INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU -...
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uu................. DR. HfRMNDO TAVERA e.N.D.G. I.G.p. INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU CENTRO NACIONAL DE DATOS GEOFISICOS SISMOLOGIA INFORME DE PRACTICAS PRE-PROFESIONALES ANALISIS PRELIMINAR ESPACIO-TIEMPO DE LA SISMICIDAD OCURRIDA EN LA REGION DEL GAP SISMICO DE NAZCA (OCTUBRE 1998 - AGOSTO 1999) PRESENTADO POR: Hernán Locas Heras Mochica Director: Dr. Remando Tavera Lima - 2000
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uu.................
DR. HfRMNDO TAVERA
e.N.D.G. I.G.p.
INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU
CENTRO NACIONAL DE DATOS GEOFISICOSSISMOLOGIA
INFORME
DE
PRACTICAS PRE-PROFESIONALES
ANALISIS PRELIMINAR ESPACIO-TIEMPO DE LA SISMICIDADOCURRIDA EN LA REGION DEL GAP SISMICO DE NAZCA
(OCTUBRE 1998 - AGOSTO 1999)
PRESENTADO POR:
Hernán Locas Heras Mochica
Director: Dr. Remando Tavera
Lima - 2000
INDICE
1. Introducción 2
2. Características sismotectonicas de la región central del Perú 4
2.1. Sismos superficiales 5
2.2 Sismos intermedios 5
2.3 Sismos profundos 5
3. Procesos de ruptura sísmica 9
3.1 Modelo de Barreras 9
3.2 Modelo de Asperezas 1{)
4. Grandes terremotos en la región central del Perú 12
5. Gap sísmico de Nazca (GSN) 16
6. Análisis espacio - tiempo de la sismicidad en el GSN 18
6.1 Análisis espacial de la sismicidad en el GSN 18
6.2 Análisis en profundidad de la sismicidad en el GSN 28
7. Discusión 35
8. Conclusiones 38
9. Agradecimientos 40
10. Bibliografia 41
1
1. INTRODUCCIÓN
El borde occidental de América del Sur es una de las regiones de mayor actividad
sísmica en el mundo. En esta región son frecuentes los terremotos de magnitud grande,
los mismos que producen enormes daños materiales con cuantiosas pérdidas de vidas
humanas. El origen de esta importante sismicidad es debido a la colisión que se
produce entre la placa de Nazca y la de Sudamérica dando inicio al proceso conocido
como subducción y por el cual la placa oceánica se introduce bajo la placa continental
con una velocidad del orden de 8-10cm/año (Minster y Jordan 1978) ~n dirección N80°.
Este proceso continuo, a dado lugar a la formación de la Cordillera de los Andes, la
misma que atraviesa el Perú de norte a sur y esta formado por una serie de arcos
volcánicos en el interior de la placa continental, situados cada vez más al interior y.formados por la ascensión del magma desde la placa subducida (oceánica).
Consecuencia de este proceso es el progresivo engrosamiento de la corteza que llega a
espesores de hasta 70 km en la región central de Perú y el plegamiento de los-
sedimentos depositados en superficie. El resultado final, es una ancha franja de cadenas
montañosas con volcanismo activo muy intenso en el sur del Perú, paralelas al margen
de subducción. El proceso de subducción de la placa oceánica, se realiza sobre unplano
heterogéneo con continuas liberaciones de energía producto de la fricción de las placas
y por lo tanto la consecuente ocurrencia de sismos de magnitudes pequeñas y grandes a
diversos niveles de profundidad.
En el Perú, en los últimos 60 años la región costera ha sido testigo de grandes
terremotos asociados al inicio del proceso de subducción; por lo tanto, tienen una
profundidad superficial (h<60km). El estudio de las áreas de ruptura de estos
terremotos, han permitido identificar la presencia de áreas sin ruptura, llamadas por los
investigadores como áreas de Silencio o Gap sísmico. En Perú, actualmente existen dos
de estas áreas; la primera se localiza entre Arequipa y Tacna y la segunda, entre las
áreas de ruptura de los terremotos de 1974, 1942 y 1996, mas conocida como Gap
Sísmico de Nazca.
2
En este estudio se describe las características sísmicas de la región del Gap Sísmico
de Nazca (GSN),a partir del análisisEspacio- Tiempo de la sismicidadocurridaen
esta región durante un periodo de 11meses (Octubre 1998-Agosto 1999). En el análisis
espacio-tiempo de la sismicidad, se elaboraron mapas y secciones verticales de la
distribución espacial y en profundidad de los sismos, mes a mes. Estos sismos han sido
registrados por la Red Sísmica Nacional a cargo del Instituto Geofisico del Perú (IGP) y
localizados por el Centro Nacional de Datos Geofisicos (CNDG-Sismología). Se ha
considerado sismos con profundidad superficial e intermedia y con magnitudes de mb ;;:::
2.0.
Después del capitulo de introducción, en el siguiente se realiza 1fnadescripción de
las características sismotectonicas de la región central del Perú y de sus patrones de
sismicidad. Seguidamente en el capitulo 3, se describe los principales modelos de
procesos de ruptura de los terremotos y en el capitulo 4, se realiza un análisis de los
grandes terremotos que ocurrieron en la región central de Perú, 10cual permite evaluar
el potencial sísmico de la región. En el capitulo 5, se describe los resultados obtenidos
por otros autores para los gaps sísmicos de Perú y en capitulo 6 se realiza las-
características de la sismicidad ocurrida en la región del GSN durante el periodo de 11
meses, para luego en el capitulo 7 y 8 presentar la discusión de los resultados y
principales características del presente estudio
3
2. CARACTERÍSTICAS SISMOTECTONICAS DE LA REGION CENTRALDEL PERU
La región central del Perú, es una de las regiones de mayor potencial sísmico
como consecuencia del proceso de subducción de placa de oceánica bajo el continente
Sudamericano. Este proceso permitió la formación de la Cordillera Andina, la cual se
extiende de norte a sur a lo largo de Perú. En la región central, esta cordillera tiene un
ancho de 250km y su topografia oscila entre 1500-4000m con suaves plegamientos de
rocas en la costa, altas mesetas y cuencas intramontañosas en la sierra. La región central
no presenta volcanes en comparación de la región sur del Perú, debido a las
características geométricas del proceso de subducción (Megard, 1978
Dalmayrac,1980). La alta velocidad de convergencia de las placas, permite que se
produzca un fuerte acoplamiento entre ambas, provocando sismos de diferentes
magnitudes a varios niveles de profundidad (Tavera,1998). En esta región y frente a !a
línea de costa, son frecuentes los terremotos de magnitud elevada tales como los
ocurridos en 1940, 1942, 1966, 1970, 1974 y 1996, que provocaron diverso grado de
destrucción en ciudades principales de los departamentos de Ancash, Lima y Ica. Estos-
terremotos se producen debido a esfuerzos tanto compresionales como tensionales
presentes en la parte superficial o al inicio de la ,subduccióny en una zona mas profunda
del proceso de subducción, donde también esta involucrada la fuerza de la gravedad.
