INSTITUTO GEOFÍSICO DEL PERU

j

CENTRO NACIONAL DE DATOS GEOFÍSICOS-SISMOLOGIA

(CNDG)

"ASPECTOS GENERALES DEL TERREMOTO DE AREQUIP ADEL 23 DE JUNIO DE 2001"

INFORME DE PRACTICAS PRE-PROFESIONALES

PRESENTADO POR:

DARWIN EDGARDO CALLA PILCO

DIRECTOR:DR.HERNANDOTAVERA

LIMA-PERU

2003

j

AGRAD ECIMIENTOS

Mi agradecimiento especial al Director del CentroNacional de Datos Geofisicos (CNDG), Dr. Hemando Tavera,por brindarme la oportunidad de realizar mis practicas pre-profesionales y por todas sus enseñanzas.

De igual forma agradezco de manera muy especial alpersonal del CNDG y a mis compañeros quienes me brindaron suamistad y compañerismo.

Finalmente agradezco al Instituto Geofisico del Perú porhaberme brindado una beca integral para realizar mis prácticaspre -profesionales, las cuales, estoy seguro han hecho queaprenda cada día un poco mas.

2

1.

u.

IU.

IV.

V.

VI.

VII.

INDICE

"

AGRADECIMIENTOS

INDICE

INTRODUCCIÓN Pg.4

Pg.5SISMICIDAD DE LA REGION SUR DEL PERU

PARÁMETROS HIPOCENTRALES Pg.7

IU.l. Características del Registro

IU.2. Magnitud del Terremoto

U1.3. Profundidad del Foco

IUA. Parámetros de la Fuente

IU.,5. Análisis de las Intensidades

IU.6. Aceleraciones Máximas

) Pg.7

Pg.~

Pg.1O

Pg.ll

. Pg.12-

Pg.13

Pg.16ORIENTACIÓN DE LA FUENTE -

PRINCIPALES REPLICAS Pg.18

Pg.20ASPECTOS GEOLOGICOS y TECTONICOS

INGENIERIA SÍSMICA Pg.27

Pg.3lVIII. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

IX. BIBLIOGRAFÍA Pg.33

3

lo INTRODUCCIÓN

En el Perú la ocurrencia continua de terremotos tiene su origen en la

convergencia de la placa de Nazca (oceánica) y Sudamericana (continental), de tal

manera que la primera, mas densa, se introduce por debajo de la segunda, dando así

origen al proceso conocido como subducción. Este proceso ha dado origen a los

J

terremotos mas grandes ocurridos en el Perú, por ejemplo los terremotos de 1746,

1868,1916, 1940, 1942, 1966, 1970, 1974 Y 1996, entre los que produjeron mayor daño,

destrucción y muerte en las diversas ciudades distribuidas a lo largo de la costa del Perú.

El día Sábado 23 de Junio del 2001 y cerca de las 15 horas con 35 minutos (hora

local), la región Sur del Perú fue nuevamente testigo de la fuerza con que la naturaleza

nos indica que la tierra sobre la cual vivimos es dinámicamente activa. Ese día un

terremoto de magnitud 6.9 en la escala de Richter, afecto a los departamentos ¡de

Arequipa, Ayacucho, Moquegua y Tacna en donde produjo muerte y destrucción;

además de producir daños importantes en las ciudades de Arica e Iquique en Chile y la

Paz en Bolivia.

Este terremoto produjo intensidades máximas del orden de VII-VIII en la escala

de Mercalli Modificada y se constituye como uno de los mas grandes y destructores que

se haya producido en esta región desde el año 1868.

El Instituto Nacional de Defensa Civil (INDECI) ha informado de las

estadísticas que deja este sismo en la región sur: 2689 heridos, 217495 damnificados,

35601 viviendas afectadas y 17584 viviendas destruidas. Asimismo, el tsunami de

carácter local que afecto a la localidad de Camaná produjo la muerte de 23 personas y

otros 64 fueron declarados como desaparecidos.

En este informe se resume las principales características sismotectónicas del

terremoto del 23 de Junio; es decir, parámetros hipocentrales, mecanismo focal,

principales replicas, además de los efectos del mismo, los cuales están basados en los

cálculos y evaluaciones preliminares realizados por el Centro Nacional de Datos

Geofisicos del Instituto Geofisico del Perú y otras instituciones.

4

11. SISMICIDAD DE LA REGION SUR DEL PERU

El impo~te índice de actividad sísmica en el Perú es debida principalmente al

proceso de subducción de la placa de Nazca bajo la Sudamericana, presente de Norte a

Sur en su borde Oeste, con una velocidad relativa de 8 cm/año (DeMets, 1990). El

margen Oeste de Sudamérica, donde la litosfera oceánica subduce bajo la continental, es

uno de los más activos debido a su alta velocidad de convergencia, la misma que

permite se genere un fuerte acoplamiento entre ellas. Este proceso produce sismos de

diferentes magnitudes a diversos niveles de profundidad y como resultado se ha

formado la fosa Peruano-Chilena y la Cordillera Andina en diferentes períodos

j

orogénicos.

Las características de la sismicidad del Perú y en especial para la región Sur, ~sido analizadas y evaluadas por diversos investigadores (Grange et al, 1984; Schneider

y Sacks,1987; Cahill y Isacks, 1992; Tavera y Bufom, 2001), siendo los principales

resultados relacionadas con la distribución de los focos. sísmicos en superficie y en"

profundidad, tal como se muestra en la Figura la. En el borde Oeste del Perú, entre la

fosa y la línea de costa se concentran los sismos con foco superficial (h<60 Km), que al

presentar magnitudes elevadas producen diferentes grados de destrucción en superficie

y deben su origen a los procesos compresivos que se desarrollan debido a la colisión de

la placa de Nazca y Sudamericana. En la región Sur de Perú, los sismos de foco

intermedio son menos frecuentes (h>60 Km) y en general producen en superficie

intensidades del orden de IV a V en la escala de Mercalli Modificada (por ejemplo el

terremoto del 3 de Abril de 1999, mb=6.0).

