Sismología/Seismology/Sismologia
Caracterización de la actividad sísmica ocurrida entre el 7 de enero y el 12 de febrero de 2019 en el estado Sucre, Venezuela
Seismic activity characterization was occurred between January 7th and February 12, 2019 in Sucre state, Venezuela
Caracterização da atividade sísmica que ocorre entre 7 de janeiro e 12 de fevereiro de 2019 no estado de Sucre, Venezuela
Américo Montilla
Fís°, MSc. Universidad de Oriente, Centro de Sismología. Correo-e: amontilla@udo.edu.ve
Recibido: 25-6-20; Aprobado: 27-7-20
Abstract
The characteristics of the seismic activity that occurred in the state of Sucre between January 7 and February 12, 2019, between the towns of Casanay, El Pilar, San José de Aerocuar, and the city of Carúpano are analyzed, in order to calculate the value of the constants "a" and "b" of the Gutenberg - Richter distribution relationship (log10 N (M) = a-bM), the magnitude of completeness Mc, and identify the activated fault. The value of "a" is the seismicity rate, the value of "b" indicates the relative number of large and small events, and is the minimum magnitude of homogeneous reporting during a period of time from which the data can be represented by a straight line, whose slope is the value of "b". The data taken from the page of the Venezuelan Foundation for Seismological Research (FUNVISIS) consists of 47 seismic events with a predominant depth between 1.5 and 10 km, and magnitudes that range between 2.5 and 5. It was found 3.85 and 0.770 ± 0.1, for the values “a” and “b”, respectively, applying the maximum probability method with the Zmap program (tool for the analysis of seismicity patterns). The spatial distribution of the value of "b" of the seismic activity varies between 0.579 and 1.407, and the value of the magnitude of completeness (Mc) calculated is 3. This seismic activity is typical of the El Pilar fault system zone.
Resumen
Se analiza las características de la actividad sísmica ocurrida en el estado Sucre entre el 7 de enero y el 12 de febrero de 2019, entre las poblaciones de Casanay, El Pilar, San José de Aerocuar y la ciudad de Carúpano, con la finalidad de calcular el valor de las constantes “a” y “b” de la relación de distribución Gutenberg - Richter (log10 N(M) =a-bM), la magnitud de completitud Mc, e identificar la falla activada. El valor de “a” es la tasa de sismicidad, el valor de “b” indica el número relativo de eventos grandes y pequeños, y es la magnitud mínima de reporte homogéneo durante un periodo de tiempo a partir del cual los datos pueden representarse por una línea recta, cuya pendiente es el valor de “b”. Los datos tomados de la página de la Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas (FUNVISIS) consisten de 47 eventos sísmicos con profundidad predominante entre 1,5 y 10 km, y magnitudes que oscilan entre 2,5 y 5. Se encontró 3,85 y 0,770 ± 0,1, para los valores “a” y “b”, respectivamente, aplicando el método de máxima probabilidad con el programa Zmap (herramienta para el análisis de los patrones de sismicidad). La distribución espacial del valor de “b” de la actividad sísmica, varía entre 0,579 y 1,407, y el valor de la magnitud de completitud (Mc) calculado es 3. Esta actividad sísmica es típica de la zona del sistema de fallas El Pilar.
Resumo
São analisadas as características da atividade sísmica ocorrida no estado de Sucre entre 7 de janeiro e 12 de fevereiro de 2019, entre as cidades de Casanay, El Pilar, San José de Aerocuar e a cidade de Carúpano, para cálculo do valor das constantes "a" e "b" da relação de distribuição Gutenberg - Richter (log10 N (M) = a-bM), a magnitude da completude Mc, e identificar a falha ativada. O valor de "a" é a taxa de sismicidade, o valor de "b" indica o número relativo de eventos grandes e pequenos e é a magnitude mínima de relatórios homogêneos durante um período de tempo a partir do qual os dados podem ser representados por uma linha reta linha, cuja inclinação é o valor de "b". Os dados retirados da página da Fundação Venezuelana de Pesquisas Sismológicas (FUNVISIS) constam de 47 eventos sísmicos com profundidade predominante entre 1,5 e 10 km, e magnitudes que variam entre 2,5 e 5. Foram encontrados 3,85 e 0,770 ± 0,1, para os valores “a” e “b”, respectivamente, aplicando o método de probabilidade máxima com o programa Zmap (ferramenta para análise de padrões de sismicidade). A distribuição espacial do valor de "b" da atividade sísmica varia entre 0,579 e 1,407, e o valor da magnitude da completude (Mc) calculado é 3. Esta atividade sísmica é típica da zona do sistema de falha El Pilar.