Un análisis general de la distribución de los sismos en el Perú (Figura 1),
permite clasificarlos en función de la profundidad de sus focos en:
Sismos con foco superficial: h ~ 60km.
Sismos con foco intermedio: 60 < h~300 km.
Sismos con foco profundo : h > 300km.
4
2.1 Sismos con foco superficial
En la Figura la, se observa la distribución de los sismos con foco superficial (h:::;
60km) los mismos que en mayor numero se distribuyen entre la fosa y la línea de costa
(7°-18°S), siendo asociados al inicio del proceso de subducción. En el interior del
continente, también hay presencia de sismos superficiales que se distribuyen de norte a
sur a lo largo de la zona Subandina y estarían asociados a las deformaciones producidas
por los principales sistemas de fallas, tales como las de Moyobamba, Huaytapallana,
Huambo y Cabanaconde, Ayacucho y Tambomachay, Cordillera Blanca, Marcona, etc
(Dalmarac y Molnar, 1981, Sebrier, 1982).
2.2 Sismos con foco intermedio
Los sismos con foco intermedio (60<h:::;300km), pueden ser analizados en la
Figura lb, los mismos que se concentran mayormente en el interior del continente.dispersas en la región norte, centro y sur del Perú. Esta sismicidad se distribuye de
manera irregular y se les asocia al proceso de subducción pero a niveles más profundos.
En la región central del Perú se observa mayor actividad sí.smicaen comparaci~n con la'
región norte y sur del país, lo cual indica la presencia de mayor deformación de la placa
oceánica que subduce y por consiguiente mayor liberación de energía con sismos de
magnitud diversa. A lo largo de la línea de costa, se presenta dos agrupamientos de
sismos: El primero se localiza frente al departamento de Huaraz (9°-11OS),paralela a la
línea de costa y el segundo frente a Lima e lea (12°-17°S). En la costa sur, los sismos se
presentan de manera dispersa. En el interior del continente, se observa 3 agrupamientos
de sismos de foco intermedio, dos en el centro de Perú (8°-12°S) y el otro en la región
norte de Perú (50_70S).
2.3 Sismos con foco profundo
Los sismos con foco profundo (h>300km), se localiza en el limite de Perú,
Brazil y Bolivia y su naturaleza aun viene siendo tema de investigación (Tavera, 1998).
En este estudio no se ha considerado los sismos ocurridos en este rango de profundidad.
5
ó
-860 -8io -82" -800 -780 -760 -7io -720 -700 -680 -660 -6io00 00
-20 -20
-i° -i°
-60 . -60
-80
t-100 -100
Pae-I -12"
-1io -1'tO
-, a. -160
-180 i r----- . r-180-1° /I I I I , I I I I I I I I I I I I I I I
-S6° -SiO -820 -800 -780 -760 -7iO -680 -660 -6'tO
-860 -8io -82" -SOo -780 -760 -7io -72" -700 -680 -660 -6io00 00
-20 -20
-i° -io
-60 -60
-80 -80
-100 -100Oceano
P.ae-1 -120
-1io -HO
-W b. -w
-180 -180I I I I I I I I I-86'> -9io -82" -6iO
Figura 1.- Mapas.de distribuciónespacial de sismos ocurridosen el Perú entre1990-1999 con magnitudes mayor o igual 4.5 mb (CNDG, 1999)a) Sismos superficiales ( h .:5:60)b) Sismos intermedios (60<h :5300)
A fin de analizar la distribución de la sismicidad en función de la profundidad de
sus focos en la región central del Perú, se ha elaborado el perfil sísmico AA' según la
Figura 1b, perpendicular a la fosa y paralela a la dirección de convergencia de las
placas. En la sección vertical de la Figura 2, se observa que la profundidad de los sismos
aumentado de Oeste a Este hasta llegar a l50km aproximadamente y a partir de esta, la
sismicidad se presenta de manera casi horizontal. Así mismo, los sismos presentan
continuidad hasta una distancia de 320km desde la fosa. Entre 320-540km, el numero de
sismos disminuye para aumentar entre 540-800km pero de forma dispersa. Los sismos
superficiales localizados a la distancia de 530km desde la fosa, estarían asociados a la
falla del Huaytapallana.
Estas características de la sismicidad en el Perú, ya han sido descritas por
diversos autores en diferentes trabajos de investigación (Barazangi y Isacks, 1976;.Rodríguez y Tavera, 1991, Cachil y Isacks, 1992; Tavera y Buforn, 1998;) y también
por trabajos realizados por el personal del CNDG-IGP (Bernal, 1999; Pomachagua,
1999; Antayhua, 1999).
La distribución de la actividad sísmica en Perú, muestra de manera clara las
diferentes áreas que experimentan continua ruptura, las mismas que no son puntuales
como explica la teoría, si no que suelen ser muy complejas y extensas.
~(
7
Fosa Al
... ");. . ...,. .,'. .....,4t.tt~. .'. ... : -'. -/' ."!r . . .. .".; .. . .. l. .
100 200 300 iOO 500 600 800 1000Distancia (km)
Figura 2.- Sección vertical de la sismicidad en la región central del Perú, según la línea AA' de la Figura lb
8
Ao
'" 100s-"v 2001JIV1J:a 300c::J
'O iOO...a.
