Enjambre S�smico en Cordillera Apaneca-Lamatepec
del 3 al 15 de mayo del 2005Introducci�n.
Entre el 3 y el 15 de mayo del 2005 ocurri� un enjambre s�smico en la zona de Juay�a, Apaneca, Los Naranjos y poblados aleda�os. El sismo principal de este enjambre con magnitud (Ml)[1] de 5.0 ocurri� el 4 de mayo a las 07:55 (hora local) y fue antecedido por una serie de sismos premonitores. El primero de ellos ocurri� a las 23:41 (hora local) del d�a 3 de mayo con magnitud (MC)[2] de 2.4. Posteriormente al sismo mayor se registraron m�s de 700 r�plicas de diversas magnitudes.
Este enjambre dej� como consecuencias viviendas da�adas, peque�os deslizamientos de tierra en carreteras y sobre todo p�nico en la poblaci�n.
Se hace notar que la zona de Los Naranjos, Juay�a y Apaneca, ha sido afectada anteriormente por la ocurrencia de sismos en forma de enjambres. A continuaci�n se citan los m�s recientes:
Fecha
No. de sismos
Marzo/1990
20
Junio/1990
50
Febrero/1998
16
Julio/2003
154
Febrero/2005
21
Evoluci�n de la actividad s�smica.
Premonitores y r�plicas.
De acuerdo con el registro s�smico de la estaci�n El Retiro (RTR), ubicada a unos doce kil�metros al noreste del �rea epicentral, entre las 23:41 horas del 3 de mayo y la 01:36 del 4 de mayo, se registraron nueve sismos premonitores con magnitudes entre 1.7 y 2.4 (v�ase registro s�smico en figura 1). Otro sismo premonitor con magnitud de 4.0 ocurri� aproximadamente un minuto antes del sismo principal.
Durante las primeras dos horas posterior al sismo principal, se registraron eventos de manera casi continua (v�ase registro s�smico en la figura 1), disminuyendo gradualmente en los tres siguientes d�as. V�ase en la figura 2 el n�mero de sismos por per�odos de 6 horas para los d�as 4, 5 y 6 de mayo.
La ocurrencia de sismos en la zona se mantuvo por varios d�as, contabiliz�ndose un total de 767 sismos hasta el 15 de mayo. En los �ltimos d�as del enjambre, la sismicidad se manifest� de forma espor�dica. V�ase registro s�smico del 3 al 12 de mayo en la figura 1, y el n�mero de sismos por d�a en la figura 3.
Figura 1: Registro s�smico obtenido en la estaci�n El Retiro (RTR) del 3 de mayo a las 12 horas hasta el 12 de mayo a las 12 horas. Estaci�n ubicada a unos 12 kil�metros del �rea epicentral. Cada figura corresponde a 12 horas de registro y est�n ordenadas cronol�gicamente de izquierda a derecha, la horizontal es una escala en minuto y la vertical es una escala en horas
Figura 2: N�mero de sismos registrados y sentidos, contabilizados cada 6 horas, para los d�as del 4 al 6 de mayo del 2005.
Figura 3: N�mero de sismos registrados, localizados y sentidos por d�a. Sismos sentidos.
De los 767 sismos registrados al menos 76 fueron percibidos por los habitantes de Juay�a, Apaneca, Los Naranjos y otros poblados cercanos al �rea epicentral. La intensidad de los sismos sentidos oscil� en un rango de II a VI en la escala de Mercalli Modificada (MM). En la figura 3 se muestra el n�mero de sismos sentidos por d�a, en donde se puede apreciar que la mayor�a de ellos ocurrieron el d�a 4 de mayo.
Del total de sismos sentidos, al menos 23 se percibieron en la Ciudad de Sonsonete, unos 10 en la ciudad de Santa Ana, y en San Salvador solamente fue sentido el sismo principal (01:51 del d�a 4 de mayo).
Equipo s�smico adicional instalado en la zona.
La mayor parte de estaciones s�smicas cercanas al �rea epicentral se encuentran concentradas alrededor del volc�n de Santa Ana, a unos doce kil�metros de distancia. Cabe mencionar que este tipo de sismicidad se caracteriza por la ocurrencia de eventos de peque�a magnitud y poca profundidad focal, los cuales en su mayor�a no logran registrarse por lo lejano de las estaciones con relaci�n a la fuente generadora de sismos.
Por otra parte una mejor distribuci�n de estaciones alrededor del �rea epicentral permite un mayor control en la determinaci�n de los par�metros s�smicos (latitud, longitud, profundidad).
En vista de lo anterior, se decidi� colocar una estaci�n port�til triaxial [3](GBV-316) en la Ciudad de Juay�a, con el objeto de complementar la informaci�n proveniente de las otras estaciones que conforman la Red S�smica Nacional.
