Terremotos en Colombia Primera edición, noviembre de 2015 Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá Facultad de Ciencias Departamento de Geociencias Javier Velasco y John Jairo Sánchez ISBN impreso: 978-958-775-618-0 ISBN digital: 978-958-775-619-7 EDICIÓN Coordinación de Publicaciones Facultad de Ciencias CORRECCIÓN DE ESTILO, DISEÑO GRÁFICO EDITORIAL, ARMADA ELECTRÓNICA, FINALIZACIÓN DE ARTE E IMPRESIÓN Proceditor Ltda., Bogotá. Teléfono: 757 9200, fax: ext. 102. proceditor@yahoo.es Prohibida la reproducción total o parcial por cualquier medio sin la autorización explícita del titular de los derechos patrimoniales. Impreso y hecho en Bogotá, Colombia. Catalogación en la publicación Universidad Nacional de Colombia Velasco Zárate, Javier Harley, 1984- Terremotos en Colombia : dónde ocurren, por qué se producen y cómo afrontarlos / Javier Velasco, John Jairo Sánchez. Primera edición. Bogotá : Universidad Nacional de Colombia (Sede Bogotá Facultad de Ciencias). Departamento de Geociencias. 2015. 64 páginas : ilustraciones, mapas, fotografías Incluye referencias bibliográficas y notas a pie de página ISBN 978-958-775-618-0 (tapa dura). -- ISBN 978-958-775-619-7 (e-book). 1. Terremotos Colombia 2. Amenaza sísmica 3. Riesgo sísmico 4. Zonas de actividad sísmica 5. Vulnerabilidad sísmica 6. Prevención y protección frente a los sismos I. Sánchez Aguilar, John Jairo, 1971- II. Título CDD-21 551.22 / 2015
Contenido 9 Introducción 10 Terremotos en el Eje Cafetero 12 Avalancha del río Páez 14 Terremotos en Popayán 16 Tsunamis en Tumaco 18 Terremotos en Bogotá 20 Terremotos en Cúcuta 22 Otros terremotos históricos 24 Mapa de terremotos históricos en Colombia 26 Fallas Geológicas 28 Teoría del rebote elástico 30 Ondas 32 Ondas sísmicas 34 Sismómetros y sismógrafos 36 Magnitud e intensidad 39 El interior terrestre 42 Antes de un terremoto 44 Durante el terremoto 47 Después del terremoto 50 Actividades 58 Glosario 60 Referencias 62 Sobre los autores
Las ondas S, a diferencia de las P, solo pueden viajar en los sólidos y no en líquidos ni gases, alcanzando velocidades que varían entre 3 km/s y 7 km/s. En su recorrido, las ondas S cambian la forma del material por donde se propagan (no su volumen) a partir de movimientos que deforman las rocas en sentido vertical, perpendicular a la dirección de viaje de la oscilación. Estas ondas, a las que también se les llama ondas de corte o de cizalla, presentan una amplitud ligeramente mayor que las ondas P y, por tanto, tienen más energía, siendo así más destructivas. Ondas de superficie Onda S El interior de la Tierra está formado por capas concéntricas que tienen formas casi esféricas. Las ondas de superficie se forman a partir de las interacciones de las ondas de cuerpo con estas capas y, en particular, con la capa más externa que es la litósfera. Ondas similares también se pueden originar como resultado de las perturbaciones de grandes cuerpos de agua como lagos u océanos durante deslizamientos, erupciones volcánicas submarinas y terremotos submarinos. Las ondas de superficie se dividen en dos grupos: las ondas tipo Love y las ondas Rayleigh. Onda Love Las ondas Love viajan por la superficie con una rapidez de 4,4 km/s y son parecidas a las S, porque afectan el suelo con un movimiento perpendicular a la dirección de propagación, aunque en un plano horizontal. Este movimiento es especialmente nocivo para las bases de las diferentes construcciones. Por su parte, las ondas Rayleigh tienen una rapidez de propagación que puede variar de 3 km/s a 4 km/s y presentan un movimiento similar al de una ola, con desplazamientos verticales y horizontales que al combinarse forman una trayectoria elíptica en sentido contrario al de las manecillas del reloj. En términos generales, el período, pero en especial la amplitud de las ondas superficiales, es mayor y por ello causan daños más grandes. Onda Rayleigh TERREMOTOS EN COLOMBIA 33
NÚCLEO MANTO CORTEZA Núcleo interno Núcleo externo Mesósfera Litósfera Astenósfera Modelo del interior terrestre, obtenido a partir del estudio de ondas sísmicas El manto Es la estructura que envuelve al núcleo y tiene un espesor de 2890 km. Presenta dos regiones con propiedades físicas diferentes: la mesósfera (o manto inferior) y la astenósfera. La mesósfera tiene un espesor de 2240 km, e inicia en la zona de transición entre el núcleo y el manto, conocida como discontinuidad de Gutenberg. Las presiones son tan altas que la roca es de composición sólida; las temperaturas van de 3000 C en la región más profunda y disminuyen hasta alcanzar 1000 C, en la zona de transición con la astenósfera. En esta capa suceden los procesos de convección que dan origen al movimiento de las placas, permitiendo además que algunos materiales formados en el interior lleguen a la superficie. La astenósfera tiene un espesor promedio de 650 km, y su parte superior está en contacto con la litósfera. Esta región presenta unas condiciones de presión y temperatura que permiten la existencia de roca caliente en estado plástico, hecho que se deduce por la disminución en la velocidad de propagación de las ondas S y P. Corteza 40 La litósfera es la capa rocosa más superficial de la Tierra y se desplaza sobre la astenósfera. La parte más externa de la litósfera es la corteza, la cual tiene un espesor variable que depende de la densidad de la roca que la compone. En las depresiones del océano, el espesor medio de la corteza es de 10 km y presenta una densidad de 3,0 gramos por cada centímetro cúbico (g/cm 3 ). En la zona continental existen algunas regiones que se formaron millones de años atrás y allí la corteza puede tener un espesor de hasta 100 km, siendo su densidad promedio de 2,7 g/cm 3. El primer tipo de corteza se llama oceánica y el segundo continental. En la corteza continental abundan los silicatos, los óxidos y los carbonatos.
