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Zona de Falla geolgica de Lanalhue,Regin de la Araucania.

Fernanda Canales AltamiranoUniversidad de Santiago de Chile, Estudiante Ing. Civil en Obras Civiles.

[email protected]

Martn Fuentes ValpuestaUniversidad de Santiago de Chile, Estudiante Ing. Civil en Obras Civiles.

[email protected]

Esteban Jamett QuezadaProfesor Departamento de Ing. Civil en Obras Civiles, Universidad de Santiago de Chile.

[email protected]

RESUMEN

La Zona de falla de Lanalhue, est ubicada en la Regin de la Araucana. Esta Zona de falla presenta un peligrossmico, dado que se encuentra activa presentando un movimiento inverso sinestral de 8.832.7mm/a1 y13.361.77mm/a1 respectivamente. Adems es un riesgo relativo para las poblaciones aledaas, debido apresuntas inundaciones, cambios geomorfolgicos del terreno y posibles colapsos en obras civiles y/o estructuras.

Como lo hubiese sido durante el sismo de Valdivia (MW=9.5)2

, donde se supondra que tuvo participacin en lasrplicas de ste, sin embargo la respuesta a esta interrogante ha sido difcil de determinar debido a que losrecursos tecnolgicos e investigaciones respecto a la geologa y geofsica de la zona en aquellos tiempos erabastante limitada. Cabe destacar, que las caractersticas de esta zona de falla tuvieron repercusiones en lageomorfologa de hoy en da.

1-INTRODUCCINChile consta de una diversa geologa estructural, que se fundamenta en el gran nmero de fallas geolgicas a largodel pas, siendo una de stas la Zona de Falla de Lanalhue ubicada desde la pennsula de Arauco hasta Argentina,la cual tiene una gran relevancia en el mbito ssmico que se podra relacionar con los terremotos de Valdivia1960 (Mw=9.5) y el de Cauquenes, 2010 (Mw=8.8)2; cabe destacar que Chile est dentro de los pases con mayor

actividad ssmica del mundo, debido a que se encuentra ubicado sobre el borde occidental de la placaSudamericana, que al interactuar con la placa de Nazca generan grandes deformaciones en el continenteSudamericano que se manifiesta en movimientos telricos de baja, mediana y alta intensidad a lo largo de todo elpas (Fig.1). Estos movimientos, dependiendo de su intensidad y ubicacin pueden generan una activacin en lafalla, como lo fuese con el terremoto de Valdivia 1960 (Mw=9,5).

1(Daniel Melnick, 2010), ver referencias.

2(Nacional, 2014), ver referencias.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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Con esto nace la necesidad deestudiar el comportamientogeodinmico y geolgico estructuralde la Zona de Falla de Lanalhue y supresunta incidencia en losmovimientos telricos antesmencionados, dada su ubicacingeogrfica al sur del pas.

La importancia de la Zona de lafalla de Lanalhue (ZFL) tambinradica en la formacin de laCordillera de Nahuelbuta y que enconjunto con la Falla Liquie-Ofqui(ZFLO) generaron un bloqueestructural rgido llamado laMircoplaca de Chilo, la cual tieneincidencia en el relieve geogrficode la Regin de la Araucana.

A travs de la informacinrecopilada por medio de entrevistasde los profesionales SergioBarrientos (Geofsico y Director delCentro Sismolgico de laUniversidad de Chile), RodolfoSaragoni (Ingeniero Civil,

Universidad de Chile) e Irene Tapia(Geloga, Universidad de Chile) selogra establecer comparaciones delos sismos antes citados y elcomportamiento de la falla despusde ocurridos stos.

Fig.1. Configuracin tectnica del margen Chileno centro-sur, en conjunto con principales zonas de fractura.Ubicacin de los epicentros de los terremotos de Cauquenes (2010) y Valdivia (1960) respectivamente.

Fuente: (Daniel Melnick, 2010), ver referencias.

