Peligro Sísmico al Noroeste de San Rafael del Sur (página 2)

II-) METODOLOGÍA DE TRABAJO.

2.1-) PROCEDIMIENTOS PARA RECOLECCIÓN DE DATOS Y SU ANÁLISIS

Este trabajo tiene carácter descriptivo y analítico, basado en datos de campo y en el análisis e interpretación de registros sísmicos. Para obtener la información (Figura 2) se procedió de la siguiente manera:

Figura 2: Representación de etapas metodológicas.

2.1.1)- Revisión bibliográfica y recopilación de datos geológico y sismicos

1. Se realizó una revisión bibliográfica para elaborar el informe final con título Peligro Sísmico al Noroeste de San Rafael del Sur, Managua-Nicaragua. La bibliografía consultada se encuentra en el centro de documentación del Instituto de Nicaragüense de Estudios Territoriales (INETER).
2. Se recopiló y procesaron información para la sustentación del marco teórico.

2.1.2)-Recolección y estudios de mapas topográfico y geológico a escala 1:50,000;

informes geológicos; datos y registros sismicos instrumentales (mecanismos

de rupturas locales)

2. Se adquirieron y estudiaron mapas geológicos y topográficos a escala 1:50.000 del Municipio de San Rafael del Sur.
3. Se interpretaron datos de sismos registrados instrumentalmente entre los años 2000 – 2002 en San Rafael del Sur, y se obtuvieron datos estructurales relativos a localización de fallas geológicas, rumbo, buzamiento y tipos de movimientos deducidos de mecanismos de rupturas locales.

2.1.3)- Trabajo geológico de campo, y recolección de datos en edificaciones

locales.

2. Se hicieron descripciones geológicas de campo aprovechando cortes de ríos, cortes de carreteras y afloramientos rocosos. El recorrido sugerido en esta investigación fue siguiendo la ruta El Crucero – San Rafael del Sur-Masachapa y El Crucero – Los Chiles – San Rafael del Sur, además caminos secundarios dentro del área.
3. Se llenó ficha de campo con datos de prevalecencia, uso y tipologia de materiales empleados en la construcción de edificaciones locales.

2.1.4)- Procesamiento y análisis de la información usando programa de cómputo:

ArcGis 9 y AutoCad 2005.

1. Se usaron procedimientos computacionales para recolectar y procesar datos, que

facilitará la descripción de resultados y caracterizar la zona de estudio. Los

programas de cómputo usados son el ArcGis 9 y AutoCad 2004.

b) Discusión de resultados y presentación de información gráfica (mapas,

perfiles geológicos, columnas estratigráfica, figuras y gráficos). En esta etapa se

preparó mapa de localización, distribución espacial y características de sismos

superficiales a escala 1:30,000; mapa de geología local a escala 1:35,000; y

finalmente, zonificación sísmica del suelo a escala 1:35,000 del área estudiada.

2.1.5)- Informe final

Esta fase consistió en la redacción, presentación y defensa del Informe Final. Este último contiene los elementos involucrados en el estudio describiendo cada uno de los pasos adoptados, obtenidos del trabajo geológico de campo, interpretaciones personales, y tareas de gabinete.

2.2-) INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN

2.2.1 – Trabajo de oficina:

Transportador, marcadores punta fina, marcadores indelebles, borrador, lápices de colores, lápiz y borrador, láminas transparentes (filminas), mapas topográficos e informes geológicos y sísmicos relacionados.

2.2.2- Trabajo de campo:

Brújula Brunton, lupas (10X), martillo de geólogo, cinta métrica, lápiz y borrador, libreta de campo, cámara fotográfica y rollos, GPS, vehículo para la transportación, fotografías aéreas.

2.2.3 – Informe final:

Se empleó papelería, programas e impresiones de computadoras, escalìmetro, block blanco sin rayas, encolachadora, colochos y láminas transparentes (filminas).

