Origen del sismo del 19 de septiembre

UNAM.- En la actualidad, se reconoce que hay dos clases de movimientos en las fronteras de subducción: sismos ordinarios y sismos característicos. En la zona de subducción mexicana se generan sismos característicos con magnitud del orden de 7.8 a 8.2 cuya longitud de ruptura alcanza a unos 200 kms. los sismos ordinarios son mas pequeños y más frecuentes, pero raramente producen daños en el Distrito Federal.

Dos sectores de la zona de subducclán habían sido estudiados en años recientes, por su potencial sísmico para un sismo característico: el sector Acapulco y el sector Michoacán. En ambos sectores se habían establecido estaciones simologicas y acelerometros para este fin. La segunda región se encuentra ubicada a lo largo de la costa de México y se extiende desde 101.5° hasta.103.0° longitud oeste, es decir, desde Zihuatanejo, Gro. hasta Maruata Mich. Se le conoce como brecha de Michoacán ( gap de Michoacán; Singh y otros 1981) . Es esta una zona de quietud sísmica, ya que en dicha región no había ocurrido un sismo mayor (característico) desde 1800; es decir durante más de 180 años (figs. 4 y 5 ). este fenómeno tenía un carácter peculiar, pues en otras regiones al sur de México los períodos de recurrencia para sismos característicos son del orden de 32 a 56 años. La brecha de Michoacán podría haber sido interpretada como asismica; otra posibilidad era que presentase períodos de recurrencia mayores que otras regiones al sur de México.

En general, una zona de quietud que se localiza en un área de subducción sísmica activa, indica que está produciendo una acumulación de energía, que eventualmente será liberada en forma de sismos. esto fue lo que dió lugar al sismo del 19 de septiembre de 1985.

Es de interés destacar en el presente informe, El terremoto denominado de Ciudad Guzmán, que ocurrió el 7 de junio de 1911, con epicentro en 19.7°n y 103.7°w, Ms=7.9 (Singh y otros 1984). La localización epicentral de este sismo ha sido determinada con base a las curvas isosistas (Figueroa, 1970) y se localiza fuera del gap de Michoacán. Este sismo fue estudiado por Manuel Miranda y Marrón (1911) . La descripción de los daños y las características generales de como fue sentido en diversas localidades de la república, sugieren una similitud con el sismo del 19 de septiembre de 1985. Esta hipótesis deberá ser estudiada prioritariamente por los especialistas de México por las implicaciones que pudiera tener para redefinir los tiempos de recurrencia al sur del país especialmente en Michoacán y Jalisco.

4. Características del terremoto

I) Epicentro y Magnitud.

El epicentro del terremoto fue localizado por el Servicio Sismológico Nacional a 17.6 N y 102.5 W, en el océano pacifico frente a la desembocadura del Río Balsas. Su hora de origen fue a las 07:17:48.5 horas local del día 19 de septiembre de 1985; Su magnitud fue de 7.8 (Ms) o de 8.1 (Mw); este último valor es más significativo puesto que se refiere a la energía contenida en las ondas de período largo del espectro (fig. 6).

Este sismo generó un maremoto, que es el primero que se haya registrado y observado científicamente en México. El fenómeno se conoce técnicamente como “TSUNAMI”. La altura máxima de la ola en Lázaro Cárdenas fue de dos metros y centímetros; aparentemente no causó daños de consideración, ni víctimas.

El sismo del 19 de septiembre de 1985 responde a las características que se pensaba podría tener un gran sismo en el sector Michoacán. Sin embargo” la intensidad con que fue sentido a una distancia de 400 kms (Distrito Federal) superó cuanto cabía esperar para un sismo de esta magnitud.

II) Intensidades

a) Región Epicentral

Lázaro Cárdanas” Mich, Intensidad VIII-IX

Daños medianos a graves en un 80% de las viviendas, 5 muertos (dos de ellos en un accidente en carretera). Aceleración máxima estimada: o.8g. Daños graves en hoteles, edificios públicos, hospital general. No hubo desquiciamientos en labores ni pertubación de orden público o de las comunicaciones. La normalidad se restableció unas horas después del sismo. Se sintió una secuencia de sismos fuertes con duración de un minuto. No hubo pánico.