2- ENCUADRE GEOLGICO Y ANTECEDENTES HISTRICOS QUE MUESTRAN SU INCIDENCIA

Las estructuras regionales activas ms importantes para la Regin de la Araucana corresponden al Sistema deFalla Liquie-Ofqui, en la cordillera Principal, y a la Zona de Falla Lanalhue (ZFL), en la cordillera de la Costa.sta ltima es un desgarre de la corteza terrestre a gran escala durante el Prmico inferior (290 M.a), hoy en da


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representada como zonas milonticas, La actividad de la Zona de Falla comenz en ste periodo como fallasinestral, entendindose esta ltima como un desplazamiento horizontal y donde el bloque opuesto se vedesplazado hacia la izquierda.

El origen de la Zona de Falla de Lanalhue sepuede describir de la siguiente manera(Fig.2):

(a) Hace 305 Ma. Poco despus del inicio dela subduccin de la corteza ocenica con elmanto superior continental, comienza laformacin de la Serie Oriental, producto deun empuje frontal generando una acrecin delespesor y antiguos sedimentos se depositan enel continente basal. Resultado del flujo deretorno de la subduccin de placas ocurre unincipiente crecimiento de un complejo basalde acrecin (Serie Occidental).(b) Hace 300 Ma. Ocurre una deformacincontinua de la Serie Oriental, junto con uncrecimiento basal de la serie Occidental.Contacto de fallo normal entre la serieoriental y occidental en el flanco orientaldonde predomina un crecimiento de la Serieoccidental.(c) Hace 290 Ma. La deformacin de la SerieOriental cerca del contacto a la Serie

Occidental ha causado un crecimientocontinuo en ella, y con esto el despojo deterreno a la Serie Oriental..La Serie Occidental est ms probablementeexpuesta a la erosin que la Serie Oriental.(d) Hace 275 Ma. La Serie Occidental basalen 38 S presenta un contraste entre laacrecin del terreno con la erosin desubduccin y tasas de prdida de masa ms alnorte, creando una separacin entre lasdistintas Series.

Se forma un margen de segmentacin con unaremodelacin del contacto de las Seriesentendindose como la Zona de Falla Lanalhue descrito por un movimiento sinestral de la Serie Occidental sobrela Serie Oriental

Fig.2. Modelo esquemtico de la evolucin de la Zona de Falla de Lanalhue.Fuente:(Gloddy, 2008), ver referencias.


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Cabe mencionar que, dentro del periodo Prmico Inferior la zona de falla provoc desplazamientos de bloquescontinentales en ms de 100 km y control el alzamiento de la cordillera de Nahuelbuta en el Trisico Inferior(250 M.a). La cordillera de Nahuelbuta actualmente tiene una extensin 175 km entre el ro Biobo (37 S) y el roImperial (38,5 S), y una altura promedio de 800 m .En torno a su ncleo de granito, la cordillera de Nahuelbutacontienerocas metamrficas de las ya mencionadasSeries Orientales.Otras de la incidencia producto de la existencia de la Zona de Falla de Lanalhue fue que la interaccin de sta conla Falla de Liquie-Ofqui generaron un bloque rgido llamado Microplaca de Chilo, la cual se ve limitada alNorte por la Zona de Falla de Lanalhue y al Este por la Falla Liquie-Ofqui (Fig.3). Cabe mencionar, que losmovimientos de sta microplaca afectaron el relieve de la Regin de la Araucana, principalmente a los volcanesVillarrica, Quetrupilln y Lann, adems de producir el alzamiento de terrazas pliocenas adosadas al basamentometamrfico en la cordillera de Nahuelbuta.

Fig.3. Mapa representativode la ubicacin de la microplaca de Chilo y de la localizacin del epicentro delTerremoto de Valdivia de 1960.