III- RESULTADOS

Los resultados de mapa (ilustración 1) de localización instrumental de epicentros y de estructuras geológicas secundarias del área ubicado al Noroeste de San Rafael del Sur muestran sismos con magnitud local entre 2 – 3º Ritcher y profundidad focal de 4km en suelos arcillo – arenoso aluvionales, meteorizado, sin consolidación e impermeable (Ilustración 2) con cambios laterales en su composición (véase Anexo 1.1: a ) y características estratigráfica sentido vertical (véase Anexo 1.2: a y b) ocupando una zona con mayor actividad telúrica que se manifiesta a través de fracturas, derrumbes y flexuras (véase Anexo 2) de rocas debido a su cercanía a falla geológica en dirección SO – NE deducida por los geólogos Kuang y William en 1971.

Ilustración 1: Localización, caracterización, y distribución espacial de epicentros y

estructuras geológicas secundarias en el sitio de estudio, muestra datos registros del

año 2000 – 2002 a escala 1:30,000 empleando ArcGis 9.

En estos mismos resultados, se presentan principalmente en la zona de topografía llana menor de 3º de inclinación valores altos de aceleración del suelo entre 0.1 g – 0.5 g debido a las condiciones y característica dinámica del suelo.

Los sitios susceptibles a peligro por sismos fuertes, son las comunidades, El Tamarindo y Los Jaras, en la parte Oeste de San Rafael del Sur (Ilustración 3).

En promedio, el 92% de los sitios mencionados, están conformados en su mayoría por residencia familiares con características constructivas insuficientes, donde iglesias y centros educativos se encuentran distantes, y las rutas de acceso en regular estado dificultan la asistencia médica y alimentaría inmediata en caso de sismos importantes. Véase (Anexo 3.1: A y B)

Ilustración 2: Geología del área de interés. Se presenta tipos y características de rocas y suelos, comportamiento mecánico y grado de meteorización, a escala 1:35,000 usando software ArcGis 9.

Ilustración 3: Zonificación sísmica del suelo del área estudiada a escala 1:35,000 aplicando ArcGis 9. Se muestran características físicas de edificaciones locales,

representación espacial de estructuras geológicas secundarias y datos de isoaceleraciones del suelo expresada en cm/s2 para sismos superficiales locales.

Las otras área de baja a mediana, y de mediana peligrosidad revelan sismos locales de 2 – 3º Ritcher con profundidad entre 1 – 4 km (Ilustración 1) en suelos de textura arenosa intercalado con lutitas, aglomerado basáltico y andesítico, conglomerado aluvial y suelos de textura arcillo – limosa (Ilustración 2) cambiando lateralmente en composición litológica (véase Anexo 1.1: b y c ), y verticalmente sus características estratigráficas (véase Anexo 1.2: c y d) situándose en una zona con actividad telúrica que se expresa superficialmente a través de flexuras, micro fallas y derrumbes de rocas(véase Anexo 2), cuya aparición obedece a la sismicidad que incide en ese territorio.

Aquí mismo, se presenta especialmente en sectores de morfología llana con inclinación menor de los 10º valores moderados de aceleración del suelo entre 0.0095g – 0.06g (Ilustración 3) debido a la cercanía de sitios particulares a falla geológica con dirección SO-NE propuesta por Kuang y William en 1971.

Los sitios de menor peligro a sismos son las comunidades, San Rafael del Sur, Los Gutiérrez Norte y Sánchez Norte que integran el municipio de San Rafael del Sur.

En promedio, el 93% de los lugares citados están integrados mayormente por resistencias familiares con aceptables características constructivas. La infraestructura física local tales como edificios industriales, iglesias y centros educativos tienen la particularidades de ofrecer servicios básicos de alojamientos, alimentación y de tratamiento medico en caso de sismos. A su vez, estas edificaciones se hallan conectadas por excelentes vías de acceso próximas a centros urbanos, lo que favorece una rápida evacuación, traslado de heridos o enfermos a hospitales si se presentase alguna emergencia. (Véase Anexo 3.2: C, D y E)

En la Ilustración 2, se representan 3 líneas fuentes sismogeneradoras específicas caracterizadas por la forma espacial de distribución de los epicentros, dimensión y orientación específica, magnitudes y mecanismos de rupturas locales3, detallado a continuación.

