ACTIVIDAD SÍSMICA EN LA ZONA PARICUTÍN-TANCÍTARO, ESTADO DE MICHOACAN. Secuencias sísmicas en 1997, 1999 y 2000

Carlos Gutiérrez Martínez

Carlos Valdés González

Julio de 2000

Área de Riesgos Geológicos Centro Nacional de Prevención de Desastres Sistema Nacional de Protección Civil Secretaría de Gobernación

Introducción Se presenta, de manera breve y sencilla, una descripción del entorno geológico y las características de los episodios más recientes de la actividad sísmica local, de baja magnitud, en la zona vecina a los volcanes Tancítaro y Paricutín. Esta zona, ubicada en una de las regiones geológicamente más activas de México y con un volumen de población y actividad económica importantes, también se caracteriza por una actividad volcánica monogenética reciente, sin que se encuentre ligada a la actividad sísmica local que aquí se reporta. En los episodios sísmicos aquí descritos, la actividad presentó eventos que, aunque numerosos, no alcanzaron magnitudes que implicaran un nivel de riesgo significativo para la población.

Marco tectónico Entre los estados de Michoacán y Guanajuato, existe un campo volcánico de tipo monogenético, con aproximadamente 1000 edificios volcánicos. La distribución de estos conos parece estar alineada Este-Oeste en la parte norte del campo, Norte en la parte central y Nor-Este en la Sur. 110

105

100

95

Placa Norteamericana

90

Volcanes Histórico Recientes

20

EJE NEO VOL CAN Bloque de Jalisco ICO TR IN CH ER A

Velocidad de placa 5 cm/año

Bloque d e Guerr ero

M ES Blo OA qu M ed ER eM IC ich AN oac A á

n

15

Placa de Cocos

Fig. 1 Marco tectónico en la región central de México.

Placa del Caribe

Este campo se encuentra sujeto a grandes deformaciones por el movimiento de dos grandes bloques, conocidos como el bloque de Michoacán y el bloque de Guerrero (Fig. 1). Como producto de estas deformaciones se tienen varias fallas consideradas activas, como la San Juanico-Buenavista (FSJB), con orientación NW-SE. Esta falla pasa entre el Tancítaro, volcán poligenético del cual no se tienen evidencias de actividad en tiempos históricos ni recientes y el Paricutín, volcán monogenético que nació en 1943 (Fig.2).

20.0º

Sem iG rab en Co tija Fal la S an Jua nic o

-B uen avi sta

19.5º

Paricutín Tancitaro

19.0º -103.0º

-102.5º

-102.0º

Fig. 2 Distribución de conos monogenéticos (triángulos) en el campo volcánico Michoacán-Guanajuato. Las líneas indican fallas geológicas.

Primera Secuencia Durante febrero y marzo de 1997, ocurrió un enjambre sísmico entre los volcanes Tancítaro y Paricutín (ver Figura 3). El Servicio Sismológico Nacional, instrumentó la zona para obtener información de estos sismos. Se instalaron 4 sismógrafos de banda ancha y 3 sismógrafos de registro analógico. En algunas de estas estaciones se pudieron apreciar hasta 150 sismos por día. Se localizaron

230 sismos empleando al menos 4 estaciones. Sus magnitudes variaron entre 1.5 y 3.5. La actividad alcanzó su máximo el 21 de febrero, cuando se registraron 5 sismos con magnitudes entre 3.9 y 4.1. La secuencia sísmica duró hasta el 18 de marzo, fecha en que los sismos eran de tan escasa magnitud, que quedaban fuera del rango de detección de los instrumentos. Con este estudio se determinó que las profundidades de los sismos se dieron entre 10 y 18 Km. Su localización epicentral, sugiere dos alineaciones, una al NE, que coincide con la alineación de edificios volcánicos y una NW-SE. Para 27 sismos, se determinó su mecanismo focal; los resultados muestran que fueron originados por el movimiento de falla normal orientado NE-SW y con un poco de componente lateral izquierda. Otros eventos sugieren un mecanismo de compresión, también con componente lateral izquierda.

