CORRELACIÓN DE EVENTOS SÍSMICOS CON LA TEMPERATURA

AMBIENTAL, EN EL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA

FRANCYS DANIELA HERRERA CALA

UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA

ESCUELA DE INGENIERÍA Y ADMINISTRACIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

BUCARAMANGA

2013

CORRELACIÓN DE EVENTOS SÍSMICOS CON LA TEMPERATURA

AMBIENTAL, EN EL ÁREA METROPOLITANA DE BUCARAMANGA

FRANCYS DANIELA HERRERA CALA

Trabajo de grado para optar al título de Ingeniera Civil

Director:

SAMUEL MONTERO VARGAS

Decano De Ingenierías.

UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA

ESCUELA DE INGENIERÍAS Y ADMINISTRACIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

BUCARAMANGA

2013

3

NOTA DE ACEPTACIÓN

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Firma del presidente del jurado

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Firma del jurado

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Firma del jurado

Bucaramanga, marzo de 2013

4

A Dios que es el motor de mi vida, el único que me ha dado todo para seguir a adelante, para continuar a pesar de los obstáculos que se puedan presentar, y me ha llenado de su amor, gozo y paz. A él le dedico todos mis triunfos y mis sueños hechos realidad, por que Dios es el único digno de recibir toda gloria. A mis padres, los amo con todo mi corazón, Jorge Enrique Herrera y Gloria Cecilia Cala, que han luchado, que se han esforzado por sacarme adelante. No fue un tiempo fácil, pero de la mano de Dios todo es posible. Han sido un apoyo incondicional en toda mi carrera y siempre sus palabras con actitud positiva me han animado. A mi hermano, Fernando Herrera, que siempre me ha apoyado, en sus chistes y sus comentarios me ha sacado mas de una sonrisa cuando lo he necesitado. A mis familiares, a mis pastores, a mis líderes espirituales, a mis compañeros, mis amigos, y todas las personas que siempre estuvieron pendientes de mi proceso, apoyándome y cumpliendo conmigo mis sueños, los amo. De Dios he recibido lo mejor para mi vida, su amor, su compañía que es incondicional, el que nunca falla, el que siempre esta sin importar la condición, ese es el verdadero amor, a ese Dios que transformo mi vida y por el que hago todo y a quien le sirvo, es el amor de mi vida. De cada uno de ustedes he recibido tanto cariño y he aprendido que la vida es para disfrutarla, aprovecharla y sonreír siempre. “Mira que te mando que te esfuerces y seas valiente; no temas ni desmayes. Porque Jehová tu Dios estará contigo en dondequiera que vayas” Josué 1:7

Francys Daniela Herrera Cala

5

AGRADECIMIENTOS

Todo se lo agradezco a Dios, él me ha dado todo, la capacidad de hacer las cosas

con excelencia, y él fue quien puso a mí alrededor todas las personas que me

ayudaron y colaboraron en el proceso.

Agradezco al Ingeniero Samuel Montero, Decano de Ingenierías de la Universidad

Pontifica Bolivariana y director de mi proyecto de grado, quien con su

conocimiento y experiencia me aportó y me guio en esta pequeña travesía de mi

vida.

A la Doctora Marianela Luzardo, docente de la Universidad Pontificia Bolivariana,

quien me compartió parte de su conocimiento en estadística, me aconsejó y me

ayudó en todo lo que necesite.

Al Docente Diego Guzmán, por su colaboración para pedir la información

adecuada al IDEAM. A la Docente Claudia Retamoso, que siempre con sus

palabras y su sonrisa me brindo seguridad. Muchas gracias.

Al Instituto Colombiano de Geología y Minería (Ingeominas), y al Instituto de

Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), que fueron las

entidades que suministraron la información adecuada y necesaria para llevar a

cabo este proyecto.

En general a toda la Facultad de Ingeniería Civil y sus docentes, que compartieron

su conocimiento en las diferentes áreas, y sembraron en mi vida intelectual.

6

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN 28

1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 29

2. OBJETIVOS 31

2.1 OBJETIVO GENERAL 31

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 31

3. JUSTIFICACIÓN 32

4. ALCANCE 33

5. ESTADO DEL ARTE 35

6. MARCO TEÓRICO 39

6.1 ORÍGENES Y EVOLUCIÓN DE LA TIERRA 39

6.2 CONFORMACIÓN DE LA TIERRA 39

6.3 TECTÓNICA DE PLACAS 41

6.3.1 Origen de los sismos. 42

6.4 PROPAGACIÓN DE ONDAS SÍSMICAS 48

6.4.1 Tipos de ondas sísmicas. 48

6.5 CARACTERÍSTICAS DE LOS SISMOS 50

6.5.1 Foco y epicentro. 50

7

6.5.2 Magnitud, momento sísmico y energía liberada. 50

6.5.2.2 Magnitud. 51

6.5.2.2 Momento sísmico. 54

6.5.2.3 Energía liberada. 54

6.5.2.4 Réplicas y premoniciones. 55

6.5.3 Intensidad. 55

6.5.4 Duración. 57

6.5.5 Acelerogramas y aceleración máxima. 57

6.5.6 Sismogramas y determinación de epicentros 57

6.5.7 Ubicación del epicentro de un sismo 58

6.5.7 Maremotos. 61

6.5.8 Algo más acerca de los sismos. 62

6.6 SISMO TECTÓNICA DEL NOROCCIDENTE DE AMÉRICA DEL SUR 63

6.6.1 Ambiente de convergencia de placas. 63

6.6.1.1 Acreciones y saturas. 66

6.6.1.2 Sismotectónica regional 68

6.7 ENERGÍA 79

6.7.1 Energía potencial. 80

6.7.2 Energía cinética. 80

6.7.3 Energía calorífica. 80

6.7.4 Energía química. 81

6.7.5 Energía eléctrica. 81

6.7.6 Energía atómica. 81

6.7.7 Transformación de la energía. 82

6.8 NIDO SÍSMICO DE LA MESA DE LOS SANTOS 86

6.8.1 Localización. 86

6.8.2 Sismicidad. 88

6.8.3 Tectónica. 88

6.9 ESTACIONES METEOROLÓGICAS 82

6.9.1 Observaciones meteorológicas. 83

8

6.9.2 Métodos de medición en meteorología. 83

6.9.2.1 Hora de las observaciones. 83

6.9.2.2 Observadores meteorológicos. 84

6.9.3 Estaciones climatológicas. 85

6.9.3.1 Estación climatológica principal. 85

6.9.3.2 Supervisores e inspectores meteorológicos. 85

6.10 MÉTODOS ESTADÍSTICOS 92

6.10.1 Método de correlación de Pearson. 92

6.10.2 Regresión logística 94

7. METODOLOGÍA 95

7.1 RECOLECCIÓN DE DATOS 95

7.1.1 Datos de eventos sísmicos. 95

7.1.2 Datos de temperatura. 97

7.2 ORGANIZACIÓN DE DATOS 98

7.2.1 Datos de eventos sísmicos. 98

7.2.2 Datos de temperatura. 100

7.3 GRÁFICAS COMPARATIVAS 101

7.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO 102

7.4.1 Modo de presentación de los datos para correlación. 102

7.4.2 Modo de presentación de los datos para Regresión. 105

7.4.3 Correlación de datos. 109

7.4.4 Regresión logística. 116

7.5 ANÁLISIS COMPLEMENTARIOS REALIZADOS 120

7.5.1 Periodicidad de los sismos. 120

7.5.2 Gráfica del Nido Sísmico. 120

8. ANÁLISIS DE RESULTADOS 123

8.1 GRÁFICAS ENERGÍA LIBERADA VS. TEMPERATURA 123

8.2 CORRELACIONES ENERGÍA LIBERADA Y TEMPERATURA 136

9

8.2.1 Correlación de la energía liberada semanal, con la temperatura media,

máxima y mínima de la misma semana. 136

8.2.2 Correlación de la energía liberada semanal, con la temperatura media,

máxima y mínima de la semana anterior. 138

8.2.3 Correlación de la energía liberada diaria, con la temperatura media,

máxima y mínima del día anterior. 139

8.2.4 Correlación de la energía liberada diaria, con la temperatura media,

máxima y mínima dos días anteriores. 141

8.2.5 Correlación de la energía liberada diaria, con la temperatura media,

máxima y mínima tres días anteriores. 142

8.3 REGRESIONES LOGÍSTICAS 144

8.3.1 Estación UIS. 144

8.3.2 Estación Llano Grande. 147

8.3.3 Estación Palonegro. 151

8.4 PERIODICIDAD DE LOS SISMOS 154

8.5 GRÁFICA HIPOCENTROS 155

9. CONCLUSIONES 159

10. RECOMENDACIONES 162

BIBLIOGRAFÍA 163

ANEXOS 167

10

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Intensidad de Mercalli modificada MM. 56

Tabla 2. Número de identificación de estaciones 103

Tabla 3. Numeración de rangos. 108

Tabla 4. Análisis estadístico descriptivo, datos semanales. 137

Tabla 5. Resultados de correlación semanal (n-0) 138

Tabla 6. Análisis estadístico descriptivo, datos semanales (n-1). 138

Tabla 7. Resultados de correlación semanal (n-1). 139

Tabla 8. Análisis estadístico descriptivo, datos diarios (n-1). 140

Tabla 9. Resultados de correlación diaria (n-1). 141

Tabla 10. Análisis estadístico descriptivo, datos diarios (n-2). 141

Tabla 11. Resultados de correlación diaria (n-2). 142

Tabla 12. Análisis estadístico descriptivo, datos diarios (n-3). 142

Tabla 13. Resultados de correlación diaria (n-3). 143

Tabla 14. Estadísticos descriptivos. 144

Tabla 15. Prueba de Hosmer y Lemeshow 144

Tabla 16. Variables de la ecuación. 145

Tabla 17. Resumen del modelo. 145

Tabla 18. Estadísticos descriptivos. 147

Tabla 19. Prueba de Hosmer y Lemeshow 148

Tabla 20. Variables de la ecuación. 148

Tabla 21. Resumen del modelo. 149

Tabla 22. Estadísticos descriptivos. 151

Tabla 23. Prueba de Hosmer y Lemeshow 151

Tabla 24. Variables de la ecuación. 152

Tabla 25. Resumen del modelo. 152

Tabla 26. Periodicidad de los eventos sísmicos. 155

11

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Mapa ubicación multiplete Nido Sísmico de Bucaramanga. 37

Figura 2. Sección transversal de la Tierra 40

Figura 3. Variación de la temperatura con la profundidad de la tierra y

fenómenos principales asociados. 40

Figura 4. Variación en la posición de los continentes. 41

Figura 5. Principales placas tectónicas. 43

Figura 6. Deformaciones de la corteza en la teoría de la recuperación elástica. 46

Figura 7. Tipos de fallas geológicas. 47

Figura 8. Tipos de unión triple entre placas. 48

Figura 9. Dirección de propagación de las ondas sísmicas y del medio transmisor.

49

Figura 10. Localización del hipocentro y el epicentro. 50

Figura 11. Sismograma. 58

Figura 12. Determinación del epicentro de un sismo. 59

Figura 13. Determinación de epicentros por el método de Omori 61

Figura 14. Tectónica del noroccidente de América del Sur. 64

Figura 15. Mapa sismotectónico del noroccidente de América del Sur. 65

Figura 16. Mapa de terrenos alóctonos en el noroccidente de Sur América. 67

Figura 17. Esquemas de la cronología de las acreciones sucesivas en los

alrededores de 6°N 68

Figura 18. Sismicidad en la zona de subducción del noroccidente de América del

Sur. 71

Figura 19. Sismos con M4, y ubicación de secciones transversales. 74

Figura 20. Proyección de los sismos sobre la sección A-A’ 74

Figura 21. Sismos ubicados entre A-A’ y B-B’, proyectados sobre B-B’ 75

12

Figura 22. Sismos ubicados entre B-B’ y C-C’, proyectados sobre C-C’ 75

Figura 23. Sismicidad a lo largo de la Falla Frontal de la Cordillera Oriental de

Colombia. 78

Figura 24. Mecanismos Focales. 79

Figura 25. Localización de epicentros en Colombia 87

Figura 26. a) Esquema tectónico actual de Suramérica. b) Corte a-a´ en latitud 7°N

89

Figura 27. Modelo esquemático en 3D del Nido Sísmico de Bucaramanga. 91

Figura 28. Graficas de correlación 93

Figura 29. Datos de entrada para generar información de sismos. 96

Figura 30. Ej. Organización de eventos sísmicos en Excel, parte de enero de 1998.

99

Figura 31. Ej. Organización de la temperatura en Excel, temperatura media,

Estación Llano Grande. 100

Figura 32. Ej. Tabulación de datos, temperatura y energía diaria (n-1) 103

Figura 33. Ej. Tabulación de datos, temperatura y energía semanal (n-1) 103

Figura 34. Ej. Hoja de cálculo datos para regresión, estación Llano Grande 107

Figura 35. Ej. Tabulación de datos para regresión, estación UIS. 109

Figura 36. Ventana de Inicio del Software SPSS V.21. 110

Figura 37. Selección de archivo. 110

Figura 38. Apertura de origen de datos de Excel. 111

Figura 39. Selección de la hoja de Excel. 111

Figura 40. Software SPSS V.21 cargando datos de archivo. 112

Figura 41. Visualización de los archivos cargados en el Software SPSS. 112

Figura 42. Ventana de vista de variables para modificar característica. 113

Figura 43. Recuadro para asignar etiqueta a las estaciones. 113

Figura 44. Modo de entrada para etiquetar estaciones. 114

Figura 45. Visualización de etiquetas hechas. 114

Figura 46. Procedimiento para asignar modo de presentación de resultados. 115

Figura 47. Procedimiento para escoger parámetros a correlacionar. 115

13

Figura 48. Modo de presentación de resultados del Software SPSS v.21 116

Figura 49. Procedimiento para asignar modo de presentación de resultados. 117

Figura 50. Procedimiento para seleccionar casos. 118

Figura 51. Procedimiento para asignar condicional. 118

Figura 52. Asignación de variable dependiente e independiente. 119

Figura 53. Opciones para realizar regresión. 119

Figura 54. Modo de generación de resultados. 120

Figura 55. Gráfica energía diaria histórica (1993-2003). 123

Figura 56. Gráfica temperatura media diaria, estación UIS. 124

Figura 57. Gráfica temperatura máxima diaria, estación UIS. 125

Figura 58. Gráfica temperatura mínima diaria, estación UIS. 125

Figura 59. Gráfica energía diaria histórica (1993-2011). 126

Figura 60. Gráfica temperatura media diaria, estación Llano Grande. 127

Figura 61. Gráfica temperatura máxima diaria, estación Llano Grande. 127

Figura 62. Gráfica temperatura mínima diaria, estación Llano Grande. 128

Figura 63. Gráfica energía diaria histórica (1993-2012). 128

Figura 64. Gráfica temperatura media diaria, estación Palonegro. 129

Figura 65. Gráfica temperatura máxima diaria, estación Palonegro. 129

Figura 66. Gráfica temperatura mínima diaria, estación Palonegro. 130

Figura 67. Gráfica energía semanal histórica (1993-2003). 130

Figura 68. Gráfica temperatura media semanal, estación UIS. 131

Figura 69. Gráfica temperatura máxima semanal, estación UIS. 131

Figura 70. Gráfica temperatura mínima semanal, estación UIS. 132

Figura 71. Gráfica energía semanal histórica (1993-2011). 132

Figura 72. Gráfica temperatura media semanal, estación Llano Grande. 133

Figura 73. Gráfica temperatura máxima semanal, estación Llano Grande. 133

Figura 74. Gráfica temperatura mínima semanal, estación Llano Grande. 134

Figura 75. Gráfica energía semanal histórica (1993-2012). 134

Figura 76. Gráfica temperatura media semanal, estación Palonegro. 135

Figura 77. Gráfica temperatura máxima semanal, estación Palonegro. 135

14

Figura 78. Gráfica temperatura mínima semanal, estación Palonegro. 136

Figura 79. Gráfica modelo regresión logística UIS, temperatura máxima. 146

Figura 80. Gráfica modelo regresión logística UIS, temperatura mínima. 147

Figura 81. Gráfica modelo regresión logística Llano Grande, temperatura media.

150

Figura 82. Gráfica modelo regresión logística Llano Grande, temperatura máxima.

150

Figura 83. Gráfica modelo regresión logística Palonegro, temperatura media. 153

Figura 84. Gráfica modelo regresión logística Palonegro, temperatura máxima. 154

Figura 85. Vista oblicua y frontal de los hipocentros. 156

Figura 86. Vista superior de los hipocentros 157

Figura 87. Planos de concentración de eventos sísmicos. 158

15

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1. Registro Sismos – Mesa de los Santos

Anexo 2. Temperatura media, máxima y mínima por estaciones

Anexo 3. Correlación sismo y temperatura

Anexo 4. Hoja de calculo datos para regresión

Anexo 5. Regresión logística

Anexo 6. Hoja de calculo datos hipocentros

Anexo 7. Archivos de rangos – grafico hipocentros

Anexo 8. Grafica 3D Nido Sísmico Mesa de los Santos

Anexo 9. Periodicidad de los eventos sísmicos

16

GLOSARIO

Los siguientes términos han sido tomados del glosario del Ingeominas1.

Acelerómetro: Instrumento que mide las aceleraciones producidas por un

movimiento. En sismología se utiliza principalmente para medir cuantitativamente

oscilaciones del suelo al paso de las ondas sísmicas por el punto de observación.

Acelerógrafo: Instrumento que registra las aceleraciones producidas por un

movimiento.

Acreción: Se utiliza para nombrar el crecimiento de un cuerpo por agregación de

cuerpos menores

Alóctono: Formado o generado en un lugar distinto al lugar donde se encuentra.

Cuando se habla de rocas o depósitos se refiere a los constituyentes que no han

sido formados in situ. El término alóctono es similar, en significado, al término

alogénico, el cual se refiere a los constituyentes más que a las formaciones en sí.

Antónimo: autóctono.

Amplitud: Máxima amplitud de la cresta de una onda sísmica

Basamento: 1. Masa de rocas formadas por material subyacente o más antiguo.

2. Nombre, por lo general, aplicado a las rocas ígneas o metamórficas que se

encuentran debajo de una secuencia sedimentaria. 3. Rocas ígneas y

metamórficas del Precámbrico, que pueden estar cubiertas por rocas más jóvenes.

1 COLOMBIA, INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGÍA Y MINERÍA. Glosario. [En Línea].

[Consultado 2 mar. 2012]. Disponible en <http://seisan.ingeominas.gov.co/RSNC/index.php/material-educativo/conceptos-basicos>.

17

Buzamiento: Ángulo de inclinación que forma un filón, estructura o capa rocosa

con un plano horizontal, medido perpendicularmente a la dirección o rumbo del

filón.

Cenozoico: En griego significa "animales nuevos", comenzó hace 65 millones de

años y se extiende hasta el presente. Es posterior al período Cretácico del

Mesozoico y comprende el Paleógeno, el Neógeno y el Cuaternario. Es la más

corta de las eras geológicas.

Centro de expansión: Extensa región donde dos placas están siendo apartadas

una de la otra. Nueva corteza se forma conforme la roca fundida se levanta hacia

arriba en la abertura dejada por las placas que se apartan.

Cinturón o Franja sísmica: Zona prolongada donde hay actividad sísmica.

Convección de calor: Es el transporte de energía térmica mediante la corriente

de fluidos, generada por diferencias de presión y densidad, los cuales se mueven

entre regiones de diferente temperatura

Corteza: La capa rocosa exterior y más delgada de la superficie de la Tierra, cuyo

espesor promedio es de 7 kilómetros bajo los océanos y de 70 kilómetros en el

área continental.

Deriva Continental: Teoría expuesta por Alfred Wegener en 1912, en la que se

formula que los continentes de la Tierra eran originalmente una masa de tierra que

se fue separando y sus componentes fueron migrando para formar los actuales

continentes, basándose en la geometría de encaje de los mismos.

Deslizamiento: Movimiento abrupto de suelo y/o rocas en una pendiente o flanco

de una montaña, en respuesta a la fuerza de gravedad. Los deslizamientos

18

pueden ser ocasionados por un terremoto, erupciones volcánicas cambios en las

propiedades físicas de las rocas o suelos, o procesos antrópicos. Los

deslizamientos bajo el mar pueden causar Tsunamis.

Discontinuidad de Mohorovicic (el Moho): Superficie de frontera o la

pronunciada discontinuidad de la velocidad sísmica, que separa la corteza

terrestre del manto superior.

Distancia Epicentral: Distancia entre un observador y el epicentro de un sismo,

medida sobre la superficie de la Tierra. Distancia medida o calculada sobre la

superficie de la Tierra entre un punto de observación y el epicentro de un sismo.

Distancia hipocentral: Distancia calculada entre el hipocentro sísmico (ubicación

de la fuente sísmica) y un punto sobre la superficie de la Tierra.

Epicentro: Punto exacto en la superficie que se localiza sobre el hipocentro de un

sismo, representación en superficie de la ubicación de la fuente sísmica

Escala Modificada de Mercalli: Es una escala compuesta por 12 niveles de

intensidad que van desde los movimientos imperceptibles hasta los fuertes y

destructores, y que son designados con números romanos.

Estación sismográfica o sismológica: Sitio en donde uno o más sismógrafos

son instalados con el fin de registrar ondas sísmicas.

Falla: Superficie de contacto entre dos bloques que se desplazan o han sido

desplazados en el pasado en forma diferencial uno con respecto al otro y que en

el momento de formación estaban unidos. Se pueden extender espacialmente por

varios cientos de km y en forma temporal por varios millones de años. Una falla

19

activa es aquella en la cual ha ocurrido desplazamiento en los últimos 2 millones

de años.

GAP: Región geográfica donde históricamente han ocurrido sismos destructores,

donde no ha vuelto a ocurrir sismos de magnitudes similares y muestran un nivel

de actividad sísmica por debajo de lo normal en las últimas decenas o centenas de

años. También es conocido como silencio sísmico, y se denomina una zona de

gran peligro ya que no se presenta constantemente liberación de energía.

Geófono: Aparato de escucha, amplificador y transmisor, para detectar los ruidos

subterráneos u ondas sonoras que se propagan por el suelo, particularmente las

ondas sísmicas.

Hipocentro o Foco: Punto en el interior de la Tierra, en el cual se da inicio a la

liberación de energía causada por la ruptura y generación de un sismo, este punto

indica la localización de la fuente sísmica.

Hora o tiempo origen: Corresponde al momento en que se produce la relajación

súbita de los esfuerzos, es decir, el momento en que se inicia la ruptura en el foco.

Esta puede ser referida a la hora local u hora estandarizada universal (UTC).

Hora de llegada: Momento en que una onda sísmica correspondiente a un evento

sísmico llega a la estación sismográfica donde es registrada por el sismógrafo.

Latitud, longitud del epicentro de un sismo: El epicentro de un sismo se

describe como la intersección de 2 coordenadas geográficas. Las coordenadas

geográficas son la latitud y la longitud, estas son tomadas desde la línea ecuatorial

y el meridiano de Greenwich, la latitud va desde el ecuador hasta los polos

geográficos de nuestro planeta, siendo positivo cuando nos dirigimos hacia el

norte y negativo cuando nos dirigimos hacia el sur. La longitud por su parte va

20

desde el meridiano de Greenwich, esta es una línea imaginaria trazada desde el

polo sur al polo norte que pase por la ciudad de Greenwich en Inglaterra, esta se

puede tomar como positiva si nos movemos hacia el ESTE o negativa si nos

movemos hacia el OESTE.

Intensidad: Medida de los efectos producidos por un sismo en personas,

animales, estructuras y terreno en un lugar particular. Los valores de Intensidad se

denotan con números romanos en la Escala de Intensidades de Mercalli

Modificada (Wood y Neumann, 1931). La intensidad no sólo depende de la fuerza

del sismo (magnitud) sino que también de la distancia epicentral, la geología local,

la naturaleza del terreno y el tipo de construcciones del lugar.

