Información básica sobre el sismo del día 19 de Septiembre de 2017

Luca Ferrari – Centro de Geociencias, UNAM Como se origina un sismo La parte exterior de la Tierra, llamada litosfera, está fragmentada en placas que se mueven una con respecto a la otras. El limites entre dos placas puede ser convergente, divergente o transformante, este último cuando hay movimiento lateral sin convergencia ni divergencia (Fig. 1). Los terremotos mas fuertes ocurren principalmente en los limites de placas convergentes. En estos límites las placas oceánicas que son mas delgadas (10-80 km) y mas densas se meten (subducen) por debajo de las placas continentales que son mas gruesas (50-200 km) y ligeras.

Fig. 1 – Placas tectónicas (plate) y movimientos relativos entre ellas. El movimiento de las placas es del orden de algunos centímetros por año y es continuo. Cuando dos placas convergen no se deslizan de manera continua porque hay una fricción entre ellas. Los esfuerzos se acumulan de manera elástica hasta que rebasan la resistencia de la fricción y ocurre un deslizamiento que produce un sismo, donde las ondas sísmicas se propagan en todas las direcciones. Los sismos también pueden ocurrir adentro de una misma placa hasta cierta profundidad. La energía de un sismo se mide con la Magnitud y depende del área que se desliza.

Origen del sismo del 19 de septiembre de 2017 y diferencias con el de 1985 El sismo ocurrió el mismo día del gran terremoto de 1985 pero los dos eventos son muy distintos (Fig. 2):

-   El sismo del 1985 tuvo Magnitud de 8.1 y ocurrió a 15 km de profundidad cerca de la costa de Michoacán (afuera de Lázaro Cárdenas), a 370 km de la Cd. de México. El sismo se dio en el límite convergentes entre la placa de Cocos y la placa de Norte América, a la que pertenece México continental.

-   El de 2017 tuvo Magnitud de 7.1 y ocurrió a 57 km de profundidad en la frontera entre Morelos y Puebla, a una distancia de solo 120 km de la Cd. de México. Este sismo ocurrió dentro de la placa de Cocos que se encuentra debajo de la de Norte América (Fig. 3).

Fig. 2 – Contexto tectónico de la parte sur de México y epicentros de los sismos del 19 de septiembre de 1985 y del de 2017 de acuerdo al Servicio Sismológico Nacional (http://www.ssn.unam.mx/). La línea azul indica un limite de placas de subducción (convergente), donde la placa de Cocos se mete por debajo de la de Norte América. Las líneas rojas indican limites divergentes, donde dos placas se apartan y se crea nueva litosfera oceánica a través de erupciones magmáticas submarinas. Las líneas verdes son limites transformantes, donde las placas se mueve lateralmente sin convergencia ni divergencia.

Fig. 3 - En el sur de México la placa oceánica de Cocos se mete (subduce) por debajo de la de Norte América. El sismo de 1985 ocurrió en la interfaz entre la placa de Cocos y la de Norte América, cerca de la costa. El de 2017 ocurrió adentro de la placa de Cocos, que en esta región se queda horizontal hasta la altura de Cuernavaca y luego incrementa su inclinación y se hunde debajo de la Cd. de México.

¿Porque no sonó la alarma sísmica? El Sistema de Alerta Sísmica Méxicano (SASMEX) funciona con sensores distribuidos principalmente a lo largo de la costa (Fig. 4), ya que esta es la zona donde ocurren los sismos mas fuertes. Cuando los sensores registran un movimiento telúrico transmiten la alarma a la Ciudad de México de manera inmediata. Las ondas sísmicas tardan en promedio unos 100 segundos, tiempo que se puede aprovechar para estimar la intensidad del sismo y decidir si activar la alarma. Dado que el sismo del 19 de septiembre de 2017 ocurrió cerca de la Cd. de México y en una zona con pocos sensores, no hubo el tiempo de que la alarma sonara antes del arribo de las ondas sísmicas.

Fig. 4 – Distribución de los sensores del sistema de alerta sísmica Mexicano http://www.cires.org.mx/sasmex_es.php

Intensidad del sismo y efecto sobre las construcciones A nivel regional la intensidad con que se siente en un sismo si mide con la aceleración del suelo que en primera aproximación depende de la Magnitud y la distancia del epicentro. En la Fig. 5 se muestran las intensidades de los sismos de 1985 y de 2017. Se puede ver que el sismo de 1985 se sintió de manera fuerte en una región mas grande que el de 2017 debido a su mayor Magnitud y menor profundidad.

Fig. 5 – Mapas de intensidades de los sismos de 1985 y 2017 según ek servicio geológico de Estados Unidos. El color se refiere a la escala Mercalli que a su vez depende de la aceleración sísmica (tabla 1). TABLA 1 – Escala de Mercalli y parámetros sísmicos

La aceleración sísmica consiste en la medición directa de las aceleraciones que sufre la superficie del suelo durante un terremoto y es un parametro fundamental en ingeniería sísmica. El Instituto de Ingeniería de la UNAM opera una red acelerográfica que cuenta con 242 estaciones distribuidas principalmente en la parte centro y sur del país: http://aplicaciones.iingen.unam.mx/AcelerogramasRSM/RedAcelerografica.aspx Además de la Magnitud y la distancia del epicentro del sismo, la aceleración sísmica depende del tipo de suelo. Buena parte de la Ciudad de México, incluyendo el centro histórico y su parte oriental, está construida sobre un antiguo lago, cuyo sedimentos arcillosos son blandos y además amplifican las ondas sísmicas (Fig. 6).

Fig. 6 – Zonificación geotécnica de la Cd. de México. El color azul indica la zona del antiguo lago donde los efectos de un sismo son mayores. Una versión de alta resolución de este mapa se puede descargar aquí: http://data.proteccioncivil.cdmx.gob.mx/mapas_sgm/mapas_sgm2.html

Con base en esta información y la aceleración medida en terremotos anteriores se ha construido un mapa de zoneación sísmica de la Ciudad de México (Fig. 7)

Fig. 7a – Zonificación sísmica de la Cd. de México. Los colores definen zonas donde se incrementa el coeficiente sísmico, parámetro que se debe considerar en el diseño de los edificios nuevos. Una versión de alta resolución de este mapa se puede descargar aquí: http://data.proteccioncivil.cdmx.gob.mx/mapas_sgm/mapas_sgm2.html

Fig. 7a – Ampliación de la zonificación sísmica de la Cd. de México superpuesta a la red vial y una imagen de satélite para mejor referencia

Al comparar el tipo de suelo con la aceleración medida en el suelo (Fig. 8) durante el sismo se puede ver que hay una correspondencia muy grande. En el caso de la Ciudad de México el tipo de suelo es el aspecto mas importante a tomar en cuenta.

Fig. 8 – Mapas de aceleración promedio para edificio de diferentes niveles medidos por la red acelerográfica del Instituto de Ingeniería de la UNAM. La aceleración cambia según la altura del edificio en cada terremoto dependiendo de las características de las ondas (dirección de propagación, frecuencia, estructura geométrica del edifico, entre otros factores). En otros sismo la aceleración no necesariamente va a repetir el patrón que se observó en este caso.