19.6 º

PERI 19.5º

PASO

DERA

SNTC 19.4º

TAPI km 0

7.5

15

19.3º

-102.5º

-102.4 º

-102.3º

-102.2º

Fig. 3 Los puntos indican los epicentros de sismos localizados en 1997 En este estudio se concluye que los eventos sísmicos están asociados al movimiento de fallas locales. Estas fallas se mueven debido al efecto compresivo en dirección NE, debido a la interacción entre las placas de Cocos y

Norteamericana. No hay evidencia de que estos sismos tengan un origen relacionado con el movimiento de material de tipo magmático.

Segunda Secuencia En los meses de mayo y junio de 1999, se presentó un nuevo enjambre sísmico en la misma región señalada anteriormente. También se procedió a instrumentar la región, utilizando los mismos sitios antes ocupados y el mismo tipo de sismógrafos para mantener uniformidad en los estudios. Análisis preliminares de los datos indican que entre el 4 y 7 de junio de ese año, se registraron 111 eventos sísmicos, con magnitudes entre 1.5 y 3.0 y con una localización, tanto epicentral como hipocentral, similar a la de la secuencia de 1997.

Tercera secuencia Con base en reportes del Departamento de Sismotectónica de la Comisión Federal de Electricidad, que mantiene estaciones de registro sísmico en el estado de Jalisco para monitoreo de la sismicidad local, se tiene conocimiento del desarrollo del enjambre que dio inicio en la segunda quincena de abril, con menos de 30 eventos por día. Posteriormente, el enjambre alcanzó su máximo el 16 de mayo, con cerca de 280 eventos en ese día (se anexa copia del sismograma del día 16, obtenida en la estación Montoso, ubicada al sur del lago de Chapala). Las magnitud máxima calculada en esta secuencia es 3. Las localizaciones hipocentrales de tres eventos con esa magnitud indican profundidades similares a las reportadas en las secuencias anteriores. Desde los primeros días de junio, el decaimiento de la actividad se hizo notable, sin que llegara a haber alguna manifestación geológica adicional en la región.

CONCLUSIONES

De acuerdo con los resultados obtenidos en las diferentes campañas de observación sísmica en la región Tancítaro-Paricutín, no se tienen muestras de que los enjambres sísmicos tengan relación con actividad magmática, por lo que se considera que no existe peligro para la población por actividad volcanica. El análisis de los mecanismo que dan origen a este tipo de sismos corresponde a fallas tectónicas, las que son abundantes en la región, con clara

expresión superficial y que se deben esencialmente a las deformaciones resultantes de la interacción de los bloques Michoacán y Guerrero Dado que las tres secuencias reportadas muestran similitud en los rangos de profundidad y magnitudes y, considerando la naturaleza propia de los enjambres, se considera poco probable el que en la zona señalada (ParicutínTancítaro) se origine un evento de gran magnitud que ponga en peligro a los habitantes de la región. A principios de este mes, el Instituto de Geofísica puso en operación un sismógrafo de banda ancha (alta definición) en el Campus de la Universidad Michoacana, el cual enviará datos en tiempo real ,a la Ciudad de México, de la actividad sísmica local y regional. De este modo, será posible mejorar el monitoreo de los niveles de sismicidad en el estado.