a). Línea Fuente Nº 1, integrada por mecanismos de ruptura I y III, muestra segmento recto de dirección SO – NE en un área de 3km2, el cual contiene fallas laterales izquierdas y una falla normal. Ambas relacionadas con sismos de magnitud mayor a 3º Ritcher y profundidad focal mayor a 4km, afectando las comunidades de El Tamarindo, Presa La Junta y sector NO de Los Jaras. (Figura 3)

a): I b): III

Figura 3: a).- Sismo con magnitud de 3.5º Ritcher, profundidad focal de 100 m ocurrido a 05:24Hrs con rumbo de 271º y buzamiento 72º asociado a falla lateral izquierda obtenida del mecanismo de ruptura I. b).- Sismo con magnitud de 3.0º Ritcher, profundidad focal de 0 m ocurrido a 05:24Hrs con rumbo de 270º y buzamiento 80º asociado a falla lateral izquierda obtenida del mecanismo de ruptura III

b). Línea Fuente Nº 2, conformada por mecanismos de ruptura IV y V, presenta una forma rectilíneo con dirección N-S en un área de 2km2, el cual encierra fallas laterales izquierda y derecha asociadas a epicentros con magnitudes que oscila entre 2 – 3º Ritcher y distancia focal de 1 y 4 km, afectando las comunidades la presa La Junta y Los Jaras. (Figura 4)

3 Procedimiento en sismología obtenido aplicando el software SunSystem X-Win 32 para el cálculo de elementos estructurales y

características sísmicas específicas como las presentadas en las figuras 2, 3 y 4.

a): IV b): V

Figura 4: a).- Sismo con magnitud de 2.6 Ritcher, profundidad focal de 8.5km ocurrido a 05:20Hrs con rumbo de 220º y buzamiento 10º asociada falla normal obtenida del mecanismo de ruptura IV. b).- Sismo con magnitud de 2.8º Ritcher, profundidad focal de 8km ocurrido a 05:20Hrs con rumbo de 315º y buzamiento 65º asociado a falla lateral derecha obtenido del mecanismo de ruptura V.

c). Línea Fuente Nº 3, compuesta por los mecanismos de ruptura VI y VII, se halla asociada con sismo de magnitudes que oscila entre de 0 – 2 º Ritcher y profundidad focal que varia entre 1-4km describiendo una trazo recto de dirección SO – NE en un área de 3km2 que contiene a fallas laterales izquierdas, afectando la comunidad Gutiérrez Norte y el NO de Los Sánchez Norte. (Figura 5)

a): VI b): VII

Figura 5: a).- Sismo con magnitud de 2.5º Ritcher, profundidad focal de 1.1km ocurrido a 05:20Hrs con rumbo de 229º y buzamiento 76º asociada falla lateral izquierda obtenida del mecanismo de ruptura VI. b).- Sismo con magnitud de 3.6º Ritcher, profundidad focal de 1km ocurrido a 04:21Hrs con rumbo de 276º y buzamiento 72º asociado a falla lateral izquierdo obtenido del mecanismo de ruptura VII.

IV.- DISCUSIÓN

El monitoreo sísmico realizado por INETER en 1975 y los resultados obtenidos en este trabajo geológico del área han sido de ayuda para caracterizarla de la forma siguiente:

1. SO- NE.

2. La distribución espacial de epicentros se muestran transversales a fallas geológicas de dirección noroeste cartografiadas por Kuang y William (1971), el autor confirmó en el terreno bruscas curvaturas de los Ríos Jesús y Jordán .Esto obedece posiblemente al desplazamiento horizontal del suelo en dirección
3. En términos energéticos, las tensiones se acumulan en segmentos locales fallas geológicas que no emergen en la superficie de San Rafael del Sur
4. Una Historia sísmica con 30 años de inactividad para epicentro proveniente fuentes sismogeneradoras particulares, reanudada en los años 2000 – 2002.
5. Los registros sismicos ubican epicentros a sólo 2.7km de San Rafael del Sur alcanzando un área de 7km2 con magnitudes Ritcher bajas, pero cercano a la superficie, y por ende, capaces de ocasionar daños a las edificaciones populares
6. Las aceleraciones locales del suelo para diseños constructivo en la Cemex son de 0.05 – 0.24 gs'4 con periodo de retorno entre 5 – 500 años de acuerdo a interpretaciones de sismos histórico apoyado en la Ecuación de Atenuación de Donovan del año 1974 para dichos cálculos. (Zapata y Duarte, 1985:19p)
7. El Programa GSHAP-INETER (1999) argumentan que en 50 años se espera aceleraciones del suelo de 4.0 – 4.5m/seg2 con valores de periodo de retorno de 475 años y probabilidad de excedencia del 10% característico de una zona con alta amenaza sísmica.