5

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600 .. b.o 200 a 600

DIIIancIa (1m)

800

Figura 1.- Sismicidad en la región Sur del Perú para elperiodo 1964-1996 (M>5.0) y sección' vertical A-A '. Loscírculos muestran los sismos de foco superficial, loscuadrados defoco intermedio y los triángulos foco profundo.

En la Figura 1b se observa el perfilo corte vertical en donde se ve que los

sismos se distribuyen en función de la profundidad de sus focos siguiendo una

alineación, desde la fosa, con un ángulo de 30° hasta alcanzar una profundidad del

orden de 250 a 300 Km. Los terremotos con foco superficial se concentran cerca de la

costa hasta una distancia de 400 Km desde la fosa (F); mientras que, a mayor distancia

estos prácticamente desaparecen.

6

111. PARÁMETROS HIPOCENTRALES

111.1 Características del Registro

El terremoto del 23 de Junio de 2001 tuvo características muy importantes entre

las que se pueden mencionar su gran duración debido a la complejidad de su registro

que inicialmente podría evidenciar la ocurrencia de un proceso de ruptura muy

heterogéneo, así como el modo de propagación de energía que produjo el ondulamiento

de la superficie y la generación de un tsunami de carácter netamente local. Este

terremoto, de carácter superficial, produjo en las primeras 24 hor~ un total de 134

réplicas (ML~3.0), todas localizadas al SE del epicentro del terremoto principal,

sugiriendo la propagación de la ruptura en esa dirección.

Para este terremoto y gracias a la calidad de los registros obtenidos (relación

señal/ruido mayor a 150), Tavera et al., (2002) analizo y evaluó la complejidad de la

señal correspondiente al grupo de la onda P, tal como se observa en la Figura 2, y cuyos".. .

registros corresponden a las estaciones del DBIC ubicada en la Cote d'Ivore, Dimbokro

(Africa) y PAYO en Puerto Ayora Oalápagos (Ecuador) ambas ubicadas a distal)cias

telesísmicas y azimutes 77,71° y 311,23° respectivamente. En la Figura 2, se observa

que el registro del terremoto de Arequipa presente al inicio de la señal, dos pulsos de

amplitud pequeña (El, E2) separados cada una por seis segundos y un tercer pulso de

mayor amplitud aproximadamente 40 segundos después (E3). Estas características de

los registros nos sugieren que el terremoto de Arequipa se inicio con dos rupturas de

menor tamaño y después de 40 segundos se produce otra de mayor tamaño el cual libero

mucha más energía.

7

11110+6

Teaernob de AIquIpa del 23 de JLI1IOD8C1".71'

tt11E2

1I10+1~,

' 'O 108111

Figura 2.- Registro telesísmicodel grupo de laonda P para el terremoto de Arequipa . Enparéntesis se indica el azimut y la distanciaepicentral en grados para cada estación sísmica.El..EJ, indica el numero de eventos o ruptura.

El Instituto Geofisico del Perú (IGP) realizo la localización del epicentro del

terremoto del 23 de Junio de 2001 en las coordenadasI6.200S, 73.75°W; esto es, a 82.Km al NW de la localidad de Ocoña, tal como se muestra en la Figura 3 y en la Tabla 1.

Asimismo, en la Figura 3 se observa que el epicentro se ubica sobre la línea de costa y

entre las localidades de Chala y Ocoña. Además se muestra la ubicación epicentral de"

tres de las réplicas de mayor magnitud ocurridas el 25 de Junio (Mw=6.8), 5 (Mw=6.6)

y 7 de Julio (Mw=7.5), siendo las que se ubican frente a las localidades de 110y

Mollendo indicadores de que la ruptura que dio inicio al terremoto del 23 de Junio se

habría propagó en dirección SE. La réplica del 5 de Julio se ubica al NE del epicentro

del terremoto principal, pero a mayor profundidad (Tavera et al, 2002).

El National Earthquake Information Center (NEIC) reporto la ubicación del

epicentro del terremoto del 23 de Junio de 2001 en las coordenadas 16.15° S y 73.40°

W (Tabla 1); es decir, a 20 Km. al Sur del epicentro obtenido por el IGP. Los resultados

de los parámetros hipocentrales reportados por el IGP en comparación con los del NEIC

presentan algunas diferencias mínimas, esto fue divido a que las estaciones del NEIC

pertenecen a la red mundial y estas se encuentran a distancias telesísmicas (10°

aproximadamente) y las estaciones del IGP pertenecen a la Red Sísmica Nacional

(RSN), el cual obtiene una información mas precisa para sismos ocurridos en Perú

debido a que están ubicadas a distancias locales o regionales, es por eso que se

considera optimo la ubicación obtenida por el IGP.

8

.1

.7f/' .7tf -w

Figura 3. Ubicación del terremoto del 23 de junio de 2001 yde las réplicas principales de 25 de Junio, 5 y 7 de Julio.

Tabla 1., .Parámetros hipocentrales del terremoto de Arequipa del 23 de Junio de 2001 y detres de sus réplicas de mayor magnitud principales obtenidos por el InstitutoGeofisico del Perú (IGP) y el National Earthquake Information Center (NEIC) .

111.2.Magnitud del Terremoto

La magnitud del terremoto de Arequipa, fue reportado por el IGP y otras

agencias internacionales con valores totalmente diferentes en virtud al uso de las

diversas escalas existentes para expresar este parámetro. En general, la magnitud es

calculada a partir de la amplitud máxima del registro del sismo en un sismógrafo

debidamente calibrado y sus variadas medidas son expresiones logarítmicas de la

9

Fecha H. Origen Lat.-S Long.-W Prof. Mag. AgenciaDd:mm:aa :hh:mm:ss Km

23:06:01 20:23:04.4 16.20° 73.75° 29 6.9ML IGP23:06:01 20:33:13.0 16.15° 73.40° 33 8.4 Mw NEIC25:06:01 04:18:31.6 17.73° 71.34° 31 6.8Mw NEIC05:07:01 13:53:49.7 15.56° 73.45° 69 6.6Mw NEIC07:07:01 09:38:43.0 17.38° 71.78° 26 7.5Mw NEIC

~.,.t~,

.