La estaci�n permaneci� instalada en la Alcald�a Municipal de Juay�a, en el per�odo del 4 al 26 de mayo, registr�ndose m�s de 130 sismos. En la foto 1 se muestra el equipo instalado en la zona.
Foto 1. Estaci�n port�til instalada en Alcald�a de Juay�a. Determinaci�n de epicentros, magnitudes y profundidades focales.
Para determinar la ubicaci�n de un sismo se requiere que sea registrado como m�nimo por tres estaciones s�smicas, es as� como del total de sismos del enjambre, solamente se analizaron 367, ya que el resto fueron registrados por menos 3 estaciones. En la tabla 1 del anexo, se muestran los par�metros principales de cada sismo y en la figura 4 la ubicaci�n epicentral.
Tal como muestra la figura 4, los epicentros est�n distribuidos en casi toda la Cordillera de Apaneca-Lamatepec, observ�ndose un alineamiento predominante en la direcci�n suroeste-noreste. Es importante hacer notar que un 62% de los sismos fueron localizados utilizando solamente 4 estaciones s�smicas (v�ase tabla 1 para mayor informaci�n).
Figura 4: Ubicaci�n de epicentros
En la figura 5 se presentan los epicentros de los eventos que cumplen con las siguientes caracter�sticas:
1. Sismos registrados al menos por 5 estaciones.
2. Sismos registrados por la estaci�n port�til instalada en Juay�a.
3. Sismos cuya cobertura azimutal[4] de estaciones con respecto al epicentro fuera como m�nimo de 180�.Esta depuraci�n permite observar una concentraci�n de epicentros en la zona de Juay�a. Es importante indicar que los par�metros s�smicos que cumplen con estos criterios son m�s precisos que aquellos obtenidos s�lo con tres o cuatro estaciones s�smicas.
Siendo m�s rigurosos con la selecci�n de datos, se extrajeron aquellos eventos que cumpl�an s�lo con el criterio n�mero 3, encontr�ndose 49 sismos con una cobertura de estaciones entre 180� y 274�, y se observ� una clara concentraci�n de epicentros al este y noreste de Juay�a.
Figura 5: Epicentros en la zona de Los Naranjos-Juay�a - Apaneca, de acuerdo con criterios de selecci�n por n�mero de estaciones, estaci�n port�til y cobertura azimutal de estaciones con respecto al epicentro . Con relaci�n a las magnitudes reportadas, las mismas oscilaron en un rango de 0.4 a 5.0, observ�ndose que solamente 20 r�plicas sobrepasaron el valor de 3.0, y la mayor�a no fueron mayores que 2.5 (v�ase figura 6).
Figura 6: Magnitudes de los sismos ubicados en Cordillera Apaneca - Lamatepec. Las profundidades focales oscilaron en un rango de 0.1 a 20 kil�metros, not�ndose que en la mayor�a de los casos no se superaron los 10 kil�metros. Es importante indicar que debido a la cobertura adicional que proporcion� la estaci�n port�til en Juay�a, se mejor� el control en la determinaci�n de este par�metro. V�ase en figura 7 la distribuci�n de profundidades focales.
Figura 7: Distribuci�n de profundidades focales. En la figura 8 se presenta un perfil en direcci�n noroeste-sureste, perpendicular al eje principal de la distribuci�n de epicentros donde se muestra la distribuci�n en profundidad de los mismos. Debido a la dispersi�n de los epicentros no es posible determinar la direcci�n de buzamiento de la falla.
Figura 8. Perfil en profundidad, perpendicular al eje principal de epicentros. An�lisis del decaimiento de r�plicas.
Considerando como evento principal al sismo de las 07:55 (GMT) del 4 de mayo, se realiz� el an�lisis del comportamiento de r�plicas (Ley de Omori), obteniendo para las primeras 72 horas un decrecimiento exponencial, es decir, que el n�mero de r�plicas disminuy� exponencialmente en el tiempo. El resto de sismos ocurrieron en un lapso de tiempo mayor y de forma espor�dica. (V�ase figura 9).
Cabe mencionar que este tipo de comportamiento es congruente con sismos de origen tect�nico. En caso de una actividad volc�nica se esperar�a que el n�mero de eventos aumentara en el tiempo, pero esto no fue lo observado.
Figura 9: Gr�fico de decaimiento de la serie de r�plicas. Aceleraciones del terreno.
El sismo principal activ� 8 estaciones de la red acelerogr�fica, registr�ndose aceleraciones m�ximas pico entre 2 y 88 cm/seg2 . En la figura 10 se muestran los datos observados en las direcciones Este-Oeste, Norte-Sur y Vertical.