500
600
O
3. PROCESOSDE RUPTURASÍSMICA
El proceso de ruptura sísmica de un terremoto es por 10más heterogéneo y por
10 tanto, dificil de describir (Aki, 1984; Tavera, 1998). Varios modelos han sido
propuestos para explicar esta heterogeneidad, pero en la actualidad solo dos han tenido
aceptación, el modelo de Barreras (Aki y Das, 1977, Aki, 1979) Y el de Asperezas
(Kanamori, 1981). En la Figura 3cse esquematiza ambos modelos y a continuación se
describe sus características principales.
3.1 Modelo de Barreras
Se define como la parada del proceso ruptura debido a la presencia de un medio
muy resistente, como el contacto entre dos tipos de roca o el salto lateral de una falla..Este medio, limita la dimensión del frente de ruptura, pero si el esfuerzo es continuo,
este puede saltar la barrera y continuar con la ruptura. Existe la posibilidad que resten
pequeñas zonas de la falla sin romperse, estas zonas se romperán posteriormente
provocando replicas (Tavera, 1992). En la Figura 3a, supongamos que durante el
terremoto únicamente se han roto estos dos puntos en la falla y si se consideran los
perfiles adyacentes se observa que los esfuerzos antes del terremoto son muy uniformes,
la variación es pequeña y no significativa. Al producirse la ruptura en los puntos de
falla, los esfuerzos se relajan hasta llegar a un valor de cero. Esta características produce
una transferencia de esfuerzos a los bordes y uniones entre las fallas, la tensión aumenta
impidiendo que esta se deslice. Estas Zonas son las llamadas Barreras o zona de alta
resistencia. Se observa también que el deslizamiento se produce únicamente en los
puntos de falla, debido a que las barreras reducen considerablemente el movimiento de
sus compartimentos. En el modelo de barreras, inicialmente el campo de esfuerzos es
relativamente uniforme y al final se tiene un sistema de rupturas discontinuas y un
estado de esfuerzos muy heterogéneo, con zonas descargadas y zonas en las que ha
aumentado el esfuerzo (Madariaga, 1976;Tavera, 1992).
9
3.2 Modelo de Asperezas
Se define como el lugar donde se inicia el proceso de ruptura en un medio muy
heterogéneo, debido a que ya hubo terremotos anteriormente, entonces esta zona se
encuentra libre de esfuerzos (Tavera, 1992). En este modelo, el estado inicial es una
gran falla que ha sufrido una serie de terremotos, pero que en su interior aun queda una
serie de puntos que no se han roto. En la Figura 3b, se puede ver que toda la zona ha
liberado energía con los terremotos precedentes, quedando solo dos puntos que no se
han roto. El nuevo terremoto se iniciara en estos dos puntos o en cadena. En términos de
esfuerzos, la situación inicial es muy diferente al anterior modelo; casi la totalidad de la
falla ya libero energía y los esfuerzos se concentran en los puntos duros. Durante los
terremotos posteriores, esta energía se libera totalmente y la situación final es de
esfuerzos casi uniformes. El deslizamiento producido en este modelo es similar al de
barreras; en puntos de caída de esfuerzos apenas si hay deslizamiento (Tavera,1992). El
modelo de Asperezas, es atribuido a la presencia de los gaps sísmicos, lo mismos que
encuentran bien representados en las zonas de subducción (Kanamori, 1981).
Desde el punto de vista de liberación de la energía, los modelos de Barreras y
Asperezas son diflciles de distinguir, sólo podría hacerse midiendo los esfuerzos yeso
es imposible (Tavera, 1992). En general, lo que para un modelo es una aspereza, para el
otro sería la parte libre de la falla, y aquello que estaría descargado para uno se
transformaría en una barrera para el otro, por lo tanto ambos modelos resultan ser
complementarios (Bemard y Madariaga, 1984). Sin embargo en ambos modelos
existiría una variación espacial y temporal en el momento de liberación de energía
sísmica (Beck y Ruff, 1984). Los grandes terremotos que ocurrieron en Perú, son
debidos principalmente en el proceso de subducción y según la teoría obedecen al
modelo de aspereza; por lo tanto, es importante realizar un análisis de sus principales
características.
10
BARRERAS
Ruptura
\1 ANTF.S
a)MODELODE
BARRERAS 9 R ~I DESPUES
DE'"lh:amiE'nto
ASPEREZAS
. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .
U. .. .
UIANTRSv-
.
b)MODELODE
ASPEREZA
DRSPTTF.S
DE'"Ii7.amiE'nto
Figura 3.- Modelos de ruptura sísmica a) Barreras ( Das y Aki, 1977) b) Aspereza(Kanamori, 1981). 0=Esfuerzo y D=Deslizamiento.
11
4. GRANDES TERREMOTOS EN LA REGIÓN CENTRAL DEL PERU
La región central del Perú, en los últimos 60 años ha sido testigo de grandes
terremotos (M ~ 7.0) Yentre los más importantes, podemos mencionar los ocurridos en
los años 1940, 1942, 1966, 1970, 1974 Yel mas reciente el 12 de Noviembre de 1996
(Figura 4a). A continuación se realiza una breve síntesis de las principales
características de estos terremotos.
