ESTIMACION DE MAXIMAS MAGNITUDES SISMICAS PROBABLES DEL SISTEMA DE FALLAMIENTO PRECORDILLERA ORIENTAL. SAN JUAN. Liliana María Martos

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1 ESTIMACION DE MAXIMAS MAGNITUDES SISMICAS PROBABLES DEL SISTEMA DE FALLAMIENTO PRECORDILLERA ORIENTAL. SAN JUAN Liliana María Martos Departamento de Geología, U.N. de San Juan. Keywords: East-Precordillera, Neotectonic, Maximum Credible Magnitude. CARACTERISTICAS DEL SISTEMA DE FALLAS MODERNAS Las fallas modernas del piedemonte oriental de las sierras de Marquesado, Chica de Zonda y Pedernal (Fig.1), constituyen una familia de fallas inversas buzantes al este, con rumbo submeridianal e incluidas en el Sistema de Fallamiento de Precordillera Oriental (Bastías et.al, 1984). La región registra un sismo histórico destructivo (1952), con ubicación epicentral Lat. S y Long. O, profundidad estimada en 30 km, Magnitud de 7,0 e Intensidad Máxima VIII (Escala Mercalli Modificada, INPRES, 1978). Tello y Perucca (1993) consideran una Magnitud de 6.4. En el piedemonte oriental de sierra de Marquesado, las fallas buzan 20º a 30º E. En el extremo norte del piedemonte oriental de sierra Chica de Zonda, buzan 30º a 40º E. Desde el Aº. del Molino hacia el sur, se destaca la Falla Principal La Rinconada y un conjunto de dos a cinco fallas menores, buzantes entre 25º y 42º E. El perfil expuesto en trinchera 3, permite inferir al menos tres reactivaciones durante la génesis del nivel pedemontano Q3 y las geoformas post-q3, permiten inferir al menos cuatro reactivaciones holocénicas. En el área quebrada de La Flecha, la Falla Principal Cruz de Caña, con rumbo NE-SO, es interceptada por la Falla La Rinconada y por fracturas menores que constituyen un juego ramificado de fallas dispuestas a 30º de la falla principal. Esta configuración indicaría desplazamiento de rumbo dextral para la Falla Cruz de Caña. Fallas subsidiarias buzan entre 43º y 47º E. En el piedemonte oriental de sierra de Pedernal, las fallas buzan de 29º a 40º E; destacándose fallas antitéticas al Sistema buzantes 50º O. MÁXIMA MAGNITUD SÍSMICA PROBABLE Y PERIODO DE RECURRENCIA SUBSISTEMA DE MARQUESADO Para calcular la Máxima Magnitud Probable, de acá en adelante MMP, se utilizaron ecuaciones que relacionan diversas variables del fallamiento con la Magnitud asociada (Schwartz, et al,1984). Método 1 - Relación entre longitud de rotura y Magnitud (Ms) Ms = A + B x Log L A = 2,021 B = 1,142 L = [ m ] Para aplicar esta ecuación se midió en el mapa Morfoestructural del área (Martos,1995) los segmentos de fallas que afectan al nivel pedemontano Q2 y con este dato se calculó (Ms): Ms = 2, ,142 x Log = 6,34 Método2 - Relación entre el máximo desplazamiento sobre el plano de falla y magnitud (Ms): Ms = A + B x Log D A = 6,793 B = 1,306 D = desplaz. [m] A través de mediciones de alturas de escarpas en Q2 y datos extraídos de una trinchera: buzamiento de falla y cantidad de reactivaciones, se estima que el máximo desplazamiento sobre el plano de falla es de 0,70m. Ms = 6, ,306 x Log 0,70 = 6,59