Figura 10: Aceleraciones m�ximas registradas por la red acelerogr�fica para el evento principal. Exceptuando el evento principal, se hace notar que la estaci�n acelerogr�fica ubicada en la Ciudad de Sonsonate (SONS), a unos 16 kil�metros al Sur-Sureste del �rea epicentral, registr� 23 sismos, los cuales generaron aceleraciones en el orden de 0.6 a 12.3 cm/seg2 (v�ase hora de ocurrencia y valores de aceleraci�n en figura 11).
Figura 11: Aceleraciones m�ximas registradas por la estaciones ubicada en �GAPE, Sonsonate, durante el per�odo del 4 al 8 de mayo de 2005. Mecanismo focal.
De acuerdo con el mecanismo focal del sismo principal (figura 12) y la distribuci�n de epicentros (figuras 4 y 5), la ruptura fue generada por una falla transcurrente de movimiento lateral derecho, de direcci�n nor-noreste y buzando unos 80�. La longitud de ruptura fue de aproximadamente 5 Km. y esta se dio a una profundidad de 2 a 10 Km.
El m�todo utilizado para la obtenci�n de este par�metro se bas� en la identificaci�n de las polaridades de la onda P [5]. V�ase figura 12. En el an�lisis se utilizaron datos de estaciones de Guatemala proporcionadas por el Instituto Nacional de Sismolog�a, vulcanolog�a, meteorolog�a e Hidrolog�a (INSIVUMEH) ) y del Instituto Nicarag�ense de Estudios Territoriales (INETER) de Nicaragua . Esta informaci�n permiti� una mejor cobertura azimutal de estaciones con respecto al epicentro. Como resultado se obtuvieron 3 posibles soluciones casi id�nticas.
Figura 12: Mecanismo focal del sismo ocurrido a las 1:55 (hora local) del d�a 4 de mayo de 2005. Debido a la cobertura de cenizas j�venes en la zona, no se distinguen trazos de fallas superficiales con las caracter�sticas de la que gener� la sismicidad. Sin embargo, en el pa�s el sistema de fallas de direcci�n Noreste-Suroeste es importante; y existen evidencias de este tipo de fallas en todo el pa�s, incluyendo en la zona del R�o Jiboa y la zona del Cerro San Jacinto.
Los sismos de 1965, 1986, 17 de febrero de 2001 y 16 de febrero 2004, todos en el �rea metropolitana de San Salvador fueron tambi�n generados por fallas con las mismas caracter�sticas que la generadora de sismicidad en la Sierra de Apaneca.
Demet's (2001) sugiere que el choque entre la placa de Cocos con del Caribe no es perpendicular, si no que tiene un componente oblicuo de 10�. Esto implica que el sector sur de la placa del Caribe se mueve hacia el noroeste con respecto al resto de la misma. La Femina (2002) indica que esta situaci�n tect�nica produce fallas de direcci�n noreste-suroeste de movimiento lateral derecho, similares a la producida en la zona de Juay�a.
Efectos sobre el terreno y las edificaciones.
Deslizamientos de tierra.
El d�a 05 de Mayo se realiz� una inspecci�n a la zona Occidental del pa�s con el objeto de recopilar informaci�n acerca de los deslizamientos de tierra disparados por la actividad s�smica registrada el d�a 4 de Mayo en Juay�a y alrededores. El presente informe contiene el resultado de las observaciones efectuadas a los taludes ubicados en varios tramos de carretera de la zona.
La inspecci�n consisti� en recorrer varios tramos de carretera de la zona de Juay�a y alrededores con el fin de observar la condici�n de los taludes de carreteras y recopilar informaci�n de aquellos donde ocurrieron deslizamientos. Los tramos de carretera recorridos as� como tambi�n el n�mero de deslizamientos observados se muestran en la tabla siguiente:
Tramo de Carretera
N�mero de Deslizamientos
Sonsonate-Salcoatit�n
1
Salcoatitan-Juay�a
2
Juay�a-Apaneca
11
Juay�a-San Jos� La Majada
8
San Jos� La Majada-Los Naranjos.
4
TOTAL
26
Los 26 deslizamientos observados pueden clasificarse como "fallas superficiales" de los taludes, es decir, presentan una profundidad menor de 3 m (Abramson, 2002). De los 26 deslizamientos, 22 presentaban un volumen menor a 5 m3, 3 presentaban un volumen de 50-60 m3 y s�lo un deslizamiento present� un volumen aproximado de 600 m3. Este �ltimo caso tuvo lugar en un talud de una cantera abandonada. La mayor cantidad de deslizamientos (19) fueron observados en los tramos de carretera comprendidos entre Apaneca-Juay�a-San Jos� La Majada.
A continuaci�n se citan los principales deslizamientos observados:
Deslizamiento con volumen de 600 M3.