Planta Sicartsa y Fertimex. Intensidad IX

En Sicartsa se incendió la planta cogenizadora y se desniveló la planta de laminación. Daños en los altos hornos (revestimiento de refractarios) . Todos los daños son reparables. Las labores de reparación se iniciaron el mismo día del sismo.

En la planta Fertimex no hay daños aparentes, pero pueden aparecer cambios de niveles debido a asentamientos diferenciales. Elongación de pernos de 1 1/2″ en bases de acero en la planta de fosfato diamónico (dap/npk complex), fácilmente reparables. Asentamientos de suelos (15 cms) en todas las vías de acceso y en general, en todas las áreas no piloteadas. Destrucción total de vías férreas y parcial de muelles. cráteres de arena. no hubo interrupción de labores.

Playa azul, Mich. Intensidad IX

Derrumbe parcial del antiguo hotel playa azul; varias muertes. el maremoto alcanzó a inundar la planta baja de algunos hoteles situados sobre la playa pero no ocasiono perjuicios de consideración.

Otras localidades de Michoacán.

No se visitaron todavía pero se supone que pueden existir daños menores en pequeños poblados de la sierra desde Coalcomán hasta Coahuayana. Sin embargo, no hay derrumbes en la sierra, indicando que las intensidades fueron generalmente menores que VIII.

Zihuatanejo, Gro. Intensidad VII

Maremoto en la bahía, con alturas de ola menores a 2 metros. Daños medianos o menores en viviendas. derrumbe parcial en agencia Ford y en una o dos casas. Se reporta un muerto.

Ixtapa, Gro. Intensidad VII

Daños interiores (no estructurales) en los principales hoteles. Aparentemente todos los perjuicios son reparables.

Acapulco, Gro. Intensidad VI

No hay daños estructurales ni víctimas. .

Manzanillo, Col. Intensidad VI

no hay daños estructurales ni víctimas.

B) Interior

Ciudad Guzmán, Jal. Intensidad VIII

Ciudad asentada en una zona de malas condiciones de suelos. Cerca de 50 muertos. Grave destrucción en viviendas y edificios públicos.

Otras Ciudades y Poblaciones del Interior

No hay en este momento indicaciones precisas, pero aparentemente la zona de intensidad vii abarca parte de los estados de Jalisco, Guerrero, Michoacán, Colima y México. Sin embargo, parece que no hubo víctimas ni daños graves que lamentar.

C) Distrito Federal

Las intensidades en el Distrito Federal variaron entre vi en la periferia del Valle de México a viii o ix en las zonas circunscritas del centro de la ciudad.

El sismo se inició en forma leve (intensidad II a III) y gradualmente se incrementó a un movimiento oscilatorio casi monocromático, con períodos del orden de 2 segundos, que duró más de 2 minutos.

En algunas zonas se observaron deformaciones del pavimento que sugieren la presencia de ondas estacionarias con amplitudes de hasta 30 cms.

Las zonas más afectadas se sitúan en el centro del valle de México. Los bordes de la cuenca han sido los menos afectados ( plano 1) .

III) Movimiento del suelo en el Distrito Federal

El análisis del movimiento del terreno en el D.F. se basó en el registro de una red de acelerógrafos del Instituto de Ingeniería, UNAM (ver anexos) . Tuvo características inusitadas en varios sentidos. En el centro SCOP, que se ubica en terreno blando se alcanzaron aceleraciones del 18% de la gravedad, contra 6% en el sismo de 1957, es decir, el triple. El movimiento se parece mucho a un movimiento armónico. Esto se manifiesta en que los espectros de las aceleraciones tienen un pico muy pronunciado correspondiente a un período de dos segundos (ver anexos).

El período predominante en ciudad universitaria fue de 2 segundos, que es muy grande para suelo asentado en roca. la aceleración fue de 4% de la gravedad, mientras que, en el temblor de 1957 fue de sólo 2.5%.

En la central de abastos el período fue de 3 segundos y la aceleración de 10% de la gravedad. ahí no es posible la comparación por ser un acelerógrafo de instalación más reciente.

IV) Estudio de las replicas

El estudio detallado de las replicas que suceden a un sismo de gran magnitud tiene importancia en la sismologia por las siguiente razones:

A) El area definida por las replicas es un poco mayor

B) que el area de ruptura que provoco al evento principal usualmente aumenta con el tiempo.

C) la distribucion espacial de replicas, junto con otros analisis de la historia del proceso de ruptura (se estudia con registros telesismos y de acelerometros), permiten sugerir un modelo de la dinamica de la fuente.