4gs': Componente horizontal de la aceleración del suelo en unidades cm/s2

V.- CONCLUSIONES

A partir del análisis de los resultados, se concluye que en el área estudiada, localizada al noroeste de San Rafael del Sur:

1. La principal fuente sismogénica local lo constituye fallas laterales izquierdas
2. Las evidencias superficiales de fallas geológicas escapan de la observación directa.
3. 24 sismos perpendiculares registrados instrumentalmente conforman dos planos de tendencia SO-NE y uno N-S que se relaciona con hallazgo de actividad telúrica en afloramiento y cortes de Ríos Jesús y Jordán.
4. Las profundidad de sismos específicos varían entre el rango de 0 – 8.9km con magnitudes de 2.7 – 3.3 °R.
5. La densidad5 de estructura geológica principales en los alrededores del área de interés, es de 0.52km/km2 para fallas geológicas y 0.29km/km2 fracturas tectónicas.
6. Al aplicar relación de atenuación de Campbell ( 1981) en sismos superficiales, se obtuvieron valores de aceleración sísmica superiores en suelos arcillo – limoso sueltos o aluviales sin consolidar de 0.4 – 0.5g6 de El Tamarindo y Los Jaras, catalogándose como comunidades con grados mayores de Peligro Sísmico, en cambio, en suelos de textura arenosa más estables y firmes tienen un efecto atenuador de 0.009 – 0.01g tal es el caso de San Rafael del Sur, Los Gutiérrez Norte y Sánchez Norte se presentan niveles menores de Peligro Sísmico.

5 Densidad estructural = (∑ longitud de cada segmento de estructura geológica)/ Área de estudio (km2)

6g: Componente vertical de la aceleración del suelo igual a 980 cm/s2

VI.-) AGRADECIMIENTO

Al Instituto Nicaragüense de Estudios Territoriales (INETER) por haber permitido la realización de este estudio en sus instalaciones.

A Msc. Ingeniero Fabio Segura Mójica por su acompañamiento académico, sus valiosos aportes y discusiones durante el trabajo de investigación, y a Ingeniero Antonio Álvarez Castillo, director de Geología Aplicada de INETER, por sus sugerencias y orientaciones técnicas y metodológicas.

VII.-) BIBLIOGRAFÍA.

1. Hodgson, G. (2000). Geología Regional de Nicaragua: Léxico estratigráfico de Nicaragua. Managua. UNAN-Managua.
2. Hodgson, G. (2002). Geología Histórica Regional e Historia Geológica Estructural Tectónica simplificada de Nicaragua y América Central. Managua. UNAN-Managua. 2da edición
3. Instituto Geográfico Nacional (1971). Mapa geológico cuadrángulo "San Rafael del Sur, a escala 1:50,000". Managua. Instituto Geográfico Nacional. 1era edición.
4. Luna, E. y L. Espinoza (2003). "Oro en Nicaragua". Revista Minera. Nº 1. 20 p. Managua.
5. Segura M., Fabio (1987). Peligrosidad Sísmica para Nicaragua. Managua. INETER.
6. Segura M., Fabio y Rojas, Wilfredo (1996). Amenaza Sísmica para el centro de la Ciudad de Managua, Nicaragua. Managua. INETER.
7. Segura M, Fabio (2005). Comunicación personal. Managua.
8. Wilson, T (1941). Structure and Stratigraphy of the San Rafael – El Carmen Àrea. Managua. Servicio Geológico Nacional.
9. Zapata. R. y R. Aburto (1985). Estudio de Riesgo Sísmico para Base # 7 de PETRONIC (Masachapa). Managua. INETER.
10. Zapata R. y M. Duarte (1985). Riesgo sísmico para "Ampliación de la planta de Cemento" en San Rafael del Sur. Managua. INETER.