GLOSARIO Acelerómetro Instrumento para medir aceleraciones del terreno en función del tiempo. Amplitud (de una onda) Altura máxima de la cresta o del valle de una onda con respecto a la línea base. Astenósfera La capa por debajo de la litósfera, caracterizada por velocidades sísmicas bajas y gran atenuación de las ondas. Es una capa "blanda", probablemente en estado de fusión parcial. Buzamiento Angulo que una capa de rocas o plano de falla se desvía de la horizontal. El ángulo se mide en el plano perpendicular al rumbo. Caída de esfuerzos La reducción súbita de esfuerzos a través de un plano de falla durante la ruptura. Cordillera (centrooceánica) Alineación de tierra elevada del fondo del océano, que se extiende por cientos de kilómetros. Corteza (de la Tierra) La parte rocosa más externa de la Tierra. Deformación elástica Deformación geométrica o cambio de forma de un cuerpo. Cambio de ángulo, longitud, área o volumen dividido por el valor original. Densidad Masa por unidad de volumen de una sustancia, normalmente expresada en gramos por centímetro cúbico. Desplazamiento (de falla) Movimiento relativo de una cota de la falla con respecto a la otra. Dilatancia (de rocas) Crecimiento en el volumen de las rocas debido a cambios elásticos y no elásticos. Discontinuidad de Mohorovicic Frontera entre la corteza y el manto, marcada por un crecimiento rápido de la velocidad de la onda sísmica a más de 8 kilómetros por segundo. Profundidad: de 5 kilómetros (bajo los océanos) a 45 kilómetros (bajo las montañas). Discontinuidad sísmica Superficie o capa delgada de la Tierra a través de la cual la velocidad de las ondas P o S cambia rápidamente. Dispersión (de ondas) La expansión de un tren de ondas debido a que cada longitud de onda viaja con su propia velocidad. Dromocrónica (curva de tiempo de recorrido) Gráfico del tiempo de recorrido y la distancia para la llegada de ondas sísmicas de eventos distantes. Cada tipo de onda sísmica tiene su propia curva.

Duración (del temblor fuerte) La duración (limitada) es el intervalo de tiempo entre el primer pico y el último de los picos del movimiento del suelo por encima de una amplitud específica. Enjambre (de terremotos) Serie de terremotos en un volumen relativamente reducido de la litósfera, ninguno de ellos de tamaño mucho mayor que los restantes. Pueden dura por varios días, semanas o meses con eventos generalmente de magnitud baja, menor de 4. Epicentro El punto de la superficie de la Tierra directamente encima del foco (o hipocentro) de un terremoto. Escarpe (de falla) Acantilado o pendiente muy fuerte formada por desplazamiento de la superficie del suelo. Esfuerzo (elástico) Medida de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo en unidades de fuerza por unidad de área. Expansión del suelo oceánico Proceso por el que placas adyacentes, a lo largo de las cordilleras centrooceánicas, se apartan la una de la otra para permitir la salida de material fundido que al solidificarse constituye nueva corteza oceánica. Este proceso puede ser continuo, de 0.5 a 10 centímetros por año, durante varios períodos geológicos. Falla Una fractura o zona de fractura en rocas a lo largo de la cual los dos lados se han desplazado, el uno con relación al otro, paralelamente a la fractura. El desplazamiento total puede variar desde centímetros a kilómetros. Falla activa Falla a lo largo de la cual ha habido desplazamientos en tiempos históricos (Holoceno) o donde se han localizado focos de terremotos. Falla de cabalgadura Falla invertida en la que las rocas por encima del plano de falla se mueven hacia arriba y sobre las de debajo, de manera que los estratos más viejos se colocan sobre los más jóvenes. Falla de rumbo Falla en la que el desplazamiento relativo es puramente horizontal. Por ejemplo el de la Falla de San Andrés. Falla dextral Falla de desgarre en la que el desplazamiento del bloque más lejano es hacia la derecha cuando se mira desde el otro lado. Falla normal Falla vertical en la que las rocas por encima del plano de falla se han movido hacia abajo en relación al bloque que estaba por debajo. Falla oblicua Falla que combina movimientos de desgarradura y vertical.

Falla sinistral Falla de rumbo en la que el desplazamiento del bloque más lejano es hacia la izquierda cuando se mira desde el otro lado.

