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Determinacion de microzonas sismicas preliminares del area metropolitana de Merida.

PRELIMINARY SEISMIC MICROZONES DETERMINATION OF THE MERIDA METROPOLITAN AREA

INTRODUCCION

El area metropolitana de Merida se encuentra emplazada sobre sedimentos depositados recientemente, que conforman geoformas de tipo terrazas y abanicos aluviales que se deben a un importante aporte lateral de las formaciones Mucujun, La Quinta, Palmarito, la Asociacion Sierra Nevada, y un menor aporte de las formaciones Sabaneta, Capacho, La Luna, San Javier y Aguardiente. Estos depositos se ven afectados por la existencia de la principal estructura tectonica del occidente del pais, como lo es, el sistema de fallas de Bocono, el cual representa un sistema tectonicamente activo. Se considera que la mayoria de los sismos mas importantes en la historia de los Andes venezolanos son asociados con este sistema de fallas (http://www.sismicidad.ciens.ula. ve). En los ultimos anos, la ciudad ha experimentado un crecimiento acelerado de la poblacion en zonas que presentan altos grados de amenaza. Por esta razon, en la actualidad, se lleva a cabo el proyecto de gestion integral de riesgo en espacios urbanos (Proyecto FoNAQT No 2007000939 de la Mision ciencias) a fin de conocer las propiedades fisicas del subsuelo que permitan zonificar la ciudad y de esta manera, conocer las areas que presentan el mismo comportamiento ante eventos sismicos.

METODOLOGIA

Los metodos de adquisicion y procesamiento desarrollados en este trabajo son los aplicados de manera convencional, por lo tanto se haran las referencias necesarias en donde se explican en detalle cada uno de ellos.

Ruido sismico ambiental

Entre los meses de septiembre de 2008 y mayo de 2009, se adquieren un total de 654 estaciones (FIGURA 1), con un espaciamiento entre ellas de aproximadamente 250 m (Rivera y Yegres, 2009; y Zambrano, 2009) y con una duracion de medicion entre 20 y 25 minutos para las zonas de mayor trafico peatonal y vehicular. En este total de datos, se incluyen las estaciones medidas en anos anteriores (Mazuera, 2009).

[FIGURA 1 OMITIR]

Para el procesamiento, se utiliza el programa de codigo abierto "GEOPSY"; en este software se procesan los nuevos datos y los ya obtenidos en adquisiciones anteriores. Este programa permite filtrar los datos, y establecer la relacion espectral (H/V) en terminos de ondas superficiales, para finalmente poder determinar los periodos fundamentales del subsuelo (FIGURA 2). Es indispensable mencionar que el procesamiento de los datos es bastante engorroso, debido a que, se observan picos multiples en las graficas que, en cierta forma, reflejan la litologia compleja que presenta el area metropolitana de Merida. Para separar los distintos picos, se integran los resultados obtenidos del estudio del MOP (Ministerio de Obras Publicas) del ano 1976 y los de la sismica de refraccion realizada por el Laboratorio de Geofisica (Cerrada et al., 2010).

[FIGURA 2 OMITIR]

Gravimetria

La adquisicion de los datos gravimetricos se lleva a cabo entre los meses de abril y mayo de 2008, obteniendose un total de 553 estaciones (FIGURA 3), con un espaciamiento entre ellas de aproximadamente 250 m (Nava, 2009).

Con el fin de obtener resultados de los espesores de sedimentos que sean mas acordes a la complejidad geologica de la zona, se utilizo en el modelado gravimetrico, las densidades de las unidades geologicas aflorantes en el area de estudio (Nava, 2009)

Sismica de refraccion

Durante los anos 2007-2009, se adquieren un total de 62 perfiles sismicos someros con longitudes de aproximadamente 94 m en toda el area metropolitana (FIGURA 4), a fin de conocer las velocidades de las ondas P y de las ondas S de las capas mas superficiales del area en estudio. A traves de siete trabajos finales de grado en sismica de refraccion realizados en la Universidad de Los Andes Merida, se realiza un reprocesamiento de los datos con Reflex (licencia de Funvisis) el cual permite ejecutar varios filtros para mejorar las senales y asi seleccionar las primeras llegadas tanto de las ondas P como de las ondas S. Para continuar con la etapa de procesamiento, se utiliza el programa Rayinvr, el cual aplica la tecnica del trazado de rayos (Zelt y Ellis, 1988), para obtener los modelos 2D de velocidad.

RESULTADOS Y DISCUSION

Mapa de isoperiodos y espesores de sedimentos

Se pueden observar los periodos fundamentales del suelo obtenidos a partir del ruido sismico ambiental varian entre 0,2 y 2 segundos en toda el area metropolitana de Merida (FIGURA 5); los periodos bajos en su mayoria se presentan en la parte apical de los diferentes abanicos que se encuentran laterales a la terraza y cercanos a las diferentes formaciones y asociaciones que afloran en el area de estudio (chacon y Uzcategui, 2004).