~

I

t

cantidad de energía .liberada. En estas condiciones, para calcular la magnitud de un

sismo se debe corregir la amplitud de su registro, dependiendo del tipo de sismógrafo,

en función de la distancia epicentral, profundidad del foco y además del tipo de suelo en

donde esta ubicada la estación del registro (Bernal et al, 2002).

Las escalas las importantes que permiten estimar la magnitud son: Magnitud

Local (ML), Magnitud Ondas de Volumen (mb), Magnitud Ondas Superficiales (Ms),

_MagnitudTsunami (mt), Magnitud Duración (MD), Magnitud Energía (Me) y Magnitud

Momento (Mw).

En la Tabla 2, se presentan los diversos valores de magnitud obtenidos a escala

regional y mundial; y cuyas diferencias son frecuentemente observados cuando los

terremotos son originados por procesos complejos de ruptura. Estas características

permiten que se produzca, en muchos casos, la saturación de algunas escalas cuando los

valores de magnitud son muy elevados.

Tabla 2Magnitud para el terremoto de Arequipa expresado en diferentes escalas.

NEst = número de registros utilizados en el cálculo

'--

111.3.Profundidad del Foco.

La profundidad del terremoto de 23 de Junio no pudo ser determinado con

precisión, debido a que los registros sísmicos presentaron señales totalmente saturados,

10

Tipo de Escala Magnitud Magnitud N.Est.

IGP NEIC

Magnitud Local (ML) 6.9 - 2

Magnitud Ondas de Volumen (mb) - 6.6 56

MagnitudOndasSuperficiales(Ms) 7.9 7.9-8.2 84

MagnitudDuracion(MD) 6.5 - 2

MagnitudTsunami(Mt) 8.6 - -

MagnitudMomento(Mw) 8.2 8.4 -

MagnitudEnergia(Me) 8.4 7.8 -

de ahí que los algoritmos utilizados por el por el IGP proporcionaron por defecto un

valor de 33 Km, igual al reportado por el NEIc. Sin embargo, la profundidad fue

determinado por Tavera et al, (2002), basándose en el calculo de la diferencia de

tiempos de llegada de las fases pP y P, para esto se tubo en cuenta los tiempos de

llegada de estas fases en los registros de tres estaciones de la red mundial localizadas a

distancias entre 40° y 56°. Esta diferencia de tiempos de llegada es equivalente a una

profundidad de 29 km, el cual nos indica que se trato de un terremoto de carácter

superficial.

lIlA Parámetros de la Fuente

A fin de determinar el tamaño del terremoto de Arequipa y de tres de sus

réplicas mayores, Tavera et al,. (2002) obtiene el momento sísmico escalar a partir de

los espectros de amplitud de la onda P registradas en seis estaciones sísmicas ubicadas,a

distancias telesísmicas (>30°). Asimismo, se estimo el radio de fractura (r) y el

desplazamiento medio (1m) para el terremoto y sus replicas antes indicadas asumiendo

un modelo de fractura de tipo circular. Los resultados obtel1idospara el terremoto del 23 "

de Junio se muestran en la Tabla 3, en la cual se observa que el valor del momento

sísmico para el terremoto de Arequipa, es similar a los obtenidos por el NEIc.

Tabla 3. .

Parámetros de la fuente obtenidos para el terremoto deArequipa y sus principales réplicas.

Tavera et al, (2002) determino la longitud del radio de ruptura del terremoto del

23 de Junio de 2001 en 99 Km, el desplazamiento medio de 130 cm. a partir de la

distribución de las réplicas y modelado de ondas de volumen. Asimismo, Bernal (2002)

utilizando espectros de onda P obtiene un momento sísmico de 1.2E+21 Nm equivalente

11

Fecha Mo Mw r U(N.m.) (Km) (cm)

23:06:2001 1.3x1021 8.2 99 13026:06:2001 1.8x101 6.8 20 4805:07:2001 7.2x1O11S 6.5 18 2407:07:2001 2.0x102u 7.5 47 90

a una magnitud Mw de 8.2. De acuerdo a estos valores, el terremoto de Arequipa libero

tanta energía como la que liberaría 1'800,000 toneladas de TNT.

111.5 Analisis de las Intensidades.

Una ves determinados los deferentes parámetros hipocentrales del terremoto de

Arequipa, se procedió realizar la evaluación de los efectos y daños causados por el

mismo en toda la región sur del Perú siguiendo dos procedimientos. Primero, la

información fue obtenida mediante llamadas telefónicas a las localidades y ciudades

afectadas por el terremoto inmediatamente después de ocurrido el mismo. De esta

manera se llegó a obtener la información confiable sobre los daños y efectos generales

causados por el terremoto en las personas y estructuras. La información fue

proporcionada principalmente por personal de las municipalidades, policía nacional,

compañía de bomberos, hospitales y algunas veces por personas naturales. El total de la.información disponible ha sido interpretada con la escala de intensidades de Mercalli

Modificada (Tavera et al, 2002). Por otro lado, y después de ocurrido el terremoto de

Arequipa, personal del Instituto Geofisico del Perúise desplazo a la región Sur a fin de.

realizar la evaluación in situ de los efectos y daños causados por el terremoto. En este

caso las encuestas fueron realizadas utilizando,.los formularios correspondientes a, los

"Formatos de Encuesta De Intensidades y Efectos en Construcciones".

Por otro lado, la dirección de emergencias, de la Región Ide la Repúblicq de

Chile informo que el terremoto del 23 de Junio produjo en las ciudades de Arica e

Iquique intensidades de VII y VI en la escala Mercali Modificada.