Falla vertical Falla en la que el desplazamiento relativo es a lo largo de la dirección del buzamiento de la falla. El desplazamiento es normal o invertido. Falla de transformación Falla de rumbo que conecta los finales de un desplazamiento en una cordillera centrooceánica, arco de islas o en cadenas de arco y cordilleras. Pares de placas resbalan unas con relación a otras a lo largo de falla de transformación. Foco (hipocentro) Lugar donde empieza la ruptura y liberación de la energía sísmica. Geodímetro Instrumento para medir la distancia entre dos puntos en la superficie de la Tierra. Graben Bloque de la corteza generalmente largo y estrecho, que se ha hundido con respecto a los bloques adyacentes y bordeado por fallas. Hertz Unidad de frecuencia equivalente a un ciclo por segundo o 2 x pi x radianes por segundo. Hundimiento (de falla) Una depresión estrecha geológica que se encuentra en zonas de fallas de desgarradura. Las que contienen agua se llaman lagunas de hundimiento. Intensidad (sísmica) Una medida del efecto del temblor obtenida del daño causado a estructuras edificadas por el hombre, cambios en la superficie de la Tierra y la percepción humana del movimiento. En muchos países, entre ellos México, se emplea la escala de Mercalli para asignar grados de intensidad a los diferentes sitios afectados por un sismo. Isosistas Líneas de contorno dibujadas en un mapa para separar un nivel de intensidad sísmica de otro. Lava Magma o roca fundida que ha alcanzado la superficie. Licuación (del suelo) Proceso en el que la tierra y la arena se comporta como un fluido denso más que como un sólido húmedo durante un terremoto. Litósfera La parte externa, rígida, de la Tierra por encima de la astenósfera. Constituida por la corteza y la parte superior del manto. Las placas tectónicas son porciones de litósfera. Longitud de onda Distancia entre dos crestas o dos valles de onda sucesivos. Magma Material de roca fundido mezclado con gases, en mayor o menor proporción, que forma las rocas ígneas cuando se solidifica. Magnitud (de sismos) Medida del tamaño de un terremoto, determinado tomando el logaritmo (en base 10) del mayor movimiento del suelo registrado en un sismograma durante la llegada de un tipo de onda sísmica y

aplicando la corrección estándar por la distancia al epicentro. En términos de energía, un grado de magnitud implica una diferencia de aproximadamente 32 veces. De ese modo, un sismo de magnitud 7 es 32 veces más energético que uno de 6 y queda claro que un sismo de magnitud 4 no es la mitad de uno de 8. Manto (de la Tierra) La parte más voluminosa de la Tierra entre la corteza y el núcleo, variando desde profundidades de unos 40 kilómetros a 2,900 kilómetros. Está compuesto de rocas silicatadas densas y dividido en varias capas concéntricas. Momento sísmico Rigidez de la roca multiplicada por el área de la falla y por la cantidad de deslizamiento. Es una medida del tamaño de un terremoto. Monogenético (volcán) Volcán que presenta actividad eruptiva una sola vez. Núcleo (de la Tierra) Parte central de la Tierra a una profundidad superior a los 2,900 kilómetros. Se cree que está compuesto de hierro y silicatos y que está fundido por su parte externa y sólido en la parte central. Ondas Love Ondas sísmicas superficiales con movimiento sólo horizontal de cizalla normal a la dirección de propagación. Ondas P La primera onda, o la más rápida, viajando desde el lugar del evento sísmico a través de las rocas y que consiste en un tren de compresiones y dilataciones del material. Ondas Rayleigh Ondas sísmicas superficiales con movimiento del suelo sólo en el plano vertical conteniendo la dirección de propagación de la onda. Ondas S Ondas sísmicas secundarias, viajando más lentamente que las ondas P y que consisten en vibraciones elásticas transversales a la dirección de recorrido. No pueden propagarse en líquidos. Onda sísmica Onda elástica en la Tierra, normalmente generada por un terremoto o una explosión. Ondas superficiales (de terremotos) Ondas sísmicas que sólo siguen la superficie de la Tierra, con una velocidad menor que la de las ondas S. Hay dos tipos de ondas superficiales, ondas Rayleigh y ondas Love. Periodo (de una onda) Intervalo de tiempo entre dos crestas sucesivas en un tren de ondas sinusoidales. El período es el inverso de la frecuencia en un evento cíclico.