Fuente: (Melnick, 2009), ver referencias.
http://es.wikipedia.org/wiki/Rocas_metam%C3%B3rficashttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Series_Orientales&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Series_Orientales&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Rocas_metam%C3%B3rficas


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En las ciudades aledaas a la Zona de Falla de Lanalhue ocurrieron dos de los eventos ssmicos con mayorrelevancia para el pas, siendo uno de ellos el que posee la mayor magnitud registrada histricamente, el cual es elterremoto de Valdivia del 22 de Mayo de 1960 con una magnitud de momento (Mw) de 9.5 y, el otro terremoto,con menor magnitud, pero no menos relevante y daino; fue el de Cauquenes el 27 de febrero de 2010 (Mw=8.8).

Para contextualizar el terremoto de Valdivia ocurri por un movimiento de la Interplaca en la subduccin de laplaca de Nazca bajo la placa Sudamericana, con un epicentro a 700 km de Caete y con un largo de ruptura de1000 km, siendo la cuidad de Valdivia la ms afectada. Luego del sismo principal de Mw=9.5 a las 15:40 horas,se iniciaron una seguidillas de rplicas de fuertes intensidades (Fig.4), se piensa segn algunos expertos3que stasrplicas pudieron ser ocasionadas por la Falla de Lanalhue, al entrar sta en actividad con el terremoto principal,ya que se sabe que esta Zona de Falla se encontraba activa en aquel entonces debido a su participacin en loseventos antes descritos, sin embargo, la informacin y los especialistas en aquellos tiempo era escasa por lo queno hay estudios cientficos que aborden el tema con mayor claridad, sino ms bien especulaciones del tema.

Epicentro Fecha y hora Magnitud Richter[1]

1 Concepcin y Lebu Mayo 21 06:02 hrs. 7.252 Concepcin Mayo 21 06:33 hrs. 7.253 Concepcin Mayo 22 14:58 hrs. 7.54 Valdivia Mayo 22 15:10 hrs. 7.55 Valdivia Mayo 22 15:40 hrs. 8.756 Pennsula de Taitao Mayo 25 04:37 hrs. 7.07 Isla Wellington (Puerto Edn) Mayo 26 09:56 hrs. 7.08 Pennsula de Taitao Junio 2 01:58 hrs. 6.759 Pennsula de Taitao Junio 6 01:55 hrs. 7.0

Fig.4. Tabla de sismos predecesores al Terremoto principal y sus posteriores rplicas.Fuente: [1] Se refiere a la Escala Richter Standard (Ms), reportada entonces por la Universidad de Georgetown y

el Boston College de EE.UU. y los observatorios Villa Ortzar de Buenos Aires e Instituto Geofsico Los Andesde Bogot. Actualmente se usa una modificacin que considera la geometra de la falla y el momento ssmico

(Mw), que le asigna al Terremoto de Valdivia un valor de 9.5.

Debido a la magnitud del sismo principal y luego de algunos minutos vino el devastador tsunami con olas de msde 11 metros que ocasionaron devastadoras consecuencias para la zona, dentro de las cuales se incluyen; lasubsidencia del terreno de 13 a 18 metros, debido a la tectnica de la regin que se tradujo en prdidasterritoriales en el sector agrcola, prdidas humanas contabilizadas en ms de 1.6554personas, 3.000 heridos yms de 2.000.000 de damnificados, las estructuras de mampostera quedaron seriamente daadas, el ro San Pedroque drenaba al Lago Riigue se bloque y el nivel del agua del lago comenz a aumentar 20 millones de litroscbicos al da con cada metro de altura, por lo que se moviliz mucha gente para generar represas que contuvieran

el agua y as evitar un potencial desastre (Epopeya de Riihue). El tsunami termin por completar la obradestructora de los sismos, borrando poblados como Puerto Saavedra, Corral y Queule. Al finalizar el da, un reade 400.000 m2 haban sufrido los devastadores efectos del Terremoto de Valdivia de 1960.

3(Barrientos, 2014), (Saragoni, 2014), ver referencias.

4(USGS), ver referencias.