En la Figura 4, se presenta el mapa de intensidades en la escala Mercalli

Modificada correspondiente al terremoto del 23 de Junio. En dicha Figura, se observa

que el valor de la intensidad máxima es de VIII y considera un área elipsoidal con el eje

mayor de 320 Km de longitud paralelo a la línea de costa. Asimismo, se puede ver que

el epicentro del terremoto se ubica en el extremo NE de dicha área y que la distribución

y geometría de las isosistas de grado VID y VII consideran a las ciudades y localidades

que soportaron los mayores efectos y daños causados por el terremoto. Por otro lado,

se observa que para una distancia de 570 Km en dirección NE con respecto al epicentro

del terremoto, el valor de intensidad es de 11(MM); mientras que, en dirección SE es del

12

orden de.VI (MM) para la misma distancia. Esta diferencia en intensidad sugiere que la

mayor cantidad de energía emitida por .el terremoto se propagó en dirección SE (Tavera

et al, 2002).

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Figura 4. Mapa de Intensidad regional en la escala MercalliModificada para el terremoto de Arequipa del 23 de Junio de2001 (Tavera et al, 2002). .

111.6.Aceleraciones Máximas producidas por el Terremoto

De acuerdo a los reportes de Defensa Civil, el mayor daño ocasionado por el

terremoto se produjo en la ciudad de Moquegua, la cual se caracteriza por presentar

viviendas de adobe muy antiguas construidas sin dirección técnica y muchas de ellas de

material precario. Además, la mayoría de ciudades y localidades que están ubicadas a lo

largo de la costa del Perú, fueron construidos sobre terrenos sedimentarios, de ahí que

se presentan mayores daños debido a las altas aceleraciones que se pueden generar la

ocurrencia de sismos de magnitud elevada.

13

Según Tavera et al, (2002) las aceleraciones máximas del terremoto de Arequipa

fueron registradas en los acelerómetros instalados en Moquegua (Centro de

Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres, CISMID), Jabonilos

(Huancavelica) y Camacho (CAM), todos a distancias desde el epicentro de 329 Km,

424 Km Y 561 Km respectivamente. La ubicación de estas estaciones se observa en la

Figura 5 y los valores máximos de aceleración en la Tabla 4.

-12'

-78'

-1tS-

-1tS- -'Ir

Figura 5. Ubicación de las estaciones acelerográficas yel epicentro del terremoto del 23 de Junio de 2001.

En la estación MOQ (Figura 5), la más cercana al epicentro de terremoto de

Arequipa (329 KM), la aceleración máxima en la componente vertical fue de 106 cm/s2,

en la componente NS de 220 cm/s2 y en la componente EW de 195 cm/s2. La

aceleración neta; es decir, la raíz cuadrada de la suma de las componentes horizontales

al cuadrado dividido por dos, en la estación MOQ fue de 184 cm/s2.

La estación de JAB ubicada a 424 Km en dirección NNW con respecto al

epicentro de terremoto de Arequipa, presenta aceleraciones máximas de 3.1 cm/s2 en la

componente vertical, 6.0 cm/s2 en la componente N-S y de 11 cm/s2 en la componente

E-W. En este caso, la aceleración neta es del orden de 6.2 cm/s2, siendo este valor

coherente con el nivel de intensidad máxima observada en el extremo norte del

departamentode Huancavelica(Imáx=II-IIen MM).

14

En la estación de CAM, ubicada a 561 Km del epicentro en dirección NW, las

aceleraciones máximas están entre 3.4 ,a 4,6 cm/s2, siendo mayor la aceleración en la

componente N-S. La aceleración neta es de 3.1 cm/s2 proporcional al nivel de

intensidad observado en la ciudad de Lima (Imáx=II en MM).

Tabla 4Resumen de los valores aceleraciones máximas registradas en las estaciones de MOQ, JAB

y CAM.durante el terremoto de Arequipa

Según estos valores, la aceleración máxima registrada en la estación de MOQ es

27 veces mayor que la de JAB y 74 veces mayor que la de CAM. Por otro lado, si se

considera que las estaciones de MOQ y JAB se ubican en ambos extremos del epicentro

del terremoto de Arequipa con una diferencia en distancia epicentro-estación de 95 Km,

los valores de aceleración deberían ser próximos entre sí. Asimismo, la elevada

aceleración observada en MOQ indicaría que la mayor cantidad de energía liberada por

el terremoto de Arequipa se habría irradiado en dirección SE, de ahí que los mayores,

daños ocasionados por el terremoto fueron registrados en dirección SE.

15

Estación Comp. Z Comp. NS Comp. EW Acel. Neta Distancia(cmls2) (cmls2) (cmls2) (cmls2) Epi-esta

MOQ 160.6 220.0 295.3 184.1. 329 KmJAB 3.1 6.0 11.0 6.2 424 KmCAM 3.4 4.6 4.1 3.1 561 Km

IV. ORIENTACIÓN DE LA FUENTE

La sismicidad que se presenta entre la fosa y la línea de costa esta directamente

relacionada con la interacción de las placas y es además, causante de la ocurrencia de

los sismos mas destructores en las regiones Centro y Sur del Perú (ejemplo: terremotos

de 1868, 1913, 1940, 1942, 1966, 1974, 1996, etc.). En general, los mecanismos focales

de todos estos sismos son del tipo inverso con planos nodales orientados, en promedio,

en dirección NNW-SSE y con el plano que buza en dirección E-NE prácticamente

horizontal. La orientación de los ejes de esfuerzo principal o eje de compresión P, es

coherente con la dirección de convergencia de placas (Tavera y Bufom, 2001).