Intervalo de recurrencia: Tiempo aproximado entre los terremotos de una área

específica y activamente sísmica.

Isosistas o Línea de enlace sísmico: Línea que conecta puntos de la corteza

terrestre en donde la intensidad de los terremotos es la misma. Generalmente es

una curva cerrada alrededor del epicentro.

Límite de placa: Es el lugar donde dos o más placas están en contacto, existen

tres límites de placa: límites divergentes, límites convergentes y límites

transformantes.

Llegada o arribo: La aparición de la energía sísmica en diferentes tipos de ondas

elásticas en una estación sismológica.

Magnitud: Generalmente, el tamaño de los sismos se lo indica en términos de

magnitud la cual está relacionada con la energía liberada en la fuente sísmica. Es

un parámetro único que no depende de la distancia a la que se encuentre el

observador a diferencia de la Intensidad.

21

Magnitud Local (Ml): Este tipo de magnitud es conocida comúnmente como la

“Magnitud o Escala de Richter” y se indica como Ml y es una de las magnitudes

que reporta la Red Sismológica Nacional de Colombia. Para su cálculo, se mide la

amplitud de las mayores ondas registradas, usualmente las ondas S.

Magnitud de Momento (Mw): Es una de las escalas más recientes desarrollada

por Kanamori en 1977 y es una de las magnitudes que reporta la Red Sismológica

Nacional de Colombia. Está basada en el cálculo del momento sísmico (Mo) del

cual toma su nombre. El momento sísmico es una medida del tamaño de un sismo

basada en el área de la ruptura de la falla, el promedio del desplazamiento de la

misma y la fuerza necesaria para generar este movimiento. De esta forma el

momento sísmico, y por lo tanto la magnitud de momento, representa de forma

más directa y precisa la energía liberada en la fuente sísmica que otro tipo de

magnitudes y es comúnmente usada para sismos grandes ya que no tiene los

inconvenientes, para este tipo de sismos, que otras escalas de magnitud.

Manto: Capa de la tierra que se encuentra entre la corteza y el núcleo exterior de

la tierra. Tiene aproximadamente 2900 kilómetros de espesor y es la capa con

mayor volumen de la tierra (aproximadamente el 87% del volumen de la Tierra), se

divide en manto superior y manto inferior.

Mesozoico: Era que se extiende desde 250 hasta 65 millones de años. La palabra

mesozoico viene del griego que significa "vida media". Los períodos que

comprende son: Triásico, Jurásico y Cretácico.

Núcleo: La parte interna de la Tierra, se divide en núcleo interno y núcleo externo,

el núcleo interno es sólido y tiene un radio de aproximadamente 1300 kilómetros.

El núcleo externo es fluido y es de aproximadamente 2300 kilómetros de espesor,

compuestos principalmente por Hierro (Fe) y Níquel (Ni).

22

Obducción: Hace alusión al "choque de los continentes", es decir, representa un

conjunto de procesos que llevan a las "placas de corteza exclusivamente

continental" a colisionar, incrustándose una en otra y creciendo en extensión. La

Obducción hace crecer a los continentes como un mosaico, al adherirse diferentes

placas continentales a lo largo del tiempo.

Onda: Una onda es una perturbación que se propaga desde el punto en que se

produjo hacia el medio que rodea ese punto. Las ondas materiales (todas menos

las electromagnéticas) requieren un medio elástico para propagarse. El medio

elástico se deforma y se recupera vibrando al paso de la onda.

Ondas de cuerpo: Se les llama así a las ondas que se propagan a través del

interior de la tierra. Por ejemplo: las ondas P y S.

Onda expansiva o elástica: Las ondas sísmicas se comportan como ondas

elásticas las cuales son la propagación de perturbaciones temporales del campo

de esfuerzos que generan pequeños movimientos en un medio. Las ondas

sísmicas pueden ser generadas por movimientos sísmicos (naturales), o también

pueden ser generadas de forma artificial (explosiones).

Onda de Love: Son ondas superficiales que tienen un movimiento horizontal y

perpendicular a la dirección de propagación, son transversales o de corte a la

dirección de propagación.

Ondas P: Las ondas P (PRIMARIAS) son ondas longitudinales, lo cual significa

que el medio por el cual se propagan es alternadamente comprimido y dilatado en

la dirección de la propagación. Estas ondas viajan a una velocidad mayor que la

velocidad de las ondas S y pueden viajar a través de cualquier tipo de material.

23

Ondas S: Las ondas S (SECUNDARIAS) son ondas transversales o de corte, lo

cual significa que el medio de propagación es desplazado perpendicularmente a la

dirección de propagación, hacia un lado y hacia el otro. Las ondas S pueden viajar

únicamente a través de sólidos debido a que los líquidos no pueden soportar

esfuerzos de corte.

Ondas Rayleigh: Onda superficial que se mueve en forma retrógrada y elíptica.

Son ondas con velocidad muy baja y se sienten como un movimiento ondulado o

rodante.

Paleozoico: Primer era del Fanerozoico, que transcurre desde 540 hasta hace

250 millones de años. Comprende los períodos: Cámbrico, Ordovícico, Silúrico,

Devónico, Carbonífero y Pérmico.

Placa (tectónica): Divisiones de la litósfera de la Tierra, también llamadas placas

listosféricas, extensas y relativamente rígidas, que se mueven en relación con

otras placas de la litósfera. Las placas interactúan entre ellas en zonas

denominadas límites de placa convergentes, divergentes, y Transformantes.

Precámbrico: Tiempo geológico precedente al Cámbrico, que abarca los 4.500

millones de años que van desde la formación de la Tierra hasta hace 540 millones

de años

Precursores o Premonitorios: En ciertos casos es posible observar algunos

temblores pequeños con anterioridad al sismo principal. A éstos se les denomina

precursores. Sin embargo, éstos no suceden con la suficiente regularidad como

para ser utilizados a modo de predecir terremotos de mayor magnitud.

Réplicas: Después que se produce un sismo de gran magnitud, es posible

esperar la ocurrencia de muchos sismos de menor tamaño, en inmediaciones al

24

hipocentro del sismo principal. A estos pequeños sismos se les denomina réplicas

o sismos posteriores al sismo principal. Algunas series de réplicas duran largo

tiempo, incluso prolongarse por años. La zona que cubre los epicentros de las

réplicas se llama "área de réplicas".

Sismo: Corresponde al proceso de liberación de energía y generación

como posterior propagación de ondas por el interior de la Tierra. Al llegar a la

superficie de la Tierra, estas ondas son percibidas tanto por la población como

por estructuras (Dependiendo de la Magnitud, distancia epicentral, geología local,

profundidad y otros factores).

Sismógrafo: Instrumento que registra las ondas sísmicas.

Sismograma: Registro hecho por un sismógrafo.

Sismología: Rama de la geofísica que estudia los sismos y las propiedades

elásticas de la Tierra. Sus principales objetivos son: a) el estudio de la

propagación de las ondas sísmicas en el interior de la Tierra a fin de conocer su

estructura interna, b) el estudio de las causas que dan origen a eventos sísmicos y

c) la prevención de daños. La sismología incluye, entre otros fenómenos, el

estudio de maremotos y marejadas asociadas (tsunamis) y vibraciones asociadas

a erupciones volcánicas.

Sismólogo: Persona que aplica y estudia los principios y procedimientos

sismológicos en su trabajo.

Subducción: Deslizamiento del borde de una placa de la corteza terrestre por

debajo del borde de otra, en un límite convergente.

25

Tsunamis: Los terremotos muy grandes, cuyas zonas de ruptura están bajo el

mar o en las cercanías de la costa, producen cambios de elevación en la

superficie y el fondo oceánico. Estos cambios topográficos generan olas que se

propagan a partir del epicentro y que pueden alcanzar alturas de varias decenas

de metros sobre el nivel normal del mar. Estas olas se llaman "tsunamis", término

derivado del japonés que significa literalmente ola de bahía.

26

RESUMEN GENERAL DE TRABAJO DE GRADO

TITULO: Correlación de eventos sísmicos con la temperatura ambiental, en el Área Metropolitana de Bucaramanga.

AUTOR: Francys Daniela Herrera Cala FACULTAD: Ingeniería Civil DIRECTOR: Samuel Montero Vargas

RESUMEN

Un tema particular que afecta y genera preocupación a la comunidad del Área Metropolitana de Bucaramanga, es el alto riesgo sísmico que ésta presenta por las diferentes fallas que se encuentran alrededor y en el interior de los municipios aledaños. Principalmente la falla de Santa Marta-Bucaramanga y el Nido Sísmico de la Mesa de los Santos. Este trabajo de grado, presenta una correlación de los eventos sísmicos exteriorizados en el Nido sísmico de la Mesa de los Santos, con la temperatura media, máxima y mínima del aire, para las estaciones meteorológicas con información climatológica disponible como lo son la estación de la UIS, Llano Grande y Palonegro, en los periodos de tiempo con los que cuenta cada una. En general, el rango de tiempo utilizado se contempló desde el día primero de Junio de 1993 hasta la fecha que limitaba cada estación. Los datos correspondientes a los eventos sísmicos fueron consultados en el catálogo de sismicidad de la Red Sismológica Nacional de Colombia (RSNC), disponible en línea y los de temperatura, directamente con el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). Una vez se dispuso de la información necesaria para realizar el estudio, esta se organizó de forma adecuada para efectuar el análisis estadístico, basado en la correlación de Pearson, y la regresión logística. Los resultados de las correlaciones realizadas describen que si existe una correlación inversa entre estos dos parámetros, no fuerte, pero sí significativa estadísticamente, principalmente con la temperatura máxima registrada por la estación de Llano Grande. Respecto a los resultados de la regresión logística, se determinó la probabilidad de que se genere un evento sísmico cuando la temperatura disminuye en un grado, dado por un porcentaje que oscila entre el 10,7% y el 37,1%, para los diferentes modelos establecidos que representan dichas probabilidades. PALABRAS CLAVES: Evento sísmico, temperatura, correlación, Nido sísmico, regresión logística.

27

GENERAL SUMMARY OF WORK OF GRADE

TITLE: Seismic event correlation with temperature, in the Bucaramanga´s Metropolitan Area.

WRITER: FRANCYS DANIELA HERRERA CALA FACULTY: Civil Engineering PROYECT MANAGER: Samuel Montero Vargas

ABSTRACT

A particular topic that affects and makes the Bucaramanga’s Metropolitan Area community preoccupied, is the high seismic risk presented by different faults that are around and in the near towns. Principally in the Santa Marta-Bucaramanga fault and in the Mesa de los Santos Seismic Nest. This thesis presents a correlation of the seismic events exteriorized in the Mesa de los Santos Seismic Nest, to the average, maximum, and minimum air temperature, for meteorological stations with climatologic information available as UIS station, Llano Grande and Palonegro, in the time periods that each one counts. In general, the time range utilized was contemplated from the first day of June in 1993 until the date that limited each station. The data correspondent to seismic data were consulted in the Seismic Catalog from the Colombian Seismic National Network (RSNC), available online and the temperature, directly with the Institute of Hydrology, Meteorology and Environmental Studies (IDEAM). Once available the required information to realize the study, this was organized in a proper way to make statistic analysis, based in the Pearson correlation, and logistic regression. The results of the made correlations describe that there is a correlation between these two parameters, not strong, but statistically significant, mainly with the maximum temperature registered by Llano Grande station. About the logistic regression results, it was determined the probability of the generation of a seismic event when the temperature falls in one degree Celsius, by a percentage that oscillates between 10,7% and 37,1%, for the different established models that represent those probabilities. KEY WORDS: Seismic event, temperature, correlation, Seismic nest, logistic regression.

28

INTRODUCCIÓN

El Área Metropolitana de Bucaramanga se encuentra ubicada en una zona de alto

riesgo sísmico, aproximadamente a 35 kilómetros de distancia de la Mesa de los

Santos, epicentro de una de las fallas con más actividad sísmica en el mundo.

Esto categoriza a Bucaramanga como la región sismoactiva con mayor producción

de sismos en Colombia, como lo afirma Elkin de Jesús Salcedo2.

Si bien es claro que no se han desarrollado investigaciones del comportamiento

que puede tener un evento sísmico ante un cambio de temperatura, respecto al

tema de sismicidad en la región, se han llevado a cabo diferentes estudios que

básicamente se enfocan en la convergencia de placas y el sistema de fallas que

presenta el llamado Nido Sísmico de Bucaramanga.

Con el fin de estudiar qué correlación puede tener la temperatura ambiental y los

eventos sísmicos, se propone este trabajo, que conlleve a determinar si existe

esta relación, mediante la recolección de datos correspondientes a los eventos

sísmicos de los últimos 20 años exteriorizados en el nido sísmico de la Mesa de

los Santos, y la temperatura ambiente del Área Metropolitana de Bucaramanga, y

su estudio mediante un análisis estadístico.

2 SALCEDO, Elkin de Jesús. Estudio de Sismicidad Histórica en la Región de Bucaramanga

(Colombia).[En Línea].[consultado 24 May. 2012]. Disponible en <http://www.accefyn.org.co/revista/Vol_23/87/233-248.pdf>

29

1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

Teniendo en cuenta que el área metropolitana de Bucaramanga se encuentra en

una zona de alto riesgo sísmico, que su amenaza se origina en fallas como la falla

frontal de la cordillera oriental y el nido sísmico de la Mesa de los Santos, y que la

percepción de los habitantes de la región es que posterior a periodos de tiempo

con altas temperaturas ambientales ocurren eventos sísmicos de cierta magnitud,

se considera de gran conveniencia determinar si existe una correlación entre

estos.

Las deformaciones semielásticas que se dan en los alrededores de los contornos

de las placas que se chocan entre sí, son producidas por los movimientos entre

las placas tectónicas, por lo cual se almacena lentamente energía elástica dentro

de las franjas lindantes trastornadas, y no solo en estos límites, si no más adentro

de ellos, también se acumula energía. La densidad de la energía, no depende

únicamente de las deformaciones generadas, también influyen características

geométricas y mecánicas de los medios. Entonces, el sismo se origina cuando las

fuerzas de las placas debidas al movimiento, prevalecen a las que tratan de

conservar unidos los contactos de placas, las cuales se mueven una respecto a la

otra, de tal modo que se ocasiona una ruptura repentina en los contactos, con

gran parte de la energía elástica que había sido almacenada en las

deformaciones3.

La energía almacenada en los contornos de la placa, puede liberarse en forma de

ondas mecánicas, ruido o temperatura. Esa liberación en forma de temperatura,

3 SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica. 2 ed. Bogotá: Ediciones uniandes, 1995. P. 60 y

61

30

podría afectar la temperatura del ambiente en el entorno cercano, en periodos de

tiempo anteriores al sismo.

En relación a la predicción de sismos en Colombia, se han iniciado investigaciones

que permitan generar alertas tempranas ante esos sucesos, como la propuesta

desarrollada por el docente de la Universidad Nacional de Colombia (UN), basada

en los cambios electromagnéticos que presenta la ionosfera (capa superior de la

atmósfera) previo al acontecimiento sísmico4.

Determinar si existe la correlación planteada, podría utilizarse como un

mecanismo de predicción, para generar alertas tempranas, en el contexto del área

metropolitana de Bucaramanga.

4Agencia de noticias UN. Proponen método para predecir sismos. [En línea]. [Consultado 24 Jul.

2012]. Disponible en <http://www.agenciadenoticias.unal.edu.co/en/detalle/article/proponen-metodo-para-predecir-sismos.html>

31

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar la correlación entre los eventos sísmicos presentados en el área

metropolitana de Bucaramanga, generados en el Nido Sísmico de la Mesa de los

Santos y la temperatura media máxima y mínima del aire, de acuerdo con la

información disponible de los dos parámetros.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Recolectar información sobre los mecanismos de liberación de energía de los

sismos y el mecanismo de falla del Nido Sísmico de la Mesa de Los santos.

Realizar una investigación de los eventos sísmicos generados en el Nido

Sísmico de la Mesa de los Santos, calcular la energía liberada de éstos, y

acumularla diaria y semanalmente.

Indagar sobre las estaciones climatológicas ubicadas en el Área Metropolitana

de Bucaramanga, que tienen información de temperatura disponible,

recolectarla y organizarla estratégicamente.

Comparar gráficamente la energía liberada y la temperatura tanto diaria como

semanal.

Determinar por medio de un análisis estadístico denominado correlación de

Pearson, si existe una correlación entre los eventos sísmicos y la temperatura,

presentados en el Área Metropolitana de Bucaramanga.

32

3. JUSTIFICACIÓN

Según Fredy Ragua Casa, coordinador del Comité Local para Prevención y

Atención de Desastres (Clopad): “Por regla general, Bucaramanga y su área

metropolitana siempre ha sido una zona con alta actividad sísmica. Esto se debe a

que en este lugar convergen tres fallas geológicas y el nido sísmico de la Mesa de

los Santos, el segundo de mayor actividad en el mundo..”5, esta es una realidad,

que quizá la mayoría de gente conoce, además se escucha decir a la población,

en tiempos en los que las temperaturas son bastante altas, que va a temblar; lo

que principalmente llamó la atención de este estudio, y por lo cual este trabajo de

grado pretende determinar si dichas percepciones tienen fundamento y si existe

una correlación entre estos dos conceptos, sismo y temperatura.

Generalmente no se tiene un concepto claro de qué es un sismo, pero la mayoría

de veces podemos sentirlos, por lo cual, casi siempre, se refiere a estos cómo

diciendo que la tierra se ha movido, un concepto no tan errado, pero del cual se

debe tener claridad. Un sismo es una vibración generada en las diferentes capas

de la tierra y producida por liberación de energía que se causa al rozar o quebrar

un bloque de la corteza terrestre.

Uno de los mayores aportes que puede aportar la ciencia al bienestar de los

ciudadanos, es lograr evidenciar eventos premonitorios, que puedan alertar a los

sistemas de emergencia, y lograr salvar vidas. Sin pretender proponer un sistema

de predicción de sismos, se espera con este trabajo entender el fenómeno que

puntualmente ocurre en el Área Metropolitana de Bucaramanga, y que sirva de

insumo para posteriores trabajos de investigación.

5 DIEZ, Janna Melissa. Prevención en Bucaramanga. [En Línea]. [Consultado 4 abr. 2012].

Disponible en <http://interesesculturalesjanadiez.blogspot.com/2010/03/prevencion-en-bucaramanga.html>

33

4. ALCANCE

El Área Metropolitana de Bucaramanga, se encuentra ubicada en una zona de alto

riesgo sísmico, debido a su cercanía a diferentes fallas activas. Existe una

percepción de que estos eventos sísmicos de cierta magnitud se presentan justo

días después de altas temperaturas ambientales.

Teniendo en cuenta que hay ciertas fallas que generan los eventos registrados en

el Área Metropolitana de Bucaramanga, y que una de estas es el nido sísmico de

la Mesa de los Santos ubicado aproximadamente a 35 km del Área Metropolitana

de Bucaramanga, donde se registra una importante cantidad de sismos

mensualmente, el trabajo se enfocó en establecer una correlación entre la

temperatura del aire y los eventos de esa fuente sísmica.

El Instituto Colombiano de Geología y Minería (Ingeominas), cuenta con un

servicio geológico llamado Red sismológica Nacional de Colombia (RSNC), que se

encarga de informar sobre la ocurrencia de sismos, resuelve preguntas y además

cuenta con un catálogo de sismicidad que se encuentra disponible en la web6, y

del cual se tomaron los eventos sísmicos disponibles, considerados en la

investigación. Así mismo cuenta con una red de estaciones llamada Red Nacional

de Acelerógrafos de Colombia, la cual esta encargada de registrar los eventos

ocurridos en el territorio nacional7.

6 COLOMBIA, INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGIA Y MINERIA. Red Nacional Sismológica

de Colombia. [En Línea]. [Consultado 22 mar. 2012]. Disponible en <http://seisan.ingeominas.gov.co/RSNC/>. 7 COLOMBIA, INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGIA Y MINERIA. Red Nacional de

Acelerógrafos de Colombia. [En Línea]. [Consultado 22 mar. 2012]. Disponible en < http://seisan.ingeominas.gov.co/RNAC/>.

34

El catálogo de eventos sísmicos de la Mesa de los Santos proveniente del

Ingeominas, cuenta con información disponible a partir del primero de Junio de

1993. Ésta se clasificó por años para facilidad de la manipulación de datos, y se

hizo una conversión de magnitudes para posteriormente calcular la energía

liberada de cada uno de los sismos y luego acumularla diaria y semanalmente.

En relación con los datos de temperatura, se procesó la información proveniente

del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), para las

tres estaciones que cuentan con disponibilidad de este tipo de registro, en los

cuatro municipios del Área Metropolitana de Bucaramanga, como lo son: Estación

UIS, Llano Grande y Palonegro. La información suministrada se encontró limitada

por el tiempo hasta el cual el IDEAM disponía registros.

Los datos recolectados de los dos parámetros mencionados, fueron analizados

estadísticamente mediante el método de correlación de Pearson, de la siguiente

manera:

Correlación de la energía liberada semanal acumulada, con la temperatura

media, máxima y mínima de la misma semana.

Correlación de la energía liberada semanal acumulada, con la temperatura

media, máxima y mínima de la semana anterior.

Correlación de la energía liberada diaria, con la temperatura media, máxima y

mínima del día anterior.

Correlación de la energía liberada diaria, con la temperatura media, máxima y

mínima de dos días anteriores.

Correlación de la energía liberada diaria, con la temperatura media, máxima y

mínima de tres días anteriores.

35

5. ESTADO DEL ARTE

No se tienen registros de estudios en el Área Metropolitana de Bucaramanga, en

relación al tema que compete a este trabajo, teniendo en cuenta que es una

ciudad con alta actividad sísmica, y que además se generan eventualmente altas

temperaturas, en tiempos en los cuales ocasionalmente se registran eventos

sísmicos de cierta importancia.

Alrededor del mundo, hay gran cantidad de países en los que se han presentado

catástrofes por los eventos sísmicos de gran magnitud que se han generado, por

lo cual surge la pregunta, de si estos eventos podrían predecirse, y se buscan

indicios o parámetros con los cuales se logre predecir un evento sísmico.

En Pakistán e Irán, se han llevado a cabo investigaciones para correlacionar estos

parámetros y se han publicado los artículos “Effects of Temperature Increase on

Earthquake Frequency and Depth in Northern Pakistan” en el año 2010, por

Muhammad Usman, Mamoru Murata, Muhammad Zafar y Najeeb Ahmad Amir8, el

cual plantea un estudio para determinar la correlación que puede existir entre el

aumento de la temperatura y la frecuencia de los terremotos. La metodología

utilizada para llevar a cabo la investigación, fue en primera instancia, determinar el

área de estudio, y la duración de este, posteriormente un estudio de temperatura y

finalmente el estudio sismológico. La investigación mostró una relación positiva

entre el aumento de la temperatura, y la frecuencia de los terremotos en el norte

de Pakistán.

8 MUHAMMAD, Usman., et al. Effects of Temperature Increase on Earthquake Frequency and

Depth in Northern Pakistán. Vol. 1 (2011). [En línea]. [Consultado 28 Feb. 2012]. Disponible en <http://www.ipcbee.com/vol1/39-B078.pdf>

36

El otro artículo relacionado con el tema de investigación, es “Relation between

integral effect of sub-surface temperature variation (I) and seismic effects” en el

año 20099, en el que se introduce un parámetro, que refiere al efecto de las

variaciones de temperatura en la actividad sísmica, el cual parece tener una

relación directa, con la magnitud de los terremotos, y una relación inversa con la

distancia entre el foco del evento, y la estación de medida de la temperatura. Esta

suposición fue evaluada mediante diferentes ecuaciones, y rangos de magnitudes,

para lo cual el estudio arrojo esta lógica afirmativa.