Placa (tectónica) Parte de la litosfera de la Tierra, grande y relativamente rígida, que se mueve en relación con otras partes de la litosfera sobre zonas más profundas del interior de la Tierra. Las placas chocan en zonas de convergencia y se separan en zonas de divergencia. Plano de falla Plano de contacto entre dos bloques con movimiento relativo entre sí.

Poligenético (volcán) Volcán que presenta varias erupciones a lo largo de un cierto periodo. Predicción (de terremotos) Determinación del lugar, fecha y magnitud de un terremoto. Premonitores Terremotos pequeños que preceden a un evento principal, mayor de una serie, concentrados en un volumen de corteza restringido. Primer arribo En un sismograma, la dirección de movimiento al principio de la llegada de la onda P. Convencionalmente, un movimiento hacia arriba indica compresión del suelo y, hacia abajo, dilatación. Profundidad focal (de un terremoto) Profundidad del foco por debajo de la superficie de la Tierra. Refracción (de una onda) La desviación de una onda transmitida, de su dirección original de recorrido en una interfase, con un material de diferente velocidad de las ondas. Región asísmica Aquella en que prácticamente no ocurren terremotos. Relleno (de falla) Roca triturada, desmenuzada y convertida en arcilla. Réplicas Terremotos menores que siguen a uno mayor, concentrados en un volumen restringido de la corteza. Desplazamiento asísmico Desplazamiento lento a lo largo de una falla, sin que se produzcan terremotos. Rigidez Relación entre el esfuerzo de cizalla y la cantidad de rotación angular que produce en una roca. Seiche Oscilaciones (ondas estacionarias) del agua en una bahía o lago. Sismicidad La ocurrencia de terremotos en el espacio y en el tiempo Sismógrafo Instrumento para registrar los movimientos de la superficie de la Tierra, en función del tiempo, que son causados por ondas sísmicas Sismología El estudio de terremotos, fuentes sísmicas y propagación de ondas a través de la Tierra. Sismómetro Parte sensora de un sismógrafo, normalmente un péndulo suspendido. Sismoscopio Sismógrafo elemental que registra en una placa sin señales de tiempo.

Tectónica Gran deformación de la parte más extensa de la Tierra resultante de fuerzas de la misma. Tectónica de placas Teoría del movimiento e interacción de placas. Un intento de explicar terremotos, volcanes y formación de montañas como consecuencias de grandes movimientos superficiales horizontales. Teoría del rebote elástico La teoría de la generación de los terremotos que propone que las fallas permanecen fijas mientras se acumulan los esfuerzos lentamente en las rocas vecinas y luego se desplazan repentinamente, liberando la energía acumulada. Terremoto Vibraciones de la Tierra causadas por el paso de ondas sísmicas irradiadas desde una fuente de energía elástica. También llamado sismo o temblor. Terremotos tectónicos Terremotos que son el resultado de la liberación súbita de energía acumulada por deformación de la Tierra. Terremotos volcánicos Terremotos asociados con la actividad volcánica. Tsunami Ola gigante, generalmente causada por movimiento intenso del suelo oceánico durante un sismo de gran magnitud. Volcán Apertura en la superficie de la corteza que permite la salida del magma. Zona de Benloff Zona estrecha definida por los focos de terremotos, de un espesor de unas decenas de kilómetros, que desciende desde la superficie bajo la corteza terrestre. Zona de subducción Región de contacto entre dos placas tectónicas, donde una de ellas desciende por debajo de la otra hacia el interior de la Tierra, alejándose de la fosa oceánica. Normalmente es el lugar de ocurrencia de terremotos someros, intermedios y profundos que definen la zona de Benioff.