Tenemo1ode~ del 2~200]

Replicas

25-06':200N

05-07-200 07-07-200N

Figura 6. Mecanismos focales para el terremoto de Arequipadel 23 de Junio y de tres de sus réplicas de mayor magnitud.Los círculos en negro indican compresión y los vacíosdilatación. Las letras P y T corresponden a la orientación delos ejes de compresión y tensión respectivamente (Tavera et al,2002).

El mecanismo focal del terremoto de Arequipa del 23 de Junio fue obtenido por

Tavera et al, (2002) Y corresponde a un mecanismo focal de tipo inverso con planos

16

nodales orientados en dirección NNW-SSE, siendo uno de los planos casi vertical

(0=68°) y el otro prácticamente horizontal con un buzamiento del orden de 21° en

dirección ENE (Figura 6). Soluciones similares han sido obtenidas para las réplicas del

25 de Junio y 7 de Julio y para ambos el plano de fricción de placas buza con un ángulo

de 21° -23° en dirección ENE, tal como se muestra en la Figura 7. Para la réplica del 5

de Julio, Tavera et al, obtiene un mecanismo del tipo normal con planos nodales

orientados en dirección N-S y NW-SE, ambos buzando con ángulos de 68° y 44°

respectivamente. La orientación de los ejes P para el terremoto de Arequipa y de las

réplicas del 25 de Junio y 7 de Julio, así como la orientación del eje T de la réplica del 5

de Julio, son en dirección NE a ENE coherente con la dirección de convergencia de

placas.

En la Figura 7, se observa los esfuerzos de presión (P) y tensión (T) para el

terremoto de Arequipa y para las principales réplicas, en la cual se ve que los ejes de.presión de las réplicas del 25 de Junio y 7 de Julio son similares a las del terremoto

principal. Asimismo, se observa la orientación del eje T para la réplica del 5 de Julio a

mayor profundidad. Para todos los casos la orientación .de los ejes de presión (P) y'

tensión (T) para el terremoto de Arequipa y para las principales réplicas toman la

dirección NE a ENE coherente con la dirección de convergencia de placas.

Altiplano NE&N

FosaOcéano Pacífico

~-c.g 100Ue.2~.

CostaT

oPlaca de Nazca

Placa Sudamericana.200

Figura 7.- Esquema del proceso de subducción en la regiónsur del Perú, hipocentros y tipo de esfuerzo del terremoto del23 de Junio las tres principales réplicas. Las flechas grandesindican la dirección de convergencia entre las placas de Nazcay Sudamérica.

17

v. PRINCIPALES REPLICAS

Debido al gran número de réplicas producidas por el terremoto del 23 de Junio el

Instituto Geofisico del Perú decide instalar una red sísmica compuesta por 6 estaciones

locales que se suman a la de San Gregorio (SGR), perteneciente a la red sísmica

nacional (RSN). Todas las estaciones sísmicas son de banda ancha con tres

componentes de registro (N-S, E-W y Z), a excepción de la estación de san Gregorio

(SGR) que funcionó con un sismómetro vertical SS-1 de periodo corto.

El terremoto de Arequipa fue seguido por un gran numero de réplicas, las

mismas que se distribuyen en dirección SE (Figura 8), sugiriendo que el área de ruptura

posiblemente se propagó en esa dirección. Durante los primeros 15 días de ocurrido el

terremoto se produjo alrededor de 280 réplicas con magnitudes mb mayores a 4.0..Tavera et al, (2002) determino la longitud del radio medio de fractura de las replicas

entre 180 y 47 Km Y desplazamientos medios de 24 a 90 cm, esto a partir de la

distribución de las réplicas y modelado de ondas de volume~.

18

-18"

Figura 8.- Distribución espacial de las réplicas del terremoto deArequipa ocurridas entre el 28 de Junio y 19 de Julio y Secciónvertical A-A 'perpendicular a la línea de costa (Antayhua et al,2002).

Asimismo, en la Figura 8, Antayhua et al, (2002), muestra la distribución

espacial de 336 réplicas localizadas, además de los epicentros del terremoto principal

(8.2 Mw) y de las tres réplicas de mayor magnitud ocurridos el 25 de Junio (6.5 Mw), 5

(6.8 Mw) y 7 (7.5 Mw) de Julio de 2001. También se observa que las replicas están

distribuidas principalmente entre la fosa y la línea de costa y en menor proporción sobre

el continente, cubriendo un área de 370x150 Km2 aproximadamente. Asimismo se

observa la sección vertical A-A' en dirección NE-8W perpendicular a la línea de costa

donde se observa un gran numero de replicas con magnitudes que oscilan entre 2.5 y 5.0

ML, distribuidas junto al terremoto principal, sobre una línea con pendiente igual a 27°-

30° hasta una profundidad de 60 Km aproximadamente y una distancia de 125 Km

desde la fosa.

19

-78" .n' . '"A fo!;a Costa If.

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1:aoo

O 100 200 300 400 eoo 600 700 800 CJCX) 1000

VI. ASPECTOS GEOLOGICOS y TECTONICOS

VI.1. Efectos Geológicos

Los movimientos sísmicos pueden activar fenómenos de remoción de masas

(deslizamientos, derrumbes, caída de rocas, entre otros) y ocasionar un triple efecto:

aumento del esfuerzo cortante, disminución de la resistencia por aumento de la presión

de poros y deformación asociada a la onda sísmica propiamente. Estos efectos pueden

llevar al material afectado a causar una falla al cortante y producir en algunos casos la

licuación de suelos granulares saturados.

/- <

Los principales efectos geológicos asociados al sismo del 23 de Junio del 2001

estuvieron ligados a fenómenos de remoción de masas y licuación de suelos. Se

inventariaron un total de 246 eventos geológicos. A continuación se describe

brevemente las características de los fenómenos de remoción de masas inventariadas

(Gomez et al; 2002):

Remoción de masas

El sismo del 23 de Junio del 2001 cuyo epicentro se localizó cercano al borde

litoral peruano y relativamente a poca profundidad, ocasionó gran cantidad de

fenómenos de remoción de masas, ~omo deslizamientos, derrumbes y caídas de rocas,

principales en las inmediaciones de los tramos carreteros y zonas aledañas, decreciendo

su numero y volumen en dirección sur del área epicentral.