. Terremoto de 1940 (Mw=7.9). El epicentro de este terremoto se localiza en las
coordenadas10.5°Sy 77°W (Nortede Lima)y tubo una área de rupturade 8,100km2
aproximadamente. Este terremoto presentó una área de percepción qüe comprendió casi
todo el Perú. La ciudad de Lima y alrededores fueron la mas afectadas, con
intensidades de VII - VIII MM. Después del terremoto se genero un Tsunami que en la
localidad de Ancón inundo tierra y paso el muro del malecón destruyendo los hangares
de la base aérea. (Silgado, 1978)
. Terremoto de 1942 (Mw=8.2). Su epicentro se localizo en las coordenadas 15°S
y 76°W (región limítrofe de los departamentos de lea y Arequipa) y tubo una área de
ruptura de 5,400 km2 aproximadamente. La iritensidad máxima observada fue de IX
MM en una área de 18.000km2;siendo la ciudad de Nazca la más afectada con el 30%
de sus edificaciones en ruina total. La ciudad de Arequipa también fue afectada de
consideración. La mayoría de los testigos afirman que el terremoto tubo una duración de
un minuto en Nazca. Este evento sísmico genero un Tsunami con olas que alcanzaron
una altura de 3 metros (Dorbath et al, 1990)
. Terremoto de 1966 (Mw=7.5). Su epicentro se localizo en las coordenadas
1O.7°Sy 78.6°W y provoco una área de ruptura de 4,300 km2,aproximadamente. El
terremoto tubo una área de percepción de 542,000 km2 y afecto principalmente a la
ciudad de Lima, con mayor daño a lo largo de franja litoral entre Lima y Supe (VIII
MM). El terremoto deja un saldo de cien muertos y daños materiales ascendientes a mil
millones de soles oro (Silgado 1978)
12
. Terremoto de 1970 (Mw=6.6). Epicentro localizado en las coordenadas 9.2°S y
78.8°W y una área de ruptura de 6,650km2 aproximadamente. El terremoto alcanzo
intensidades de VII-VIII en la zona del Callejón de Huaylas y fue él más catastrófico en
la historia del Perú, debido a que murieron 50,000 personas, desaparecieron 20,000 y
quedaron heridos 150,000 como resultado de la avalancha que se produjo en la zona de
Yungay a consecuencia del terremoto. En las ciudades de Chimbote, Casma, Trujillo y
Huarmey los daños fueron severos. (Silgado, 1978).
. Terremoto de 1974 (Mw=7.5). Su epicentro fue localizado en las coordenadas
12.3°S y 77.8°W y presento una área de ruptura de 10,880 km2 aprpximadamente. La
máxima intensidad observada fue de VII MM en Lima. Este terremoto produjo
derrumbes de material aluvial en los acantilados situados entre Magdalena y Chorrillos
y agrietamientos en la carretera Panamericana Sur. Así mismo, el evento sísmico.ocasiono 78 muertos, 2,500 heridos y perdidas materiales estimadas en unos 2700
millones de soles (Silgado, 1978)
. Terremoto de 1996 (Mw=7.7). Su epicentro fue localizado en las coordenadas
15.3°S y 76.4°W muy cercano al terremoto de 1940. Este terremoto presento
intensidades máximas de VII - VIII en Nazca. Defensa Civil reportó 17 personas
muertas, 1500 heridos y 100,000 damnificados. En cuando a infraestructura más de
5,000 viviendas fueron destruidas y 12,000 afectadas. El costo económico de perdidas
fue del orden de 42 millones de dólares. Después del terremoto, la Red Sísmica
Nacional a cargo del IGP, llegó a registrar un total de 900 replicas con magnitudes
mayores 2.5, las mismas que sugieren una área de ruptura de 13,000km2
aproximadamente. (Tavera y Femández, 1998).
Kelleher (1972), Dewey y Spence (1979), Dorbath et al (1990) y Tavera (1998 ),
analizaron las características de estos terremotos y sus respectivas replicas a fin de
realizar una representación espacial de sus áreas de ruptura. Estas áreas se encuentran
distribuidas entre la fosa y la línea de costa (Figura 4b) Ypermiten visualizar las áreas
que todavía no han experimentado ruptura en esta región. Estas áreas, en un futuro
tendrán que romperse provocando terremotos de igualo similar magnitud a los ya
descritos anteriormente. Las áreas en las cuales todavía no se han producido terremotos,
13
son conocidas como áreas de Silencio ó Gap Sísmico. En la región central, el área más
importante es la que se encuentra entre las rupturas de los terremotos de 1974 Y
1940/1996. Esta área por su cercanía a la Dorsal de Nazca y a la ciudad de Nazca, es
conocida como el Gap sísmico de Nazca (GSN).
14
-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -7,\0 -730 -720 -710
-100
-90
-100
-110 -110
-120 -120
-130 -130
-1'10 -1,\0
Oceano Pacifico
-150 -150
-160 a. -160
-170 -170-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -7,\0 -730 -720 -710
-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -7,\0 -730 -720 -710-90 -90
-100 -100
-110 -110
-120 -120
-130 -130
-1'10 -1'10
-150 -150
-160 ,.~..
-160
-170 -170-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -7,\0 -730 -720 -710
Figura 4.- a) Distribución espacial de los grandes terremotos en la región central dePerú b) Distribución espacial de las áreas de ruptura y gap sísmico deNazca con su división en áreas circulares
15
5. GAP SÍSMICO DE NAZCA (GSN)
El Gap Sísmico es definido por algunos autores, como una región geográfica
donde históricamente han ocurrido sismos destructores y en donde no han vuelto a
ocurrir sismos de magnitud similar después de un tiempo y muestran un nivel de
actividad sísmica por debajo de 10normal en las últimas decenas o centenas de años
(Udias y Mescua, 1986).
Los diferentes gaps sísmicos presentes en la región costera de Perú, desde hace
30 años, fueron evaluados por Kelleher (1972). En la Figura 5a, se observa que el GSN
se encontraba entre las coordenadas 12°-15°S con una longitud de 378 km.
aproximadamente entre las áreas de ruptura de los terremotos de 1940 y 1942. La
extensión de este gap disminuye con la ocurrencia del terremoto de 1974, cuya área de
ruptura abarca principalmente la zona norte y centro del gap. En estas condiciones, un
nuevo Gap sísmico quedo delimitado entre las áreas de ruptura de los terremotos de
1974 y 1942, abarcando el extremo norte de lea y sur de Lima. Después del terremoto
de 1974, se espera que ocurra un terremoto en el GSN y por consiguiente completar la
secuencia de ruptura en la región central. A la fecha no se ha producido este terremoto,
si no mas bien en el año de 1996 ocurrió un terremoto con epicentro muy cerca del
terremoto de 1942 y no donde supuestamente tenia que ocurrir. Esto demuestra que los
procesos de ruptura en esta región son muy complejos.
En la actualidad, el GSN queda delimitado entre las áreas de ruptura de los
terremotos de 1974 y 1942/1996 con una extensión es de 300km aproximadamente en
dirección NW-SE. El área del GSN esta comprendida entre la ciudad de Cañete en el
departamento de Lima, hasta la ciudad de Nazca en el departamento de Ica (Figura 4b).