En relación a investigaciones que se han llevado a cabo del Nido Sísmico de

Bucaramanga o de la Mesa de los Santos, en un estudio elaborado por Zhang Jian

Paul G. Richards y David Schaff, titulado “Wide-scale detection of earthquake

waveform doublets and further evidence for inner core super-rotation”, en donde se

evaluaron más de 100 dobletes en más de cinco zonas de subducción, y que

incluyó el Nido Sísmico de Bucaramanga. Presumiendo como doblete, un par de

terremotos que son repetitivos en la misma posición. Analizar éstos, resultarían de

gran importancia para estudiar la física de los terremotos, así como los cambios en

el núcleo interior. Se seleccionaron los eventos con magnitud de ondas internas

mb 4, y además afirma que en este nido se producen alrededor de ocho

terremotos cada año de magnitud mb 4.7.

En la región del Nido de Bucaramanga, se encontró un multiplete de 19 terremotos

localizados entre 6.5◦N a 7.2◦N y 73.4◦W a 72.7◦W, en la Figura 1, se observa la

situación, en donde los puntos rojos representan este multiplete y los azules los

datos que se tuvieron en encuentra en el estudio, el triangulo representa la

estación CHTO, desde la cual se usan ondas para encontrar los terremotos

repetitivos. También se revela en este estudio, que para dobletes registrados en

9 H, Jalal Kamali., et al. Relation between integral effect of sub-surface temperature

variation (I) and seismic effects. (2009). [En línea]. [Consultado 28 Feb. 2012]. Disponible en

<http://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/9/1815/2009/nhess-9-1815-2009.pdf>

37

Brasil, Islas Salomón, Bucaramanga, Australia y Tailandia, muestran un cambio

temporal muy poco o casi nulo en el interior del núcleo, cuyas rutas

correspondientes son casi paralelas al plano ecuatorial10.

Figura 1. Mapa ubicación multiplete Nido Sísmico de Bucaramanga.

Fuente: Jian, Zhang, Paul G. Richards, and David P. Schaff, 2008.

Estudios como este, y como diferentes autores en sus artículos expresan, el Nido

Sísmico de la Mesa de los Santos se encuentra catalogado como una de las

zonas de más actividad sísmica en el mundo, y por tal motivo se han generado

interrogantes e investigaciones que conlleven a determinar la situación que se

presenta en el interior de la tierra y el origen de este Nido Sísmico, como es el

caso de la investigación hecha por Calos E. Coral Gómez, llamada “ La

convergencia de placas en el Noroccidente Suramericano y el origen del Nido de

Bucaramanga”, quien se encargó de estudiar y evaluar diferentes hipótesis que se

10 Jian, Zhang, Paul G. Richards, and David P. Schaff. Wide-scale detection of earthquake

waveform doublets and further evidence for inner core super-rotation [En línea]. (2008). [Consultado 07 Mar. 2013]. Disponible en <http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=a9h&AN=33985000&lang=es&site=ehost-live>

38

han investigado a través del tiempo, nombra que quizá algunas se enfocaron en

una sola zona, que otras quedaron incompletas, concluye entonces que a pesar

de que el factor de calidad mecánica, y los altos valores de este son

características del material litosférico, y que éstos se encuentran presentes en el

Nido Sísmico de Bucaramanga, no necesariamente este demuestra una zona de

subducción de litosfera oceánica bajo el continente, sino que en un mejor

concepto, manifiesta posiblemente características más complejas en la región11.

Otra de las grandes conclusiones que obtuvo de los resultados de la investigación,

es que la sismicidad presentada en Santander por el nido, aparece en condiciones

de compresión subecuatoriales y que además esta se encuentra condicionada al

incremento de los esfuerzos tectónicos que se exteriorizan en el recodo de la

Cordillera Oriental al cambiar su sentido de orientación. Un bloque “blando” que se

encuentra presente en el manto de la Cordillera, ayuda que en el Nido de

Bucaramanga se concentren esfuerzo en el bloque “rígido”. Esta concentración de

esfuerzos, y el incremento de los mismos, parece tener su origen hacia el bloque

andino en la convergencia de placas listosféricas12.

11

CORAL, Carlos. La convergencia de placas en el Noroccidente Suramericano y el origen del Nido de Bucaramanga. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Vol. 17, No. 66 (Mayo, 1990); p. 521-529. [Consultado 07 Mar. 2013]. Disponible en <http://www.accefyn.org.co/revista/Volumen_17/66/521-529.pdf> 12

Ibid

39

6. MARCO TEÓRICO

6.1 ORÍGENES Y EVOLUCIÓN DE LA TIERRA

Para llegar a comprender como se originaban los sismos y estudiar mas a fondo la

conformación y las características de éstos, surgieron gran cantidad de teorías,

entre las cuales se encuentra la del Big Bang o gran explosión, que es sobre la

que actualmente se plantea el origen del universo para los astrónomos.

6.2 CONFORMACIÓN DE LA TIERRA

La tierra se encuentra conformada por diferentes capas o cascarones esféricos

que poseen diferentes características físico-químicas y espesores, como se puede

observar en la Figura 2. La temperatura de la tierra va desde un máximo en su

centro hasta un mínimo en su superficie, lo que conforma el gradiente térmico o de

temperaturas. Según Sarria “En términos generales, la temperatura del interior

terrestre puede estimar que varia entre la correspondiente a la superficie, unos

pocos grados centígrados, la del centro de la tierra, que puede ser un poco

superior a cuatro mil doscientos grados centígrados”13. En la Figura 3, se observa

el comportamiento de la temperatura interna de la tierra en función de su

profundidad, en donde se percibe que el manto puede llegar a tener temperaturas

hasta de 3800°C, el núcleo exterior hasta aproximadamente 4000°C y el interior

aumenta hasta un poco menos de los 4300°C.

13

Ibid., p.37.

40

Figura 2. Sección transversal de la Tierra

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

Figura 3. Variación de la temperatura con la profundidad de la tierra y

fenómenos principales asociados.

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

Manto superior

Zona de

transición

Zona de

transición

Zona de

transiciónNúcleo interior

Metal sólido

Corteza

Manto interior

Núcleo exterior

Metal líquido

15 400 900 2700 2883 4980 5120 6371

Profundidad (km)

1000 2000 3000 4000 5000 6000

MantoNúcleo exterior

líquido

Núcleo interior

sólido

Temperatura de la lava

Temperaturas requeridas para

desfases en velocidades de

ondas sísmicas

Geotérmica por debajo

de punto de fusión

Temperatura de fusión del hierro

Geotérmica por debajo

de punto de fusión

Núcleo de hierro se

solidifica

Geotérmica sobre punto

de fusión

Fusión de núcleo de

hierro

Se inicia fusión de

manto

1000

2000

3000

4000

5000

Tem

pe

ratu

ra t

err

estr

e(°

C)

Profundidad (km)

41

6.3 TECTÓNICA DE PLACAS

A lo largo de los años se ha estudiado la tectónica de placas por grandes

científicos, para llegar al conocimiento que se tiene actualmente. Los cambios que

ha sufrido la superficie terrestre desde su origen, por los desplazamientos que las

placas tectónicas que la conforman han tenido y seguirán teniendo14, se

denomina deriva continental, como se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Variación en la posición de los continentes.

Fuente: http://www.conevyt.org.mx/cursos/cursos/riquezas/recursos/revista/revista4.htm

14

Ibid., p.57.

225 millones de años

180 millones de años

135 millones de años

65 millones de años

Actualmente

42

En la Figura 5, se muestra un modelo actual de lo referente a las placas

tectónicas. En total son 22 placas, aunque en la imagen se refiere solo a las

placas principales. Se dice que la placa del pacífico, según Le Pichon, es la de

mayor área, y está claramente definida. Todas las placas permanecen en continuo

movimiento, y a una velocidad determinada en cm/año; la dirección en la que su

mueven las placas y el que estas tengan contacto entre si, es lo que genera

actividad sísmica15.

Se puede observar claramente en la imagen, que para el territorio Colombiano, las

placas que están afectando la zona son: La placa de Nazca, la paca Caribe y a

placa de Sur América.

6.3.1 Origen de los sismos. Los sismos son generados por los movimientos

relativos de las placas tectónicas que chocan entre si, y generan deformaciones

semielásticas, al presentarse este fenómeno, se hace que se acumule energía

elástica lentamente dentro de las franjas deformadas que conformas los limites y

aun mas adentro de estos, también se acumula energía. La densidad de la

energía no depende únicamente de las deformaciones, sino que las características

geométricas y la mecánica de los medios, también hacen parte de la cantidad de

energía que se acumula por unidad de volumen. Entonces, un sismo se origina,

cuando las fuerzas de las placas, debidas al movimiento, prevalecen a las que

tratan de conservar unidos los contactos de placas, las cuales se mueven una

respecto a la otra, de tal modo que se ocasiona una ruptura repentina en los

contactos, con gran parte de la energía elástica que había sido almacenada en las

deformaciones16.

15

Ibid., p.60 16

Ibid., p.60 y 61

43

Figura 5. Principales placas tectónicas.

Fuente:http://ciclosolar24.blogspot.com/2011/01/que-pasa-con-las-placas-tectonicas.html

Sin importar el sentido del desplazamiento que tienen las placas, siempre existirán

grandes fuerzas de fricción actuando, estas fuerzas son muy grandes, ya que las

masas que producen dichos desplazamientos son enormes y se genera un

intercambio de energía potencial y cinética. El desplazamiento entre placas es

relativo, y este se produce en periodos de tiempo aproximadamente aleatorios. En

los momentos en que no hay movimiento, se esta generando una deformación

interna entre los bloques que actúan, hasta que se pierde el equilibrio y se genera

un movimiento relativo de un bloque respecto al otro17.

El contacto entre las placas que se encuentra en acción, involucra una situación

de múltiples fuerzas que intervienen, como fuerzas de fricción, cohesión y fuerzas

cortantes, derivado de las dificultades del medio, y la situación poder ser mas

compleja cuando hay presencia de agua en aproximadamente los primeros 10

17

Ibid., p.61.

44

kilómetros de la corteza terrestre. El contacto entre placas no es tan simple como

la superficie que une a dos cuerpos, sino como si una superficie penetrara a la

otra, es decir una especie de superposición entre los cuerpos, lo que indica una

especie de volumen de contacto. Además no necesariamente esta superficie de

contacto es plana, pueden encontrarse superficies curvas, en donde el estado de

esfuerzos es más complejo18.

El movimiento de las placas se da en un rango de velocidad muy baja, entre los 10

y 120 mm/año. El resultado de estos desplazamientos, lento pero constante, se ve

reflejado quizá en centenares o millares de años. Cuando las fuerzas de empuje

superan a las de cohesión y fricción que se encuentran en los límites de los

bloques en movimiento, la energía acumulada lentamente se libera de forma

repentina, y esta se disipa mediante ondas que son portantes de energía elástica.

Entonces se dice que ha ocurrido un sismo19.

Existen diferentes ambientes tectónicos en los que se produce un sismo, como se

nombran a continuación20:

Zonas de subducción: son llamados sismos de interplaca, ya que en el choque

entre dos placas, una se desliza por encima de la otra, y el material formado

por las dorsales marinas, lo hace desaparecer la placa inferior.

Zona de Benioff de la placa subducida: esta es un complemento de la

subducción nombrada anteriormente. Esta falla tiene la particularidad de que

cuando se penetra en el interior terrestre, lo hace con un buzamiento que

depende de las condiciones regionales; esta inclinación varía desde unos diez

a quince grados, hasta llegar a superar los cuarenta y cinco grados.

18

Ibid., p.62. 19

Ibid., p.62. 20

Ibid., p.63.

45

Fallamientos geológicos activos en el interior de una placa tectónica: son

sismos muy frecuentes, generados en zonas de debilidad, en donde los

esfuerzos son liberados ocasionalmente.

Sismos intraplaca: son generados en el interior de la placa, lejanos de los

contornos y zonas de falla. Posiblemente originados por la acumulación de

esfuerzos residuales en procesos cinemáticos anteriores, y que al liberarse

producen un sismo. Esta modalidad de sismo puede afectar ciudades que se

han construido sin tener en cuenta esta actividad sísmica.

Actividad volcánica: por lo general no ocasiona sismos de magnitudes altas,

aunque en caso de una erupción muy grande, podría producir daños en zonas

aledañas.

Actividad humana: son las originadas por explosión de bombas atómicas,

cargas de dinamita o por derrumbes en actividad minera.

Las fallas geológicas se presentan en la interacción de dos bloques que cuando se

desplazan horizontalmente, casi paralelas, pero en sentido contrario; como se

muestra en la Figura 6. El material comprendido en la zona de falla en la línea cd,

tiene una cohesión perteneciente a la de la roca, además de la compresión

ejercida por el empuje de las fuerzas que deslizan las placas, también actúa la

componente horizontal del esfuerzo debido al peso. La línea ab que siempre

permanecerá recta y continua cuando no han actuado las fuerzas F, pero en el

momento en que estas fuerzas comienzan a actuar, esta línea empieza a

ondularse y se produce otro campo con otras deformaciones; la intensidad de este

campo está asociada a la curvatura que se forma, y aumenta gradualmente con el

tiempo. Las fuerzas actuantes en este campo son de cohesión y fricción, y son

totalmente opuestas a las fuerzas F. En el momento en que estas fuerzas se

igualan, se denomina el equilibrio límite, y cuando aumenta en un mínimo la fuerza

46

F, se libera la energía que fue acumulada quizá en muchos años, en unos cuantos

segundos21.

El sismo se origina en el momento en que ocurre la ruptura, y su fuerza es

proporcional al tiempo que duro almacenándose esta energía. En ese instante la

línea ab, se hace discontinua y se divide en dos líneas rectas; la distancia a la que

estas se encuentran separadas se denomina, desplazamiento de falla, y la

longitud de la línea fracturada, es la longitud de ruptura22.

Hay otros tipos de falla, como los que se muestran en la Figura 7, y que al igual

que las anteriores, dan origen a los sismos.

Figura 6. Deformaciones de la corteza en la teoría de la recuperación

elástica.

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

Los tipos de uniones entre placas dependen de las características que las

conforman. Hay uniones como la dorsal-dorsal-dorsal (DDD), fosa-fosa-fosa (FFF)

y dorsal-fosa-falla (DFf), como se puede evidenciar en la Figura 8, y de la cual se

deduce que para los casos en que se disponga de la información apropiada, se

podría esclarecer la situación de una unión triple. En territorio Colombiano, la

21

Ibid., p.66 y 67 22

Ibid., p.67.

(c)

a

bc

da

bc

da

bc

dA

B

F

F

A B

A

B

(a) (b)

47

placa Caribe, es uno de aquellos casos que presenta ambigüedades, y es por esto

que resulta complejo el estudio de ésta23.

Figura 7. Tipos de fallas geológicas.

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

23

Ibid., p.76.

Bloque

descendente

Bloque

ascendenteNORMAL

NORMAL LATERAL

IZQUIERDA

LATERAL IZQUIERDA O

DE DESGARRE

INVERSA INVERSA LATERAL

IZQUIERDA

Bloque de soporte

BuzamientoBloque colgante

Plano de falla

48

Figura 8. Tipos de unión triple entre placas.

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

6.4 PROPAGACIÓN DE ONDAS SÍSMICAS

Como se ha mencionado anteriormente, la energía que se ha acumulado durante

un periodo de tiempo en las zonas de convergencia o los diferentes movimientos

de las placas, es liberada súbitamente y esta debe ser disipada para que el medio

pueda retornar a su condición de equilibrio. Según Sarria: “La disipación se

produce por el desplazamiento del estado de esfuerzos liberados y obedece a los

fenómenos de fricción y de debilitamiento de la intensidad enérgica al aumentar el

área por la cual pasa la misma cantidad de energía, a medida que las ondas se

alejan de la fuente que las originó”24.

6.4.1 Tipos de ondas sísmicas. Para que una construcción se vea afectada por

un sismo, no necesariamente éste debió ser generado en un sitio muy cercano a

esta, sino que en el momento en que se genera un sismo, su energía se disipa por

24

Ibid., p.85.

C

A B

C

C

C

C

BB

B

A

A

A

Unión DDD

Unión DFf

Unión FFF

Subducción

Unión FFD

A B

49

medio de ondas que se propagan por el subsuelo, y estas afectan directamente la

cimentación de la estructura25.

Existen dos tipos de ondas sísmicas, las ondas internas que se propagan en lo

profundo de los solidos, como son las ondas longitudinales P y transversales o de

cortante llamadas ondas S; y las ondas superficiales que se transmiten por la

superficie o en los contactos en donde se generan cambios bruscos de rigidez en

el medio, y éstos pueden resultar en el interior del solido, como lo son las ondas

de Rayleigh R con trayectorias elípticas y las ondas Love, L semejantes a las

ondas S como se muestra en la Figura 9.

En la transmisión de los esfuerzos de las ondas sísmicas, existen dos velocidades

muy definidas. Una es la velocidad a la que se transmite el estado de esfuerzos

mediante las ondas, que es muy superior a la velocidad de movimiento de las

partículas del medio por que se transmite los esfuerzos26.

Figura 9. Dirección de propagación de las ondas sísmicas y del medio

transmisor.

Fuente: http://www.funvisis.gob.ve/glosario.php

25

Ibid., p.86. 26

Ibid., p.86.

50

6.5 CARACTERÍSTICAS DE LOS SISMOS

Así como se estudia a fondo los mecanismos de falla de los sismos, hay

características de ellos que a simple vista son simples, pero que son de gran

importancia en el estudio de la ingeniera sísmica.

6.5.1 Foco y epicentro. La liberación de energía elástica acumulada que se da

súbitamente y origina un sismo, requiere de dos conceptos para asignarle una

ubicación; estos son el foco y el epicentro. El foco o hipocentro, es la región en

donde se inicia la liberación de energía y el epicentro es la proyección de este en

la superficie terrestre27, ver Figura 10.

Figura 10. Localización del hipocentro y el epicentro.

Fuente:http://seisan.ingeominas.gov.co/RSNC/index.php/material-educativo/conceptos-basicos

6.5.2 Magnitud, momento sísmico y energía liberada. La magnitud es una

medida que permite comparar un sismo con otros, y está relacionada con la

cantidad de energía liberada. Los conceptos de magnitud, momento sísmico y

energía liberada, están muy ligados entre si, y son de gran importancia en la

ingeniería sísmica28.

27

Ibid., p.123. 28

Ibid., p.124.

51

6.5.2.2 Magnitud. Este concepto fue introducido por C.F. Richter, en el año

1935, con el fin de comparar la energía liberada entre eventos sísmicos. A pesar

de que los expertos en sismología han manifestado inconformidades y limitaciones

con este concepto, sigue siendo el mas utilizado para caracterizar la energía

liberada. La magnitud la expreso Richter mediante la ecuación29:

( ⁄ ) ( ) (4.1)

En donde:

M Magnitud.

A Amplitud de la deformación del medio en el cual esta colocado el geófono del

sismógrafo. Se da en milésimas de milímetro. Se toma la amplitud del registro y no

del terreno.

T Periodo de la onda, [s].

Distancia epicentral del foco, [Grados].

h Profundidad del foco, [km].

Cs Factor de corrección de la estación sismológica.

Cr Factor de corrección regional, varía en forma más o menos compleja.

La magnitud es única para cada sismo y se representa teóricamente por un

número, en relación a la ecuación 4.1, este valor no tiene algún límite, aunque por

lo general no excede el valor de ocho o un poco más. Además hay diferentes

escalas para la evaluación de la magnitud, dependientes de las diferentes ondas

que salen de la fuente sísmica. Estas son las escalas utilizadas en la actualidad30:

Magnitud local ML, fue de las primeras concepciones propuesta por Richter en

1935, enfocado a los eventos presentados en el sur de California. Se define

como el logaritmo de la máxima amplitud medida del sismo en cuestión,

29

Ibid., p.124. 30

Ibid., p.126.

52

captado en un sismógrafo de torsión Wood-Anderson con un periodo natural de

0,8 segundos, magnificación de 2.8 y coeficiente de amortiguamiento de 80%,

estando localizado el sismógrafo a 100 kilómetros del epicentro del evento

telúrico. Para los eventos con distancias diferentes a los 100 kilómetros

estimados, se evalúa en función de la variación de la amplitud con la distancia.

La magnitud Ms, magnitud de ondas superficiales, fue propuesta por

Gutenbergh y Richter en el año 1945. Esta magnitud es una de las más

utilizadas en la actualidad, y es válida para evaluar diferentes distancias

epicentrales y sismógrafos. Esta magnitud puede calcularse con la conocida

fórmula de Praga, para ondas superficiales con periodos del orden de 20

segundos.

( ⁄ ) ( ) (4.2)

Teniendo en cuenta que:

A Amplitud espectral a 20 segundos de la componente horizontal de la onda

Rayleigh medida en el terreno, [micrones].

Distancia epicentral, [Grados].

Gutenbergh desarrolló una magnitud basada en la amplitud de ondas internas con

periodos de más o menos un segundo. Esta magnitud es conocida como mb o Mb,

y las siguientes dos expresiones, permiten correlacionar esta magnitud con Ms o

ML31.

(4.3)

(4.4)

31

Ibid., p.126.

53

Se han desarrollado algunas expresiones para otras regiones, para América del

Sur se encontró la siguiente32:

(4.5)

Mientras tanto para toda Sur América la correcta es:

(4.6)

De acuerdo a Boore, los sismos que se ajustan a la teoría de la recuperación

elástica, que son muy grandes, se pueden presentar errores en la escala de

magnitud, ya que se registra la amplitud correspondiente a un área de ruptura,

entonces hay disminución de las ondas lejanas respecto al sismógrafo33.

Genera confusión en relación a la magnitud, el hecho de que el personal

encargado de hacer las lecturas de las amplitudes, registra aquella de la primera

onda de llegada, cuando teóricamente, debe ser la amplitud máxima registrada.

Entonces aparece la magnitud de Kanamori, Mw, que fue desarrollada midiendo el

menor efecto de saturación, y surgió la ecuación de momento sísmico, que como

su nombre lo indica, se basa en el momento sísmico M0, cantidad que resulta no

saturable, si se tienen en cuenta periodos lo suficientemente largos, y esta dada

por la relación34:

⁄ (4.7)

32

Ibid., p.127. 33

BOORE, David M. Introduction to Seismology. Citado por SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica. 2 ed. Bogotá: Ediciones uniandes, 1995. P. 59. 34

SARRIA. Op. cit., p.127

54

6.5.2.2 Momento sísmico. Se puede usar la teoría del rebote elástico para

desarrollar la medida muy útil del tamaño de un sismo, dado por la siguiente

ecuación35:

(4.8)

Donde:

M0 Momento sísmico.

Resistencia a la rotura del material a lo largo de la falla.

Área de ruptura

Cantidad promedio de deslizamiento.

El momento sísmico puede ser correlacionado con la magnitud Mw, y puede ser

estimado con los registros geológicos de terremotos históricos o de grandes

periodos de componentes de un sismograma36.

6.5.2.3 Energía liberada. Le energía liberada en un evento sísmico, es un tema

que se ha estudiado por diferentes especialistas en sismología. Richter, encontró

una forma de hallar este parámetro en función de la magnitud del sismo, Dada

por37:

(4.9)

Expresión en la cual:

E: Energía liberada [Ergios].

Ms: Magnitud de ondas superficiales.

35

KRAMER, Steven L. Geotechnical Earthquake Engineering. II. Series. United Estates of America: Meg Weist, 1996. P 42. 36

Ibid., p.42. 37

SARRIA. Op. cit., p.132

55

Un sismo libera una gran cantidad de energía, esta se puede comparar con la

explosión de una bomba nuclear; esto explica un poco la capacidad de destrucción

de un sismo, ya que la energía acumulada durante una gran cantidad de tiempo,

se libera repentinamente en unos cuantos segundos. Podría pensarse, que si esta

energía se liberara en periodos de tiempo más largos, los efectos no serian tan

significativos38.

6.5.2.4 Réplicas y premoniciones. Las replicas son sismos que se dan en menor

magnitud, después de la ocurrencia del sismo principal, y se dan de modo que se

reacomode el campo de esfuerzos que liberó la energía y produjo el sismo. Las

replicas suelen suceder cuando el foco del sismo es relativamente superficial o de

profundidad intermedia, quizá igual o un poco menos a los sesenta kilómetros.