La inspección de campo permitió identificar los siguientes evento de remoción

de masas (Gomez et al, 2002):

Deslizamientos reactivados: en la región sur de país existen deslizamientos activos

cuya dinámica se acelera al producirse un sismo, este fue el caso de 5 deslizamientos

reactivados por el sismo del 23 de Junio del 2001: Pallata (Moquegua), Llojo

(Moquegua), Lari (Arequipa), Madrigal (Arequipa), y Maca (Arequipa), (Foto 1)

20

Deslizamientos cosísmicos: Estos ocurrieron al momento del sismo y tuvieron lugar

mayormente a lo largo de la Panamericana Sur y en algunas vías afirmadas de

penetración a las zonas andinas (Foto 2). Se inspeccionaron 32 ocurrencias de este tipo

de deslizamiento, presentando volúmenes entre 40 a 8000 m3 de material removido,

mayormente de naturaleza arenosa.

Foto 1. Deslizamiento en el Cerro L/ojo -Carumas

Foto 2. Carretera Atico-Ocoña. Desplazamientode aspersiones eólicas.

Derrumbes

Este tipo de remoción de masas fue muy frecuente e identificado en gran parte

de la región afectada por el sismo, principalmente en los taludes aledaños a las vías

terrestres como la Panamericana Sur y carreteras transversales de penetración a la sierra

sur del país. La principal característica de las áreas afectadas por derrumbes cosísmicos

fue que se produjeron en taludes con pendientes altas y material inconsolidado o rocoso

21

fracturado. Durante el trabajo de campo realizado por Gomez, llego a inventariar 160

derrumbes con volúmenes entre 5 y 7300 m3 de material removido (Foto 3), y los

principales tramos de carretera afectadas fueron (Gomez et al, 2002):

. Panamericana Sur: Tramo Atico-Camaná, El Fiscal-Moquegua-Desvio 110-

La Yarada.

. Carretera Corire-Aplao- Chuquibamba-Viraco-Pampacolca..

Carretera Arequipa-Puquina-Omate... Carretera Binacional Tramo Moquegua-Huatire.

. Carretera Camiara-Toquepala.

. CarreteraChivay-Pinchollo-Huambo.

. Carretera Tacna-Tarata-Candarave.

. Carretera Atico-Caravelí.

. Carretera Tacna- Miculla- Pachía.

Foto 3. Ubicación de puntos donde se han producido deslizamientos yderrumbes debidos al terremoto del 23 de Junio de 2001 (Gomez et al,2002).

Licuación de suelos

Previo al trabajo de campo y teniendo en cuenta la extrema aridez de la región

costanera del Sur del Perú, la ocurrencia de los fenómenos de licuación de suelos estuvo

22

restringida según Gomez et al, (2002), a aquellas planicies o valles aluviales donde

fluyen aguas permanentes (Foto 4 y 5); es decir, se considero los valles de los ríos

Yauca, Ocoña, Camaná, Tambo, Osmore, Locumba y Sama, donde efectivamente se

comprobó la ocurrencia de este fenómeno en menor grado hacia el último de los

mencionados por encontrarse en la parte más meridional del país.

Foto 4. Margen izquierdo del río Camaná en donde se observafenómenos de licuación de suelo arenoso.

Foto 5. Volúmenes de arena por efecto de licuación de suelosformados después del sismo.

Agrietamientos de suelos

Según Gomez et al, (2002), se observaron agrietamientos de hasta 200 metros de

longitud con ancho y profundidad variable, presentes a lo largo de los tramos viales

inspeccionados. Estos agrietamientos estuvieron asociados a fallas de borde en

terraplenes de carretera cuyos trazos se emplazan en laderas empinadas y materiales

23

inconsolidados y/o fracturados. Estos agrietamientos frecuentemente afectaron hasta 1/3

del ancho de la carpeta asfáltica. Los sectores con fallas de borde más pronunciados

están entre Atico y pescadores (Km 727-734 de la Panamericana Sur), donde la

carretera esta construida sobre aspersiones eólicas no consolidadas adosadas a vertientes

de unos 30° de pendiente, Foto 6.

Foto 6. Tramo Atico-Pescadores. (Sector Cerro de Arena).Agrietamiento de la carpeta asfáltica por falla del bordelateral en zonas de aspersiones eólicas.

VI.2. Otros Efectos Geológicos

En este informe se describe, en forma breve, dos efectos geológicos causados

indirectamente por el terremoto del 23 de Junio del 2001, como fueron el tsunami que

afectó la localid~d de Camaná y la actividad fumarólica de los volcanes Misti y Sara

Sara.

Tsunami de Camaná .

A con secuencia del sismo del 23 de Junio del 2001, se produjo un tsunami que

afectó severamente a las poblaciones costeras de Ocoña, Camaná, Quilca y Matarani,

ubicadas en el litoral sur del país. En el valle de Camaná, el tsunami penetró mas de un

kilómetro causando destrucción y muerte, (Foto 7 y 8). Tanto al norte como al sur de

Matarani, la altura del tsunami no sobrepasó el nivel de pleamar. Cabe mencionar, que

el tsunami impacto la costa al momento en que la marea alcanzaba su nivel más bajo

(Dirección de Hidrografia y Navegación, 2001).

24

Foto 7Y 8. La punta Camaná. Zona de destrucción por el tsunami del 23 de Junio de 2001.

Actividad volcánica

En la inspección de campo realizada por Gomez et al, se constató un incremento

en la actividad de los volcanes Misti y Sara Sara, siendo esta principalmente de tipo

fumarólica. Asimismo, las fuentes termales de origen volcánico, aledañas a estos

centros volcánicos y otros activos localizados en las zonas altas de Arequipa, fueron

alteradas en sus sistema de circulación de aguas y la temperatura de las mismas, tal es el

.caso de las siguientes fuentes termales, Foto 9:

Foto 9.- Vista panorámica del poblado de Sibayo (Valle delColea). Parte superior derecha se observa los bañostermales El Inca de Callalli que redujo su caudal de aguapor efecto del sismo del 23 de Junio de 2001.