En el GSN constantemente se esta produciendo sismos de magnitudes diversas; por 10
tanto, es importante analizar como evoluciona esta sismicidad en el espacio y tiempo, a
fin de comprender las características sísmicas en esta región.
16
Figura 5.- a) Gap sísmico de Nazca identificado por Kelleher ( 1972) b) Mapa dedistribución de la sismicidad en la región central de Perú, durante elperiodo Octubre 1998 - Agosto 1999 (CNDG - Sismología).Circulo rojo=Sismo supetficialy Circulo verde=Sismo intermedio
17
6. ANALISIS ESPACIO -TIEMPO DE LA SISMICIDAD EN EL GSN
En la Figura 5b, se muestra la distribución de la sismicidad ocurrida en el GSN
durante los meses de Octubre 1998 - Agosto 1999 registrada por la Red Sísmica
Nacional del IGP. En esta figura se observa una alta concentración de sismos con foco
superficial (Circulo de color rojo), que se distribuyen en mayor numero, entre la fosa y
la línea de costa. Esta sismicidad se encuentra comprendida entre las coordenadas 11° Y
l6°S aproximadamente. En el interior del continente el numero de sismos con foco
superficial disminuyen considerablemente y se distribuyen sin mantener tendencia
alguna. A fin de analizar la distribución de esta sismicidad en espacio-tiempo, se
elaboraron mapas y perfiles mensuales. Para este análisis se ha visto por conveniente
dividir el GSN en tres áreas circulares que abarcan la parte norte, centro y sur del gap,
tal como se muestra en Figura 4b
6.1 Análisis espacial de la sismicidad en el GSN
a) Mes de Octubre ( Figura 6a ):
Durante el mes de Octubre, el GSN presenta mayor actividad sísmica por la parte
norte de gap y en centro y sur menor numero de sismos los cuales se distribuyen de
manera dispersa.
En el área 1, se observa una acumulación de sismos los mismos que se distribuyen
abarcando gran parte del área circular
En el área 2, dos pequeñas concentraciones de sismos localizados en los extremos
NW y SE del área circular.
En el área 3, ocurrieron cinco sismos los mismos que se distribuyen de manera
dispersa.
En el interior del continente, el mayor numero de sismos ocurrieron por la parteI
central del departamento de Ica.
b) Mes de Noviembre (Figura 6b):
Area 1: Los sismos se distribuyen por los alrededores del área y en la parte central
sin sismos en comparación al mes de Noviembre.
18
Area 2: Se observa un mayor numero de sismos, los mismos que se localizan en la
parte central y dos sismos en el extremo SW del área circular.
Area 3: Los sismos ocurrieron por el extremo SE del área circular.
La cantidad de sismos en el interior del continente, disminuye en comparación al
mes de Octubre, los mismos que se distribuyen de manera dispersa a lo largo del
área 2 y 3 respectivamente.
c) Mes de Diciembre (Figura 6c):
En este mes, se obs~rva que en toda la región del GSN, no hay mucha ocurrencia desismos en relación a los meses anteriores.
En el área 1, solo ocurrieron 5 sismos, los mismos que se localizan en los
alrededores del área.
En el área 2, ocurrieron solo dos sismos.
En el área 3, no ocurrieron sismos.
En el continente, los sismos en su mayor numero se localizan en la parte sur de lea.
Estos sismos forman una aparente alineación en dirección NW-SE.
d) Mes de Enero ( Figura 6d ):
Durante el mes de enero, los sismos ocurrieron en mayor numero en las áreas 2 y 3
del GSN y en comparación con el mes de Diciembre presenta alta actividad sísmica.
Área 1: Solo ocurrieron 3 sismos
Área 2: Ocurrieron 10 sismos en la parte central del área.
Área 3: Ocurrieron 6 sismos, los mismos que se localizan en los extremos del área.
En el interior del continente, a partir de la línea de costa, se observa la presencia de
una área lineal sin actividad sísmica. Los sismos aparecen a una distancia mayor,
siendo más notorio en comparación con los meses anteriores.
e) Mes de Febrero (Figura 6e):
La distribución de la sismicidad en las áreas circulares del GSN, durante el mes de
Febrero, presenta similares características al mes de Diciembre.
Los sismos en el interior del continente, se distribuyen en mayor numero por el
norte y sur de departamento de lea.
19
-100
OCIUERE 19 9 6-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -740 -730 -720 -710
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-170
-90
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-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -740 -730 -720 -710
NOVIEMBRE1996-~ -710-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -740 -720
-90
-170
-90
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-170
-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -740 -730 -720 -710
Figura 6.- Mapa de distribución espacial de sismos ocurridos en la región del gapsísmico de Nazca mes a mes.
20
21
DIaEMBRE 199B-Bl° -BOo -790 -7Bo -770 -760 -750 -740 -730 -720 -710
-90 -90
-100 -100
-110 -110
-120 -120
-130 -130
-140 -140
-150 -150
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-170 .-- ..."'" -170
-Bl° -BOO -790 -7Bo -770 -760 -750 -740 -730 -720 -710
ENERO 1999-Bl° -BOo -790 -7BO -770 -760 -750 -740 -730 -720 -710
-90 -90
-100 -100
-110 -110
-120 -120
-130 -130
-140 -140
-150 -150
-160 d. '*' -160
-17° . '... -170-Bl° -BOO -790 -7Bo -770 -760 -750 -740 -730 -720 -710
Figura 6.- Continuación
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
-170
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
-170
FEBRERO 1 999-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -740 -730 -720 -710
-90
-170
-90
-100
-110
-120
-130
-150
e.
-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -740 -730 -720 -710
MARZO 1999-810 -800 -790 -780
f.
-770 -760
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-90
-100
-120
-150
-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -740 -730 -720 -710
Figura 6.- Continuación
22
f) Mes de Marzo ( Figura 6f):
Área 1: Se observa una ausencia total de sismos.
Área 2: Ocurrieron de 3 sismos localizados en extremo NE del área circular.
Área 3: Se observa una mayor ocurrencia de sismos, los mismos que abarcan gran
parte del área circular.