ACERCA DEL AUTOR

Tupak Ernesto Obando Rivera (1981). Nacido en la Ciudad de Managua, Nicaragua. Autor de la Monografía con título Peligro Sísmico al Noroeste de San Rafael del Sur, para optar al Grado Académico de Ingeniero en Geología en la Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua (UNAN-Managua), Managua en el año 2006.

Actualmente, trabajando para el Instituto Nicaragüense de Estudio Territoriales en el municipio de Managua, Managua, Nicaragua. Facultado del Área de Peligro por Inestabilidad de Laderas de la Dirección de Geología Aplicada del INETER.

Para establecer contacto por correo electrónico, escriba a

ACERCA DEL SUPERVISOR

El tutor, o supervisor, de esta monografía fue Fabio Segura Mójica, MSc.

El Msc. Segura, Sismólogo, Asesor científico del Instituto Nicaragüense de Estudio Territoriales (INETER), Managua. Armoniza sus actividades profesionales con trabajo académico en el Programa de Maestría Centroamericana en Evaluación de Riesgos y Reducción de Desastre del Centro de Investigación Geocientífica (CIGEO) y la Universidad Nacional Autónoma (UNAN-Managua)

Para establecer contacto por correo electrónico, escriba a

ANEXO

Anexo 1: Localización de perfiles de suelo a escala vertical 1:600 y horizontal 1:1,000 y columnas estratigráficas a escala horizontal 1:10 y vertical 1:1000 del sitio investigado presentado en mapa topográfico de San Rafael del Sur a escala 1:33,000 código 2951-IV.

A.1.1- Perfiles del suelo confeccionados a escala vertical 1:600 y escala horizontal 1:1,000 usando el software AutoCad 2005 para esa área estudiada.

a)- Loma Chocoyos – Los Hurtados en dirección NO-SE (A-A‘)

b)- Quebrada Pisinga-Santa Teresa en dirección SO-NE (B-B‘)

c)- Quebrada Ojochalito-Camino a San Pablo en dirección NO-SE (C-C‘)

A.1.2- Columnas de capas de suelos y rocas a escala horizontal 1:10 y una escala vertical 1:1000 en sitio específicos dentro de la zona de estudio usando AutoCad 2005.

a)- Km 48 Carretera San Rafael del Sur, Los Jaras

b)- Km 51 Carretera San Rafael del Sur, camino El Tamarindo- Río Jordán.

c)- Empalme de San Rafael del Sur – Sánchez Norte, camino Sánchez Norte cruce con el Río Jesús.

d)- Correlación de columnas de estratos rocoso efectuado en San Rafael del Sur

Anexo 2: Recuento fotográfico mostrando evidencia de actividad telúrica en fuentes sismogénica que inciden en sitio de interés (ver ilustración 2).

Anexo 3: Estadística de la infraestructura física local.

A.3.1- Zonas de vulnerabilidad estructural Alta

Gráfico A: El 91% de las edificaciones en Los Jaras son de tipo familiar,

constituida por techo de zinc, paredes bloque de cemento y madera; y piso de tierra o ladrillo tradicional.

Gráfico B: El 94% de las edificaciones en El Tamarindo son de tipo familiar con deficientes materiales constructivos.

A.3.2- Zonas de vulnerabilidad estructural Baja

Gráfico C: Predominio de residencias familiares, con un porcentaje representativo de 88%

Gráfico C.1: El 97% de las edificaciones .en locales se caracterizan por utilizar techo zinc en San Rafael del Sur.

Gráfico C.2: El 91% de paredes o muro con que están constituido las viviendas de San Rafael del Sur son de mampostería.

Gráfico C.3: En un 90% la estructuras de San Rafael del Sur tienen piso de ladrillo tradicional.

Gráfico D: Los Sánchez Norte conformado en un 94% por el predominio de viviendas familiares con regular estado en sus materiales constructivos.

Gráfico E: En un 97% sobresalen en Gutiérrez Norte edificaciones de tipo familiar con buenos materiales constructivos.

Tupac Ernesto Obando Rivera

Ingeniero en Geología. Teléfono (505) 2492761 ext. 119. Autor de la investigación.

Fabio Segura Mójica

Msc en Sismología, Asesor Científico del INETER. Tutor de la investigación.