Glosario Magma: material rocoso fundido bajo la superficie del planeta. Magnitud sísmica: una de las formas de cuantificar el tamaño de los terremotos. La magnitud está basada en la amplitud de las ondas sísmicas registradas en un sismograma. La otra forma de caracterizar terremotos es la intensidad sísmica (véase). Manto: porción de la Tierra que está entre la litósfera y el núcleo, y que tiene un espesor de 2.900 km. Se piensa que el manto está compuesto de rocas muy densas ricas en hierro y magnesio, siendo el origen de los magmas que eventualmente llegan a la superficie y que son expulsados durante las erupciones volcánicas. Material elástico: aquel que recupera su condición inicial después de una deformación. Existe un valor crítico después del cual el material pierde su condición elástica y entra a un régimen plástico (véase Material plástico). Material plástico: aquel que se encuentra en una fase transitiva entre el estado sólido y el líquido que, por sus características, no es completamente sólido pero que tampoco puede fluir libremente. Meteorización: es el proceso de transformación progresiva que sufren minerales y rocas en la superficie terrestre, debido a su continua interacción con factores atmosféricos, hidrológicos y biológicos. Montaña: elevación natural del terreno. El cambio en la elevación suele ser abrupto y desde la base hasta la cima se pueden alcanzar alturas aproximadas de 600 m. Núcleo: es la parte central del planeta, que tiene un radio aproximado de 3490 km. Está dividido en núcleo interno (espesor: 1220 km) y núcleo externo (espesor: 2270 km). Se piensa que el núcleo de la Tierra está compuesto principalmente de hierro y níquel. Onda: véase Perturbación. Ondas sísmicas: son las deformaciones que sufre el terreno durante un terremoto, las cuales se propagan en múltiples direcciones desde el foco del mismo. Cuando las ondas alcanzan la superficie se produce lo que se conoce como sacudida sísmica. Estas ondas se propagan a diferentes velocidades y de ellas existen dos tipos principales: las ondas internas y las ondas superficiales. Óxido: compuesto formado por uno o varios átomos de oxígeno y otro elemento químico. Perturbación: alteración de un sistema con respecto a su condición de equilibrio. Una onda es una perturbación que se propaga transportando energía. Placas tectónicas: porciones en las que se divide la litósfera, que se mueven debido a procesos convectivos, flotan sobre el manto y son susceptibles a fracturarse. La interacción entre placas está relacionada con la presencia de fallas geológicas, el desarrollo de terremotos y la formación de volcanes y montañas. Reflexión: propiedad que tienen las ondas de regresar a su medio original cuando inciden sobre una superficie. En este caso, parte de la energía inicial se refleja mientras que la restante se transmite a través del medio (véase Refracción). Si la onda incide formando cierto ángulo respecto a la superficie, la onda reflejada se aleja formando el mismo ángulo. Refracción: propiedad que tienen las ondas de transmitirse por un medio cuando inciden en una superficie. Parte de la energía inicial se transmite 58
Sobre los autores Javier Velasco Es Físico de la Universidad Nacional de Colombia, con Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales de la misma institución. Se desempeña como docente de las áreas de Física y Matemáticas en un colegio oficial. Su trabajo final de maestría titulado Elaboración de una cartilla complementaria a las actividades preventivas que se realizan en la escuela en torno a los terremotos incluyó el presente material. John Jairo Sánchez Aguilar Es Geólogo de la Universidad de Caldas, con Maestría en Ciencias- Geofísica y Doctor en Geofísica de la Universidad de Alaska, Fairbanks, Estados Unidos. Se desempeña como profesor asociado en dedicación exclusiva del Departamento de Geociencias, Facultad de Ciencias, de la Universidad Nacional de Colombia. Enseña Geología, Volcanología y Sismología en los niveles de pregrado y posgrado y tiene un interés especial en la educación en Geociencias y las técnicas de presentación en Ciencias. 62