Ubicaci�n: Cantera abandonada en Km. 85+900, carretera Juay�a-Apaneca. Coordenadas: 13.8535 N, 89.77468 O, Elev.=1277 msnm Dimensiones: Ancho=40m, Largo=15m, Profundidad=1m Volumen: 600 m3 Pendiente del talud=75 Material deslizado: suelos granulares tipo lapilli y fragmentos de roca con m�ximos de 1 m de di�metro. Da�os: acumulaci�n de material en la base de la cantera.
Foto 2. Deslizamiento con volumen de 600 m3,
ubicado en Km. 85+900 carretera Juay�a-Apaneca.
Deslizamiento con volumen de 50-60 M3.
Ubicaci�n: Km. 78 carretera Sonsonate-Salcoatitan. Coordenadas: 13.81257 N, 89.74806 O, Elev.=866 msnm Dimensiones: Ancho=17m, Largo=6m, Profundidad=0.5m Volumen: 51 m3 Pendiente del talud=45 Material deslizado: suelos y �rboles de poca altura (arbustos). Da�os: obstrucci�n parcial de un carril de la carretera.
Foto 3. Deslizamiento con volumen de 50-60 m3,
ubicado en Km. 78 carretera Sonsonate - Salcoatitan
Deslizamiento con volumen menor de 5 M3.
Como ya se indic�, 22 deslizamientos presentaban un volumen menor a 5 m3. En vista de la poca relevancia, no se tomaron datos de este tipo de deslizamientos.
Foto 4. Deslizamiento con volumen menor a 5 m3.Da�os en edificaciones.
Con el objeto de documentar los da�os en edificaciones, se realiz� una inspecci�n el d�a 5 de mayo de 2005, en las localidades de Salcoatitan, Juay�a y Apaneca. En general se observ� que en construcciones de sistema mixto (mamposter�a reforzada de ladrillo de barro o bloques de concreto) no exist�an da�os visibles. Sin embargo, se observaron da�os en casas de habitaci�n construidas con adobe o bahareque.
Es importante indicar que de acuerdo con lo anterior y basados en la Escala de Mercalli Modificada (MM), la intensidad que corresponde al sismo principal en la zona de Salcoatitan, Juay�a y Apaneca es de VI.
De acuerdo con los relatos de los pobladores de Sonsonate, se asigna un valor de intensidad MM entre IV-V. En el caso de Santa Ana corresponde un valor MM de IV.
Las siguientes fotograf�as muestran ejemplos de da�os en edificaciones para la zona epicentral.
Foto 5: Ca�da de repello en casa de habitaci�n en Salcoatitan.
Foto 6. Da�o en vivienda de adobe. Juay�a.
Foto 7. Ca�da de repello en vivienda de bahareque. Juay�a.
Foto 8. Ca�da de repello en vivienda de adobe. Apaneca.
Foto 9. Vivienda de mamposter�a reforzada, sin da�o. Juay�a.La figura 13 muestra el mapa de isosistas[6] para el sismo del 4 de mayo de 2005, a las 07:55 UTC, y representa zonas con igual nivel de da�o de acuerdo con la Escala Modificada de Mercalli.
Figura 13. Mapa de isosistasDiscusi�n final.
Los resultados obtenidos del an�lisis de la sismicidad indican que la fuente generadora podr�a atribuirse a la activaci�n del sistema de fallas geol�gicas en la zona.
Hasta esta fecha no hay evidencia que relacione directamente esta serie s�smica con la actividad del volc�n de Santa Ana, ya que no se observan cambios en los par�metros que se monitorean de forma continua y sistem�tica en el volc�n.
[1] Magnitud calculada usando la m�xima amplitud de la se�al s�smica.
[2] Magnitud calculada usando la duraci�n total de la se�al s�smica.
[3] Registra el movimiento s�smicos en las direcciones Norte-Sur, Este-Oeste y Vertical.
[4] Estaciones ubicadas alrededor del epicentro.
[5] Ondas el�sticas en la tierra generadas por los sismos, y consisten en un tren de compresiones y dilataciones del material por donde pasan.
[6 ]L�neas de igual intensidad s�smica
Referencias.
Abramson, L. W., Lee, T. S., Sharma, S. & Boyce, G. M. (2002). Slope Stability and Stabilization Methods. 2nd Ed. John Wiley & Sons, Inc. New York.
DeMets, C., 2001, A new estimate for present-day Cocos-Caribbean plate motion: Implication for slip along the Central American arc: Geophysical Research Letters, v. 28, p. 4043-4046.
La Femina, P.C., Dixon, T.H., and Strauch, W., 2002, Bookshelf faulting in Nicaragua: Geology, v. 30, p.751-754.
Anexo (tabla de registro s�smico)
