciario y primera mitad del Cuaternario” - P. L. Hancock (1988 1988)): “estudio de los movimientos de edad terciaria superior p que se p q producen en la Tierra,, especialmente p aquellos en armonía con los movimientos corticales verticales y horizontales contemporáneos” - Slemmons (1991): “eventos y procesos tectónicos producidos en tiempos post-miocenos” Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Concepto de Neotectónica Parametros Espacio y Tiempo combinados - Morner (1990) “La fase neotectónica comienza en diferentes momentos en función del régimen tectónico”. - MüirMüir-Wood (1992): Concepto de “Régimen Tectónico Vigente o Current tectonic Regime Regime” Neotectónica “Estudio de estructuras y procesos tectónicos generados o reactivados dentro del régimen tectónico vigente en la zona considerada”. Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Conceptos relacionados con la Geología de Terremotos C Concepto t d de Paleosismología P l i l í - Solonenko Solonenko,, 1973; Sieh, Sieh, 1978; Wallace, 1981, Mcalpin 1996 1996: Estudio de terremotos prehistóricos, especialmente su localización tamaño y edad localización, Ciencia que estudia los terremotos preservados en el registro geológico con el fin de caracterizar el comportamiento prehistórico de las fallas sísmicamente activas Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Geofísica Regional + GEOLOGÍA DE TERREMOTOS Geología Estructural + Neotectónica Regional + Cartografía Geológica + Geología del Cuaternario + Geomorfología Tectónica + Modificado de Berryman (2001) Geocronología, incluyendo: -Isótopos cosmogénicos -luminescencia l i i -fission-track -U-series + Datación Relativa, incluyendo: -paleosuelos & geomorfología -alteración de rocas y minerales = Geología de Terremotos Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad B. Geología de Terremotos + Estratigrafía y Dataciones de detalle = paleosismología l i l í Modificado de Berryman (2001) Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad C. Geología de Terremotos + paleosismología + sismicidad histórica + atenuación movimiento suelo = peligrosidad sísmica Modificado de Berryman (2001) Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad El objetivo final de los estudios de Neotectónica, Geología de terremotos y Paleosismología es la obtención de datos necesarios para la determinación correcta de la Peligrosidad sísmica de una zona o emplazamiento Peligrosidad Sísmica Sismología + Paleosismología Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Geología de Terremotos -Geología de Terremotos, Terremotos Tectónica Activa y Neotectónica Neotectónica.. -Clasificación de las fallas según su actividad. actividad. -Conceptos de falla activa y falla capaz capaz.. -Fallas sísmicas y asísmicas -Estructura y Segmentación de las fallas fallas.. -Recurrencia Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad TIPOS DE FALLAS SEGÚN SU GRADO DE ACTIVIDAD -1. Clasificación de carácter CIENTÍFICO -Falla Activa: “fallas que se han movido dentro del RTV” -Falla Extinta: “falla que NO se ha movido durante el RTV” no -Falla Potencialmente Activa (Ambraseys, 1978): “Fallas que se p que q se encuentran adecuadamente han movido durante el RTV,, pero orientadas respecto al régimen tectónico actual”. Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad TIPOS DE FALLAS SEGÚN Ú SU GRADO DE ACTIVIDAD -2. Clasificación de carácter APLICADO (USNRC) -Falla Activa: “Falla que ha experimentado algún movimiento dentro de los últimos 50.000 años” (U.S. Nuclear Regulatory Commission). -Falla Falla Capaz: “Falla Falla que ha experimentado recurrencia dentro de los últimos 500.000 años” (U.S. Nuclear Regulatory Commission). Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad TIPOS DE FALLAS SEGÚN SU GRADO DE ACTIVIDAD -2. Clasificación de carácter APLICADO (NSCJ) -Falla Activa: “Falla Cuaternaria” -Falla F ll Activa A ti (a ( considerar id en los l cálculos): ál l ) “Falla “F ll que ha h experimentado recurrencia dentro de los últimos 50.000 años” Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad TIPOS DE FALLAS SEGÚN SU GRADO DE ACTIVIDAD -2. Clasificación de carácter APLICADO (EUROCODE) -Falla Activa: “Falla con una velocidad de movimiento >1.0 mm/a y con evidencia de ruptura superficial en los últimos 11000 años Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Geología de Terremotos -Geología de Terremotos, Tectónica activa y neotectónica. -Clasificación Cl ifi ió de d las l fallas f ll según ú su actividad. ti id d -Conceptos de Falla activa y falla capaz. -Fallas sísmicas y asísmicas: corteza sismogenética -Estructura y segmentación de las fallas. Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad -Fallas sísmicas y asísmicas: corteza sismogenética Comportamiento sísmico Comp. asísmico Stick slip... Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Fallas asísmicas. Falla de Hayward (California) Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Falla de Hayward (California) Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Falla de Hayward (California) 1971 1987 1974 1993 Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Fallas sísmicas IZMIT 1999 Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad IZMIT 1999 Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad -Fallas sísmicas: corteza sismogenética La reactivación de las fallas se produce en los kilómetros más superficiales de la corteza: CORTEZA SISMOGENETICA. El tamaño de esta depende de las condiciones mecánicas de la roca Sibson, 1989 Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad MODELO SINOPTICO DE FALLA ACTIVA Sibson, 1989 Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Asperezas Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad El tamaño de un terremoto por tanto depende de las dimensiones de la ruptura Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Momento sísmico: sísmico: M = A Mo A [F x L] (Dina x cm; N x m) (Mo (Newton metro)) = Módulo de cizalla: 32 GPa para la corteza 75 GPa para el manto A = área de ruptura (L*W) = desplazamiento medio durante el terremoto Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Relación Área de ruptura p – Magnitud g Momento 9 9 Magnittud (M) 8 A Desgarre I Inversa Normal B Desgarre Inversa Normal 8 148 terremotos 148 terremotos 7 7 6 6 5 5 M = 4.07 + 0.98*log(RA) g( ) 4 1 10 100 1000 2 Area de ruptura (Km ) 10 4 1 10 100 1000 10 4 2 Area de ruptura (Km ) • Wells y Copersmith Copersmith, 1994 Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Relación Máximo desplazamiento – Magnitud momento Mom mento Mag gnitud (M) 9 8 9 A Desgarre Inversa Normal 8 B Desgarre Inversa Normal 80 terremotos 7 7 6 6 5 5 M = 6.69 + 0.74*log g ((MD)) 4 0.01 0.1 1 Má imo despla Máximo desplazamiento amiento (m) 10 0.01 0.1 1 10 Má imo despla Máximo desplazamiento amiento (m) • Wells y Copersmith Copersmith, 1994 Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Geología de Terremotos -Geología de Terremotos, Terremotos Tectónica activa y neotectónica neotectónica.. -Clasificación de las fallas según su actividad. actividad. -Conceptos de falla activa y falla capaz capaz.. -Fallas sísmicas y asísmicas asísmicas.. -Estructura y Segmentación de las fallas -Recurrencia Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Segmentación de fallas activas • La segmentación es fundamental a la hora estimar el potencial sismogético de una falla ya que condicionar el tamaño máximo o el tamaño característico de los terremotos Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Tipos p de segmentos g (MCalpin, ( p 2009)) Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Segmentación Wasatch Fault (Chang and Smith, 2002). Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Implicaciones importantes en Peligrosidad Sísmica Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Geología de Terremotos -Geología de Terremotos, Terremotos Tectónica activa y neotectónica neotectónica.. -Clasificación de las fallas según su actividad. actividad. -Conceptos de falla activa y falla capaz capaz.. -Fallas sísmicas y asísmicas asísmicas.. -Estructura y Segmentación de las fallas -Recurrencia Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Villamor y Berryman, 1999 Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad FUENTE: FALLA ACTIVA (régimen (régimen téctonico téctonico)) TAMAÑO: ÁREA DE RUPTURA ((estructura estructura de la falla y la mecánica de la corteza corteza)) RECURRENCIA: VELOCIDAD DE LA FALLA Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad -2. Cambios de esfuerzos de Coulomb estáticos Parsons et al. (2000) Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad Grupo de Tectónica Activa y Paleosismicidad