En el interior del continente, los sismos se presentan cerca de la línea de costa al
norte de lea
g) Mes de Abril ( Figura 6g ):
Área 1: Ocurrieron cinco sismos que se localizan en el extremo Oeste del área
Área 2: Dos pequeñas concentraciones de sismos en los extremos NW y SE del área
respectivamente.
Área 3: Mayor ocurrencia de sismos, los mismos que abarcan gran parte del área.
En el continente, los sismos se presentan en forma dispersa
h) Mes de Mayo (Figura 6h):
Durante el mes de Mayo, el GSN presenta características contrarias a los meses de
Marzo y Abril.
En el área 1, se presentan un buen numero de sismos los mismos que se distribuyen
de manera dispersa por el área.
En el área 2, solo ocurrió un solo sismo.
En el área 3, se presenta un mayor numero de sismos en comparación al área 2, los
mismos que se distribuyen por los extremos Este y SE del área.
En el interior del continente, el numero de sismos aumenta en comparación al mes
Abril. Estos sismos se localizan en su mayor numero por el centro y sur de lea.
i) Mes de Junio (Figura 6i ):
Durante el mes de Junio, el GSN presenta su mayor numero de sismos en el área 1
y por el extremo Este del área 2.
23
...
En el área -1, ocurrieron ocho sismos los mismos que se distribuyen en forma
dispersa
En el área 2, los sismos se concentran por extremo Este del área y el resto del área
SIn Slsmos
En el área 3, una ausencia total de sismos por la parte central del área.
Los sismos en el continente, se presentan corno pequeñas concentraciones en todo el
departamento de lea
j) Mes de Julio ( Figura 6j ):
La actividad sísmica durante este mes de Julio en GSN, se ob~erva que presenta
pequeñas concentraciones de sismos en las tres áreas circulares.
Área 1: Ocurrieron siete sismos los mismos que se localizan en los extremos NE y
SW del área circular
Área 2: Se produjeron nueve sismos y se localizan en el extremo NE del área
Área 3: Una concentración de sismos y se localizan en extremo NW del área.
En el interior del continente, los sismos se localizan en la parte central de lea.
formando un aparente circulo.
k) Mes de Agosto ( Figura 6k):
En el área 1, los sismos se localizan por los alrededores de área circular y su parte
central sin sismos.
En el área 2, los sismos se producen por la parte central del área
En la área 3, presenta similar característica de sismicidad que el área 2 pero con un
mayor numero de sismos.
En interior del continente, los sismos se concentran en la parte sur de lea y en centro
y norte los sismos se presentan en forma dispersa.
24
-
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
-170
ABRIL 1999-810 -750 -710-740-800 -790 -780 -770 -760 -730 -720
-90
g.
-810 -800 -710-790 -780 -770 -760 -750 -740 -730 -720
MAYO 1999-810 -800 -710-790 -780 -770 -760 -750 -740 -730 -720
-90
-100 ", \~ I - -"-lO'' . eA 11
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Figura 6.- Continuación
25
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
-170
-90
-110
-120
-170
26
JUNIO 1999-720 -710
-90 -90
-100 -100
-110 -110
-120 -120
-130 -130
-140 -140
-150 -150
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Figura 6.- Continuación
Figura 6.- Continuación
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27
AGOSTO 1 9 9 9-810 -800 -790 -780 -770 -760 -750 -740 -730 -720 -710
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6.2 Análisis en profundidad de la sismicidad en el GSN
A fin de realizar el análisis de la distribución de la sismicidad en función de la
profundidad de sus focos en la región del GSN, se ha procedido ha trazar una sección
vertical BB' tal como se,observa en la Figura 6k. Esta sección es perpendicular a la línea
de la fosa y paralela a la dirección de acoplamiento de las placas con un ancho
aproximado de 200km y una longitud de 500km, orientado en dirección SW-NE. Estas
secciones verticales mensuales permitirán analizar como evoluciona la sismicidad en
profundidad en toda la región del GSN.
a) Sección vertical de Octubre( Figura 7a ):
Durante el mes de Octubre, la sismicidad en la región del GSN se distribuye ~n
profundidad siguiendo una línea con pendiente próxima a 20° hasta una profundidad de
100km aproximadamente y a partir de esta, la sismicidad es casi horizontal, similar a los
patrones de sismicidad observado por otros autores para esta región. ( Cachil y Isacks
1996; Rodríguez y Tavera, 1996;Tavera 1998).
En el área de interés, es decir entre la Dorsal de Nazca (DN) y el departamento de lea,
la sismicidad es continua y solo se observa una área pequeña que no experimento
ruptura alguna. Esta área se localiza a una distancia de 90km desde la dorsal de Nazca.
b) Sección vertical de Noviembre( Figura 7b):
En el mes de Noviembre, la sismicidad sigue el mismo patrón observado
anteriormente. El área que no experimento ruptura se ha desplazado 20km
aproximadamente en dirección NE. Esta área se localiza a la distancia de Il0km desde
laDN.
c) Sección vertical de Diciembre( Figura 7c):
Durante el mes de Diciembre, la sismicidad sigue el mismo patrón observado en
los meses anteriores; sin embargo, se puede identificar claramente la presencia de tres -
28
oB D.N L.C ,
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a. Octubre 1998
iOOo 50 100 150 200 300
Distancia <I:m)iOO 500
Figura 7.-Secciones verticales de sismicidad ocurrida en la región del gap sísmico deNazca analizados mes a mes LC=Línea de costa y DN=Dorsal de Nazca
29
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B D.N I L.CI B'O I -
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."O'6 200e:J...o...a. 300
b. Noviembre 1998
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Distancia <I:m)
B D.N I L.C I B'O I -D.'