2 Método 3 - Hanks y Kanamori (1979) definieron una magnitud momento (Mw) a partir del parámetro momento sísmico (Mo) y consideraron que Mw es comparable a Ms para Mw hasta 7 1/2 y 7 1/2 < Ms > 5, aplicable en esta zona, donde se estima que la profundidad media de sismos no asociados a la zona de subducción es de 22 Km y considerando los AREA MAXIMO DESPL. SOBRE PLANO FALLA (m) MAXIMA MAGNIT. PROBA - BLE PERIODO DE RECU- RRENCIA (años) Marquesado 0,70 6, Las Lajas - 0,64 6, Las Minas Las Minas Río del Agua 0,56 6, REACTI- VACION. HOLO- CENA RITMO DE DESPLAZA MIENTO MÍNIMA ALTUR. DE FALLA (mm/año) (m) cinco 0,27 0,55 cuatro 0,12 0,16 0,20 0,30 0,40 0,50 cuatro 0,14 0,36 Trinchera 5 1,89 6, dos 0,05 0,38 C Salinas 0,94 6, cinco 0,30 0,60 Río Acequión 0,58 6, cinco 0,30 0,60 buzamientos medidos en el área, a fin de calcular el ancho del plano de falla, además teniendo en cuenta las longitudes medidas y máximo desplazamiento de falla. Mw = ( 2/3 x Log Mo ) - 10,7 Mo = 3.1 x din/cm 2 x Long (cm) x desplaz (cm) x ancho (cm) Mo = 3.1 x10 11 din/cm 2 x cm x 70 cm x cm = 5,728 x din.cm Mw = ( 2/3 x Log 5,728 x din.cm) - 10,7 = 6,47 La MMP estimada para el subsistema es de 6,46. Para obtener el Período de Recurrencia, se tuvo en cuenta datos propios, y datos de INPRES (1982); Weidmann (1983). En Marquesado, la subunidad holocénica Q3a (Martos, 1995) está desplazada por falla. Por debajo de su superficie tope (bloque alto) se mapearon cuatro terrazas de erosión. Teniendo en cuenta las cinco geoformas afectadas por fallas, se estiman al menos cinco reactivaciones en el Holoceno. Sí éste duró años, el Período de Recurrencia es de años. Valor similar se obtuvo gráficamente (1.900 años) a partir de las relaciones entre Magnitud, Ritmo de Desplazamiento y Período de Recurrencia (Slemmons, 1982). Weidmann (1983) reconoce una reactivación en los últimos años. SUBSISTEMA ÁREA QUEBRADA DE LAS LAJAS - QUEBRADA DE LAS MINAS Método 1: se consideran los segmentos de rotura que afectan al nivel pedemontano Q3, tomando como base el mapa morfoestructural del área (Martos,1995): Ms = 2, ,142 x Log = 6,62 Método 2: para calcular el valor del máximo desplazamiento sobre el plano de falla para una reactivación, se midió la altura de escarpa en Q3 y con los datos de la trinchera:

3 buzamiento de falla y cantidad de reactivaciones, se estima que el mencionado valor es de 0,64 metros: Ms = 6, ,306 x Log 0,64 = 6,54 Método 3 Mo = 3.1 x din/cm 2 x cm x 64 cm x cm = 9,340 x din.cm Mw = (2/3 x Log 9,340 x din.cm) - 10,7 = 6,61 Los resultados son bastantes coincidentes, estimándose que la MMP es de 6,58. Respecto al Período de Recurrencia y en base a lo observado en trinchera 2 (Martos, 1987), se estiman al menos cuatro reactivaciones holocénicas. Esto implicaría un Período de Recurrencia de años, valor bastante cercano al determinado gráficamente, que dio años. SUBSISTEMA ÁREA QUEBRADA DE LAS MINAS RÍO DEL AGUA Método 1: se consideran los segmentos de rotura que afectan a Q3, para el cálculo de la magnitud: Ms = 2, ,142 x Log = 6,69 Método 2: para calcular el máximo desplazamiento sobre el plano de falla para una reactivación, se midieron las alturas de escarpas conservadas en Q3 y con los valores extraídos de la trinchera 3: buzamiento de falla y cantidad de reactivaciones, se estima que el máximo desplazamiento es de 0,56 m. Ms = 6, ,306 x Log 0,56 = 6,46 Método 3: Mo = 3.1 x din/cm 2 x cm x 56 cm x cm = 9,395 x din.cm Mw = (2/3 x Log 9,395 x din.cm) - 10,7 = 6,61 La MMP es de 6,57. Respecto al Período de Recurrencia y en base a observaciones realizadas, se considera que al menos se habrían generado tres reactivaciones de la fractura principal con posterioridad a la génesis de Q3. Estas tres reactivaciones, más la reactivación histórica de 1952, implicarían un Período de Recurrencia de años. Gráficamente se obtuvo años. SUBSISTEMA ÁREA DEL CERRO SALINAS Método 1: se midieron los