. Valle del Colca: Sibayo, La Calera y Colca Lodge

Sillapaca y Rumitia.. Sara Sara.

Esto conlleva a inferir que se produjeron fracturamientos a causa del sismo que alteraron el

caudal y afloramiento de aguas termales en las zonas mencionadas.

25

VI.3. Características Generales de las Zonas Afectadas

El terremoto de Arequipa del 23 de Junio causo de manera devastadora daños en

las viviendas de la zona (principalmente en viviendas de adobe), asimismo el sector

agrícola resultó severamente golpeado como consecuencia del colapso de muchos

canales de riegos rurales. La ciudad mas afectada por el terremoto fue Moquegua,

debido a que la mayoría de sus viviendas son de adobe. Con el objetivo de evaluar los

factores del riesgo sísmico de la zona afectada, con fines de mitigación y prevención de

desastres futuros, Hammer et al, (2001) en cooperación con el CISMID, efectuaron un

reconocimiento del 27 al 30 de Agosto del 2001. A continuación se presenta de las

características de las principales ciudades afectadas, los daños producidos en la zona,

según el tipo de las construcciones

Arequipa, está localizada al sur del Perú esta ciudad tiene una importante historia

sísmica. Es una de las ciudades más prósperas del sur del país y sólo el 8.8% de los

damnificados se encuentran en este departamento.

Camaná, este distrito se localiza al norte de la ciudad d~ Arequipa, en las c~stas del-

Océano Pacífico. La cuidad de Camaná fue afectada en su totalidad por el sismo y luego

por el Tsunami, siendo la zona más perjudicada la de La Punta, donde los daños por

efectos del Tsunami fueron severos.

Moquegua, es una de las primeras ciudades del Perú con abundantes construcciones de

adobe de principios del siglo xvn y representa la zona urbana mas afectada por el

terremoto. Los damnificados en el departamento representan el 44.2% de la población

total.

Tacna, esta ciudad está situada al sur del Perú Los daños en construcciones en la ciudad

son leves debido al tipo de material de construcción y su lejanía del epicentro. Los

damnificados en el ámbito de todo el departamento representan el 33.7% del total de su

población

Locumba, provincia de Jorge Basadre, departamento de Tacna, Más del 60% de las

viviendas de la ciudad se encuentran dañadas por el tipo de material usado para su

construcción (adobe).

26

VII. INGENIERIA SÍSMICA

VII.1. Resumen de los daños en obras de ingeniería

A continuación se describen los daños producidos en las diferentes obras de

ingeniería, ordenados según su funcionalidad (Harnmer et al, 2001).

Daños en Centros de Salud

En la ciudad de Arequipa, las estructuras de los hospitales presentaron daños

menores durante el terremoto, sin embargo dos hospitales importantes tuvieron que ser

evacuados. El pabellón mas alto del hospital nacional "Carlos Alberto Sequin" de

Arequipa sufrió daño extendido en la tabiquería por tal motivo se desalojaron todos los

pisos excepto el primero, (Muños y Tinmen 2001). El Hospital Hipólito Unánue de}a

ciudad de Tacna, es de un sistema mixto (aporticado y de muros portantes), y con

tabiquería de bloquetas de concreto, no presenta daños estructurales de consideración,

pero sí daños considerables en tabiquería y en la red. de servicios básicas (agua, ".

desagües). El centro de Salud de San Antonio en Moquegua, presentaba daños previos

al sismo, debido a problemas de suelos (arcillas expansivas). Estos daños se

incrementaron con el sismo.

Daños en Centros Educativos

En toda la región afectada, los centros educativos construidos según los criterios

de la Norma peruana de Diseño sismorresistente de 1997 no presentaron daño, ni en la

estructura, ni en tabiques, puertas o ventanas. Pero en centros educativos que no

cumplían con estos criterios se presentaron daños importantes algunos colegios como el

Colegio Mariscal Cáceres en Tacna, el cual tiene un sistema aporticado, presenta daños

estructurales de consideración que imposibilita~ su uso. El Colegio San Agustín, en el

distrito de Jacobo Hunter en Arequipa, muestra daños en tabiquerías y algunos

elementos estructurales.

27

En la universidad Nacional San Agustín de Arequipa, los daños durante el

terremoto fueron mayormente por la excesiva flexibilidad de los edificios, 10 cual

ocasionó la falla de columna corta en muchos pabellones.

Daños en Centros Administrativos.

El edificio de la Municipalidad del distrito de Ciudad Nueva en Tacna, con 2

niveles de albañilería de bloquetas de concreto y ladrillos confinados por vigas y

columnas, muestra daños estructurales graves que imposibilitan su uso y reparación.

La Municipalidad de Moquegua, con un sistema de constr.ucción aporticado,

muestra daños en tabiques La Nueva Municipalidad del Distrito de Camaná presenta

daños severos por los efectos del sismo y del Tsunami.

Daños en Centros Religiosos

Las ciudades de Arequipa y Moquegua albergan importantes construcciones.

coloniales y otros monumentos históricos que fueron afectados por el terremoto del 23

. de Junio.

La Catedral de Arequipa construida con bloquetas de "sillar" durante la época Colonial,

sufrió la caída de una de sus torres atravesando el techo y muestra daños en los arcos

exteriores, asimismo importantes iglesias en Arequipa sufrieron daños en sus

estructuras, muros, contrafuertes y bóvedas. En la ciudad de Moquegua la co-catedral

sufrió el colapso parcial de los muros y el agrietamiento importante en la bóveda y

cúpulas. En Tacna en la provincia de Jorge Basadre, la Catedral del Cristo de Locumba

mostró serios daños en muros y contrafuertes, así como el desprendimiento de revoques.