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Medio siglo despus ocurre el terremoto de Cauquenes el 27 de febrero a las 3:34 a.m (hora local), originado porel desplazamiento sbito de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana en un rea que se extiendeaproximadamente desde la Pennsula de Arauco por el sur hasta el norte de Pichilemu, cubriendo unos 450 km delongitud en direccin prcticamente norte-sur por un ancho de unos 150 km. En la zona de Pichilemu fue dondeposteriormente se activ la falla que lleva su mismo nombre, generando unos das despus otro terremoto de granenvergadura para la zona.

Una de sus principales consecuencias fue la generacin de un tsunami destructivo por la deformacin del fondomarino. Las olas asolaron casi 600 km de la costa de Chile central y fueron la causa de un tercio de las vctimasfatales (181 sobre un total de 521), convirtindose as en el tsunami con mayor nmero de muertes asociadas aeste tipo de eventos en Sudamrica en los ltimos 30 aos.

3- PRESENTACIN DE LA PROBLEMTICA

La Zona de Falla Lanalhue (ZFL) dado su comportamiento, refirindose as, al movimiento que la caracteriza, asu ubicacin geogrfica y a su efecto en la geomorfologa aledaa, es una zona de principal inters para el estudioingenieril en sus diversas especialidades. La implicancia y presunta participacin de la ZFL en los terremotos mstrascendentales de Chile en su ltimo siglo an no ha sido demostrada en su totalidad.

La informacin recopilada y analizada, toma como eje de estudio que las fallas geolgicas son un riesgo relativopara la comunidad que habita zonas cercanas a ellas. Daniel Melnick y Sergio Barrientos indican que luego deocurrido el terremoto de Cauquenes, Concepcin (2010) la falla que presento un movimiento, fue la falla dePichilemu causando posteriormente un terremoto aislado el da 11 de Marzo a las 11:55 (hora local) de magnitudMw=6.9. Este movimiento telrico ha sido una de las consecuencias ms relevantes referido al sismo principal.El movimiento producido en esta falla no ocurre en el plano de contacto entre las placas de Nazca ySudamericana, sino que se produce en un deslizamiento de bloques de orden 1.5 m no visible en la cortezaterrestre (falla ciega) ubicada en el interior de la placa cabalgante.

Fig.5.Ubicacin

geogrficade la Fallade Pichilemu

Fig.6.

Representacin de un corte transversal(3410S- 3500S). Placas tectnicas y falla Pichilemu.


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Fuente: (Soto, 2011), ver referencias. Fuente:(Barrientos, 2010), ver referencias.El tipo de movimiento que presento la Falla de Pichilemu, fue de tipo normal (extensional), donde el bloque sedesliza sobre el otro por efecto gravitacional.

Fig.7. Representacin Esquemtica de una falla normal.Fuente:(Barrientos, 2010), ver referencias.

Segn el experto Sergio Barrientos, en un comienzo dichomovimiento ocurrido el 11 de marzo se pens como una rplica aconsecuencia del terremoto de Concepcin 2010, luego deinvestigaciones dado el comportamiento normal de la falla y suubicacin geografa, afirma que: El 11 de marzo ocurri unterremoto aislado de menor magnitud producto de la actividad de la

falla de Pichilemu5. Con ello se puede inferir que una fallageolgica activa puede causar deslizamientos de bloques demagnitud tal de causar movimientos telricos de relevancia. Encontraste con el terremoto ocurrido el 22 de mayo de 1960 en lacuidad de Valdivia, segn los datos recopilados en base a laextensin de cobertura del sismo, su ubicacin y siendo el sismocon mayor magnitud registrado en la historia, el profesional Rodolfo

Saragoni comenta: El terremoto de Valdivia se produjo por lasubduccin que sufri la Placa de Nazca sobre la Placa

Sudamericana, alcanzando un largo de ruptura de 1000 km. En

relacin con la falla de Lanalhue para esa poca no haban

mayores registros sobre su influencia y actividad, dada la escasa

tecnologa e investigaciones sobre fallas geolgicas y sus

movimientos en el pas6. Basndose en los estudios realizados enel terremoto del 2010 y el comportamiento geodinmico de la fallade Pichilemu, Sergio Barrientos agrega: El comportamiento que

presenta la falla de Lanalhue es completamente distinto al que

presenta la falla de Pichilemu, una falla es Inversa transcurrente

(los bloques se comprimen); y la otra es Normal transcurrente (sedeslizan los bloques). Yo dira por esta diferencia, que el terremoto

de Valdivia no fue producto de la actividad de la Falla Lanalhue, lo

que si se cree, es que el terremoto causo movimientos que lograron

5(Barrientos, 2014), ver referencias.