Éstas se dan en los días o meses posteriores al evento principal, y se presentan

en gran cantidad con magnitudes menores, y probablemente disminuya la

magnitud de estas en función del tiempo. Las premoniciones por el contrario, son

sucesos que ocurren antes del sismo principal, y con magnitud menor. De este

parámetro no hay información muy verídica que permita establecer

generalidades39.

6.5.3 Intensidad. La intensidad es entendida como el efecto que se produce en

diferentes zonas, ante un mismo evento sísmico, de modo que si en diferentes

lugares hay un sensor, la intensidad es el efecto que tiene el sismo en cada parte

y es sentida de forma diferente por operarios de las estaciones, de acuerdo a la

distancia respecto al origen del sismo. Entonces la intensidad de un sismo, varía

en función de la posición en donde se evalúa el efecto del movimiento telúrico.

Generalmente se confunden los conceptos de intensidad y magnitud, y es muy

importante diferenciarlas; la magnitud es una medida de la cantidad de energía

liberada, y la intensidad procura medir el efecto del sismo. De este modo para un

38

Ibid., p.133. 39

Ibid., p.133.

56

sismo determinado hay una sola magnitud, mientras que intensidades serán

muchas de acuerdo a la posición del observador40.

Actualmente se usa la escala de Mercalli modificada MM, propuesta por Mercalli-

Cancani y modificada más adelante por Wood-Newman, Tabla 1. Es muy probable

que un grupo de personas en un mismo sitio asigne un grado diferente, así que es

muy subjetivo, de acuerdo con el evaluador.

Tabla 1. Intensidad de Mercalli modificada MM.

Intensidad Calificación Descripción de los efectos

I Despreciable Detectado solo por instrumentos.

II Sensible Sentido por poca gente, oscilación de objetos

colgados.

III Ligero Vibraciones pequeñas.

IV Moderado Se siente en interiores y se presentan ruidos por

objetos decorativos.

V Algo fuerte Sentido por la mayoría, genera un poco de pánico

y daños menores.

VI Fuerte Provoca daños en construcciones no sismo-

resistentes

VII Muy fuerte

Pánico, la gente corre. Se dañan estructuras

diseñadas con calidad y grandes daños en cada

de adobe y tierra.

VIII Destructor Construcciones con daños graves

IX Ruinoso

Gravedad de daños en construcciones de calidad.

Destrucción casi total de construcciones no sismo-

resistentes

X Desastroso Solo se salvan construcciones diseñadas con

normas sismo-resistentes

XI Desastroso Pánico total. Destrucción casi total. Grietas en el

suelo

XII Catastrófico Destrucción total

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

40

Ibid., p.134.

57

6.5.4 Duración. La duración de un sismo es un factor de gran importancia, ya que

juegan un papel importante en la capacidad de destrucción que éste puede tener.

Es muy subjetiva la duración de un evento sísmico, ya que si se examinan los

sismogramas, puede durar considerables minutos o incluso horas. Pero en el

campo de la construcción de la ingeniería civil, se analiza la duración de la parte

mas intensa del sismo41.

6.5.5 Acelerogramas y aceleración máxima. Se denomina acelerograma a un

registro de aceleraciones del terreno provocadas por alguna masa, comúnmente

un sismo. Estas aceleraciones son medidas por un acelerógrafo, que es un

instrumento diseñado especialmente para que en zonas de frecuencias altas,

proporcione el espectro de respuesta, de donde resulta la aceleración. Es muy

importante en la ingeniera civil, que se tenga cierto conocimiento sobre las

aceleración que un evento telúrico podría tener en la localización del proyecto, ya

que una aceleración añadida a una masa produce una fuerza, ésta genera

deformación y la deformación un esfuerzo, y depende de la magnitud de este, si

es muy grande, se pueden destruir y colapsar las construcciones42.

6.5.6 Sismogramas y determinación de epicentros. Sismograma es el registro

gráfico logrado por un instrumento que detecta y registra las ondas sísmicas por el

lugar en donde este se encuentra ubicado, ese instrumento se conoce con el

nombre de sismógrafo. En un sismograma, se pueden identificar los tiempos en

los que llegan las diferentes ondas, o llamados de otro modo, fases. En la

ingeniería sísmica, las fases más importantes son las de llegada de las ondas P, S

y las de superficie. A continuación en la Figura 11, se muestra un ejemplo de

sismograma43.

41

Ibid., p.137. 42

Ibid., p.138. 43

Ibid., p.150.

58

Figura 11. Sismograma.

Fuente: http://climaya.com/2012/02/sismograma-de-evento-5-8-en-costa-rica-lunes-13-de-febrero-

455am/

Los sismogramas son registrados por lo general en tres métodos: en papel

ahumado con una aguja que deja la huella al respaldo, también en papel corriente

mediante agujas entintadas que marcan o en papel fotográfico en el cual un haz

de luz deja la huella. Actualmente el registro digital ha aumentado, y esto permite

un rango dinámico absolutamente superior al que se obtiene del registro

analógico. Este tipo de instrumentos permite registrar grandes y pequeños sismos,

o que tenga la función de sismógrafo y acelerógrafo el mismo equipo, conocido

como un geófono de banda ancha44.

6.5.7 Ubicación del epicentro de un sismo. El método para determinar el

epicentro de un evento sísmico, aplica una ecuación dependiente de tres

estaciones en las que se tome el tiempo de llegada de la onda P, cada uno

44

Ibid., p.151.

59

llamado t1, t2 y t3, suponiendo que t3 es mayor que t2 y este mayor que t145,

como se muestra en la Figura 12.

Figura 12. Determinación del epicentro de un sismo.

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

En el caso en que únicamente se conocen los tiempos de llegada de las ondas P,

se realiza un proceso sencillo, en donde se conocen las coordenadas de dos

estaciones, y estas se usan como centro de circunferencia, cuyo radio depende de

los tiempo de llegada de cada una de estas y el tiempo de la estación que no se

conocen coordenadas. Por ejemplo si se tienen las coordenadas de las

estaciones 2 y 3, entonces los radios serian: ( ) y ( ),

teniendo en cuenta que es la velocidad de la onda P. Entonces el epicentro del

sismo corresponde al centro de un círculo nuevo generado a partir de la

intersección de tres puntos así46:

1 Estación 1.

2 Tangente al círculo con centro en la estación 2.

3 Tangente al círculo con centro en la estación 3.

45

Ibid., p.151. 46

Ibid., p.152.

1

2 3

Epicentro

Estación

sismológica No.2

Estación

sismológica No.3

Estación

sismológica No.1

60

Este punto puede ser conocido planteando una ecuación, que pasa por tres

puntos conocidos, dos ubicados en sus respectivos círculos y el otro punto con

coordenadas conocidas. Si se tienen más de tres estaciones, entonces se realiza

la ecuación combinando los datos, y se generarían diferentes respuestas muy

cercanas entre sí. En caso en donde cada una de las estaciones tome los tiempos

de llegada de las ondas P y S, se emplea la fórmula de Omori, para la cual se

conocen las fases de P y S, estas se restan entre sí, en segundos, y a cada fase

le corresponde una distancia D al foco. De este modo se obtiene47:

( ⁄ ) ( ⁄ ) (4.10)

Sabiendo que y son la velocidad de las ondas S y P respectivamente, en la

estación.

De la ecuación 4.9 se deduce la fórmula de Omori, despejando la distancia focal

48:

[

( )⁄ ] ( ) (4.11)

De esta ecuación se deduce la velocidad equivalente, correspondiente al primer

paréntesis, en donde se tienen las tres dimensiones de una velocidad. Teniendo

las coordenadas de cada una de las estaciones, ubicadas como el centro, se

trazan círculos de radio , conocida la velocidad equivalente, y el epicentro será el

ubicado sobre la proyección de una semiesfera con radio , por la intersección de

dos círculos propios de dos estaciones, se pasa una línea recta sobre la cual

quedara el epicentro. Si se tienen tres estaciones, entonces será la intersección de

47

Ibid., p.152. 48

Ibid., p.152.

61

estos tres círculos el epicentro, ver Figura 13. Cuando se tienen más de tres

estaciones, se realiza el mismo procedimiento, y el epicentro se encuentra en un

punto muy cercano a los diferentes interceptos que se presentan de los círculos49.

Figura 13. Determinación de epicentros por el método de Omori

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

Determinar el foco es un tema un poco mas complejo, es un asunto en el espacio

y como mínimo implica de cuatro estaciones sismológicas. Actualmente existen

variedad de software que localizan epicentros y focos de varias estaciones,

aplicando ajustes de mínimos cuadrados, que cuentan con gran precisión y de una

manera muy rápida50.

6.5.7 Maremotos. Los maremotos son los sismos generados en el lecho oceánico

debido a un temblor, que ocasiona grandes olas en el mar. Este fenómeno, por su

condición de estar relacionado con los mares, ha provocado grandes afectaciones,

principalmente en países del Océano Pacífico, como Perú, Chile, Colombia, Japón

y Estados Unidos. En general, la energía que porta este tipo de eventos, cuando

49

Ibid., p.152. 50

Ibid., p.153.

EstaciónEstación

Estación

Epicentro

62

ha sido originado por un sismo, es baja en comparación con la del sismo que lo

produjo; Hay una ecuación que evalúa la rapidez de propagación de un maremoto,

mar adentro, dada por51:

( ) ⁄ (4.12)

Dado que:

Velocidad de propagación de la onda

Aceleración de la gravedad

Profundidad del medio del agua

En la ocurrencia de maremotos, se da que en las costas en donde la profundidad

del mar es pequeña, la ola es alta, y en donde la profundidad es alta, las olas son

pequeñas, es decir que la onda generada es inversamente proporcional a la

profundidad52.

6.5.8 Algo más acerca de los sismos. Se han dado cantidad de especulaciones

acerca de los diferentes y posibles fenómenos que pueden avisar la ocurrencia de

un sismo, algunos de estos se mencionan a continuación53:

Predicción de eventos sísmicos por medio de animales domésticos, que

expresan un comportamiento extraño, con nervios, antes de la ocurrencia de

un sismo grande. Se ha comenzado a realizar estudios, observando el

comportamiento de los animales, para obtener un sistema de prevención

sísmica.

Los sonidos que se producen en la tierra antes de que se inicie el temblor,

aunque hay diferentes puntos de vista sobre el tema que han llegado a ser

51

Ibid., p.154. 52

Ibid., p.154. 53

Ibid., p.155.

63

polémica, parece ser que el tema es indiscutible con que si se oyen estos

ruidos. Sarria nombra que él puede asegurar que esto es verdad, ya que en

algunos sismos a mediados de la década de 1940-1950, en Popayán,

Colombia, produjeron un ruido sordo y fuerte. Estos ruidos pueden ser

provocados por las ondas P, que llegan antes que las S y suavemente.

Otros fenómenos que se especulan por muchas personas que han observado,

es la aparición de chispas y luces en las rocas, colores en las nubes y

tempestades, antes de la ocurrencia de un evento sísmico.

6.6 SISMO TECTÓNICA DEL NOROCCIDENTE DE AMÉRICA DEL SUR

Uno de los escenarios sismotectónicos de mas interés y que resulta complicado,

es el Noroccidente de América del Sur por la interacción de las tres placas

tectónicas: la Nazca, Sur América y Caribe. Se han desarrollado estudios para

determinar los límites de la placa Caribe, pero aún no se han determinado, a pesar

de que han surgido hipótesis, de que se sitúa a lo largo del flanco oriental de la

Cordillera Oriental Colombiana, y otros por la costa del Mar Caribe. Este tema ha

sido un poco difícil de estudiar, por lo cual a continuación se presentan algunos

aspectos informativos54.

6.6.1 Ambiente de convergencia de placas. En territorio colombiano convergen

tres placas tectónicas, nombradas anteriormente, y se visualiza en la Figura 14. El

desplazamiento y la velocidad de las placas por lo general son55:

Placa Nazca: Se desplaza en dirección occidente-oriente, con una velocidad

relativa promedio de alrededor de 60mm/año.

54

Ibid., p.163. 55

Ibid., p.163.

64

Placa Sur América: se desplaza en dirección oriente-occidente, con una

velocidad relativa aproximada de 10 a 20 mm/año.

Placa Caribe: se desplaza en dirección occidente-oriente, con una velocidad

relativamente menor. Estos desplazamientos relativos involucran esfuerzos de

compresión, tracción y cortante en la región.

Como resultado del campo de esfuerzos generado por la convergencia de estas

placas, se presentan flexiones y cortes en las placas, que se exteriorizan en

algunas fallas geológicas conocidas, y algunas que tal vez no se han descubierto

del todo.

Figura 14. Tectónica del noroccidente de América del Sur.

Fuente: http://geored.ingeominas.gov.co/images/pdf/Trenkamp_etal.pdf -

En la Figura 15, se observan los epicentros de sismos con rangos de

profundidades mayores y menores a los 70 km, volcanes, fallas geológicas activas

o probablemente activas y el tipo de fallas, y todo eso consecuencia de la

65

interacción entre placas. Cada uno de los puntos en un evento presentado en el

pasado, y las líneas indican las fallas y su actividad. La energía sísmica

acumulada es manifestada en los sismos y las fallas. Una de las zonas más

activas es la del territorio Andino, al cual pertenecen tres cordilleras, la occidental,

la central que es la mas antigua, y la más reciente, la oriental56.

Figura 15. Mapa sismotectónico del noroccidente de América del Sur.

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

56

Ibid., p.164.

66

6.6.1.1 Acreciones y saturas. Como consecuencia de la interacción de placas, se

presentan cambios en su conformación. En los últimos años, se ha empleado un

nuevo concepto de lo que se denominan terrenos, que se encuentran

conformados por bloques denominados materiales alóctonos, es decir que se

originó en un lugar antiguo, y se ha ido transportando por algún agente geológico,

estos han sido derivados de diferentes regiones, y se han ido acomodando a

medida que se desplazan en donde encuentran masas de mayor tamaño a las

cuales se acrecionan; esto es lo que conforma los bloques autóctonos. De la

acreción quedan huellas, que son llamadas saturas, que hoy en día pueden ser

investigadas por medio de estudios especializados en el tema57.

De acuerdo con Restrepo y Toussaint, en las referencias 7.8 y 7.9, citadas por

Sarria en el capítulo 7, la zona más oriental del territorio del noroccidente de

América del Sur, tiene basamento continental autóctono, en cambio la occidental

tiene basamento marino alóctono. Este suceso lleva a pensar a estos autores, que

el territorio analizado se encuentra conformado por un mosaico de bloques

exóticos acrecionados al Escudo Guayanés, en distintos periodos geológicos que

hace que tanto en basamento oceánico occidental como el continental oriental,

sean alóctonos. Estos mismos autores postularon que las acreciones ocurrían en

los periodos siguientes. En la Figura 16, se observa la posición relativa de los

bloques descritos58.

El bloque autóctono, asociado con el escudo a finales del Precámbrico, abarca

los Llanos Orientales, el Macizo de Garzón, Caquetá, la Macarena y

Amazonas.

57

Ibid., p.165 y 166. 58

Ibid., p.166 y 167.

67

El terreno Chibcha (Ch), comprende la Cordillera Oriental, el Macizo de

Santander, el costado SE de la Sierra Nevada de Santa Marta y el limite E de

la Cordillera Central y tiene basamento continental.

El Terreno de Tahamí (Ta), de este hace parte la zona norte de la Cordillera

Central, y tiene basamento continental.

El Terreno Calima (Ca), posee basamento oceánico, y de este forman parte

gran parte de la Cordillera Occidental y la Central. Se encuentra unido al

Terreno Tahamí por obducción y subducción.

Terreno Cuna (Cu), abarca la Serranía de Baudó, la Cuenca del Atrato y el

borde noreste de la cordillera Occidental. Tiene basamento oceánico.

Figura 16. Mapa de terrenos alóctonos en el noroccidente de Sur América.

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

68

En la Figura 17, se muestra un esquema de lo concerniente a la cronología de las

acreciones anteriormente mencionadas.

Figura 17. Esquemas de la cronología de las acreciones sucesivas en los

alrededores de 6°N

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

6.6.1.2 Sismotectónica regional

a) Movimiento de placas

El territorio andino se encuentra conformado por los bloques de acreción

mencionados en el anterior ítem, como consecuencia de la convergencia de

69

placas que se presenta en la zona, esto por su parte, genera que esta porción del

Andino Colombiano se encuentre sometido a una compresión, conformada por la

acción y la dirección del desplazamiento de las tres placas59.

En la Figura 14, se puede observar la complejidad que se presenta en la costa del

Océano Pacifico; según Turcotte, la rotación de la placa Nazca tiene una velocidad

angular de 0.84°/M año, en un plano ubicado en las coordenadas 59.1°N y -

94.8°E. Es notorio que esta placa se suaviza en su esquina nororiental. No es

claro, si en esta esquina actúa la placa Nazca, o si esta presenta un fractura que

concibe una nueva placa mas pequeña y con dirección de desplazamiento muy

similar a la Nazca. Esta placa no oficial se conoce como la placa Malpelo. Es claro

que aún no se tiene clara esta situación, que solo estudios muy puntuales de la

sismicidad regional, con un análisis de perfiles de reflexión y refracción

adecuados, podrían aclararlo60.

b) Sismicidad en la zona de subducción

En las Figuras 15 y 18, se visualiza la amenaza sísmica en la zona de subducción.

En la Figura 18 en la parte a) específicamente, se pueden observar dos

panoramas, uno que contempla todos los sismos, y otro, en la parte b) que

muestra solo los eventos con magnitud Ms mayor o igual a 5. Realizar un análisis

sobre esta zona, podría llevar ha indicar algunos aspectos que den credibilidad al

modelo de la placa Nazca, que se extiende casi hasta Panamá por todo su

costado nororiental. Hay dos observaciones interesantes en la parte b), una es

que los sismos de magnitud mayor o igual a 5, pueden generarse con facilidad en

la zona de subducción, y son relativamente numerosos los eventos presentados

en frontera colombiana con ecuador, y lo otro es que la mayoría se concentra en la

59

Ibid., p.168 60

Ibid., p.168 y 169.

70

zona sur de esta fosa. Para analizar un poco más la situación, se dividirá en dos

segmentos: sur-central y norte61.

Segmento sur

Este fragmento, se encuentra ubicado en la zona de subducción en la frontera

colombo-ecuatoriana, aproximadamente 1°N hasta las afueras de la latitud 5.5°N.

en la Figura 18, se muestra una especie de línea imaginaria que va desde el p

unto ubicado en la coordenada 79°W, 3°N, hasta 77.5°W, 6.5°N, que a manera de

hipótesis, podría decirse que esta línea imaginaria es sensiblemente paralelo a

esta parte de la zona de subducción. Cabe resaltar que la dirección de la línea

imaginaria mencionada anteriormente, es similar a la de la Cordillera Oriental y por

lo tanto a la falla frontal de la Cordillera Oriental62.

Segmento Norte

La parte norte de la zona de subducción, se encuentra ubicado aproximadamente

desde la latitud 6.5°N, hasta 7.4°N. En el extremo norte se encuentra con la

continuación de la Fosa de Centroamérica, que al Sur de Panamá, se convierte en

una falla que se desplaza en sentido lateral hacia la izquierda. Esta división tiene

un cambio de dirección que podría provocar una gran distorsión de la placa

subducida a la latitud cercana a los 6.5°N63.

En este segmento norte, en su extremo norte, la zona de subducción esta

dominada por una falla de componente lateral izquierdo, que presenta

desplazamientos relativos de unos 54mm/año. De esta actividad posiblemente, se

debe el alto riesgo sísmico que se presenta en la región colindante Colombia-

Panamá64.

61

Ibid., p.169 62

Ibid., p.169. 63

Ibid., p.171. 64

Ibid., p.171.

71

Figura 18. Sismicidad en la zona de subducción del noroccidente de América

del Sur.

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

72

c) Concentraciones de epicentros

Observando la Figura 15, es visible que hay zonas en las que son notables las

concentraciones de los epicentros, como en la línea que limita a Colombia y

Panamá, hacia el sur de la costa del Océano Pacífico, en la región que se conoce

como el Antiguo Caldas, en donde también se encuentra una gran concentración

de volcanes, como El Ruiz. Al nororiente, en el departamento de Santander se

visualiza una concentración alta de eventos sísmicos, y a esta se le denomina el

nido sísmico de Bucaramanga. Según Rivera, este nido esta concentrado en un

volumen en forma aproximada a un cubo de más o menos 10 kilómetros de lado, y

la profundidad a la que se originan los eventos se encuentra alrededor de los 150

kilómetros. Este nido esta compuesto por varias fallas geológicas, en una región

quebrada y presenta alrededor de veinte eventos diarios, con magnitudes

relativamente bajas, siendo la máxima presentada inferior a 6.565.

d) Sismicidad en la Zona de Benioff

La zona de Benioff en un escenario de convergencia de placas, puede ser

establecida graficando la profundidad de los sismos, a lo largo de secciones

transversales. Este caso es conveniente y se pueden obtener buenos resultados,

cuando la información sea abundante y apropiada. Un ejemplo puede observase

en la Figura 19, en donde se han ubicado los sismos de igual o mayor magnitud a

4, en una zona cercana a la costa del Océano Pacifico. En la Figura 19 se

muestran tres secciones transversales, en las Figuras 20, 21 y 22 las secciones

pertenecientes a cada una de ellas, sobre las cuales se han proyectado los sismos

en la sección A.A’, los ubicados entre la sección A-A’ y B-B’, pero proyectados

sobre la sección B-B’, y por último los ocurridos entre las secciones B-B’ y C-C’,

proyectados sobre la sección C-C’. Se puede observar la distribución de los datos

en función de la profundidad, en donde se diferencia la zona de Benioff de la placa

65

Ibid., p.172.

73

subducida. La línea punteada en cada uno de los casos representados, muestra la

posible ubicación de la placa66.

A pesar de que puedan ocurrir errores en la información para la elaboración de

este análisis, las tres secciones son similares entre sí, lo que podría llevar a

pensar que existe una tendencia, que radica en que hay una dispersión en los

eventos, pero es relativamente consistente, lo que haría pensar que la placa varia

en su posición, pero su ángulo puede ser representativo por los focos de los

sismos. Si esta suposición fuera acertada, entonces se visualizaría el ángulo de

buzamiento algo parecido al determinado en la sección A-A’67.

En realidad, aunque se puedan hacer muchas especulaciones y suposiciones

sobre el tema, la información actualmente disponible, no permite llegar a dar

conclusiones válidas sobre la posición de la placa subducida. Pero bien es cierto

que la placa Nazca esta por debajo de la placa de Sur América, con buzamientos

que varían en relación a la latitud. En observaciones generales acerca de las

figuras indicadas, se puede decir que68:

La zona de Benioff, conformada por la parte plana e inclinada de la placa

subducida, tiene un grado de importancia alto en su sismicidad.

Aproximadamente en una latitud entre los 7.5°N y 8°N hacia el norte, esta

nombrada zona de Benioff no se identifica claramente, lo que llevaría a pensar

que en esta ubicación desaparece la placa o que se deslice por debajo de la

Sur América.

Es importante resaltar, que también por alrededor de esas latitudes nombradas

anteriormente, tienden a desaparecer las cordilleras Central y Occidental,

66

Ibid., p.172. 67

Ibid., p.175. 68

Ibid., p.175.

74

entonces esto implicaría una relación regional entre los sismos ocasionados en

grandes profundidades y la presencia de cordilleras.

Figura 19. Sismos con M4, y ubicación de secciones transversales.