28

r'

.. .'.

Foto 10.- Catedral de Arequipa durante el sismo.

Daños en Construcciones con Adobe

Según el INE!, el 43 % de las construcciones en el Perú son de adobe. Durante el,

terremoto del 23 de Junio las viviendas construidas de tierra o adobe levantadas sin

dirección técnica por pobladores de escasos recursos económicos fueron las mas

afectadas. En Moquegua se registraron los mayores daños,y colapsos por esta ~ausa.En-la ciudad de Locumba más del 70% de las construcciones de adobe fueron totalmente

devastadas. Otras Pueblos cercanos a Moquegua como Koplay, fueron totalmente

devastados por los efectos del sismo.

Daños en Construcciones de Albañilería

También sufrieron daños de consideración aquellas construcciones de concreto y

albañilería en las cuales no se tomaron en cuenta las características del suelo así como el

diseño estructural, arquitectónico y de supervisión. En Moquegua y Tacna también)

sufrieron daños de consideración, ya sea en construcciones con albañilería o con

ladrillos de arcilla. En Arequipa muchas viviendas construidas con sillar, sufrieron

daños importantes y algunas colapsaron, muchas bóvedas se agrietaron por el

movimiento de sus apoyos y algunos muros se movieron fuera de su plano.

Daños en Infraestructura

Daños en Carreteras y Red Ferroviaria

29

La Carretera Panamericana Sur es una de las principales vías de comunicación

en el Perú que une toda la zona sur del litoral peruano y países vecinos como Chile. En

el tramo de Tacna - Moquegua - Arequipa de ésta vía se pueden apreciaron derrumbes

de taludes, asentamientos de plataformas, hundimientos y fisuras de la calzada, y

colapsos de algunos muros de contención, asimismo en la Carretera Nacional Costanera

Sur de 110 a Tacna, se apreciaron colapsos de rellenos. También, el servicio de

transporte ferroviario entre Tacna y Arica sufrió daños en varios tramos de esta red.

Daños en Puentes

El puente Camiara (Locumba - Tacna) a la altura del Km 1213 de la

Panamericana Sur, presenta asentamiento en la plataforma de acceso; hundimiento en el

acceso y daños estructurales importantes en sus pilares. Otros puentes presentan en su

gran mayoría hundimiento de sus accesos.

Red de Energía Eléctrica

La planta generadora y la subestación eléctrica de energía de la localidad de 110

sufrieron daños estructurales, caída de grúas de desembarque del carbón al mar y daños

en transformadores. La subestación eléctrica de Moquegua sufrió daños en su

equipamiento. También se pudo apreciar el desplome de algunas torres de transporte de

energía.

Daños en Acueducto y alcantarillado

El suministro normal de agua tuvo que ser paralizado durante 48 horas para

evitar fugas de agua en tuberías dañadas.

Daños en Red de Riego

Los daños en los canales principales y ramales de los proyectos Pasto Grande

(Moquegua) y Majes (Arequipa) también fueron afectados. Asimismo, los canales

pequeños de riego en zonas alto andinas de Arequipa, Moquegua y Tacna colapsaron,

interrumpiendo así las actividades agrícolas por falta de agua.

30

VIII. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

El terremoto ocurrido el 23 de Junio afecto un área que pennanecía irrompible

desde hace 133 años, el cual corresponde a la ruptura producida por el terremoto de

1868, el mas destructivo ocurrido en esta zona. El terremoto del 23 de Junio y todas sus

réplicas, se distribuyen sobre un área que cubre aproximadamente el 75% del área de

ruptura del terremoto de 1868. Asimismo, al igual que Tavera et al, (2002), si se realiza

la comparación entre las curvas de las isosistas de los terremotos de 1968 y de 2001, se

observa que el área correspondiente a las isosistas VII y VIII (MM) del terremoto

de1868 (Figura 9),es al menos dos o tres veces mayor que los del t~rremoto del 2001.

De estas dos características se concluye que el terremoto del 23 de Junio no liberó la

totalidad de su energía y que probablemente el próximo terremoto a ocurrir

comprometerá esta área.

-18.

Perú

-690

Figura9. Mapas de isosistas regionales para los terremotos de Agosto de 1868(Kausel, 1986) y Junio de 2001 (Tavera et al,2001).

El terremoto de Arequipa del 23 de Junio de 2001 es considerado como el de

mayor magnitud ocurrido a niveles superficiales en la región Sur de Perú. Este

terremoto presentó un complejo proceso de ruptura, se inicio con dos rupturas de menor

tamaño, seguidos de una tercera de mayor tamaño. El momento sísmico escalar

31

calculado por Tavera et al, (2002) para el terremoto del 23 de Junio de 2001 fue de

1.3x1021Nm y este valor es equivalente a una magnitud de 8.2 Mw. Asimismo, la

distribución espacial de las réplicas del terremoto sugieren un proceso de ruptura que se

propago en dirección SE, esta característica es coherente con la distribución de daños o

valores máximos de intensidad y aceleraciones, evaluados en la región Sur del Perú.

El terremoto de Arequipa produjo fenómenos geológicos como deslizamientos,

derrumbes y agrietamiento de suelos los cuales afectaron la red vial en el sur del Perú,

Asimismo, este terremoto produjo devastadores daños, principalmente en viviendas de

adobe construidas sin dirección técnica en su mayoría por personas de escasos recursos

económicos, también colapsaron muchas construcciones de concret.o y albañilería, en

las cuales fueron construidas sin tener en cuenta las características de diseño estructural

y características del suelo, en donde se produjeron principalmente fallas en columnas

cortas y finalmente este terremoto produjo numerosos daños en construcciones.coloniales y monumentos históricos en todas las ciudades que fueron afectadas por el

terremoto.

32

,IX. BIBLIOGRAFÍA

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34