6(Saragoni, 2014), ver referencias.

activar falla y esta puede haber

causado replicas.

Fig.8. Mapa esquemtico de ZFL yterremotos de 1960 y 2010.

Fuente:(Daniel. Melnick, 2008).


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4- ANLISIS DE EFECTOS OCURRIDOS EN OBRAS CIVILES Y/O ESTRUCTURAS

Si bien no se ha comprobado que la Zona de Falla de Lanalhue tenga directa relacin con los dos principales

sismos mencionados, se vuelve relevante estudiar las consecuencias que stos causaron en las estructuras y suentorno.

Efectos estructurales Terremoto Valdivia 1960:Las estructuras de mampostera quedaron seriamente daadas debido a su baja capacidad de deformacin(estructuras rgidas hechas de piedra principalmente, ver Fig.10), sin embargo algunas construcciones de maderasoportaron de manera estable el movimiento, debido a que ste es un material liviano y tiene un buencomportamiento ssmico.Los principales edificios, como el del Cuerpo de Bomberos y el Hospital de Valdivia, quedaron inutilizablesdebido a su colapso y el puente sobre el ro Biobo se derrumb en tres secciones, especialmente en la zonaaledaa a Concepcin, donde se derrumb un tramo de 45 metros, mientras la usina de Huachipato estuvo a punto

de quedar inutilizable, luego de que la mezcla de hierro comenzara a enfriarse tras el corte de la energa elctrica.

En Valdivia el 40% de los hogares fueron destruidos por el movimiento telrico, dejando a ms de 20.000personas damnificadas, mientras que Puerto Montt sufri la destruccin del 80% de sus construcciones, tanto porel terremoto como por el tsunami y los posteriores incendios, desapareciendo el mercado de Angelm entre otraslocalidades.

Fig.9. Fig.10.

Fig.9.Casa removida de su base, por hundimiento de terreno, producto del terremoto.Fig.10.Derrumbe de estructura de mampostera.

Fuente:Coleccin Archivo Fotogrfico. (Direccin de Bibliotecas). Ver referencias.


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Efectos estructurales Terremoto Cauquenes 2010:

Producto del Tsunami y Terremoto ocurridos en las costas de Concepcin el 2010, variadas estructuras se vieron

comprometidas. En general estructuras de maderas sufrieron daos en su totalidad debido a la fuerza de arrastrede las olas y dado que estas instalaciones se ubican principalmente en las costas. Aquellas de albailera o adobesufrieron un dao parcial, producto de la gran magnitud del sismos estas construcciones particulares y antiguaspresentaban una alta rigidez que termino por colapsarla en algunas situaciones.Para el ao 2010 las estructuras de gran altura, refirindose a edificios de hormign armado sufrieron daos leves,dado que, ya en este ao para su construccin se deba realizar un diseo previo considerando los posibles efectosssmicos en su vida til.Con respecto a las obras civiles, como por ejemplo puentes y caminos tambin se vieron afectados debido a quelas corrientes generadas por un tsunami pueden alcanzar velocidades importantes que provocan la socavacin deinstalaciones portuarias y costeras. El MOP (2010) report, a travs de su cartografa de sntesis de daos, un totalde 16 puntos en las carreteras costeras que fallaron por socavacin, la mayora correspondientes a puentes enestuarios donde las ondas de tsunami remontaron algunas veces varios kilmetros.

Fig.11. Falla por socavacin del estribo del Puente Iloca (3456S).