En la FIGURA 6 se puede observar el mapa de contornos de los espesores de sedimentos determinados a partir de la gravimetria y su relacion con el mapa de isoperiodos. Se pone en evidencia la variacion de espesores del area metropolitana de Merida que muestra una heterogeneidad importante en la profundidad de los sedimentos. En la parte central de la terraza de Merida, entre el aeropuerto y el sector de Zumba, se encuentran los mayores espesores (entre 70 y 130 m) formando un area alargada en sentido noreste--suroeste. En la ciudad de Ejido, tambien se observan estos espesores en la parte suroeste cerca de San Onofre.

[FIGURA 3 OMITIR]

[FIGURA 4 OMITIR]

[FIGURA 5 OMITIR]

[FIGURA 6 OMITIR]

Finalmente, se concluye que de manera muy general, existe cierta relacion entre ambos metodos geofisicos; es decir donde se encuentran los mayores periodos (0,8 - 2 seg) se tienen mayores espesores (entre 70 y 130 m), y donde tenemos los periodos mas bajos (0,2 - 0,5 seg) observamos los menores espesores con un minimo de 12,4 m; sin embargo existen lugares en donde no hay una relacion entre ambos metodos, por lo que es necesario densificar las mediciones gravimetricas y las de ruido sismico ambiental en estas zonas (especificamente en el sector de Zumba donde se observa bastante heterogeneidad en los resultados de ambos metodos).

Velocidad de la onda de corte de los 30 primeros metros de profundidad (Vs30)

A partir de los resultados obtenidos de los perfiles de sismica refraccion, se determinan las velocidades de la onda de corte de los primeros 10, 20 y 30 metros de profundidad respectivamente (Vs10, Vs20 y Vs30), a fin de conocer los cambios de velocidad a estas profundidades. Solo se muestra, en la FIGURA 7, la distribucion de los Vs30 que varia entre 185 y 1004 m/s indicando, segun la norma COVENIN (COVENIN 1756:2001) y segun la clasificacion del "National Earthquake Hazards Reduction Program" (NEHRP 302, 1997), la presencia en el area metropolitana de Merida de suelos densos (180 m/s < Vs < 360 m/s), suelos muy densos (360 m/s < Vs < 760 m/s), y suelos tipo roca (760 m/s < Vs < 1500 m/s).

Mapa de microzonas preliminares

El mapa de microzonas preliminares se elabora tomando en cuenta los espesores de sedimentos obtenidos por la integracion de los datos de gravimetria, ruido sismico, sismica de refraccion y Vs30 descritos anteriormente. Es importante mencionar que es un mapa preliminar debido a que se continuan afinando los resultados obtenidos por los metodos geofisicos, realizando nuevas mediciones indispensables (lineas REMI).

La FIGURA 8 muestra tres zonas definidas: la zona 1-1 representa la zona con velocidades de la onda de corte (Vs30) entre 350 y 650 m/s y con espesores entre 0 y 60 m; la zona 1-2 se refiere a la zona con velocidades entre 350 y 650 m/s y profundidades mayores a 60 m; y la zona 2-1 con velocidades igual o mayor a 650 m/s y con espesores entre 0 y 60 m. Todos estos datos se han adaptado a rangos establecidos por la Fundacion Venezolana de Investigaciones Sismologicas FUNVISIS, para que sean homogeneos con los mapas de microzonas realizados en Caracas y Barquisimeto. Los mismos seran adaptados, a futuro, a la particularidad del area metropolitana de Merida cuando se tengan los resultados definitivos de todos los datos geofisicos. Cada microzona esta limitada por las formaciones y asociaciones geologicas aflorantes en el area metropolitana de Merida.

CONCLUSIONES

El subsuelo del area metropolitana de Merida, segun los estudios geofisicos realizados, presenta una gran heterogeneidad de sus propiedades fisicas que se explica por los diferentes materiales provenientes de fuentes de aporte como: la Asociacion Sierra Nevada, La Granodiorita del Carmen y las formaciones: Palmarito, Mucujun, La Quinta, Sabaneta, Capacho, La Luna, San Javier y Aguardiente.

En lo que respecta a la relacion gravimetria/ruido sismico, se presenta una relacion directa entre ambos metodos geofisicos, observandose que las zonas con los periodos mas altos presentan los mayores espesores de sedimentos. En la parte central del area metropolitana de Merida, entre el aeropuerto y el sector de Zumba, se observan los mayores espesores (entre 70 y 130 m) formandose una zona alargada en sentido noreste --suroeste. En la parte suroeste de la ciudad de Ejido, cerca de San Onofre, se observan tambien estos espesores. Los valores mas bajos tanto de periodos como de espesores se encuentran principalmente en la parte apical de los abanicos y en las zonas donde la roca esta mas superficial.

En el mapa de Vs30 (FIGURA 7), se observa claramente que las velocidades de las ondas de corte predominantes para los primeros 30 m de profundidad se encuentran en un rango entre 185 y 1004 m/s, indicando que las capas mas superficiales se clasifican como suelos muy densos y tipo rocas segun las normas COVENIN y la clasificacion NEHRP.