Palabras clave/Keywords/Palavras-chave:
Actividad sísmica, atividade sísmica, “b” value, estado de Sucre, estado Sucre, eventos sísmicos, magnitud de completitud, magnitude de completude, magnitude of completeness, seismic activity, seismic events, Sucre state, valor de “b”.
Citar así/Cite like this/Citação assim: Montilla (2020) o (Montilla, 2020)
Referenciar así/Reference like this/Referência como esta:
Montilla, A. (2020, agosto). Caracterización de la actividad sísmica ocurrida entre el 7 de enero y el 12 de febrero de 2019 en el estado Sucre, Venezuela. Geominas 48(82). 43-50.
Introducción
Los terremotos suelen suceder en forma de grupos relacionados en el tiempo y en el espacio. Mogi (1963), distingue tres tipos de estos grupos, los cuales se pueden describir de la forma siguiente: No se producen sismos premonitores (el terremoto principal es el primero, seguido de una serie de terremotos de menor magnitud), se dan sismos premonitores (cuyo número aumenta rápidamente antes del terremoto principal) y la secuencia de terremotos sucede en forma de un enjambre (no se distingue un terremoto principal).
Las actividades sísmicas son una secuencia de terremotos que ocurren en una zona delimitada durante un corto periodo de tiempo. Estas se producen en zonas de materiales muy heterogéneos, y distribuciones de esfuerzos concentrados no uniformes (Udías y Mézcua, 1997).
La relación de distribución frecuencia–magnitud (Gutenberg y Richter, 1944), es una de las relaciones empíricas más conocida en sismología. Este método se puede aplicar para el análisis de la evolución espacio temporal de la sismicidad, la cual describe la relación de la frecuencia de ocurrencia de los terremotos como una función de la magnitud.
El valor de “b”, de la relación de distribución Gutenberg–Richter (log10N(M)= a–bM), es uno de los más importantes parámetros en sismología para caracterizar actividades sísmicas y se asocia a la distribución del tamaño de las magnitudes de los eventos sísmicos. En tal sentido, existe una relación inversa entre el valor de “b” y el nivel de esfuerzo, dado que un valor bajo de este, implica una menor pendiente en la ecuación, que a su vez está relacionado con un número mayor de eventos de magnitudes grandes con relación a la cantidad de eventos de magnitudes pequeñas, esto implica una concentración de esfuerzos mayor en la zona. Así mismo, los valores grandes de “b” implican una concentración de esfuerzo menor (Zúñiga y Wyss, 2001; Wiemer y Wyss, 1997; Wiemer y Wyss, 2002). Precisamente, el valor de “b” revela qué tan rápido o lento se mueve una zona de fallamiento, en otras palabras, caracteriza la distribución de magnitudes. Finalmente, el cálculo del valor “b” es una técnica desarrollada a mediados del siglo XX para el estudio de áreas sísmicamente activas (Gutenberg y Richter, 1944).
Por otra parte, el valor de “a” de la relación de distribución Gutenberg–Richter, es la tasa de sismicidad de una región y matemáticamente expresa el logaritmo del número de sismos con magnitudes mayores a la magnitud de completitud; de tal manera, se puede obtener el total esperado de eventos en la región si se extrapola la relación hasta las magnitudes más pequeñas. Por lo tanto, el valor de “a”y “b” pueden variar de acuerdo con el tamaño del área seleccionada y con el período de tiempo utilizado. La magnitud de completitud (Mc), es la magnitud mínima de reporte homogéneo durante un periodo de tiempo a partir del cual los datos pueden representarse por una línea recta cuya pendiente es el valor de “b”.
Estudios recientes revelaron la variación espacial en la distribución frecuencia–magnitud en diferente régimen tectónico (Wiemer y Wyss, 1997), usando una técnica de cartografiado espacial de alta resolución. Wiemer y Katsumata (1999), mostraron que el valor de “b”, varía desde 0,6 a 1,4. El estudio de las variaciones espaciales de este parámetro o la variación temporal del mismo en un área determinada permite conocer las características propias de la naturaleza tectónica, asociadas a la sismicidad.