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

Figura 20. Proyección de los sismos sobre la sección A-A’

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

75

Figura 21. Sismos ubicados entre A-A’ y B-B’, proyectados sobre B-B’

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

Figura 22. Sismos ubicados entre B-B’ y C-C’, proyectados sobre C-C’

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

76

e) Principales fallas geológicas activas

La concentración de los epicentros nombrados con anterioridad se le adiciona el

hecho de existir una cantidad de fallas geológicas, algunas de ellas activas o

sobre las cuales hay indicios de que se presente actividad. Generalmente estas

fallas se encuentran limitadas por la zona de subducción y la falla frontal de la

Cordillera Oriental. La gran mayoría de las fallas geológicas se presentan en

dirección Norte-Sur, en donde algunas son referencia de separación para los

bloques de acreción. En la Figura 14, se observan las diferentes fallas, de las

cuales las dos más importantes para la región es la Romeral y la falla frontal de la

Cordillera Oriental, o como algunos autores la nombran falla de Guaicaramo.

Estas fallas son consideradas las más importantes, además de conformar parte

del componente sísmico en el territorio colombiano, también se debe a los

siguientes aspectos69:

La falla Romeral recorre de norte a sur a Colombia, en una longitud de más de

mil kilómetros, y algunas partes de su longitud, presenta anchos tramos de

varios kilómetros, de donde se desprenden cantidad de ramificaciones, en

donde en algunos de ellos se han presentado eventos sísmicos que han

producido grandes perdidas. Esta falla presenta movimientos muy variables,

dado que en algunas zonas de esta son de tipo normal o de compresión,

mientras que en otras partes se da desplazamiento horizontal. Al parecer es

muy probable que el bloque andino se desplace a lo largo de esta falla hacia el

norte.

Esta falla no ha sido estudiada en gran magnitud, los análisis que se han

llevado a cabo han sido principalmente en contextos de proyectos de ingeniería

hidroeléctrica. Algunos de los estudios que se han ejecutado en el país, indican

que la amenaza sísmica de esta falla decrece en su tramo norte, cerca a la

frontera con Ecuador, o un poco más hacia el norte en su tramo central,

respecto a lo que podría llegar a presentarse en la zona más hacia el sur.

69

Ibid., p.177, 179 y 180.

77

Aunque no se puede decir que es una falla de alta actividad sísmica, por que

no presenta gran actividad, ni por sus manifestaciones morfológicas, pero es

indiscutible que se encuentra actualmente en movimiento, aunque sea lento.

La importancia de la falla Frontal de la Cordillera Oriental radica en que separa

al Territorio Andino de grandes planicies del Escudo Guayanés, o más

conocido como los Llanos. Algunas personas interesadas en el tema, como los

nombra Alberto Sarria en esta fracción, consideran que esta falla puede ser un

posible límite suroriental de la placa Caribe. Para especular sobre el tema, se

basan en el estudio de los mecanismos focales, la morfología regional y la

sismicidad presentada a lo largo de la falla, como se puede apreciar en la

Figura 23.

Sobre la falla Frontal de la Cordillera Oriental, hacia el sur de esta, se han

exteriorizado varios sismos que han sido de gran magnitud y que generaron

daños significativos en sus zonas aledañas, además la profundidad a la cual e

han presentado ha sido de alrededor de los 60 kilómetros. Al norte de esta

falla, se puede decir que la sismicidad es intermedia relativamente en lo que

confiere a la falla, los sismos registrados en esta zona han sido de magnitudes

inferiores a seis. El centro se caracteriza por ser de sismicidad entre moderada

y baja, referente a la magnitud. Esto muestra que la sismotectónica de la falla

puede ser dividida en los tres tramos mencionados.

Aunque las dos fallas mencionadas anteriormente son de gran importancia, no son

las únicas que presentan amenaza sísmica. Fallas como la de Santa Marta-

Bucaramanga, que tiene una longitud de 500 km, y que alrededor y en el interior

de esta se exteriorizan otras fallas más pequeñas, son de gran importancia en el

estudio de la ingeniería sísmica a nivel regional70l.

70

Ibid., p.180.

78

Figura 23. Sismicidad a lo largo de la Falla Frontal de la Cordillera Oriental de

Colombia.

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

f) Mecanismos focales

De los mecanismos focales no hay un estudio sistemático a nivel regional, que

permita ajustar un poco más a la realidad la compleja situación que implican las

tres fallas que convergen. En la Figura 24, se presentan los mecanismos focales

presentados por Pennington. Cabe resaltar que no se puede generalizar sobre el

tema, ya que la información disponible es muy escasa, y si en un futuro la

información necesitada para realizar un estudio más a fondo, se podría llegar a

interpretar las zonas regionales de importancia de forma adecuada71.

71

Ibid., p.180 y 181.

79

Figura 24. Mecanismos Focales.

Fuente: SARRIA MOLINA, Alberto. Ingeniería Sísmica.

6.7 ENERGÍA

Una definición de energía dada por científicos dice que la energía es la capacidad

de producir movimiento, y hasta el momento no se ha encontrado alguna forma de

materia que carezca de movimiento. Todo movimiento es producido por la energía

en cualquiera de sus manifestaciones, y como todo lo que conforma el universo se

encuentra en movimiento, todo posee energía72.

Entonces, es posible pensar que el universo es un gran haz de energía. El calor y

la luz solar, son una de las representaciones de energía; el movimiento de la

Tierra alrededor del sol, es otra de esas formas en se ve la energía73.

En la geología y los procesos que esta conlleva, el movimiento del agua de los

ríos, la energía en forma de erosión esculpe la tierra; a través de la deformación

72

LEET, L. Don; JUDSON, Sheldon. FUNDAMENTOS DE GEOLOGÍA FÍSICA. Materia y energía. México: Editorial Limusa S.A., 1982, p 24. 73

Ibid., p.24.

80

de rocas, funda montañas y mediante la ruptura de rocas origina terremotos. La

energía se manifiesta en diferentes formas, como en energía potencial, cinética,

calorífica, química, eléctrica y atómica74.

6.7.1 Energía potencial. Es la energía que se almacena, esperando su utilización.

Recursos naturales como el carbón, el petróleo y el gas natural, son

continuamente buscados y explotados por que su energía potencial puede ser

liberada efectivamente y trabajarse. El agua que cae de las nubes, tiene energía

potencial que se libera en el momento en que cae75.

6.7.2 Energía cinética. La energía cinética es una energía de movimiento, se

describe diciendo que todo objeto que se mueve, posee energía cinética. La

cantidad de energía que puede tener un objeto, depende de la masa de este y de

la velocidad con que se este moviendo76.

6.7.3 Energía calorífica. Es una de las manifestaciones de la energía cinética

presente en los átomos, ya que estos se encuentran en continuo movimiento,

vibran en puntos fijos en los sólidos y se mueven casi libremente en los líquidos y

gases; todos esos movimientos son los que producen el calor77.

Una propiedad del calor es la temperatura, que no es más que un número

arbitrario que representa la actividad de los átomos e indica el nivel de energía

calorífica. Otra propiedad del calor es la cantidad de calor, que se mide en

calorías, y depende de la temperatura y del número de átomos que la producen78.

74

Ibid., p. 24 y 25. 75

Ibid., p. 25. 76

Ibid., p. 25. 77

Ibid., p. 26. 78

Ibid., p. 26.

81

A través de la energía calorífica se aplican muchas de las formas de energía que

necesita el hombre. Este tipo de energía también se ha involucrado en los

procesos de formación de la tierra y la alteración de estos a lo largo de la historia.

6.7.4 Energía química. La unidad mas pequeña de un elemento es el átomo, de

un compuesto es la molécula. En el momento en que los átomos de los elementos

se combinan para formar compuestos, o los resultantes se combinan para formas

otros compuestos, es un fenómeno evolutivo llamado proceso químico, y la

energía liberara o absorbida en el proceso se denomina energía química. Esta

energía es la que liga a los átomos para constituir moléculas, en términos

generales es la energía necesaria para formar compuestos, y se producen en el

momento en que los átomos pierden o ganan electrones79.

6.7.5 Energía eléctrica. Electrones suelos, desde el punto de vista que no están

ligados a un núcleo determinado, esto es todo lo que rodea a los seres humanos.

Estos electrones se mueven a grandes velocidades a través de metales, y se ha

llegado a concentrarlos y controlarles su movimiento. La energía eléctrica que es

tan usada por el ser humano, es un flujo de electrones llamado corriente

eléctrica80.

6.7.6 Energía atómica. Es la energía que mantiene unidos los núcleos de un

átomo. Se cree que la energía solar es originada por reacciones atómicas en que

los núcleos de helio se forman a partir de núcleos de hidrógeno. Se ha

determinado que la masa de un núcleo atómico es menor que la masa total delas

partículas separadas que lo forman, esto se da por que cuando se forma el núcleo,

parte de la masa de sus partículas se transforma en energía, que se irradia al

exterior. La cantidad de energía que se libera en estos casos es demasiado

79

Ibid., p. 26. 80

Ibid., p. 27.

82

grande, más que la que la energía que se puede liberar por cualquier otro tipo de

reacción81.

El sol cada segundo esta enviando al espacio millones de veces mas energía que

la almacenada en todos los campos de carbón, petróleo y gas natural, pero es

muy difícil reproducir el método por que se libera esta energía82.

6.7.7 Transformación de la energía. La energía puede ser transformada de una

forma a otra. De hecho, el universo entero se debe a diferentes transformaciones

de energía, es decir si no se transforma energía, no existe nada. Sin importar el

mecanismo de liberación de energía, esta es la misma antes y después de su

liberación. La energía no puede ser creada ni destruida, es lo que se conoce como

la ley de la conservación de la energía83.

Todos los procesos geológicos tienen lugar a transformaciones de energía.

Cuando un líquido se convierte en estado sólido y forma una roca, y después esta

roca se convierte en otra clase de roca, esto es transformación de energía, lo que

ocurre también durante la formación de carbón, petróleo y gas84.

6.9 ESTACIONES METEOROLÓGICAS

Todo lo correspondiente a las estaciones meteorológicas, es proveniente del

Manual del observador, por el Instituto De Hidrología, Meteorología y Estudios

Ambientales. Medellín, Dic. 2001.

81

Ibid., p. 27. 82

Ibid., p. 27. 83

Ibid., p. 27. 84

Ibid., p. 27.

83

6.9.1 Observaciones meteorológicas. Con el fin de conocer el estado de la

atmósfera de un lugar y en un momento determinado, y para describir y explicar el

clima de una región, los meteorólogos estudian la atmosfera, obteniendo

información de la superficie terrestre y de la atmósfera que se encuentra situada

por encima de ella.

6.9.2 Métodos de medición en meteorología. Los sentidos del ser humano, la

vista principalmente, hacen un gran número de observaciones, por ejemplo, la

cantidad y el tipo de nubes presentes en el cielo. A esto se le denomina

apreciación visual y las observaciones reciben el nombre de observaciones

sensoriales.

Como los sentidos no son suficientes para determinar o medir un fenómeno

meteorológico, se recurre a instrumentos. Para determinar la temperatura del aire

se hace necesario un termómetro. Las observaciones de este se llaman

observaciones instrumentales y el método lectura instrumental.

De la observación, resulta un valor numérico, o la descripción y clasificación de un

fenómeno. Estas observaciones se realizan en estaciones meteorológicas, en las

cuales se encuentran todos los instrumentos necesarios. En general, una red

meteorológica es el conjunto de estaciones meteorológicas, en las cuales se

observa, se miden y/o registran los diferentes fenómenos meteorológicos.

6.9.2.1 Hora de las observaciones. Se denomina hora oficial de observación a la

que es fijada por el IDEAM, para realizar todo tipo de observaciones

meteorológicas. Para las estaciones climatológicas los horarios establecidos son:

7:00 a.m., 1:00 p.m. y 7:00 p.m. (Hora legal Colombiana).

Es muy importante efectuar estas observaciones rápidamente y en lo posible

dentro de los diez minutos antes de la hora oficial de observación. De lo contrario

84

casi siempre las observaciones hechas por fuera de este rango, suelen ser

inútiles.

6.9.2.2 Observadores meteorológicos. Hay observadores voluntarios de las

estaciones meteorológicas, y son un grupo de personas, a quienes se les

encomiendan (sin ser funcionarios del IDEAM), las labores de observación y

mantenimiento básico de una estación. Y desempeñan las siguientes actividades:

Mantener los instrumentos en buen estado de funcionamiento.

Cambiar oportunamente las gráficas de los instrumentos registradores, y

efectuar la marcación de tiempo en las mismas, para los casos establecidos.

Realizar las observaciones meteorológicas con la debida precisión, sin

interrupción en la forma, periodos y horarios establecidos.

Transcribir en forma exacta, clara y completa, las observaciones en los

formularios.

Codificar y transmitir la información meteorológica si en la estación o cercana a

ella, existe el equipo de comunicación adecuado.

Enviar a las oficinas del IDEAM la información original, dentro de los primeros

cinc días de cada mes.

Anotar en los formularios cualquier daño que se haya presentado y dar aviso

oportuno al IDEAM.

Guardar adecuadamente la papelería y elementos de trabajo.

También existen observadores regulares, que son aquellos funcionarios del

IDEAM u otras entidades en convenio, que han sido designadas para operar

estaciones meteorológicas. Además de las funciones anteriores, deben cuidar de

la limpieza del jardín meteorológico y realizar resúmenes mensuales.

85

6.9.3 Estaciones climatológicas. Son aquellas en las cuales se obtienen datos

meteorológicos de una calidad y duración que permiten describir o explicar el

clima de una región.

Dependiendo del propósito para el cual se han instalado las estaciones

meteorológicas, estas se dividen en dos grandes tipos: Principales y Ordinarias.

Estación climatológica principal

Es la estación en la cual se hacen observaciones de precipitación, temperatura del

aire, temperaturas máxima y mínima a 2 metros, humedad, viento, radiación, brillo

solar, evaporación, temperaturas extremas del tanque de evaporación, cantidad de

nubes y fenómenos especiales. La mayoría de estos parámetros son obtenidos de

instrumentos registradores.

6.9.3.1 Estación climatológica principal. Es la estación en la cual se hacen

observaciones de temperatura del aire y precipitación, primordialmente. Poseen

muy poco instrumental registrador. En algunos casos estas poseen instrumentos

adicionales como tanque de evaporación, heliógrafo y anemómetro.

6.9.3.2 Supervisores e inspectores meteorológicos. Son funcionarios del

IDEAM, que tienen la función de visitar con frecuencia las estaciones, con el fin de

ayudar a garantizar la calidad de las observaciones y el correcto funcionamiento

de los instrumentos y la estación en general. Tiene como objetivos las visitas de

los supervisores e inspectores:

Registrar el estado de la estación y cualquier cambio o hecho especial que

debe constar en la historia de la misma.

Determinar la existencia de todos los errores instrumentales, de instalación y

otros defectos, y tomar las medidas necesarias para corregirlos.

Revisar las técnicas de observación y comprobar que las instrucciones dadas

fueron entendidas y aplicadas correctamente.

86

Verificar preliminarmente la calidad de la información meteorológica, detectar y

eliminar las fuentes de errores de observación.

Comprobar que los observadores cumplen correctamente con las tareas

asignadas.

Dar el mantenimiento adecuado a las estructuras, al equipo y en general al

jardín meteorológico.

Instruir y alentar al observador meteorológico.

Suministrar oportunamente la papelería e insumos requeridos para la buena

marcha de la estación.

Retirar periódicamente la información meteorológica.

Retirar el instrumental dañado y el que debe ser enviado al laboratorio para su

calibración.

6.8 NIDO SÍSMICO DE LA MESA DE LOS SANTOS

En Colombia y como se ha mencionado en el capítulo anterior, hay una gran

variedad de fallas geológicas que generan continuamente movimientos telúricos.

Como se afirma generalmente, el Nido Sísmico de Bucaramanga o de la Mesa de

los Santos, como también es llamado, catalogado como una zona de sismicidad

alta, es el segundo en el mundo en donde más eventos sísmicos se presentan.

6.8.1 Localización. El Nido Sísmico de la Mesa de los Santos, se encuentra

ubicado en el Municipio de la Mesa de los Santos, Santander. Su área está

comprendida entre los municipios de Cepitá, Umpalá y Los Santos85.

85

COLOMBIA. MUNICIPIO LOS SANTOS. Esquema de ordenamiento territorial. [En lineal].

[Consultado Mar. 05. 2013]. Disponible en <http://lossantos-santander.gov.co/apc-aa-

files/38366633363761366233646564663361/c._Geolog_a_1.pdf>

87

Figura 25. Localización de epicentros en Colombia

:

Fuente: http://www.geociencias.unam.mx/~bole/eboletin/sismos_col_mex.pdf

Los movimientos sísmicos que este genera, son sentidos y afectan principalmente

el Área Metropolitana de Bucaramanga. En la Figura 25, se muestra una

concentración de los epicentros de los sismos para Colombia en general,

enfatizando en la ubicación del Nido sísmico de Bucaramanga (NSB).

Los eventos originados en el Nido Sísmico de Bucaramanga, se generan a una

profundidad de entre los 100 a 160 kilómetros86, y aproximadamente en una latitud

de 7°N y longitud de 73,1°W.

86

LONDOÑO, John; BOHORQUEZ, Olga; OSPINA, Luisa. Tomografía sísmica 3D del sector de Cúcuta, Colombia. [En línea]. Vol.32, No.1 (2010). [Consultado 07 Feb. 2013]. Disponible en <http://www.scielo.org.co/pdf/boge/v32n1/v32n1a06.pdf>

88

6.8.2 Sismicidad. El Nido Sísmico de la Mesa de los Santos es la zona del país

que presenta mayor actividad sísmica. Diariamente, según la Red Sismológica

Nacional de Colombia, que se encarga del registro de los eventos presentados a

nivel nacional. En la zona del país en donde mas concentración de eventos

sísmicos se registra en el país, en promedio 5 sismos diarios87.

La mayoría de los sismos que ocurren en este nido, son de profundidad

intermedia, en los rangos descritos anteriormente, y por lo general no están

asociados a sismos destructores, y con magnitudes inferiores a los 6,5 grados en

la escala de Richter.

6.8.3 Tectónica. Colombia es un país en el cual convergen tres placas tectónicas

de gran importancia, la placa de Nazca, la placa Caribe y la placa de Sur América,

las cuales son responsables de la actividad sísmica en Colombia, son las dos

primeras mencionadas, junto con las fallas que limitan al bloque Andino88.

Como se nombró anteriormente, el Nido Sísmico de la Mesa de los Santos es el

que presenta más cantidad de eventos en el país, y además el segundo en el

mundo con más actividad sísmica, al igual que Indokush en Afganistán y Brancha

en Rumania, hacia los Montes Cárpatos89.

En el momento en que interactúan la placa Caribe con el Bloque Chocó, se genera

una especie de traslape sobre la placa Nazca a lo largo de la latitud 7°N, similar a

la zona de traslape coherente con la Zona de Trinchera del Sur de Panamá, que

corre hasta el límite norte en donde continua la Cordillera de los Andes,

87

Red Sismológica Nacional de Colombia-RSNC. Ingeominas. Preguntas frecuentes. Disponible en <http://www.ingeominas.gov.co/Servicios-de-informacion-al-ciudadano/Preguntas-y-Respuestas-Frecuentes/Red-Sismologica-Nacional-de-Colombia-RSNC.aspx?page=2> 88

COLOMBIA. MUNICIPIO LOS SANTOS. Op. Cit. 89

VARGAS, Carlos. Propagación de ondas sísmica y atenuación de coda en el territorio Colombiano. Tesis Doctoral. [En línea]. [Consultado Mar. 03 2013]. Disponible en <http://www.minas.upm.es/fundacion/jgs/images/pdf/Xconvocatoria/CAVargas.pdf>

89

produciendo una deflexión hacia el nororiente. Muy precisamente, hacia el oriente,

se contemplan los efectos que han sido derivados del traslape por la flotabilidad

de la placa Caribe, y llevando a promover una colisión frontal con la placa de

América del sur, que se flexiona y forma su ángulo de subducción, como así lo

insinúa el Nido Sísmico de Bucaramanga. Este gran dominio de la subducción que

ocurren y son notorios en el territorio, son bastante diversos y complejos90.

Figura 26. a) Esquema tectónico actual de Suramérica. b) Corte a-a´ en

latitud 7°N

Fuente: http://lossantos-santander.gov.co/apc-aa-

files/38366633363761366233646564663361/c._Geolog_a_1.pdf

90

Ibid., p.114

90

En la Figura 26, se muestra el esquema tectónico en el Noreste de América del

Sur, a continuación se explica cada una de las siglas utilizadas:

BPA: Bloque de Panamá

BC: Bloque Chocó

PC: Placa Caribe

PN: Placa Nazca

MLC: Manto litosférico continental

CO: Cordillera Occidental

SFR: Sistema de Fallas de Romeral

CC: Cordillera Central

VM: Valle del Magdalena

COr: Cordillera Oriental

En el bloque (a) de la Figura 27, se visualiza el BP adherido con el BC, que

colisiona con Ameriza del Sur. Este proceso hace que se produzcan esfuerzos

compresivos en dirección N-S a NW-SE en el extremo sur del Bloque Chocó. En el

bloque (b) representa el corte perteneciente a la línea a-a’, donde se aprecia el

traslape de la PC sobre la PN y la flexión de la PC, como producto de la colisión

con el MLC91.

Es muy importante resaltar de esta imagen, la interacción nombrada en el párrafo

anterior entre la placa Caribe con el Bloque Chocó, y el respetivo traslape

generado sobre la placa Nazca a lo largo de la latitud 7°N aproximadamente. Este

traslape es que lo generaría una mayor flotabilidad de la placa caribe, provocando

así una colisión mas frontal, de esta placa, con la de América del Sur, de este

modo que el ángulo se subducción es marcado y este sería el fenómeno natural

que produciría la sismicidad del Nido Sísmico de la Mesa de los Santos (señalado

91

Ibid., p.146.

91

por la estrella), que puede ser visualizado en la parte b de la Figura 26, donde se

presentan una sección en profundidad de los descrito92.

Una tomografía en 3D que fue realizada por Londoño, Bohórquez y Ospina,

muestra un modelo esquemático de la estructura interna de lo que se produce en

el Nido Sísmico de la Mesa de los Santos. Este modelo se construyó con

información sismológica, geofísica, geológica, estructural y tectónica disponible.

En la Figura 27, se visualizan unas elipses que representan fuentes sismogénicas,

también se ve un corte superpuesto que se realizo de Este a Oeste en una latitud

de 7.78° y otro de Norte a Sur por la longitud 72.9°. La placa Caribe al parecer

presenta un plano se subducción en forma similar a una herradura, y tiene un

ángulo de subducción de 45°. Hacia el Oeste se ubica el Nido de Bucaramanga,

que como se ha mencionado, se propone como el producto de la subducción

producida por la placa Caribe bajo la placa de América del Sur93.

Figura 27. Modelo esquemático en 3D del Nido Sísmico de Bucaramanga.

Fuente: http://www.scielo.org.co/scielo.php?pid=S0120-02832010000100006&script=sci_arttext

92

Ibid., p.147. 93

LONDOÑO, John; BOHORQUEZ, Olga; OSPINA, Luisa. Op. Cit.

92

6.10 MÉTODOS ESTADÍSTICOS

6.10.1 Método de correlación de Pearson. El concepto de correlación,

básicamente se refiere a una medida de asociación entre dos variables, que

generalmente es simbolizada con la letra r.

El coeficiente de correlación de Pearson, es un índice que mide el grado de

correlación que existe entre distintas variables relacionadas linealmente, teniendo

en cuenta que estas son cuantitativas. Cuando se habla de relacionadas

linealmente, quiere decir que pueden existir variables fuertemente relacionadas,

pero no precisamente de forma lineal. El coeficiente de correlación de Pearson es

un índice que es de fácil ejecución e interpretación94.