segmentos de rotura que afectan a Q3 para el cálculo de (Ms): Ms = 2, ,142 x Log = 6,76 Método 2: para el cálculo del máximo desplazamiento sobre el plano de falla para una reactivación (0,94 m), se midieron las alturas de escarpas conservadas en Q3 y se consideró el buzamiento del plano de falla de 40 E. Ms = 6, ,306 x Log 0,94 = 6,75 Método 3: en esta zona se estima que la profundidad media de los sismos no asociados a la zona de subducción es de 35 kilómetros; para el cálculo del ancho del plano de falla se consideró el buzamiento de falla de 40º E. Mo = 3.1 x din/cm 2 x cm x 94 cm x cm = 2,288 x din.cm Mw = ( 2/3 x Log 2,288 x din.cm) - 10,7 = 6,87 Los resultados obtenidos son bastante parecidos, estimándose una MMP de 6,75. En el área del cerro Salinas, las evidencias geomórficas indicarían al menos cuatro reactivaciones holocénicas. Si el valor medido 0,60 m corresponde a una reactivación de falla, el valor de 2,70 m (máximo valor de altura de escarpa medido) indicaría al menos cuatro reactivaciones. Infiriendo que el comportamiento de las fallas ha sido similar durante el Holoceno y considerando los valores de 0,40 y 0,60 metros de la escarpa de falla generada por el terremoto de 1944; los 2,70 m podrían referirse a cinco reactivaciones. Con las reservas del caso, al tener en cuenta el error posible cometido en las mediciones, y que los procesos de erosión y acumulación pueden modificar las alturas de escarpas. Considerando tres reactivaciones holocénicas, implicaría un Período de Recurrencia de años; al considerar cinco reactivaciones, el período sería de años. Este último valor es idéntico al obtenido gráficamente a partir de las relaciones entre magnitud promedio (6,75), ritmo de desplazamiento (0,27 mm/año) y Período de Recurrencia.

4 SUBSISTEMA ÁREA DEL RÍO ACEQUIÓN Con los datos obtenidos de la falla que afecta Q3 y Q3a, se obtuvo la MMP y su Período de Recurrencia. Método 1: Ms = 2, ,142 x Log 7280 = 6,43 Método 2: Ms = 6, ,306 x Log 0,85 = 6,70 Método 3: Mo = 3.1 x din/cm 2 x cm x 85 cm x cm = 1,055 x din.cm Mw = ( 2/3 x Log 1,055 x din.cm) - 10,7 = 6,64 El promedio de Ms indica una MMP de 6,56. Las evidencias geomórficas indicarían al menos cuatro reactivaciones y una probable quinta reactivación holocénica. A partir de las gráficas que relacionan magnitud (6,54), ritmo de desplazamiento y Período de Recurrencia, se obtuvo el valor de años. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El siguiente Cuadro resume las conclusiones tomando como base los valores numéricos obtenidos y los valores inferidos, referidos a MMP, Período de Recurrencia, reactivaciones tectónicas holocenas y Ritmo de Desplazamiento Probable para el Holoceno. Este último surge de relacionar el valor mínimo de altura de escarpa medido en una misma unidad aluvial desplazada por falla y el Período de Recurrencia calculado en base a observaciones morfotectónicas (Martos,1995). La mínima diferencia de altura medida entre Q3 y Q3a, conservados en los bloques alto y bajo de falla, respectivamente, varía según la zona considerada, entre 3,20 metros y 3 metros. Asumiendo que Q3 es del Pleistoceno superior, se obtiene un ritmo de desplazamiento de 0,32 0,30 mm/año, para el Holoceno. De considerar el máximo desplazamiento medido en Q3a, asignado al Holoceno, se obtiene un ritmo de desplazamiento mínimo de 0,27 mm/año. Considerando lo observado en una trinchera (quebrada de Las Minas, INPRES, 1982), donde un paleocauce holoceno fuera desplazado 0,80 