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c. Diciembre 1998I
iOOo 50 100 150 200 300 iOO 500
Distancia <I:m)
áreas que durante este mes no han experimentado ruptura alguna. La primera se localiza
a la distancia de 70km desde la DN (corteza oceánica); la segunda a la distancia de
1O5km(cerca de la línea de costa) y la tercera y la más grande a la distancia de l70km
desde la DN. Esta ultima se localiza en el continente, por debajo del departamento de
lea. Estas áreas pueden ser observadas en superficie (Figura 6c).
d) Sección vertical de Enero( Figura 7d ):
En el mes de Enero, se observa la presencia de dos áreas que no han
experimentado ruptura. La primera se localiza a la distancia de 60km de la DN y la
segunda a la distancia de 130km por debajo del departamento de 19a. Así mismo, en
comparación con los meses anteriores, se observa en una concentración de sismos a
70km de DN, las mismas que son visibles en superficie (Figura 6d)
e) Sección vertical de Febrero (Figura 7e):
En este mes, se observa que dos áreas no han experimentado ruptura. La primera-
se localiza a la distancia de 50km de la DN y se encuentra al inicio del proceso de
subducción. La segunda se localiza a 105km de la DN, por debajo del departamento de
lea; Estas áreas sin ruptura pueden ser observadas en superficie (Figura 6e)
1) Sección Vertical de Marzo ( Figura 7f):
En este mes de Marzo, se observa la presencia de dos áreas sin ruptura, las
mismas que se localizan por debajo del departamento de lea. Este mes, en comparación
con el mes de Febrero existe mayor concentración de sismos entre la dorsal de Nazca y
la línea de costa.
g) Sección Vertical de Abril ( Figura 7g):
Durante este mes, la sismicidad es mas uniforme, similar a los meses de Octubre
y Noviembre; sin embargo, este mes en comparación con los meses anteriores, se
presenta una área inclinada sin ruptura, la misma que se localiza a 100km desde la DN.
30
--
B'.
.
400 500
Figura 7. Continuación
31
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d. Enero 1999
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Distancia (I::m)
B D.NI L.Co , D. .. .-[]: .. . .
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B D.N I L.C I B'O I ... .'.0 . . .. . . "1-[1_ . ,.
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. . ."1J'""1J'6 200 -1 .e:¡....o....
,a. 300I
f. Marzo 1999I
400O 50 100 150 200 300 400 500
Distancia <km)
h) Sección Vertical de Mayo ( Figura 7h ):
En el mes de Mayo, el GSN presenta dos áreas que no han experimentado
ruptura alguna. La primera se localiza a los 70km de la DN (corteza oceánica) y la
segunda inclinada a los 11Skm.aproximadamentepor debajo del departamento de lea.
i) Sección Vertical de Junio (Figura 7i):
Durante el mes de Junio, la distribución de los sismos es continua hasta una
distancia de 200km desde la DN. Sin embargo, se presenta un~ área sin ruptura
localizada en los inicios del proceso de subducción. Esta área puede ser observada en
superficie (Figura 6i).
j) Sección Vertical de Julio ( Figura 7j ):
En este mes de Julio, se observa una gran acumulación de sismos próxima a la.
línea de costa y alrededor una área pequeña que no experimento ruptura alguna. La
concentración de sismos alcanza profundidades de SOkm y un espesor de 20.km
aproximadamente.
k) Sección Vertical de Agosto ( Figura 7k ):
En el mes de Agosto, los sismos se distribuyen uniformemente siguiendo los
patrones de sismicidad observado en los meses de Octubre y Noviembre de 1998. Sin
embargo se presenta una área pequeña sin ruptura localizada al inicio del proceso de
subducción.
32
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Figura 7. Continuación
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Figura 7. Continuación
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O 50 100 150 200 300 400 500
Distancia (I,:m)
7.- DISCUSIÓN
El borde occidental de Perú, siempre ha sido testigo de la ocurrencia de grandes
terremotos como consecuencia del proceso de subducción. El estudio de los terremotos
en la región central, ha permitido' conocer la geometría de sus áreas de ruptura e
identificar las áreas sin ruptura a lo largo de la zona de convergencia de las placas;
siendo las segundas conocidas como Gaps Sísmicos. En la región central del Perú el
área sin ruptura mas importante es el Gap Sísmico de Nazca (GSN), área probable para
ocurrencia de un futuro terremoto. Mediante el análisis espacio - tiempo de la
sismicidad ocurrida en el GSN, se ha analizado el proceso de acumulación y relajación
de energía sísmica antes y después de producirse un sismo. El espacio permitirá definir
e identificar el área de ruptura y el tiempo individualizar las etapas de liberación de
energía en el área involucrada.
La evaluación de la sismicidad ocurrida en toda el área del GSN, ha permitido llegar
a las siguientes interpretaciones:
En los meses de Octubre y Noviembre, el GSN presenta una alta sismicidad, lo cual
sugiere una intensa fricción de las placas y por consiguiente mayor liberación de
energía; sin embargo, durante el mes de Diciembre, la sismicidad disminuye en
forma considerable lo cual sugiere que en el área del gap, se inicia una etapa de
acumulación de energía. En el mes de Enero, el GSN libera mayor energía en las
áreas 2 y 3, pero en el mes de Febrero nuevamente en el área se inicia la etapa de
acumulación de energía. En los meses de Marzo y Abril, el GSN concentra su mayor
sismicidad en la parte sur del área; mientras que en los meses de Mayo y Junio, la
sismicidad migra hacia la parte norte. Finalmente en los meses de Julio y Agosto,
nuevamente el GSN presenta mayor sismicidad, similar a los meses de Octubre y
Noviembre.
Esta distribución de la sismicidad sugiere que existe una heterogeneidad en la
distribución espacial de los sismos, debido a que los sismos van migrando constante
en toda el área del GSN. Así mismo, es posible asumir que durante algunos meses,
35
parte del área de GSN se comportan como una aspereza durante la etapa de
acumulación de energía.
La evaluación por áreas circulares de la sismicidad ocurrida en el GSN, permite
llegar a las siguientes interpretaciones:
Área 1 (Norte del GSN): Esta área en los meses de Octubre y Noviembre, presenta
una alta actividad, la misma que va decreciendo paulatinamente hasta el mes de
Marzo donde prácticamente en el área no ocurren sismos y por consiguiente sugiere
la presencia de una aspereza. En el mes de Abril, el área nuevamente presenta
actividad sísmica, la misma que se incrementa durante los mes~s de Mayo, Junio,
Julio y Agosto.