Fig.12. xito de viviendas de madera elevadas con pilares y un sistema de anclaje, en contraste con viviendas delmismo tipo y a nivel de terreno.

Fuente:(Contreras, 2013), ver referencias.


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Conocidos ya los efectos sobre las estructuras a causas de estos grandes movimientos telricos se logra evidenciarque las construcciones estn constantemente expuestas a ser daadas frente a cualquier tipo de solicitacinexterna, ya sea, por causas naturales o causadas por el hombre. Estas causas naturales pueden ser por ejemplo; lasfallas geolgicas, y cuando stas se encuentran activas producto de sus movimientos comprometen a la estructurasubicadas cercanas a la zona de falla como es el caso de la Zona de falla de Lanalhue y la de Pichilemu.

5- CONSIDEREACIONES Y/O INVESTIGACIONES A SEGUIR

Las grandes cantidades de fallas geolgicas presentes en el pas advierten un riesgo para la poblacin producto desu actividad frente a movimientos telricos de alta magnitud, como fuese para el caso de la Zona de Falla deLanalhue que probablemente se vio activada frente a un sismo de gran envergadura. Aos atrs, dadas lascondiciones e implementos tecnolgicas no era posible adquirir y transmitir informacin de inters sobre estasfallas, con el fin de otorgar un mayor conocimiento donde posicionar las poblaciones y por ende, tenerlo enconsideracin para el diseo de estructuras.

En la actualidad incluso mediante investigaciones realizadas por expertos en geofsica, geologa y otras ramas de

estudio, ha resultado dificultoso encontrar informacin sobre la extensin, y ubicacin exacta de la Zona de Falla,dado que no es una falla superficial. Sin embargo, la informacin encontrada ha permitido otorgar unposicionamiento relevante de sta falla debido a sus variadas y posibles incidencias en el pas.

Para ciudades con una elevada poblacin y crecimiento considerable para el futuro, como son el caso de Valdiviay Temuco, ubicadas prximas a la Zona de Falla Lanalhue, se debiese considerar la existencia, relevancia yproximidad a sta. Si bien, se considera que los movimientos de las fallas se enmarcan en eventos naturalesimpredecibles, se debe tomar en cuenta su existencia con el fin de realizar un diseo ms analtico de estructurasciviles y caminos, tanto de acceso como conexin a las ciudades mencionadas.

Investigaciones futuras a la Zona de Falla, podran mostrar parmetros de inters e importancia que expliquen ydescriban el comportamiento del terreno frente a posibles movimientos que genere la Falla al desplazarse, para

ello sera necesario ampliar la red nacional de sismgrafos alrededor de la Zona de Falla de Lanalhue, y as conello analizar crticamente el nivel de riesgo ssmico en la zona. Por esto, cobra sentido proponer un mayor aportemonetario a la realizacin de estas investigaciones con el fin de prever a las ciudades cercanas a la ZFL de undao tanto estructural como de vidas humanas. Esto deja como conclusin que no hay que esperar que ocurranuevamente un sismo de gran magnitud para tomar las precauciones necesarias al respecto e informar a poblacincorrectamente, sin la necesidad de generar un alarme exacerbado. Ah radica un punto de inters para lasinvestigaciones futuras, la cual es informar y publicar sobre estos temas pero de manera responsable y consiente.


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6-REFERENCIAS

Barrientos, Sergio. 2014.Comparacin y anlisis de los terremotos de Valdivia 1960 y Cobquequra 2010.

Santiago de Chile, 29 de Septiembre de 2014.

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Contreras, M. y Winckler, P. 2013.Prdidas de vidas, viviendas, infraestructura y embarcaciones por el tsunami

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Daniel Melnick. 2010.Foreac uplift rates deduced from sediment cores of two coastal lakes in south-central

Chile. Potsdam, Germany : ELSERVIER, 2010.

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Nacional, Centro Sismolgico. 2014.Centro Sismolgico Nacional. [En lnea] Universidad de Chile, 2014. [Citado

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