m en los últimos años, por la Falla Principal La Rinconada, se obtiene un ritmo de desplazamiento de 0,16 mm/año. Los valores obtenidos según las dos metodologías propuestas son bastantes similares, mostrando un rango de variación para el valor de ritmo de desplazamiento holoceno, comprendido entre 0,12 mm/año y 0,30mm/año. Los valores calculados corresponden a fallas inversas buzantes con bajo ángulo al este. Sólo el valor de ritmo de desplazamiento calculado en el área de la trinchera 5, que muestra una falla inversa buzante 24º O, es bajo, dependiendo de un Período de Recurrencia mayor. Se considera que esta diferencia de comportamiento ante los esfuerzos tectónicos se debe a que la mencionada fractura corresponde a una falla antitética del Sistema de Fallamiento Principal. El sistema de fallamiento activo que afecta al piedemonte analizado, podría generar sismos de Magnitud Máxima Probable (MMP) comprendida entre 6,46 y 6,75, con Períodos de Recurrencia comprendidos entre los y años. Se considera necesario la aplicación de esta metodología en otras regiones con evidencias de actividad neotectónica a fin de corroborar, mejorar o adaptar dicha metodología al marco geológico regional de Precordillera Oriental.

5 Figura 1. Zona del piedemonte oriental de las sierras de Marquesado, Chica de Zonda y Pedernal REFERENCIAS Bastias, H Fallamiento cuaternario en la Región Sismotectónica Precordillera. Tesis Doctoral Inédita. Universidad Nacional de San Juan. Bastias, H. E., Weidmann, N.E. y Perez, A.M Dos zonas de fallamiento Pliocuaternario en la Precordillera de san Juan. IX Cong.Geol.Arg. (II) S.C. de Bariloche. Castellanos, A Anotaciones preliminares con motivo de una visita a San Juan a propósito del terremoto del 15 de enero de Monografía de la Facultad de Ciencias Matemáticas, Físicas- Químicas y Naturales. Universidad Nacional del litoral. Del Castillo, M.E.S Análisis geomórfico y estudio de la fracturación moderna del área quebrada de La Flecha. Trabajo Final de Licenciatura Inédito. Universidad Nacional de San Juan. Hanks, T. y Kanamori A moment magnitude scale. Journal of Geophysical Research Vol. 84 N 135 Washintong, D.C INPRES, Determinación de los coeficientes sísmicos zonales para la República Argentina. Public, Tec. N 6. Inpres San Juan. INPRES, Microzonificación sísmica del valle de Tulum, Inpres San Juan.

6 Martos, L.M Evidencias de movimientos neotectónicos en una terraza de edad holocena. La Rinconada. San Juan. X Congreso Geológico Argentino, (I). S.M. de Tucumán. Martos, L.M Análisis morfo-estructural de la faja pedemontana oriental de las sierras de Marquesado, Chica de Zonda y Pedernal, su aplicación para prevenir riesgos geológicos. Provincia de San Juan. República Argentina. Tesis Doctoral Inédita. U.N.S.J. Schwartz, R.A, Coppersmith, K.J. and Swan, F.H Metods for estimating maximun earthquake magnitud. 8 World Conf.Earthquake engineering Vol. 1. Slemmons D Determination of design earthquake magnitude for microzonation. Proceeding of Third international Earthquake microzonation Conference. Vol. I of III. Tello,G.E. y Perucca, L.P El sistema de fallamiento de Precordillera Oriental y su relación con los sismos históricos de 1944 y 1952, San Juan. Argentina. XII Congreso Geológico Argentino y II Congreso de Exploración de Hidrocarburos Actas Tº III. Mendoza Weidmann, N. E Estudio de dos zonas de fracturación cuaternaria en el valle de Tulum. Trabajo final de Licenciatura Inédita. Universidad Nacional de San Juan.