Área 2 (Centro del GSN): Durante los meses de Octubre y Noviembre, esta área
presenta concentraciones de sismos, que disminuye hasta mostrar únicamente 2.sismos en Diciembre. En Enero, ocurrieron lO sismos y en los meses de Febrero y
Marzo 3 sismos. En Abril, el área experimenta un pequeño incremento de sismos,
pero en Mayo y Junio decrece hasta observar un solo sismo en la parte central del.
área y en Julio y Agosto, el área presenta nuevamente un incremento de sismos.
Área 3 (Sur del GSN): Durante los meses de Octubre y Noviembre, esta área
presenta un numero mayor de sismos. En Diciembre no ocurre ningún sismo, lo
cual sugiere una aspereza. En Enero y Febrero ocurrieron 6y 5 sismos
respectivamente y en Marzo aumenta el numero de sismos. En Abril, la actividad
sísmica empieza a decrecer paulatinamente hasta el mes de Julio, donde solo
ocurren 2 sismos y los meses de Julio y Agosto se observa un incremento de sismos.
Este análisis ha permitido observar que la mayor cantidad de sismos ocurrió en el
área 3 y el menor numero de sismos en el área 2. Así mismo, los resultados
sugieren que durante los meses de Marzo y Diciembre, las áreas 1 y 3 se
comportaron como asperezas
36
El análisis de las secciones verticales en GSN, permite plantear las siguientes
interpretaciones:
La sección vertical de los sismos ocurridos durante el mes de Octubre, permite
observar la presencia de una área pequeña que no experimento ruptura. Esta área se
localizada en la corteza oceánica y se comporta como una aspereza; sin embargo,
esta área durante el mes de Noviembre, migra hacia el interior del continente
llegando a localizarse cerca de la línea de costa.
En el mes de Diciembre, aumenta a 3 el numero de áreas sin ruptura, siendo estas
áreas mas grandes que las observadas en los meses anteriores. Una de las áreas se
localiza al inicio del proceso de subducción y las 2 restant~s por debajo del
departamento de lea. El área que se localiza cerca de la línea de costa, es la misma
que la observada durante el mes de Noviembre, pero con mayor tamaño. Estas áreas
pueden ser observadas en superficie a partir de la distribución espacial de la
sismicidad (Figura 6c).
La sismicidad ocurrida durante los meses de Enero y Febrero, muestra 2 áreas que
no han experimentado ruptura, una se localiza en la corteza oceánica y la otra por.
debajo del continente. Estas áreas migran y presentan tamaños diferentes en ambos
meses.
En Marzo, también se observa la presencia de 2 áreas sin ruptura, pero ambas por
debajo del departamento de lea. Una de estas áreas, es mas que pequeña y se
localiza en el mismo lugar del área observada durante el mes de Febrero.
j
En el mes de Abril, en comparación a los meses anteriores, el área que no
experimento ruptura esta inclinada y presenta mayor tamaño durante el mes de
Mayo, pero se localiza en el interior del continente. Adicionalmente, en el mes de
Mayo, también se puede apreciar una área sin ruptura en la corteza oceánica.
En los meses de Junio, Julio y Agosto, se observa la presencia de una área sin
experimentar ruptura, la misma que se localiza en la corteza oceánica; sin embargo,
esta área va migrando y variando su tamaño durante estos meses.
El análisis de la distribución de la sismicidad en función de sus focos, ha permitido
observar que existe una migración espacio-tiempo de las áreas que no
experimentaron ruptura alguna durante el periodo de estudio. Así mismo, estas
áreas, pueden ser definidas como asperezas, las mismas que presentan periodos de
. ruptura de un mes, tiempo durante el cual cambia de forma y tamaño estas areas.
37
8. CONCLUSIONES
El análisis preliminar de la distribución de la sismicidad Espacio-Tiempo en la
región del Gap Sísmico de Nazca, ha permitido llegar a las siguientes conclusiones:
La región del GSN, presenta características sísmicas muy heterogénea, debido a que
los sismos continuamente migran a 10largo de toda el área con periodos de tiempo
de un mes.
La mayor ocurrencia de sismos en GSN, se produjo en los meses de Octubre,
Noviembre, Abril, Julio y Agosto. Por 10tanto, en este periodo se.ha liberado mayor
energía sísmica; mientras que la mayor acumulación de energía, se produjo en los
meses de Diciembre y Febrero.
.Durante el periodo de estudio, los sismos que se han producido en las áreas
circulares del GSN, presentan magnitudes entre 2.0-6.0mb, los mismos que se
distribuyen en mayor numero entre la fosa y la línea de costa.
La migración de la sismicidad dentro del GSN, sugiere procesos de ruptura muy
heterogéneos, permitiendo identificar la presencia de por 10menos en un mes una
área que no experimento ruptura alguna. Estas áreas varían de tamaño y por 10tanto
constituye como asperezas, fáciles de identificar en las secciones verticales de Jos
meses de Diciembre, Febrero, Marzo, Junio y Agosto.
Durante el periodo de estudio, se ha observado un total de 17 asperezas, presentando
el mes de diciembre la mayor cantidad (3 asperezas)
En las áreas circulares de GSN, la de mayor sismicidad durante el periodo de
estudio corresponde a el área 3 y la de menor sismicidad a el área 2
Se ha observado que las áreas que no experimentan ruptura alguna, no tienen
geometrías establecidas, presentando polígonos verticales y inclinados.
38
La distribución de los de sismos en profundidad en el GSN, ha permitido observar
que el ángulo de subducción de la placa oceánica bajo la placa continental es de 20°
hasta una profundidad de 100km.
39
9. AGRADECIMIENTOS
Este estudio, se realizo con el apoyo del INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU,
mediante el otorgamiento de una beca de estudios y brindar la posibilidad de que el
suscrito se desarrolle profesionalmente.
Al Director de Centro Nacional de Datos Geofisicos (CNDG-SISMOLOGIA),
Dr. Remando Tavera, por guiar la formación y su asesoramiento en la elaboración del
presente estudio. Así mismo al personal que labora en el área del CNpG, por compartir
sus conocimientos y experiencias en sismología, así como por su amistad y calidad
humana brindada al autor.
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10. BIBLIOGRAFIA
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