En el presente estudio se utilizan 47 eventos de la actividad sísmica, para evaluar el parámetro “a” y “b” de la relación de distribución de Gutenberg–Richter, la variación espacial del valor de “ b”, y la magnitud de completitud (Mc), utilizando el programa Zmap (herramienta para el análisis de los patrones de sismicidad (Wiemer y Zuñiga, 1994; Wiemer, 2001)), y caracterizar la región donde se originó.
La relación de distribución Frecuencia-Magnitud y el valor de “b”
La relación de distribución frecuencia–magnitud de los eventos sísmicos (Gutenberg y Richter, 1944; 1954) (ecuación 1), es una de las relaciones empíricas más conocida en sismología que permite estimar algunas características de la zona de estudio; es extensamente usada con el propósito de estimar la probabilidad de ocurrencia de estos eventos sobre un nivel de magnitud dado, para definir el carácter sismotectónico de la región (Karnik, 1972; Carter y Berg, 1981), y en la detección de cambios significativos en la evolución temporal de la sismicidad (Smith, 1981; Mulargia y Tinti, 1983)
(1)
donde M, es la magnitud determinada para cada uno de los eventos, N es el número de sismos que poseen magnitud con valor igual o mayor que M, “a” y “b” son constantes adimensionales que definen la sismicidad del área y describen el decaimiento de la frecuencia u ocurrencia de los sismos con el incremento de la magnitud (Londoño y Rodríguez, 2013). El valor de “b”, se considera como una medida del esfuerzo promedio en la región considerada (Wiemer y Wyss, 2002), y se ha observado en el laboratorio que tiene fuerte relación con el esfuerzo en el volumen a considerar (Scholz, 1968), y el valor de “a”, está relacionado con la actividad sísmica propiamente dicha, es decir, es una medida del nivel de sismicidad regional o productividad sísmica (Kossobokov y Keilis-Borok, 2000).
Para determinar el valor de “b” en el presente trabajo, se utilizó el método de máxima probabilidad, que estima este valor basado en la magnitud media (Aki, 1965; Utsu, 1965).
(2)
donde [M], es el valor medio de todas las magnitudes dentro de los rangos seleccionados.
La determinación del error del valor de “b”, es uno de los principales problemas a tener en cuenta. Algunos estudios han demostrado que la evaluación del error en el cálculo del valor de “b”, es un factor crítico para obtener resultados confiables (Shi y Bolt, 1982; Bender, 1983).
Secuencia de los eventos sísmicos
Se analizan las características de la actividad sísmica ocurrida entre el 7 de enero y el 12 de febrero de 2019, en el estado Sucre, entre las poblaciones de Casanay, El Pilar, San José de Aerocuar y la ciudad de Carúpano (Figura 1), ubicadas en la región nororiental de Venezuela, región de especial interés desde el punto de vista tectónico, ya que se encuentra en la zona de interacción de las placas tectónicas del Caribe y Suramérica.
Figura 1. Secuencia de eventos sísmicos ocurrida entre el 7 de enero y el 12 de febrero de 2019.
Figura 2. Densidad de los eventos de la actividad sísmica.
La secuencia sísmica inició el día 7 de enero de 2019, a las 6:21 HLV, con un evento de magnitud por momento (MO) de 4,5 y profundidad focal de 6,1 km. Los datos tomados de la página de estadísticas de registro de eventos de la Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas (FUNVISIS, 2019) constan de 47 eventos sísmicos, asociados al sistema de falla El Pilar, predominantemente, transcurrente dextral y organizados siguiendo las normas del programa ZMAP (herramienta para el análisis de los patrones de sismicidad (Wiener, 2001)), para realizar los cálculos.
La densidad de los eventos varía entre -2,051 y 1,064, y la densidad más alta se ubica, aproximadamente, en la parte central de la actividad sísmica con un rango de variación entre -1,4 y -1,064 (figura 2).
Las magnitudes de los eventos de la secuencia sísmica oscilan entre 2,5 y 5, con claro dominio de eventos de pequeña y mediana magnitud (Figura 3). Para conocer la distribución de la profundidad de los eventos, se consideró una franja de 30 km de ancho con una longitud 45 km, donde se puede observar una profundidad predominante entre los 1,5 y 10 km, tal como se muestra en las figuras 4 y 5, profundidad característica de la zona de falla El Pilar.
Figura 3. Histograma del número de eventos vs magnitud.
Figura 4. Distribución de los eventos en 3D.
Figura 5. Sección transversal noroeste-sureste de los eventos de la actividad sísmica.