El conocer estos tres aspectos, haciendo uso de datos confiables y de alta calidad, proporciona una base cuantitativa para estimar los efectos de directividad de la fuente, de su contenido espectral, del mecanismo focal de la ruptura, etc. estos parametros son indispensables para un analisis fundamentado de porque se produjo una aceleracion cuasi-monocromatica con periodo del orden de 2 segundos y una duracion sin precedente en el Valle de México .

Por las razones anteriores, los Institutos de Geofísica e Ingeniería de la UNAM, enviaron brigadas de sismólogos con instrumental a la zona epicentral. Al final de esta sección, se presenta un breve informe sobre dichas actividades.

El Servicio Sismológico Nacional, haciendo uso de los datos proporcionados por las estaciones de Tacubaya y del sistema SISMEX presenta un breve análisis de las replicas registradas.

Para el presente análisis, se han utilizado principalmente los sismogramas de la estación de Iguala (SISMEX) por estar situada al oriente de la zona de réplicas (fig. 6). en ella se delimita aproximadamente la zona de réplicas, entre las líneas A y E. Hay que destacar que las observaciones de campo sugieren que la mayor parte de la actividad sísmica – ocurre fuera de la costa. Los segmentos Achurados B, C y D muestran las regiones en donde han ocurrido la mayoría de – las réplicas, desde la ocurrencia del evento principal hasta el día 23 a las 13 horas (GMT). También se indican con estrellas las localizaciones epicentrales del evento principal (19 de septiembre, ms=7.8)y la réplica mayor (20 de septiembre Ms=7 .3) . La probable área de réplicas abarca desde Zihuatanejo, Gro., hasta Puerto Maruata, Mich. Los datos utilizados para preparar la fig. 6, se analizan a continuación.

La fig. 7 muestra la distribución del número de réplicas con duración mayor de 80 seg en Iguala para distintos valores de tiempo Sg-pn (sg: onda de cizalla, directa; pn: onda longitudinal críticamente refractada). En la parte inferior de la figura se ha estimado aproximadamente la distancia equivalente, multiplicando las diferencias de tiempo por el factor 8.5 km/seg. En la parte superior de esta figura se muestran los límites A y. E, y los agrupamientos de réplicas denominadas B, C y D, los que se mostraron en el fig. 6.

Con el fin de diferenciar las regiones de ocurrencia de las replicas del evento principal y de la replica mayor, en la fig. 8 se muestra una distribución idéntica a la anterior, pero para el período previo a la réplica mayor. Es evidente que las réplicas ocurren principalmente en las regiones C y J y en el tramo comprendido por ellas. las del evento principal ocurren no lejos de lázaro cárdenas. la región b corresponde a réplicas asociadas a la réplica mayor ocurrida el 20 de septiembre, cerca de Zihuatanejo.

Con el fin de mostrar el decremento del número de réplicas con el tiempo, en el fig. 9 se muestra un histograma del número de réplicas cada 6 horas. Es claro que decrecen en número a partir del evento principal (Ms=7.8); sin embargo, al ocurrir la réplica mayor (Ms=7.3) se incrementan temporalmente, pero muestran una clara disminución en número a medida que transcurre el tiempo .

La fig. 10 muestra un histograma del número de eventos con duraciones similares en iguala. los eventos de menor duración son mas numerosos; los de mayor duración son mas escasos. esto debe interpretarse considerando que la magnitud M y el logaritmo de la duración log T están relacionados linealmente como M=a+b log T. Por lo tanto, los eventos de magnitud mayor son poco numerosos. en la figura faltan algunos eventos grandes, pues están enci~1ados los trazos y son ilegibles.

En conclusión, el análisis preliminar y simple de las replicas que aquí se presenta, sugiere que el conjunto del evento principal (Ms=7.8) y la replica mayor (Ms=7.3 rompieron probablemente la totalidad de la brecha sísmica de Michoacán, definida anteriormente en el texto y que consecuentemente la mayor parte de su energía ha sido liberada.