Los valores que definen la correlación existente entre dos variables, van desde +1

a -1, pasando por cero, que indica la ausencia de correlación. Los límites

nombrados inicialmente, informan la existencia de una correlación, que

dependiendo de su signo es proporcional o inversamente proporcional,

respectivamente. De lo anterior, se define lo siguiente95:

Para realizar una gráfica de las variables, se ubica la variable independiente en las

abscisas y la dependiente en las ordenadas. En la Figura 28, sección a) se

muestra la grafica que representa una correlación positiva, es decir a medida que

los valores de la variable independiente aumentan, los dependientes también. Por

el contrario en b) se muestra una relación inversa. En c) y d), se observa una

correlación positiva y otra negativa, respectivamente, en las cuales existe

94

COEFICIENTE DE CORRELACIÓN LINEAL DE PEARSON. [En línea]. [Consultado Mar. 05 2013]. Disponible en http://personal.us.es/vararey/adatos2/correlacion.pdf 95

SEMINARIO DE ESTADÍSTICA APLICADA A LA EDUCACIÓN. [En línea]. [Consultado Mar. 05 2013]. Disponible en <http://semestedu.blogspot.com/2012/06/metodo-de-correlacion-pearson.html>

93

correlación pero no son perfectas. Y contrario a las situaciones descritas, en e) no

se encuentra ningún grado de correlación entre las variables de estudio96.

La expresión mediante la cual se calcula una correlación por el método de

Pearson, esta dada por la ecuación 4.13.

∑ ∑ ∑

√[ ∑ (∑ ) ][ ∑ (∑ ) ] (4.13)

Figura 28. Graficas de correlación

Fuente: http://personal.us.es/vararey/adatos2/correlacion.pdf

96

COEFICIENTE DE CORRELACIÓN LINEAL DE PEARSON. Op. Cit.

a) Correlación lineal positiva perfecta

b) Correlación lineal negativa perfecta

c) Correlación lineal positiva

d) Correlación lineal negativa

e) No existe correlación

94

6.10.2 Regresión logística. La regresión logística es un modelo estadístico que

permite un análisis bivariado o multivariado, tanto de uso explicativo como

predictivo. Su empleo resulta útil, cuando se tiene un variable dependiente

dicotómica, que es un atributo cuya ausencia o presencia se ha determinado con

los valores de cero y uno, respectivamente, y un conjunto de m variables

predictoras o independientes, que se pueden manejar de manera cuantitativa o

categóricas.

Este análisis tiene como propósito predecir la probabilidad de que ocurra un

evento o pase algo, y determinar que variables pesan más, para aumentar o

disminuir la probabilidad de que suceda este evento

Ésta regresión parte de la hipótesis de que los datos siguen el siguiente modelo:

(

) (4.14)

Si se llama:

(4.15)

Entonces:

(

) (4.16)

Donde p es la probabilidad de que el suceso ocurra, entonces se tiene que:

(

) (4.17)

(

) (4.18)

(

) (4.19)

95

7. METODOLOGÍA

Para el desarrollo de la investigación, se llevaron a cabo cuatro pasos principales,

que se mencionan y se explican a continuación:

7.1 RECOLECCIÓN DE DATOS

El primer paso para cumplir con los objetivos de esta investigación, es la

recolección de datos, que se llevó a cabo con el apoyo de dos entidades

estatales, encargadas del estudio y el registro de los dos parámetros a analizar.

Los sismos registrados en el nido sísmico de la Mesa de los Santos, y la

temperatura registrada en los distintos municipios del Área Metropolitana de

Bucaramanga.

7.1.1 Datos de eventos sísmicos. Los datos de los eventos sísmicos necesarios

para el desarrollo de este proyecto, fueron tomados del Instituto Colombiano de

Geología y Minería (Ingeominas), el cual cuenta con un servicio geológico llamado

Red sismológica Nacional de Colombia (RSNC), que se encarga de informar sobre

la ocurrencia de sismos, resuelve preguntas y además cuenta con un catálogo de

sismicidad que se encuentra disponible en la web97, y del cual se tomaron los

eventos sísmicos disponibles, registrados en el municipio de la Mesa de los

Santos.

97

COLOMBIA, INSTITUTO COLOMBIANO DE GEOLOGIA Y MINERIA. Red Nacional Sismológica de Colombia. [En Línea]. [Consultado 22 mar. 2012]. Disponible en <http://seisan.ingeominas.gov.co/RSNC/>.

96

Inicialmente se planteó utilizar un registro de datos de 20 años, que fue limitado

por la información disponible, ya que para el municipio de la Mesa de los Santos el

Ingeominas cuenta con un acumulado desde el primero de Junio del año mil

novecientos noventa y tres (01-06-1993), fecha desde la cual se tuvo en cuenta

los datos de los eventos sísmicos y la temperatura.

La consulta de los datos se realizó por medio de la página web del Instituto

Colombiano de Geología y Minería (Ingeominas), en donde se Ingresó a la Red

Sismológica, y luego en el catálogo de sismicidad; directamente en el siguiente

link: <http://seisan.ingeominas.gov.co/RSNC/index.php/consultas>, en el cual

aparece un recuadro de consulta y se registró la información a solicitar, como lo

indica la Figura 29.

Figura 29. Datos de entrada para generar información de sismos.

Una vez ingresados los datos, se realiza la consulta y se abre una nueva ventana

en donde se visualizan el registro de los sismos solicitados. Este catálogo da la

97

opción de exportar a Excel, este procedimiento fue realizado con el fin de

continuar con la manipulación de los datos.

7.1.2 Datos de temperatura. En relación con los datos de temperatura, la

información fue suministrada por el Instituto de Hidrología, Meteorología y

Estudios Ambientales (IDEAM), para las estaciones que disponían de los datos

necesarios para el estudio.

En un principio se pretendió estudiar una estación por cada uno de los Municipios

del Área Metropolitana de Bucaramanga, lo cual fue inalcanzable, ya que en todos

los municipios, el IDEAM no cuenta con una estación climatológica, de tal modo

que las estaciones disponibles y utilizadas fueron: Estación Aeropuerto Palonegro,

Estación UIS y Estación Llano grande-

Una vez se investigó cuales municipios disponían de estación climatológica, se

acudió al IDEAM para el suministro de la información, directamente en la oficina,

ubicada en la Avenida Quebrada Seca 30 – 12, piso 2,Bucaramanga, Santander, y

en donde finalmente se obtuvo los siguientes datos de cada estación:

Estación Aeropuerto Palonegro (Cod.23195130): Temperatura media, máxima

y mínima diaria, desde el 01/06/1993 hasta 31/10/2012.

Estación UIS (Cod.23195040): Temperatura media, máxima y mínima diaria,

desde el 01/06/1993 hasta 25/03/2003.

Estación Llano grande (Cod.23195110): Temperatura media y mínima diaria,

desde el 01/06/1993 hasta 30/09/2011 y temperatura máxima diaria desde el

01/06/1993 hasta 09/01/2010.

98

Nota: La información registrada por cada una de las estaciones en el rango de

tiempo disponible no se encontraba completa, es decir, que hay años o días

intermedios en los que no se encontró registro de temperatura.

7.2 ORGANIZACIÓN DE DATOS

7.2.1 Datos de eventos sísmicos. Una vez los datos se exportaron a Excel, se

continuó con la organización de estos, para mejor manipulación e interpretación de

los mismos, y dar continuidad al análisis estadístico.

Como primer paso se separó el registro acumulado de los eventos sísmicos por

años en hojas independientes en Excel, posteriormente y considerando que hay

días en los que se presentan múltiples eventos sísmicos, se agruparon las fechas

para una mejor visualización de los datos.

Teniendo en cuenta que el parámetro de los sismos a correlacionar con la

temperatura, es la energía liberada por los eventos presentados diariamente, se

realizó una conversión de magnitud del sismo a la energía liberada por el mismo

en función de su magnitud. Se llevó a cabo una investigación de la ecuación que

permite evaluar estos dos parámetros, y se encontró que Richter, fue quien

descubrió que se podía obtener una expresión para la energía liberada, a partir de

la magnitud, dada por la ecuación 4.9.

Debido a que la información disponible de la magnitud de los sismos, dada por el

Ingeominas se encuentra en escala de Magnitud Local ML, se utilizaron las

siguientes ecuaciones que permiten convertir la magnitud local ML a magnitud de

ondas superficiales MS, por medio de la magnitud de ondas de cuerpo Mb.

Ecuaciones 4.3 y 4.5.

99

Con el cálculo de la energía liberada por cada uno de los eventos símicos, se

continuó con la acumulación de la energía liberada diariamente, para los días en

los cuales se presentan múltiples eventos, y como también se quiso analizar el

efecto semanal, entonces se acumuló la energía liberada semanalmente. Las

semanas no fueron agrupadas según calendario, sino que se distribuyeron de

igual manera cada año, contando con 52 semanas y uno o dos días restantes (dos

días en los años bisiestos), que se acumularon en la última semana del año.

De este modo, y con respecto a los procedimientos descritos con anterioridad, se

elaboró una tabla en Excel para cada año, como se muestra en la Figura 30. Ver

Anexo 1. Registro sismos - Mesa de los Santos

Figura 30. Ej. Organización de eventos sísmicos en Excel, parte de enero de

1998.

Fecha Hora UTC Magnitud Magnitud Magnitud

dd/mm/aaaa hh:mm:ss Ml Mb Ms

02/01/1998 1:19:10 3.5 4.4 3.7 1.88E+17 1.88E+10 1.88E+10

05/01/1998 0:57:04 3.3 4.2 3.4 8.78E+16 8.78E+09 8.78E+09

07/01/1998 8:10:24 2.9 3.9 3.0 1.88E+16 1.88E+09 1.88E+09

08/01/1998 0:43:02 3.3 4.2 3.4 8.78E+16 8.78E+09 8.78E+09

10/01/1998 21:17:13 3.2 4.2 3.3 5.98E+16 5.98E+09 5.98E+09

1:03:31 3.5 4.4 3.7 1.88E+17 1.88E+10

13:31:28 4.3 5.0 4.5 3.83E+18 3.83E+11

2:08:03 4.2 4.9 4.4 2.64E+18 2.64E+11

17:32:05 4.3 5.0 4.5 3.83E+18 3.83E+11

1:27:41 4.0 4.7 4.2 1.25E+18 1.25E+11

9:23:52 5.0 5.5 5.3 5.06E+19 5.06E+12

15/01/1998 13:44:39 3.5 4.4 3.7 1.88E+17 1.88E+10 1.88E+10

16/01/1998 21:14:48 3.6 4.5 3.8 2.76E+17 2.76E+10 2.76E+10

0:37:49 2.9 3.9 3.0 1.88E+16 1.88E+09

19:17:10 2.8 3.9 2.9 1.28E+16 1.28E+09

18/01/1998 17:40:31 2.7 3.8 2.8 8.67E+15 8.67E+08 8.67E+08

19/01/1998 5:10:28 3.4 4.3 3.5 1.29E+17 1.29E+10 1.29E+10

20/01/1998 15:08:04 5.3 5.7 5.6 1.51E+20 1.51E+13 1.51E+13

4:08:34 1.9 3.2 1.8 3.73E+14 3.73E+07

12:31:28 2.3 3.5 2.3 1.81E+15 1.81E+08

22/01/1998 9:12:12 3.4 4.3 3.5 1.29E+17 1.29E+10 1.29E+10

0:33:28 3.3 4.2 3.4 8.78E+16 8.78E+09

9:41:41 4.8 5.3 5.1 2.43E+19 2.43E+12

27/01/1998 16:21:39 3.0 4.0 3.1 2.77E+16 2.77E+09 2.77E+09

2.95E+10

6.25E+12

1.51E+13

2.46E+12

Energia

(Ergios)

Energia

(Joules)

23/01/1998

21/01/1998

17/01/1998

14/01/1998

13/01/1998

11/01/1998

2.44E+12

4.02E+11

6.47E+11

5.19E+12

3.16E+09

2.19E+08

Energia

Diaria

Energia

Semanal

100

7.2.2 Datos de temperatura. Los registros de temperatura proporcionados por el

IDEAM, fueron entregados en formato de texto (Bloc de notas), y se importaron

desde Excel. Se organizaron por estaciones en hojas individuales, y también se

separaron de acuerdo al parámetro de temperatura (Medio, máximo o mínimo) de

cada estación.

Considerando el método como se dispusieron los eventos sísmicos, la

temperatura también se tabuló diaria y semanalmente, distribuidas las semanas

del mismo modo que los sismos y se calculó la temperatura semanal de la

siguiente manera:

Figura 31. Ej. Organización de la temperatura en Excel, temperatura media,

Estación Llano Grande.

101

La temperatura media semanal, se obtuvo del promedio de las temperaturas

medias diarias de los siete días, para cada una de las estaciones.

La temperatura máxima semanal, se obtuvo del promedio de las temperaturas

máximas diarias de los siete días, para cada una de las estaciones.

La temperatura mínima semanal, se obtuvo del promedio de las temperaturas

mínimas diarias de los siete días, para cada una de las estaciones.

En la Figura 31, se muestra una imagen de un ejemplo de como se llevó a cabo la

tabulación y disposición de los registros de temperatura, para proceder con el

análisis. Anexo 2. Temperatura media, máxima y mínima por estaciones

7.3 GRÁFICAS COMPARATIVAS

Terminada la organización de la información de los dos parámetros a evaluar en el

presente trabajo de grado, y con el fin hacer comparaciones, se procedió a realizar

las siguientes gráficas:

Energía liberada diaria, para cada año. [20]

Energía liberada semanal, para cada año. [20]

Energía liberada histórica diaria y semanal [2]

Temperatura media diaria, histórica, para cada estación. [3]

Temperatura máxima diaria, histórica, para cada estación. [3]

Temperatura mínima diaria, histórica, para cada estación. [3]

Temperatura máxima semanal, histórica, para cada estación. [3]

Temperatura media semanal, histórica, para cada estación. [3]

Temperatura mínima semanal, histórica, para cada estación. [3]

102

Estas gráficas se elaboraron en Excel, ubicando las fechas en el eje de las

abscisas, y el parámetro de temperatura (media, máxima o mínima) y la energía

liberada (diaria o semanal), en el eje de las ordenadas. Se seleccionaron los

parámetros, y se insertaron en una gráfica de barras. Ver Anexo 1. Registro

sismos - Mesa de los Santos.

Las gráficas de la energía liberada (diaria y semanal) para cada año, se hicieron a

manera de visualización del comportamiento anual, mientras que las gráficas

históricas tanto de temperatura como de energía, se realizaron con el fin de

comparar el comportamiento entre ellas. En el mismo Anexo nombrado

anteriormente, se puede observar en las últimas hojas, la comparación de la

energía liberada, separada diaria y semanal, con cada una de las temperaturas

para cada estación.

7.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO

El estudio estadístico, quizá uno de los procedimientos más importantes y el que

definiría los resultados de este proyecto, fue realizado mediante el Software SPSS

v.21, disponible en los laboratorios de la Universidad Pontificia Bolivariana. La

información se dispuso y se organizó de forma adecuada, para que pudiera ser

procesada en el software, como se muestra a continuación.

7.4.1 Modo de presentación de los datos para correlación. Los datos fueron

procesados en hojas de Excel diferentes, de acuerdo con los datos que se fueran

a correlacionar, en una tabla en donde se registró: Fecha – Estación –

Temperatura media – Temperatura máxima – Temperatura mínima – energía,

como se muestra en las Figuras 32 y 33. Ver Anexo 3. Correlación Sismo y

Temperatura

103

Figura 32. Ej. Tabulación de datos, temperatura y energía diaria (n-1)

Figura 33. Ej. Tabulación de datos, temperatura y energía semanal (n-1)

A las estaciones se les fue asignada la siguiente numeración, con el fin de

identificarlas:

Tabla 2. Número de identificación de estaciones

No. Estación

1 E. UIS

2 E. LLANO GRANDE

3 E. PALONEGRO

104

Debido a que los datos de los eventos sísmicos suministrados por el Ingeominas,

se encontraban únicamente las fechas en las cuales se presentó algún evento, y

por el contrario en la temperatura todos los días estaban tabulados,

independientemente de que fuera medida o no la temperatura en el día, se tuvo

que organizar la información, de tal modo que las fechas entre la energía liberada

y la temperatura coincidieran, insertando las celdas y completando las fechas

faltantes. Para los registros semanales se tomó el inicio y el fin de la semana

como se describió en el numeral 5.2.1, y en los casos en que no se encontró

alguna semana, ésta se incluyo.

Los datos se organizaron inicialmente de la forma anteriormente nombrada,

haciendo que coincidieran las fechas tanto de los sismos como la temperatura,

pero el análisis no se llevó a cabo de esta manera. Teniendo en cuenta que la

energía que se libera en un día, se ha ido acumulando, entonces se pretendió

correlacionar la energía liberada con la temperatura de días anteriores, del

siguiente modo:

Energía liberada del día en cuestión, con la temperatura del día anterior, (n-1).

Energía liberada del día en cuestión, con la temperatura registrada dos días

antes (n-2).

Energía liberada del día en cuestión, con la temperatura registrada tres días

antes, (n-3).

Para conducir los datos a esta forma de presentación, se separaron por hojas

diferentes en Excel, cada uno de los desfases presentados, y como se disponía de

la coincidencia de fechas entre los dos parámetros, se corrían los datos de la

energía liberada una, dos o tres celdas hacia arriba, y se eliminaban los datos

sobrantes producto del desplazamiento de los datos.

Es importante mencionar, que se eliminaron las celdas de los días en los cuales

no se presentaba sismo, es decir no había energía liberada, al igual que los días

105

en los cuales no se encontraba registro de temperatura en las tres modalidades,

es decir que si había por lo menos una de las tres temperaturas, no se eliminaba;

en conclusión, únicamente se tomaron los días en los cuales se contaban con

datos de los dos parámetros.

Como se mencionó para la energía liberada diaria, la energía semanal, también se

analizó con la temperatura presentada en la misma semana y con la temperatura

presentada en la semana anterior (n-1). El desfase se realizó como se menciono

anteriormente.

7.4.2 Modo de presentación de los datos para Regresión. Teniendo como

referencia que hay un registro de temperatura para cada día, desde la fecha

seleccionada para empezar el estudio, y uno o varios eventos sísmicos

presentados diariamente, cada uno de estos debía aparejarse con su respectiva

temperatura media, máxima y mínima.

Como se nombró en el procedimiento anterior, los registros de los eventos

sísmicos no tienen en cuenta el día que no hay sismo, es decir la fecha se omite,

mientras que la temperatura toma en cuenta todos los días, inclusive los días que

no fueron medidos. Este detalle, y el mencionado en el primer párrafo, hacía un

poco complicada la organización de los datos, así que lo primero que se realizó,

fue incorporar los días en los que no se presentaba ningún sismo, para que las

fechas coincidieran más adelante con las de la temperatura.

Por medio de la función de Excel llamada “INDICE”, se realizó este procedimiento,

de una manera fácil y relativamente rápida, de la siguiente manera:

Se ubicaron en una hoja de Excel los datos de temperatura media, máxima y

mínima diarias, y en otra hoja las magnitudes diarias.

106

En la hoja de las magnitudes, se insertaron cuatro columnas intermedias entre

la fecha y la magnitud, tres de estas que pertenecían a donde se ubicaron las

temperaturas. Ahí mismo, debajo de la primera fila en donde se ubican los

nombres de identificación, se insertó una fila, es decir la fila 2.

La columna restante se encontraba en la segunda columna o columna B, en la

celda B2, se puso la fecha del día anterior al primer día del registro de datos,

en este caso 31/05/1993.

En las celdas C2, D2 y E2, se pusieron los números: 1, 2 y 3, respectivamente.

En la celda B3, se realizó una sustracción entre la fecha puesta 31/05/1993 y el

primer día de evento 01/06/1993. Como esta operación seria arrastrada al

resto de celdas de la columna B hasta finalizar los datos, la celda B2 se puso

fija, y se arrastró la operación.

Al finalizar esto, se tenía una especie de matriz, que finalmente pertenecía a la

ubicación de los datos de temperatura ubicados en la otra hoja. Y se tenían las

celdas de las columnas C D y E, desocupadas a partir de la tercera fila.

Se ubicó entonces en la celda C3, y se insertó la función “INDICE”, lo primero

que se indica, son los valores de referencia, es decir, los valores de la hoja en

donde se encontraban las temperaturas, y se seleccionaron todos los datos.

Después se pone la ubicación de la fila y luego la columna. Como se tienen

tres registros de temperatura, entonces el valor de la columna se puso fijo,

mientras que el valor de la fila variable. Del mismo modo se realiza para las

otras dos columnas.

107

Inmediatamente se desplegaron las fórmulas hasta la última celda de cada

columna, esta función tomó los datos de temperatura, y los registros en forma

matricial en la hoja de trabajo.

En la Figura 34, se muestra un ejemplo de la hoja de cálculo, en donde se llevó a

cabo el procedimiento descrito con anterioridad. Cabe resaltar que esto se realizó

para las tres estaciones climatológicas evaluadas en este proyecto. Ver Anexo 4.

Hoja de Calculo datos para regresión

Posterior a esto, los resultados de cada una de las estaciones fueron pasados a

otra hoja de Excel en formato de “Valores”, para poder continuar con el proceso.

En relación con lo que se quería evaluar, que era la influencia de la temperatura

en los sismos grandes, es decir de magnitudes mayores o iguales a cuatro, se

separaron por rangos así: 4.0-4.4, 4.5-4.9, 5.0-5.4, 5.5-5.9 y de 6.0-6.5, pero sin

despreciar los sismos con magnitudes inferiores a estas.

Figura 34. Ej. Hoja de cálculo datos para regresión, estación Llano Grande

108

Se clasificó la variable dependiente, es decir la magnitud del sismo, como

dicotómica, con las siguientes características:

Uno “1” Si ocurre un sismo de magnitud i, para i= (4-4.4); (4.5-4.9); (5-5.4);

(5,5-5.9); (6.0-6.5).

Cero “0” Si el sismo es de magnitud menor a 3,9 grados

Entonces una vez se llevaron los datos a un archivo nuevo de Excel en formato

“Valores”, a los rangos establecidos se les asignó una numeración como se

presenta en la Tabla 3. Luego se separaron en Excel las estaciones por hojas

independientes, y por medio de filtros generaron los rangos requeridos.

Posteriormente, se hizo un condicional para cada uno de los rangos, en donde se

expresara que si la magnitud era mayor al mejor valor del rango, entonces se

pusiera uno “1”, y de lo contrario cero “0”. Como el Software SPSS, que fue el

utilizado para la ejecución de la regresión no permite formulas, entonces estos

datos se copiaron y se pegaron en formato “Valores” en otra columna, y se

procedió a eliminar las columnas de la magnitud y en donde se había realizado el

condicional. Esto se practicó en las tres estaciones. En la Figura 35, se muestra

un ejemplo de como finalmente quedaron los datos listos para realizar la

regresión. Ver Anexo 5. Regresión Logística.

Tabla 3. Numeración de rangos.

No. Rango

1 6.0-6.5

2 5.5-5.9

3 5.0-5.4

4 4.5-4.9

5 4.0-4.4

109

Figura 35. Ej. Tabulación de datos para regresión, estación UIS.

7.4.3 Correlación de datos. Teniendo en cuenta que la técnica estadística más

utilizada para conocer el grado de relación que existe entre dos variables se

denomina coeficiente de correlación, para este estudio se aplicó la metodología

del coeficiente de correlación de Pearson, y se llevo a cabo en el Programa SPSS

v.21.

A continuación se presenta un paso a paso, con un ejemplo para realizar la

correlación en el software:

En la Figura 36, se muestra una imagen de la entrada, cuando se abre el

programa. En este punto, se seleccionó la opción: “Más archivos”.

110

Figura 36. Ventana de Inicio del Software SPSS V.21.

Inmediatamente se abrió un recuadro, en el cual se escogió el archivo de Excel en

donde se habían guardado la tabulación de los datos para correlacionar. Figura

37.

Figura 37. Selección de archivo.

111

Para el archivo en cuestión, se realizaron varias hojas en Excel. En la Figura 38,

se muestra un nuevo recuadro para abrir los datos a analizar.

Figura 38. Apertura de origen de datos de Excel.

Se seleccionó entonces la hoja de Excel a la cual se le iba a realizar el análisis,

como se muestra en la Figura 39. De aquí en adelante, se realizó el mismo

procedimiento con todas las hojas existentes del archivo.

Figura 39. Selección de la hoja de Excel.

112

Figura 40. Software SPSS V.21 cargando datos de archivo.

Figura 41. Visualización de los archivos cargados en el Software SPSS.