Valores de “a”, “b” y “Mc” de la secuencia de los eventos sísmicos
La figura 6, muestra la gráfica del número de eventos acumulativos de la secuencia contra la magnitud. Utilizando el método de máxima probabilidad (es un método que produce una estimación más sólida que el método de regresión de mínimos cuadrados (Aki, 1965)), con el programa ZMAP, se encontró 3,85 para el valor de “a” y 0,770 ± 0,1 para el valor de “b”, este valor de “b” alrededor de 1, es típico para la secuencia de eventos sísmicos. Es importante destacar, que el margen de variación de “b” para las series de eventos sísmicos oscila entre 0,4 y 1,8. En general, las series de eventos sísmicos secundarios en las que predomina el terremoto principal tienen valores altos de “b”, y los enjambres o secuencias sísmicas con varios terremotos de casi igual magnitud, tienen valores bajos de “b” (Udías y Mezcua, 1997), lo que concuerda con los resultados encontrados. Los valores de “a”y “b” encontrados son, significativamente, similares a los encontrados (“a” = 3,09 y “b” = 0,866 ± 0,1) por Montilla et al. (2016), para un enjambre sísmico ocurrido en esta misma zona, en agosto de 2006.
Figura 6. Relación de distribución frecuencia–magnitud de Gutenberg–Richter para la secuencia de eventos.
Un parámetro muy importante cuando se analiza el valor de “b” (y en general la sismicidad), es la magnitud de completitud (Mc) de los datos. Debido a limitaciones del sistema de registro o del nivel de ruido en un área determinada, el número de eventos reportados con magnitudes menores que Mc, es menor que en la realidad, asumiendo un nivel bajo de la distribución de la energía para la relación frecuencia-magnitud.
En la figura 6, se puede identificar la magnitud de completitud o magnitud mínima de reporte homogéneo durante un periodo de tiempo, a partir del cual los datos se pueden representar como una línea recta, cuya pendiente es el valor de “b”, obteniéndose un valor de Mc =3.
Variación espacial del valor de “b”
Para analizar la variación del valor de “b” en el espacio, se usa una grilla densa de puntos y en el proceso computacional se calcula el valor de “b” para cada nodo de la cuadrícula formada, teniendo en cuenta la magnitud de completitud de los datos (Wiemer y Wyss, 1997), para visualizar en un mapa este valor se hace uso de los catálogos sísmicos.
Los cambios espaciales en el valor de “b” fueron estimados usando el programa ZMAP con un total de 47 eventos de magnitudes Mw = 2,5. El mismo se calculó usando el método de máxima probabilidad (Aki, 1965), utilizando la técnica de cuadrícula habitual con una longitud de celda de 0,000175°, un número fijo de terremotos (Ni = 30) (Wiemer y Beniot, 1996), y magnitud de completitud (Mc) 3, como observamos en la figura 7, obteniéndose valores para “b” que varían en un rango de 0,579 – 1,401.
Figura 7. Variación espacial del valor de “b”.
Los valores altos de “b”, se observan en la parte suroeste del área de estudio y varían entre 1,1 y 1,401, mientras en el resto del área se observa una distribución más o menos uniforme de los valores bajos de “b”, los cuales varían entre secuencia de eventos 0,579 y 1,1.
Conclusiones
Se determinó una densidad sísmica de la secuencia que varía entre 2,051 y -1,064, donde se observa una concentración de los valores más altos (entre -1,4 y -1,064) en el centro del área de estudio.
Se encontró 3,85 para el valor de “a” y 0,866 ± 0,1 para el valor de “b”, la gráfica del número acumulativos de eventos vs. las magnitudes nos arroja un valor de 3, para la magnitud de completitud (Mc), este valor de “b” alrededor de 1, se encuentra dentro del rango de valores establecidos a nivel mundial y de acuerdo con la relación Gutenberg–Richter es típico para la secuencia de eventos sísmicos (enjambres). Estos valores de “a”y “b”, son significativamente similares a los encontrados por Montilla et al. (2016), para un enjambre sísmico ocurrido en la misma área en agosto de 2006.
El patrón de radiación del valor de “b” de la secuencia de los eventos, cambia entre 0,579 y 1,407 para el mapeo de la variación espacial. Los valores altos de este valor se ubican al suroeste del área de estudio y los valores bajos en el resto del área.
Este enjambre sísmico es típico de la zona del sistema de fallas El Pilar.
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