V) Vigilancia y registro de réplicas en la zona epicentral

En la tarde del jueves 19 de septiembre, ida del terremoto principal, partieron rumbo a la zona epicentral once investigadores de los Institutos de Geofísica y de Ingeniería. Cuatro de los investigadores del IGF se trasladaron por avión A Zihuatanejo e instalaron la primera estación sismológica portátil en ese lugar, aproximadamente a las 21:00 horas. A continuación se trasladaron por tierra hacia Ciudad Lázaro, Cardenas, instalando un instrumento en la unión. Mientras tanto, el resto de los investigadores partieron por carretera rumbo a Lázaro Cárdenas.

Al día siguiente, viernes 20 de septiembre, fueron instaladas estaciones a lo largo de las carreteras entre Lázaro Cárdenas y el Río Ostula, y entre Lázaro Cárdenas y Arteaga. Además, partieron por tierra pos investigadores más del IGF para instalar 3 sismógrafos en la región de Morelia-Apatzingán. El viernes a las 19: 37 ( hora local) tuvo lugar un terremoto de magnitud Ms=7.3 grabado en 6 estaciones portátiles cuyos registros saturó. Este sismo causó alarma en la región epicentral y el colapso de estructuras dañadas por el evento principal del día anterior. Ocasionó también un tsunami en la zona de Ixtapa con una altura de 1.5 m cuando menos.

El día sábado, ya integrados ambos contingentes, se instalaron nuevos instrumentos tierra adentro en Apatzingán y aguililla; se extendió la red a lo largo de la costa y al SE hasta Petatlán. algunas estaciones fueron cambiadas a lugares más apropiados.

Una primera inspección de los sismogramas obtenidos indicó que la zona de replicas se encuentra algunos kilómetros mar adentro y abarca aproximadamente la extensión NW-SE de la red.

Durante el domingo 22 de septiembre, las estaciones ya instaladas continuaron operando con la distribución mostrada en la figura 11 (excepto por Tamarindo y Villita que fueron reubicadas). Se inició el proceso de lectura de los sismogramas: identificación de eventos y determinación de tiempos de arribo, para la subsecuente localización preliminar. en el campo.

El lunes 23 de septiembre continuaron la operación de la red portátil y la lectura de sismogramas. Por la tarde, gracias a la cooperación de SCT y PEMEX fue posible establecer contacto por radio con México, D.F. y concertar el envío de más vehículos y personal: por la noche llegó a Lázaro Cárdenas otro vehículo del IGF, para integrarse al trabajo de campo .

El martes 24, partió de México un nuevo contingente de 3 investigadores con una camioneta del IGF, que remplazaría a algunos de los integrantes del equipo original. Continua la operación de la red y la interpretación preliminar de campo de los eventos registrados, que hasta ahora concuerda con los resultados obtenidos a partir del estudio de registros lejanos de replicas mencionado previamente.

5. Algunas causas de su destructividad

El sismo del 19 de septiembre de 1985 responde a las características que se pensaba podría tener un sismo característico en al brecha de Michoacán; pero sus efectos a. una distancia de 400 kms (Distrito Federal) superaron cuanto cabia imaginar para un sismo de esta magnitud. Específicamente, ningún experto pensó que un sismo característico en la costa del pacifico podría causar daños tan extendidos y graves.

Por lo anterior era necesario explicar la razón para este sorprendente comportamiento. Aparentemente son dos las causas: la forma en que se radió la energía desde la fuente sísmica y, la peculiar estructura y composición del Valle de México.

I) El patrón de radiación

Aparentemente, la ruptura se propagó en dirección sudeste, lo que daría lugar a un patrón de radiación que produjo efectos direccionales con rumbo a la ciudad de México, por enfocamiento. Esto provocaría que llegaran al valle de México ondas elásticas con una cantidad de energía mayor que lo que hubiera sido normal para un sismo de las magnitudes del 19 de septiembre. Esto contribuyó a que las aceleraciones fueron mucho mayores (un factor de tres), que las observadas en sismos anteriores.

II). Similitud con un movimiento armónico

Como se mencionó al llevar a cabo el análisis del movimiento registrado del terreno en la parte blanda de la Ciudad de México, se encontró que el mismo se asemeja mucho a un movimiento armónico. Esto propició que las estructuras entraran en resonancia, lo que explica en parte su mayor destructividad.

III) Resonancia del terreno blando

La amplificación del movimiento debido a la presencia del terreno blando fue excepcionalmente alta en la zona dañada, como consecuencia de que en terreno firme (registros de CU) el movimiento fue regular, con periodo de 2 segundos. Esto es, casi igual al del terreno blando en el centro de la ciudad.