El mapa de microzonas preliminares representa una primera aproximacion, producto de la correlacion de todos los metodos geofisicos estudiados, obteniendose tres microzonas predominantes: la zona 1-1 se refiere a la zona con velocidades de la onda de corte (Vs30) entre 350 y 650 m/s y espesores entre 0 y 60 m; la zona 1-2, con velocidades entre 350 y 650 m/s y profundidades mayores a 60 m y la zona 2-1, con velocidades igual o mayor a 650 m/s y espesores entre 0 y 60 m.

Es importante mencionar que todos estos resultados seran definitivos cuando se realicen e interpreten otros estudios como pueden ser: perforaciones a grandes profundidades (hasta el basamento rocoso), lineas REMI (Refraccion por microtremores) que abarquen mayor longitud. Esto permitira conocer las velocidades de ondas de corte a diferentes profundidades inclusive las del basamento rocoso, los cuales son datos importante para estimar las caracteristicas dinamicas del suelo que es requerido para la planificacion del emplazamientos de estructuras sismorresistentes.

[FIGURA 7 OMITIR]

[FIGURA 8 OMITIR]

AGRADECIMIENTOS

Se agradece el apoyo economico a este trabajo por parte del proyecto FONACIT No. 2007000939 (Mision Ciencias), a los miembros del Laboratorio de Geofisica de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Los Andes y al personal de la Fundacion Venezolana de Investigaciones Sismologicas (FUNVISIS).

REFERENCIAS

Cerrada, M., Klarica, S., y Reinoza, C. 2010. Modelado geofisico a traves de sismica de refraccion utilizando la tecnica del trazado de rayos, del area metropolitana de la ciudad de Merida, Venezuela. Modelos computacionales en ingenieria. Merida. X Congreso Internacional de Metodos Numericos en Ingenieria y Ciencias Aplicadas, Venezuela, pp. 7-12.

Chacon, G., y Uzcategui, A. 2004. Caracterizacion Geomorfologica de la Terraza de Merida y sus alrededores. Trabajo de grado para optar al titulo de Ingeniero Geologo no publicado, Universidad de Los Andes, Merida, 256p.

COVENIN. 2001. Edificaciones sismorresistentes. Comision Venezolana de Normas Industriales (COVENIN), FONDONORMA, MCT, MINFRA, FUNVISIS, Caracas, 113p.

Mazuera, F., Gonzalez, L., Rocabado, V, y Klarica, S. 2009. Determinacion de Periodos fundamentales del suelo de la ciudad de Merida, Venezuela, a partir de mediciones de ruido sismico ambiental. Ciencia e Ingenieria, 30 (1): 57-68.

Ministerio de obras Publicas. 1976. Microzonificacion Sismica de la Meseta de Merida. Caracas, 169p.

Nava, R. 2009. Estimacion de espesores de sedimentos a partir de modelado gravimetrico con fines de Microzonificacion Sismica: Area Metropolitana de la ciudad de Merida, Estado Merida. Trabajo final de grado para optar al titulo de Ingeniero Geologo. Universidad de Los Andes, Merida, 218p.

NEHRP. 1997. BSSC program on improved seismic safety provisions, 334p.

Rivera, Y, y Yegres, L. 2009. Caracterizacion geofisica del subsuelo de la zona noreste del Area Metropolitana de Merida, a partir de la adquisicion de datos de ruido sismico ambiental y sismica de refraccion. Trabajo final de grado para optar al titulo de Ingeniero Geologo. Universidad de Los Andes, Merida, 284P.

Zambrano, O. 2009. Determinacion del modelo geofisico del subsuelo mediante la aplicacion de datos de ruido sismico ambiental y sismica de refraccion de la zona suroeste del Area Metropolitana de Merida. Trabajo final de grado para optar al titulo de Ingeniero Geologo. Universidad de Los Andes, Merida, 230P.

Zelt, C.A., and Ellis, R.M. 1988. Practical and efficient ray tracing in two--dimensional media for rapid traveltime and amplitude forward modeling. Canadian Journal of Exploration Geophysics, 24: 16-31.

Trabajo recibido: abril 25 de 2012

Trabajo aceptado: agosto 22 de 2014

Milgreya Cerrada (1); Stephanie Klarica (1); Jose Choy (1); Carlos Guada (1); Reina Aranguren (1); Jaime Laffaille (1); Fernando Mazuera (2); Carlos Reinoza (3); Michael Schmitz (3); Victor Rocabado (3); Cecilio Morales (3); Luis Yegres (3)

(1) Universidad de Los Andes, Facultad de Ciencias, Laboratorio de Geofisica. milgreya@ula.ve

(2) Universidad de Los Andes, Facultad de Ingenieria, Grupo de investigacion en geologia aplicada.

(3) Fundacion Venezolana de Investigaciones Sismologicas. Departamento de Geofisica.
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Author:Cerrada, Milgreya; Klarica, Stephanie; Choy, Jose; Guada, Carlos; Aranguren, Reina; Laffaille, Jaime
Publication:Boletin de Geologia
Date:Jan 1, 2015
Words:2421
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