En la vista de variables, se le asignó a cada estación su identificación, según

Tabla 2, seleccionando la cacilla ubicada en la columna de “Valores” y la fila de

“ESTACIÓN, para realizar la modificación, tal como se muestra en la Figura 42.

113

Figura 42. Ventana de vista de variables para modificar característica.

Figura 43. Recuadro para asignar etiqueta a las estaciones.

De acuerdo a la numeración dada para cada una de las estaciones, se ingresó el

valor que había tomado cada una y en la “etiqueta” se agregó el nombre

adecuado. Como se muestra en la Figura 44.

114

Figura 44. Modo de entrada para etiquetar estaciones.

Una vez se digitaron los datos de una de las estaciones, se le dio añadir, y se

procedió a realizar lo mismo con las otras dos estaciones. Figura 45.

Figura 45. Visualización de etiquetas hechas.

Para escoger el modo de presentación de los resultados por estaciones, se

ingresó en “Datos – Segmentar archivo”, allí apareció el recuadro que se muestra

en la Figura 46, se seleccionó “ESTACIÓN”, se añadió con la flecha, se escogió la

opción de “Organizar los resultados por grupos”, y aceptar.

115

Figura 46. Procedimiento para asignar modo de presentación de resultados.

Para realizar la correlación, se dirigió a “Analizar-Correlaciones-Bivariadas”, de ahí

se generó el recuadro que se presenta en la Figura 47, en donde se seleccionaron

los parámetros que se iban a correlacionar, se señaló cada uno y se agregó por

medio de la flecha.

Figura 47. Procedimiento para escoger parámetros a correlacionar.

116

Inmediatamente se dio aceptar, el programa realizó el análisis y generó los

resultados en cuadros por separado para cada estación, como se le había

indicado. Figura 48.

Figura 48. Modo de presentación de resultados del Software SPSS v.21

Estos cuadros de los resultados de las correlaciones permiten ser copiados en

Word, por lo que se realizó este procedimiento, con el fin de dejar únicamente las

casillas de interés. Esto por que si se observa la forma como el Software arroja las

correlaciones, él lo indica para todas las variables entre si, y las de interés son la

de la energía, con cada uno de los parámetros de temperatura.

7.4.4 Regresión logística. Dado que la regresión logística es un método

estadístico, utilizado para predecir la relación que tienen una variable dependiente,

en función de otra, este se realizó para conocer este resultado, entre la ocurrencia

de un sismo como variable dependiente, y la temperatura. Procedimiento que se

llevo a cabo en el Software SPSS v.21, coordinado por la Doctora Marianela

Luzardo.

117

El paso a paso del procedimiento efectuado, una vez los datos habían sido

adecuadamente organizados, fue el siguiente:

Los procedimientos de las Figuras de la 36 a 45, de las correlaciones, se hicieron

del mismo modo para las regresiones. Los valores para los rangos se asignaron

según la Tabla 3.

Posteriormente se procedió a segmentar los datos por el rango de las magnitudes

que se tomaron en cuenta. Ingresando en “Datos – Segmentar Archivo”, como se

muestra en la Figura 49.

Figura 49. Procedimiento para asignar modo de presentación de resultados.

Teniendo en cuenta que en las columnas de las temperaturas algunos datos

tenían valores en cero, se realizó un condicional ingresando en “Datos –

Seleccionar casos” en el recuadro de la Figura 50, se seleccionó la opción “Si se

satisface la condición” y posteriormente en “si la op…”. De aquí en adelante se

realizó el mismo procedimiento con los tres parámetros de temperatura de las tres

estaciones.

118

Figura 50. Procedimiento para seleccionar casos.

En la Figura 51, se ilustra la forma como se asignó el condicional, se escogió la

temperatura a la cual se le iba a realizar el análisis y se le fijó que fuera diferente

de cero.

Figura 51. Procedimiento para asignar condicional.

Después se procedió a realizar la regresión, ingresando a “Analizar – Regresión –

Regresión logística binaria” y se determinó la variable dependiente como “VAR”,

119

que correspondía a la variable dicotómica, y como independiente la temperatura

que fue condicionada.

Figura 52. Asignación de variable dependiente e independiente.

Se seleccionó opciones, en donde se generó el siguiente recuadro y se eligieron

las opciones que se muestran en la Figura 53.

Figura 53. Opciones para realizar regresión.

120

Después de selecciona continuar y aceptar, y se generaron los resultados, como

se observa en la Figura 54.

Figura 54. Modo de generación de resultados.

7.5 ANÁLISIS COMPLEMENTARIOS REALIZADOS

7.5.1 Periodicidad de los sismos. Con el fin de tener una perspectiva de cada

cuanto se presenta un evento generado en el nido sísmico de la Mesa de los

Santos, de acuerdo a su magnitud, se organizaron los eventos sísmicos en rangos

de magnitudes, y se estableció un promedio de la periodicidad en la que

acontecen estos sismos. Lo anterior se realizó restando las fechas en las cuales

se registra cada evento y se promediaron, en los respectivos rangos. Ver Anexo 9.

Periodicidad de los eventos sísmicos.

7.5.2 Gráfica del Nido Sísmico. Con el fin de comprender la mecánica del Nido

sísmico, se elaboró una gráfica de los hipocentros con los registros suministrados

121

por el Ingeominas y los valores correspondientes a la latitud, longitud y

profundidad de cada uno de los eventos registrados en el rango de tiempo

evaluado. Estos datos, fueron graficados para los sismos con magnitud mayor a 3,

y separados en rangos así; 3.0-3.4, 3.5-3.9, 4.0-4.4, 4.5-4.9, 5.0-5.4, 5.5-5.9, y

mayores o iguales a 6. El procedimiento se efectuó en el Software Mathematica 8

for Estudents, siguiendo los siguientes pasos:

Debido a que la latitud y la longitud se encontraban en unidades de grados (°),

y la profundidad en unidades de kilómetros (km), se convirtieron las dos

primeras, basados en que 1° equivale a ⁄ . Entonces el valor en grados

de la latitud se multiplica por el resultado de esta fracción, teniendo como

referencia que el radio de la tierra medio es de 6371km. Luego se le generó un

filtro en su magnitud, en donde se escogieron todos los sismos mayores o

iguales a 3 y se copiaron en una hoja nueva con formato “Valores”. Ver Anexo

6. Hoja de calculo datos hipocentros.

Dichos datos fueron copiados en libros de Excel separados, según los rangos

descritos con anterioridad, y se guardaron en formato “.xls”. Ver carpeta de

Anexo 7. Archivos de rangos - Gráfica Hipocentros

Los datos se importaron a través del Software Mathematica 8, por medio de la

función “Import”, de la siguiente forma: Import["Destino del archivo\

nombre.xls”]. Ejemplo: Import[“D:\Pc\Users\Dani\Desktop\Trabajo de

Grado\LIBRO\Graficas\Mathematica Sismos 3D\Grafica por magnitudes\3,0-

3,4.xls"]. Esto mismo se procedió a hacer con todos los archivos de los

diferentes rangos de magnitudes.

Importados los datos en Mathematica 8, se continuó con la gráfica de estos,

mediante la función “Graphics3D”, para que la gráfica no sea una superficie, si

122

no que se de en puntos, se utiliza la opción “Point”. Un ejemplo es: Graphics3D

[{Blue, Point [{{-8123.12, 755.014, -152.5}, {-8135.13, 756.57, -146.9}, {-

8131.91, 755.347, -154.5}}].

Nota: Los datos fueron ingresados en el software, y se obtuvo la gráfica deseada.

Para ampliar la información, Ver Anexo 8. Gráfica 3D Nido Sísmico Mesa de los

Santos

123

8. ANÁLISIS DE RESULTADOS

8.1 GRÁFICAS ENERGÍA LIBERADA VS. TEMPERATURA

Se presentan a continuación las gráficas obtenidas de la información procesada y

tabulada en el Anexo 1. Registro sismos - Mesa de los Santos y el Anexo 2.

Temperatura media, máxima y mínima por estaciones.

En las gráficas de la energía liberada de los eventos sísmicos, con la los registros

de temperatura media, máxima y mínima, tanto diaria como semanal, se

observaron tendencias y comportamientos relevantes, que se señalan y se

comparan a continuación.

Figura 55. Gráfica energía diaria histórica (1993-2003).

En la Figura 58, se observa que en un periodo de tiempo que oscila entre Mayo de

1996 y Mayo de 1997, se presentan temperaturas mínimas significativamente mas

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5.0E+13

1.0E+14

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Fecha (dd/mm/aaaa)

124

bajas, si se comparan con los años subsiguientes y posteriores, y dentro de este

rango de tiempo, el día 01/01/1997 se presentó un evento sísmico de magnitud

5,8, que libero 9,08x1013, en términos de energía liberada, bastante significativo.

También se puede observar que después de este periodo de temperaturas

mínimas bajas, el 11/06/1997, un evento de 6.2 grados de magnitud en la escala

de Richter, liberó una energía de 3,75x1014, como se visualiza en la Figura 55. Es

notorio, que en los periodos en los que la temperatura mínima tiene rangos altos,

la energía liberada por los sismos presentados, es relativamente baja, en

comparación con los mencionados anteriormente.

Figura 56. Gráfica temperatura media diaria, estación UIS.

10.0

15.0

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Tem

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°C)

Fecha (dd/mm/aaaa)

125

Figura 57. Gráfica temperatura máxima diaria, estación UIS.

Figura 58. Gráfica temperatura mínima diaria, estación UIS.

En la Figura 56, de la temperatura máxima diaria de la estación UIS, se observa

que dentro del periodo mencionado anteriormente en que se presentan las

temperaturas mínimas mas bajas, también hay un periodo de tiempo en el que la

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

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98

18

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°C)

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15.0

20.0

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126

temperatura máxima presenta valores bajos y justo después unos picos de

temperatura considerables.

En las Figuras de la 59 a la 62, se observan las gráficas de la energía liberada por

los sismos y la temperatura media máxima y mínima de la estación Llano Grande.

Es claro que en el momento en que ocurrió el evento que liberó más energía, no

se cuenta información disponible de temperatura.

De la Figura 63 a la 66, se presentan las gráficas correspondientes a energía

diaria liberada y los tres parámetros de temperatura evaluados de la estación

Palonegro. Se observa que en los periodos antes y después del evento sísmico

que liberó más energía, las temperaturas media, máxima y mínima son

relativamente altas

Respecto a las gráficas de la energía liberada semanal con la temperatura

semanal, se pueden visualizar comportamientos como los descritos anteriormente.

Figura 59. Gráfica energía diaria histórica (1993-2011).

0.0E+00

5.0E+13

1.0E+14

1.5E+14

2.0E+14

2.5E+14

3.0E+14

3.5E+14

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Fecha (dd/mm/aaaa)

127

Figura 60. Gráfica temperatura media diaria, estación Llano Grande.

Figura 61. Gráfica temperatura máxima diaria, estación Llano Grande.

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

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Figura 62. Gráfica temperatura mínima diaria, estación Llano Grande.

Figura 63. Gráfica energía diaria histórica (1993-2012).

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s)

Fecha (dd/mm/aaaa)

129

Figura 64. Gráfica temperatura media diaria, estación Palonegro.

Figura 65. Gráfica temperatura máxima diaria, estación Palonegro.

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

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10.0

15.0

20.0

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°C)

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130

Figura 66. Gráfica temperatura mínima diaria, estación Palonegro.

Figura 67. Gráfica energía semanal histórica (1993-2003).

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Fecha (dd/mm/aaaa)

131

Figura 68. Gráfica temperatura media semanal, estación UIS.

Figura 69. Gráfica temperatura máxima semanal, estación UIS.

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Tem

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ra (

°C)

Fecha (dd/mm/aaaa)

132

Figura 70. Gráfica temperatura mínima semanal, estación UIS.

Figura 71. Gráfica energía semanal histórica (1993-2011).

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

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Fecha (dd/mm/aaaa)

133

Figura 72. Gráfica temperatura media semanal, estación Llano Grande.

Figura 73. Gráfica temperatura máxima semanal, estación Llano Grande.

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

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C)

Fecha (dd/mm/aaaa)

134

Figura 74. Gráfica temperatura mínima semanal, estación Llano Grande.

Figura 75. Gráfica energía semanal histórica (1993-2012).

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

22.0

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Fecha (dd/mm/aaaa)

135

Figura 76. Gráfica temperatura media semanal, estación Palonegro.

Figura 77. Gráfica temperatura máxima semanal, estación Palonegro.

10.0

15.0

20.0

25.0

01

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Tem

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°C)

Fecha (dd/mm/aaaa)

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

01

/06

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°C)

FEcha (dd/mm/aaaa)

136

Figura 78. Gráfica temperatura mínima semanal, estación Palonegro.

8.2 CORRELACIONES ENERGÍA LIBERADA Y TEMPERATURA

8.2.1 Correlación de la energía liberada semanal, con la temperatura media,

máxima y mínima de la misma semana. En las Tablas 4 y 6, se presentan los

resultados estadísticos que describen cada una de las variables que se tuvo en

cuenta en las correlaciones semanales para los diferentes rangos de tiempo. Se

observa claramente, que en los mínimos de la temperatura media y máxima, la

estación Llano Grande, cuenta con los valores más altos de temperatura, y

Palonegro los más bajos. Contrario a lo que sucede con los mínimos de la

temperatura mínima, en donde la estación Palonegro, tiene el registro más alto y

la UIS el más bajo. Este mismo suceso se ve en la media. En los máximos se

tiene que la estación Llano Grande en sus tres parámetros, tiene los registros más

altos y Palonegro los más bajos.

En cuanto a la energía, se observa que los resultados varían, esto se debe al

periodo de tiempo para el cual cada estación cuenta con información disponible, y

10.0

14.0

18.0

22.0

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01

/10

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12

Tem

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ra (

°C)

Fecha (dd/mm/aaaa)

137

que dentro del mismo hay días que no presentan registros de temperatura, por lo

cual estos datos no se tuvieron en cuenta. Se visualiza una diferencia entre las

dos tablas, que es ocasionada por el movimiento de los datos para correlación la

energía liberada con la temperatura de la semana anterior. La columna “N”, indica

el número de observaciones sobre la que se hizo cada análisis con que el

Software SPSS v.21, realizó el análisis.

Tabla 4. Análisis estadístico descriptivo, datos semanales.

ESTACIÓN N Mínimo Máximo Media Desv. típ.

Estación

UIS

ENERGÍA

SEMANAL 450 7,70E4 6,36E13 5,54E11 3,62E12

TEMP MEDIA 450 20,7 25,2 23,098 ,7456

TEMP MAX 450 24,1 31,4 28,086 ,9988

TEMP MIN 445 15,9 21,1 19,476 1,0841

Estación

Llano

Grande

ENERGÍA

SEMANAL 899 7,91E5 4,46E13 6,11E11 2,81E12

TEMP MEDIA 898 23,1 28,3 25,686 ,8566

TEMP MAX 635 27,3 33,8 30,769 1,0847

TEMP MIN 885 16,5 21,5 19,602 ,7514

Estación

Palonegro

ENERGÍA

SEMANAL 1000 7,70E4 6,36E13 6,60E11 3,53E12

TEMP MEDIA 1000 19,4 24,3 21,506 ,7654

TEMP MAX 1000 22,4 29,4 25,580 1,0000

TEMP MIN 1000 17,0 20,5 18,638 ,5989

En la Tabla 5, se observan los resultados de la correlación de la energía, con cada

uno de las temperaturas presentadas en la misma semana. Existe correlación

inversa con la estación llano grande, para la temperatura máxima, del 9,3%, y para

la temperatura mínima del 9,1%. No existe correlación con la temperatura media,

ni con las temperaturas de las otras estaciones.

138

Tabla 5. Resultados de correlación semanal (n-0)

ESTACIÓN TEMP MEDIA

TEMP MAX

TEMP MIN

Estación UIS

ENERGÍA SEMANAL

Correlación de Pearson

,019 ,070 ,033

Sig. (bilateral) ,684 ,138 ,492

N 450 450 445

Estación Llano Grande

ENERGÍA SEMANAL

Correlación de Pearson

-,031 -,093* -,091**

Sig. (bilateral) ,348 ,019 ,007

N 898 635 885

Estación Palonegro

ENERGÍA SEMANAL

Correlación de Pearson

,003 -,021 ,027

Sig. (bilateral) ,934 ,512 ,397

N 1000 1000 1000

**. La correlación es significativa al nivel 0,01 (bilateral). *. La correlación es significante al nivel 0,05 (bilateral)

8.2.2 Correlación de la energía liberada semanal, con la temperatura media,

máxima y mínima de la semana anterior.

Tabla 6. Análisis estadístico descriptivo, datos semanales (n-1).

ESTACIÓN N Mínimo Máximo Media Desv. típ.

Estación UIS

ENERGÍA SEMANAL

449 7,70E4 6,37E13 5,55E11 3,62E12

TEMP MEDIA 449 20,7 25,2 23,097 ,7439

TEMP MAX 449 24,1 31,4 28,085 ,9996

TEMP MIN 444 15,9 21,1 19,476 1,0816

Estación Llano Grande

ENERGÍA SEMANAL

898 7,91E5 6,38E13 6,82E11 3,515E12

TEMP MEDIA 897 23,1 28,3 25,687 ,8573

TEMP MAX 635 27,3 33,8 30,767 1,0857

TEMP MIN 884 16,5 21,5 19,605 ,7521

Estación Palonegro

ENERGÍA SEMANAL

999 7,70E4 6,37E13 6,61E11 3,537E12

TEMP MEDIA 999 19,4 24,3 21,506 ,7648

TEMP MAX 999 22,4 29,4 25,579 ,9986

TEMP MIN 999 17,0 20,5 18,637 ,5978

139

En la Tabla 7, se contemplan los resultados generados por la correlación de la

energía liberada semanal, con los tres parámetros de temperatura de la semana

anterior. Las casillas resaltadas, indican las correlaciones que resultan

significativas de la energía con la temperatura de la estación Llano Grande. El

signo menos indica que la correlación es inversa es un 11,5% con la temperatura

máxima, y en un 8.8% con la temperatura mínima. No se observa ninguna

correlación con la temperatura media de ninguna de las estaciones, ni con la

temperatura máxima y mínima de las estaciones UIS y Palonegro.

Tabla 7. Resultados de correlación semanal (n-1).

ESTACIÓN TEMP MEDIA

TEMP MAX

TEMP MIN

Estación UIS ENERGÍA SEMANAL

Correlación de Pearson

,048 ,056 ,030

Sig. (bilateral) ,311 ,238 ,526

N 449 449 444

Estación Llano Grande

ENERGÍA SEMANAL

Correlación de Pearson

-,053 -,115** -,088**

Sig. (bilateral) ,113 ,004 ,009

N 897 635 884

Estación Palonegro

ENERGÍA SEMANAL

Correlación de Pearson

,007 -,035 ,061

Sig. (bilateral) ,823 ,271 ,052

N 999 999 999

**. La correlación es significativa al nivel 0,01 (bilateral).

8.2.3 Correlación de la energía liberada diaria, con la temperatura media,

máxima y mínima del día anterior. En las tablas 8, 10 Y 12, se presentan los

análisis descriptivos de los datos que fueron evaluación para las correlaciones

diarias de la energía liberada, con la temperatura del día anterior (n-1), de dos

días anteriores (n-2) y tres días anteriores (n-3). En los tres casos, se presenta

para la mínima de la temperatura media y máxima, que es mayor en la estación

Llano Grande, y menor en la estación Palonegro, esto mismo se refleja en las

140

medias de los tres parámetros de temperatura, en los máximos la temperatura

media, y en la temperatura mínima específicamente para (n-3).

Para los mínimos de la temperatura mínima, ésta es mayor para la estación

Palonegro y menor para Llano Grande. En los máximos de la temperatura máxima

el valor más alto de temperatura se presenta en la estación Llano grande y el

mínimo en la estación UIS y en lo correspondiente a los máximos de la

temperatura mínima, para los casos de (n-1) y (n-2), es mayor en la estación UIS y

menor en la estación Palonegro.

Tabla 8. Análisis estadístico descriptivo, datos diarios (n-1).

ESTACIÓN N Mínimo Máximo Media Desv. típ.

Estación UIS

ENERGÍA 2498 1,62E4 3,75E14 5,13E11 8,16E12

TEMP MEDIA 2350 19,0 26,3 23,075 ,9922

TEMP MAX 2427 20,8 31,4 28,061 1,1828

TEMP MIN 2416 15,0 23,8 19,409 1,2157

Estación Llano Grande

ENERGÍA 5447 1,62E4 1,82E14 3,95E11 3,72E12

TEMP MEDIA 4701 21,1 29,8 25,687 1,1619

TEMP MAX 3546 22,4 39,2 30,784 1,5327

TEMP MIN 5222 14,0 23,6 19,605 1,1346

Estación Palonegro

ENERGÍA 6135 1,62E4 3,75E14 4,54E11 6,06E12

TEMP MEDIA 6128 18,0 25,3 21,494 1,0102

TEMP MAX 6126 19,6 31,6 25,577 1,4296

TEMP MIN 6115 15,8 21,6 18,623 ,7902

En la Tabla 9, se encuentran los resultados de la correlación hecha para un día

anterior de temperatura al de la energía liberada, en el cual no se encuentra

correlación significativa alguna entre los parámetros relacionados.

141

Tabla 9. Resultados de correlación diaria (n-1).

ESTACIÓN TEMP MEDIA

TEMP MAX

TEMP MIN

Estación UIS

ENERGÍA

Correlación de Pearson -,002 ,019 ,005

Sig. (bilateral) ,928 ,360 ,794

N 2350 2427 2416

Estación Llano Grande

ENERGÍA

Correlación de Pearson -,005 -,032 ,002

Sig. (bilateral) ,744 ,055 ,907

N 4701 3546 5222

Estación Palonegro

ENERGÍA

Correlación de Pearson ,002 -,007 ,007

Sig. (bilateral) ,864 ,610 ,600

N 6128 6126 6115

**. La correlación es significativa al nivel 0,01 (bilateral).

8.2.4 Correlación de la energía liberada diaria, con la temperatura media,

máxima y mínima dos días anteriores.

Tabla 10. Análisis estadístico descriptivo, datos diarios (n-2).

ESTACIÓN N Mínimo Máximo Media Desv. típ.

Estación UIS

ENERGÍA 2500 1,62E4 3,75E14 5,13E11 8,16E12

TEMP MEDIA 2351 19,0 27,0 23,080 ,9962

TEMP MAX 2433 20,8 32,0 28,058 1,1978

TEMP MIN 2420 15,0 23,8 19,411 1,2215

Estación Llano Grande

ENERGÍA 5448 1,62E4 1,82E14 3,97E11 3,73E12

TEMP MEDIA 4714 21,1 29,8 25,694 1,1585

TEMP MAX 3551 22,4 39,2 30,791 1,5330

TEMP MIN 5219 14,0 23,6 19,611 1,1324

Estación Palonegro

ENERGÍA 6137 1,62E4 3,75E14 4,55E11 6,06E12

TEMP MEDIA 6129 17,4 25,7 21,497 1,0131

TEMP MAX 6127 19,6 32,2 25,580 1,4415

TEMP MIN 6120 15,8 21,5 18,628 ,7916

142

Tabla 11. Resultados de correlación diaria (n-2).

ESTACIÓN TEMP MEDIA

TEMP MAX

TEMP MIN

Estación UIS

ENERGÍA

Correlación de Pearson -,018 ,007 -,012

Sig. (bilateral) ,370 ,738 ,570

N 2351 2433 2420

Estación Llano Grande

ENERGÍA

Correlación de Pearson -,026 -,044** -,017

Sig. (bilateral) ,077 ,009 ,224

N 4714 3551 5219

Estación Palonegro

ENERGÍA

Correlación de Pearson -,007 -,025* -,004

Sig. (bilateral) ,567 ,049 ,784

N 6129 6127 6120

**. La correlación es significativa al nivel 0,01 (bilateral). *. La correlación es significante al nivel 0,05 (bilateral).

Los resultados de la correlación realizada para dos días de temperatura anteriores

a la liberación de energía por el sismo, se presentan en la Tabla 11, donde se

observa que existe una correlación inversa entre la energía liberada y la

temperatura máxima del 4,4% para la estación Llano Grande, y del 2,5% para la

estación Palonegro. La temperatura de la estación UIS no presenta ninguna

correlación con la energía, ni con la temperatura media y mínima de las estaciones

Llano Grande y Palonegro.

8.2.5 Correlación de la energía liberada diaria, con la temperatura media,

máxima y mínima tres días anteriores.

Tabla 12. Análisis estadístico descriptivo, datos diarios (n-3).

ESTACIÓN N Mínimo Máximo Media Desv. típ.

Estación UIS

ENERGÍA 2498 1,62E4 3,75E14 5,13E11 8,16E12

TEMP MEDIA 2350 19,0 27,0 23,086 ,9868

TEMP MAX 2423 20,8 32,0 28,064 1,1813

TEMP MIN 2421 15,0 22,2 19,417 1,2154

143

Continuación Tabla 12. Análisis estadístico descriptivo, datos diarios (n-3).

Estación Llano Grande

ENERGÍA 5444 1,62E4 1,82E14 3,96E11 3,73E12

TEMP MEDIA 4716 21,1 29,8 25,698 1,1568

TEMP MAX 3545 22,4 39,2 30,794 1,5269

TEMP MIN 5218 14,0 23,6 19,609 1,1341

Estación Palonegro

ENERGÍA 6135 1,62E4 3,75E14 4,55E11 6,06E12

TEMP MEDIA 6128 17,4 25,7 21,504 1,0107

TEMP MAX 6124 19,6 32,2 25,585 1,4333

TEMP MIN 6117 15,8 21,6 18,627 ,7952

Tabla 13. Resultados de correlación diaria (n-3).

ESTACIÓN TEMP MEDIA

TEMP MAX

TEMP MIN

Estación UIS

ENERGÍA

Correlación de Pearson

-,013 ,006 -,010

Sig. (bilateral) ,519 ,757 ,612

N 2350 2423 2421

Estación Llano Grande

ENERGÍA

Correlación de Pearson

-,015 -,035* -,002

Sig. (bilateral) ,305 ,035 ,886

N 4716 3545 5218

Estación Palonegro

ENERGÍA

Correlación de Pearson

-,007 -,018 ,000

Sig. (bilateral) ,577 ,155 ,991

N 6128 6124 6117

**. La correlación es significativa al nivel 0,01 (bilateral). *. La correlación es significante al nivel 0,05 (bilateral).

En la Tabla 13, se presentan los resultados de la energía liberada diaria, con la

temperatura de tres días anteriores, en donde se indica la correlación inversa que

hay entre la temperatura máxima de la estación Llano Grande y la energía

liberada, con un porcentaje del 3,5%. En lo referente a los otros parámetros de

temperatura de ésta y las otras dos estaciones, no presentan ninguna correlación

significativa.

144

8.3 REGRESIONES LOGÍSTICAS

8.3.1 Estación UIS. Para la Estación UIS, tal como se muestra en la Tabla 14, se

obtuvo que el mínimo de las temperaturas media, máxima y mínima fue de 19.0º,

20.8º y 15.0º C respectivamente, mientras que sus máximos fueron 27.0º, 32.0º y

23.8ºC. En este orden de ideas, el promedio de esta medida máxima, media y

mínima fue, de 22.07°, 28.07° y 19,38° centígrados.

Tabla 14. Estadísticos descriptivos.

N Mínimo Máximo Media Desv. típ.

TEMP MEDIA 33659 19,0 27,0 23,07 ,9997

TEMP MAX 34692 20,8 32,0 28,07 1,1656

TEMP MIN 34739 15,0 23,8 19,38 1,2253

A continuación, se presentan los resultados de la prueba de Hosmer y Lemeshow,

que indica los modelos adecuados, cuando la Sig>0,05.

Tabla 15. Prueba de Hosmer y Lemeshow

RANGO Chi cuadrado gl Sig.

TEMP MEDIA

6.0-6.4 10,024 8 ,263

5.5-5.9 11,247 8 ,188

5.0-5.4 24,669 8 ,002

4.5-4.9 16,452 8 ,036

4.0-4.4 10,652 8 ,222

TEMP MAX

6.0-6.4 18,189 8 ,020

5.5-5.9 14,411 8 ,072

5.0-5.4 16,618 8 ,034

4.5-4.9 8,590 8 ,378

4.0-4.4 4,005 8 ,857

TEMP MIN

6.0-6.4 9,061 8 ,337

5.5-5.9 7,459 8 ,488

5.0-5.4 21,178 8 ,007

4.5-4.9 39,755 8 ,000

4.0-4.4 15,343 8 ,053

145

Los modelos estadísticamente significativos, según la prueba anterior, fueron los

resaltados en la Tabla 15, para cada una de las temperaturas que se tuvo en

cuenta como variable independiente, en el caso en que el mismo rango de sismos

pertenezca a dos modelos aceptados, se escoge el de mayor significación. En la

Tabla 16, se presentan los resultados de estos modelos. El resultado de los

porcentajes se la de la siguiente forma: [( ( )) ].

Tabla 16. Variables de la ecuación.

RANGO B E.T. Wald gl Sig. Exp(B) I.C. 95% para EXP(B)

Inferior Superior

TEMP MAX 4.5-4.9 -,157 ,004 1606,405 1 ,000 ,855 ,848 ,861

4.0-4.4 -,113 ,002 2656,172 1 ,000 ,893 ,889 ,897

TEMP MIN 6.0-6.4 -,463 ,052 78,962 1 ,000 ,629 ,568 ,697

5.5-5.9 -,362 ,020 325,511 1 ,000 ,697 ,670 ,725

En los resultados se observa que el riesgo de que ocurra un movimiento telúrico

con magnitud entre 6.0-6.4 y 5.5-5.9, cuando la temperatura mínima se incrementa

en un grado, disminuye en un 37.1 y 30.3% respectivamente. En el caso de la

temperatura máxima, para los rangos de sismos entre 4.5-4.9 y 4.0-4.4, esta

probabilidad se reduce en 14.5 y 10.7% respectivamente.

Al analizar el ajuste de los datos al modelo, se aprecia en la Tabla 17, que bajo los

anteriores criterios, el modelo con mejor ajuste es el que involucra al modelo de la

temperatura mínima, con el rango de sismos entre 6.0-6.4.

Tabla 17. Resumen del modelo.

RANGO

-2 log de la verosimilitud

R cuadrado de Cox y Snell

R cuadrado de Nagelkerke

TEMP MAX

4.5-4.9 913,137d ,715 ,953

4.0-4.4 2317,119e ,649 ,866

TEMP MIN

6.0-6.4 20,488a ,749 ,999

5.5-5.9 109,983b ,746 ,995

146

Por lo tanto, se tienen cuatro modelos que representan la probabilidad de que se

produzcan movimientos telúricos entre 4.5-4.9 y 4.0-4.4, cuando se analiza con la

temperatura media, y con la temperatura mínima entre 6.0-6.4 y 5.5-5.9. En las

Figuras 78 y 79, se muestran las gráficas de los modelos.

( )

( )

( )

( )

Figura 79. Gráfica modelo regresión logística UIS, temperatura máxima.

0.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

7.00%

8.00%

9.00%

10.00%

20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 30.0 32.0 34.0

Pro

bab

ilid

ad (

%)

Temperatura (°C)

Regresion Logística UIS - Temp max

Tmax(4.5-4.9)

Tmax(4.0-4.4)

147

Figura 80. Gráfica modelo regresión logística UIS, temperatura mínima.

8.3.2 Estación Llano Grande. Se presenta en la Tabla 18, las estadísticas

básicas para cada una de las variables, apreciando que la temperatura máxima

fluctúa entre 22.4º y 39.2º, con un promedio de 30,74ºC aproximadamente, la

mínima oscila entre 14.0º y 23.6º C, promediando 19,31ºC; y la media varia entre

21.1° y 29.8°C, con una media de 25.69°C.

Tabla 18. Estadísticos descriptivos.

N Mínimo Máximo Media Desv. típ.

TEMP MEDIA 98195 21,1 29,8 25,69 1,1425

TEMP MAX 66703 22,4 39,2 30,74 1,5384

TEMP MIN 113793 14,0 23,6 19,66 1,1091

0.00%

0.05%

0.10%

0.15%

0.20%

0.25%

0.30%

0.35%

0.40%

0.45%

0.50%

14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0

Pro

bab

ilid

ad (

%)

Temperatura (°C)

Regresion Logística UIS - Temp min

Tmin(6.0-6.4)

Tmin(5.5-5.9)

148

Tabla 19. Prueba de Hosmer y Lemeshow

RANGO Chi cuadrado gl Sig.

TEMP MEDIA

6.0-6.4 16,714 8 ,033

5.5-5.9 5,077 8 ,749

5.0-5.4 7,391 8 ,495

4.5-4.9 20,504 8 ,009

4.0-4.4 20,239 8 ,009

TEMP MAX

6.0-6.4 19,864 8 ,011

5.5-5.9 7,766 8 ,457

5.0-5.4 16,074 8 ,041

4.5-4.9 14,656 8 ,066

4.0-4.4 8,585 8 ,379

TEMP MIN

6.0-6.4 34,742 8 ,000

5.5-5.9 11,104 8 ,196

5.0-5.4 14,948 8 ,060

4.5-4.9 42,786 8 ,000

4.0-4.4 40,890 8 ,000

Según los resultados de la Tabla 19, se presenta a continuación el resumen de

cada una de las variables que clasificaron para los diferentes modelos de

regresión que resultaron estadísticamente significativos.

Tabla 20. Variables de la ecuación.

RANGO B E.T. Wald gl Sig. Exp(B)

I.C. 95% para

EXP(B)

Inferior Superior

TEMP

MEDIA

5.5-5.9 -,290 ,011 651,194 1 ,000 ,748 ,732 ,765

5.0-5.4 -,242 ,006 1533,740 1 ,000 ,785 ,776 ,795

TEMP

MAX

4.5-4.9 -,160 ,003 2344,842 1 ,000 ,852 ,847 ,858

4.0-4.4 -,121 ,002 4237,246 1 ,000 ,886 ,883 ,889

De la Tabla 20, se aprecia que el riesgo de que ocurra un evento sísmico entre

4.5-4.9 y 4.0-4.4, cuando la temperatura máxima se incrementa en 1°, disminuye

en un 14.8 y 11.4% respectivamente. Este mismo riesgo se presenta entre rangos

149

de magnitudes de 5.5-5.9 y 5.0-5.4, para la temperatura media en un 25,2 y

21.5%, correspondientemente.

Con respecto al ajuste de los datos al modelo, se aprecia en la Tabla 21, que bajo

los tres criterios el modelo con mejor ajuste es que involucra a la temperatura

media con un rango de magnitud entre 5.5.-5.9.

Tabla 21. Resumen del modelo.

RANGO

-2 log de la verosimilitud

R cuadrado de Cox y Snell

R cuadrado de Nagelkerke

TEMP MEDIA

5.5-5.9 201,324b ,747 ,997

5.0-5.4 581,091c ,743 ,990

TEMP MAX 4.5-4.9 1172,094d ,727 ,969

4.0-4.4 3000,833e ,686 ,915

Luego, se tienen cuatro modelos que están representando la probabilidad de que

se produzcan movimientos telúricos entre 5.5-5.9 y 5.0-5.4, teniendo presente la

temperatura media, y entre 4.5-4.9 y 4.0-4.4, cuando está presente la temperatura

máxima. Las graficas de las Figuras 81 y 82, muestran los modelos anteriormente

mencionados.

( )

( )

( )

( )

150

Figura 81. Gráfica modelo regresión logística Llano Grande, temperatura

media.

Figura 82. Gráfica modelo regresión logística Llano Grande, temperatura

máxima.

0.00%

0.10%

0.20%

0.30%

0.40%

0.50%

0.60%

0.70%

20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 30.0

Pro

bab

ilid

ad (

%)

Temperatura (°C)

Regresion Logística LLG - Temp media

Tmed(5.5-5.9)

Tmed(5.0-5.4)

0.00%

1.00%

2.00%

3.00%

4.00%

5.00%

6.00%

7.00%

20.0 25.0 30.0 35.0 40.0

Pro

bab

ilid

ad (

%)

Temperatura (°C)

Regresion Logística LLG - Temp max.

Tmax(4.5-4.9)

Tmax(4.0-4.4)

151

8.3.3 Estación Palonegro. Bajo la misma premisa se obtuvo que la temperatura

máxima fluctúa entre 19.6º y 32.2º, con un promedio aproximado de 25,61ºC; y la

mínima oscila entre 13.8º y 21.6º C, y la media es de 18.53ºC. Con respecto a la

temperatura media, se tiene que la mínima de esta categoría fue de 17.4°, la

máxima de 25.7° resultando el promedio en 21.42°, según la Tabla 22.

Tabla 22. Estadísticos descriptivos.

N Mínimo Máximo Media Desv. típ.

TEMP MEDIA 149385 17,4 25,7 21,42 ,9817

TEMP MAX 149375 19,6 32,2 25,61 1,4427

TEMP MIN 149396 13,8 21,6 18,53 ,7727

Tabla 23. Prueba de Hosmer y Lemeshow

RANGO Chi cuadrado gl Sig.

TEMP MEDIA

6.0-6.4 10,352 8 ,241

5.5-5.9 11,893 8 ,156

5.0-5.4 36,978 8 ,000

4.5-4.9 26,494 8 ,001

4.0-4.4 32,742 8 ,000

TEMP MAX

6.0-6.4 51,988 8 ,000

5.5-5.9 8,273 8 ,407

5.0-5.4 16,103 8 ,041

4.5-4.9 10,392 8 ,239

4.0-4.4 13,924 8 ,084

TEMP MIN

6.0-6.4 16,268 8 ,039

5.5-5.9 19,822 8 ,011

5.0-5.4 35,715 8 ,000

4.5-4.9 60,553 8 ,000

4.0-4.4 80,243 8 ,000

152

De los resultados de la Tabla 23, en cuanto a las variables que se encuentran en

los diferentes modelos de regresión que resultaron significativos, se tiene:

Tabla 24. Variables de la ecuación.

RANGO B E.T. Wald gl Sig. Exp(B)

I.C. 95% para EXP(B)

Inferior Superior

TEMP MEDIA

6.0-6.4 -,452 ,033 186,011 1 ,000 ,636 ,596 ,679

TEMP MAX

5.5-5.9 -,293 ,009 977,299 1 ,000 ,746 ,733 ,760

4.0-4.4 -,154 ,002 8605,760 1 ,000 ,857 ,854 ,860

De la Tabla 24, se aprecia que el riesgo de que se presente un sismo entre las

magnitudes 6.0-6.4 disminuye en un 36.4%, mientras que para la temperatura

máxima disminuye en un 25.4 y 14.3%, en los rangos de 5.5-5.9 y 4.0-4.4,

respectivamente.

Al observar el ajuste de los datos a los diferentes modelos expuestos

anteriormente, en la Tabla 25 se observa que bajo los tres criterios, el modelo con

mejor ajuste, corresponde al que involucra a la temperatura media entre las

magnitudes 6.0-6.4.

Tabla 25. Resumen del modelo.

RANGO

-2 log de la verosimilitud

R cuadrado de Cox y Snell

R cuadrado de Nagelkerke

TEMP MEDIA

6.0-6.4 43,254a ,750 1,00

TEMP MAX 5.5-5.9 303,148b ,747 ,997

4.0-4.4 5653,240e ,698 ,930

Por lo tanto, se tienen tres modelos que representan las probabilidades de que

se produzcan movimientos telúricos entre 6.0-6.4 cuando esta presente la

153

temperatura media, y con la temperatura máxima, entre 5.5-5.9 y 4.0-4.4. Las

graficas de los modelos adecuados, se presentan en las Figuras 83 y 84.

( )

( )

( )

Figura 83. Gráfica modelo regresión logística Palonegro, temperatura media.

0.00%

0.01%

0.01%

0.02%

0.02%

0.03%

0.03%

0.04%

0.04%

0.05%

17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0

Pro

bab

ilid

ad (

%)

Temperatura (°C)

Regresion Logística PAL- Temp media

Tmed(6.0-6.4)

154

Figura 84. Gráfica modelo regresión logística Palonegro, temperatura

máxima.

8.4 PERIODICIDAD DE LOS SISMOS

En general en el Nido sísmico de la Mesa de los Santos todos los días se

presentan eventos sísmicos, independientemente de su magnitud. Como se

expuso en la metodología, el periodo medio corresponde al promedio de los

periodos de retorno de los sismos para determinado rango de magnitud. En la

tabla 26, se muestran los periodos medios para los cuales se presenta un evento

sísmico, teniendo en cuenta un rango de tiempo de casi 20 años, en donde se

observa que eventos de magnitud menor de tres, se presentan todos los días. Es

claro que a medida que aumenta la magnitud de sismo, disminuye la periodicidad

del mismo.

0.00%

0.50%

1.00%

1.50%

2.00%

2.50%

3.00%

3.50%

4.00%

4.50%

5.00%

18.0 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 30.0 32.0

Pro

bab

ilid

ad (

%)

Temperatura (°C)

Regresion Logística PAL- Temp max.

Tmax(5.5-5.9)

Tmax(4.0-4.4)

155

Tabla 26. Periodicidad de los eventos sísmicos.

Sismos (Magnitud) Periodo medio (Días)

Menores a 2.9 1

Entre 3.0 y 3.4 2

Entre 3.5 y 3.9 5

Entre 4.0 y 4.4 12

Entre 4.5 y 4.9 41

Entre 5.0 y 5.4 139

Entre 5.5 y 5.9 387

Entre 6.0 y 6.4 3616

8.5 GRÁFICA HIPOCENTROS

Como se expuso en la metodología, procesando las coordenadas geográficas y la

profundidad de los eventos sísmicos suministrados por el Ingeominas, se realizó

una gráfica en 3D en el Software Mathematica, en donde se obtuvieron las

gráficas que se presentan en este numeral.

Como bien se ha estudiado, el Nido Sísmico de la Mesa de los Santos, es uno de

los que presenta mayor amenaza sísmica en el mundo, precisamente por el modo

de falla que este presenta, y del que muchos investigadores han indagado, y aún

se presentan inquietudes del tema.

En las Figuras 85 y 86, se observan los hipocentros de los sismos exteriorizados

en el Nido Sísmico de la Mesa de los Santos, para magnitudes mayores a 3. Es

bastante claro, que estos eventos conforman una especie de masa elipsoidal,

concentrada a una profundidad de entre los 160 y 140 kilómetros, una latitud

aproximada entre los 6.75 y 6.90° [750-765 km], y con longitud en el rango de

73.04 a 73.19° [8120-8140 km], es decir en un diámetro aproximado de 20 km.

156

Figura 85. Vista oblicua y frontal de los hipocentros.

81358130

8125

Longitud

750

755

760

765

Latitud

180

160

140

120

Profundidad

750755760765

Latitud

813581308125

Longitud

180

160

140

120

Profundidad

157

Figura 86. Vista superior de los hipocentros

En una vista un poco mas inclinada, como se muestra en la Figura 87, se perciben

dos planos, uno a unos 150 kilómetros, en casi toda el área comprendida de latitud

y longitud, y otro a unos 180 kilómetros con un área menor. Se podría decir de

estos planos, que es en donde se genera la mayor concentración de los eventos

contemplados en la realización de la gráfica.

180160

140120

Profundidad813581308125

Longitud

750

755

760

765

Latitud

158

Figura 87. Planos de concentración de eventos sísmicos.

81358130

8125

Longitud

750755

760765

Latitud

180

160

140

120

Profundidad

159

9. CONCLUSIONES

o Del análisis estadístico correspondiente a las correlaciones de la energía

liberada por un sismo con la temperatura media, máxima y mínima, se

encontró que existe correlación no fuerte, pero sí significativa estadísticamente

para los siguientes casos:

En la energía liberada semanal con la temperatura máxima y mínima de la

misma semana, para la estación Llano Grande, se dio con un porcentaje

del 9.3 y 9.1%, respectivamente.

En la energía liberada semanal con la temperatura máxima y mínima, de

la estación Llano Grande, se presentó con un porcentaje del 11.5 y 8.8%,

respectivamente.

De las expresiones anteriores se concluye que la correlación de la energía

liberada es mayor cuando con la temperatura máxima de la semana anterior y

con la temperatura mínima de la misma semana.

No se presentó correlación alguna entre la energía diaria y los tres

parámetros de temperatura evaluados en el mismo día del sismo.

Con porcentajes del 4.4 y 2.5%, para la temperatura máxima de las

estaciones Llano Grande y Palonegro respectivamente, desfasados en

dos días a la liberación de energía, se encontró dicha correlación.

160

En la correlación entre la energía liberada y la temperatura máxima de tres

días anteriores, para la estación Llano Grande, se obtuvo con un

porcentaje del 3.5%.

De las dos últimas mencionadas se concluye que la correlación más fuerte de

la energía liberada se da con la temperatura máxima de la estación Llano

Grande presentada dos días anteriores al evento sísmico.

o De las regresiones logísticas realizadas para observar el comportamiento de

que se presente un evento sísmico de determinada magnitud ante un cambio

de temperatura se concluye que este riesgo disminuye en diferentes

porcentajes para cada rango, cuando el parámetro de temperatura evaluado

aumenta en 1°.

Referente a la estación de la UIS se presentaron modelos válidos para la

temperatura máxima y mínima, presentándose el mayor porcentaje con la

temperatura mínima, y para los eventos sísmicos de magnitud más alta.

Lo que podría ser un referente de más estudio, ya que podría decirse que

esto se debe a que la temperatura mínima es medida en la mañana, y no

se encuentra alterada o no depende de la nubosidad y los rayos solares.

De los resultados obtenidos para la estación Llano Grande, se concluye

que la mayor probabilidad de que se presente la situación descrita, se da

para la temperatura media, en los rangos de magnitud de sismo entre 5.0-

5.4 y 5.5-5.9, siendo el modelo con mejor ajuste se da para el último rango

mencionado.

En el caso de la estación Palonegro, al igual que la de Llano Grande, los

modelos estadísticamente significativos se presentan con la temperatura

161

media y máxima, siendo el mencionado primero el de mejor ajuste, para

los sismos con un rango de magnitud entre 6.0-6.4.

o A manera de conclusión general sobre los procedimientos estadísticos que se

realizaron en el presente trabajo de grado, es claro que este tipo de análisis

que contemplan valoraciones matemáticas, son de gran importancia para el

estudio del Nido Sísmico de la Mesa de los Santos, y teniendo como base que

para éste no se ha llevado a cabo ninguna investigación de este tipo.

o De la gráfica del Nido sísmico, se concluye que presenta una forma elipsoidal,

con un diámetro aproximado de 20 kilómetros, entre coordenadas 6.75 y 6.90°

de latitud, y 73.04 a 73.19° de longitud, comprendidas en una profundidad de

entre 160 y 140 kilómetros, lo que indica que el nido sísmico pertenece a una

masa con las características mencionadas.

o Respecto a la periodicidad de los eventos sísmicos, es claro que casi todos los

días se presenta uno o varios eventos de magnitud inferior a 2.9, y a medida

de aumenta la magnitud, aumenta el periodo de repetición del evento.

162

10. RECOMENDACIONES

o En la gráfica del Nido Sísmico de la Mesa de los santos se presentan dos

planos de concentración de falla aproximadamente a unos 150 y 180

kilómetros, es extraño este comportamiento, ya que sus hipocentros se

encuentran concentrados en forma elipsoidal. Seria de gran importancia

indagar un poco más acerca de estas concentraciones, ya que podrían ser

error de medición humana.

o En relación a los datos que se tuvieron como base para este estudio, podría

investigarse alguna otra fuente que disponga de información de temperatura,

como un complemento y generar comparaciones con los resultados obtenidos

en el presente proyecto.

163

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ANEXOS

(Ver documentos adjuntos en CD)