Elaborar un cuadro sinóptico de la lectura. Sismicidad y riesgo sísmico capítulo VI del libro Terremotos de Alejandro Nava. Fondo de Cultura Económica.

VI. SISMICIDAD Y RIESGO SÍSMICO

VARIAS NACIONES se encuentran dispuestas a gastar fuertes sumas en mantener
redes sísmicas extensas, densas y complejas para poder observar, localizar, caracterizar y dar
informes sobre la mayor cantidad posible de sismos. ¿Por qué? Una muy buena razón es que
conocer la sismicidad (i. e., la ocurrencia y distribución de los sismos) permite, además de
estudiar los procesos tectónicos, evaluar probabilidades para la ocurrencia de sismos. En este
aspecto de la sismología, la correcta aplicación de técnicas estadísticas sirve, no sólo para
determinar modelos apropiados a los datos, que permitan el cálculo de probabilidades, sino
además para evaluar la aplicabilidad de los modelos empleados y la confiabilidad de las
probabilidades calculadas y de los mismos datos.
VI. 1 CATÁLOGOS
Una recopilación de datos acerca de los sismos que incluya tiempo y fecha de ocurrencia,
localización (epi o hipocentro, región donde ocurrió), tamaño (magnitudes y/o intensidades),
descripción más o menos somera de los daños causados, tiempos de arribo a las estaciones
observadas, y algunos otros datos pertinentes, es llamada catálogo. Actualmente casi todos los
observatorios o redes sismológicas publican catálogos; y existen también catálogos, algunos
muy antiguos, que contienen datos (recopilados a veces a partir de otros catálogos) de
regiones determinadas. Como la sismología es una ciencia relativamente nueva, la mayor parte
de los catálogos, llamados instrumentales porque están basados principalmente en
observaciones de sismógrafos, no se remontan más que a algunas decenas de años. Sin
embargo, existen catálogos descriptivos muy antiguos; en China se tiene una historia sísmica
que comienza en el siglo XII a.C. (1), y algunos catálogos japoneses se remontan hasta el año
599 de nuestra era (2).
Un problema grave de los catálogos antiguos consiste en que es necesario corregirlos,
debido a varios factores: población de la época, exageraciones, errores de transcripción (rara
vez se encuentra la versión original), pérdida de partes, cambios en las regiones muestreadas,
etc. (1). Sin embargo, la aplicación de técnicas estadísticas muy refinadas permite aprovechar
gran parte de la información antigua (3).
En México tenemos muy pocos datos acerca de los sismos que ocurrieron antes de 1910,
cuando se fundó el Servicio Sismológico Nacional. Relaciones en documentos antiguos y en
las Crónicas de Indias permiten conocer algunos datos de sismos que se remontan hasta el
siglo XV, y hay datos y boletines sísmicos editados por los operadores de la red de telégrafos a
finales del siglo pasado (4). Posiblemente estudios antropológicos y arqueológicos, así como
paleogeológicos, permitan extender al pasado un poco más los catálogos.
El afán de tener catálogos lo más extensos posible va más allá de la mera curiosidad
científica; los grandes terremotos (M ≥ 7.5 -8), que son los que encierran más interés, tienen
tiempos de recurrencia del orden de varias décadas: 27 a 117 años en el caso de sismos M ≥8
en las márgenes de subducción del Pacífico (5), y de 33 ± 8 años, para los Ms ≥7.5 en la
trinchera mesoamericana (6), de manera que es imposible determinar si existen periodicidades
en su ocurrencia y cuáles son sus variaciones si no podemos estudiar varios ciclos completos.
VI. 1.1 Estadística global. Los primeros estudios estadísticos de sismicidad fueron
hechos por Gutenberg y Richter en 1954 (7). Ambos estudiaron los datos disponibles de todas
las regiones de la Tierra y encontraron que el número N de sismos mayores de una magnitud
M, que ocurren en un tiempo determinado, es función de la magnitud:
log N= a – bM,
donde a es una constante que depende del tiempo de muestreo y b tiene valores
característicos para distintas regiones de la Tierra. Esta fórmula, conocida como «Relación de
Gutenberg-Richter» o «Relación G-R», nos dice que, si en un tiempo determinado ocurren,

digamos, 10 000 sismos de magnitud 3, en el mismo tiempo ocurrirán 900 de magnitud 4 y 81

de magnitud 5, de manera que la razón del número de sismos de cualquier magnitud, entre el
de la magnitud inmediata, siempre será constante.
Si hacemos una gráfica del logaritmo del número de sismos contra la magnitud, la
relación de Gutenberg y Richter es una recta como la que se muestra en la figura 42. Sin
embargo, vemos en ella que los puntos que representan las observaciones no se ajustan a
ésta en el caso de magnitudes muy pequeñas o muy grandes. Este fenómeno puede deberse,
al menos parcialmente, a fallas en el muestreo: los sismos muy pequeños no se alcanzan a
registrar en un número suficiente de estaciones, y por lo tanto no son localizados ni reportados;
mientras que los sismos muy grandes ocurren tan raramente, que los tiempos de muestreo no
son significativos, y si se hubiera muestreado un tiempo mucho más largo, los datos referidos a
las grandes magnitudes sí se ajustarían a la recta. Aparentemente la explicación acerca de los
sismos pequeños es correcta; pero parece que, además del efecto de tiempos de muestreo
cortos, y corrigiendo el posible efecto de saturación de las magnitudes, existe un tope superior
para el tamaño de los sismos, debido a la cantidad de esfuerzo que puede soportar el material
terrestre y a las dimensiones propias de los continentes (8).
Figura 42. Número acumulativo de sismos para
toda la región del Pacífico. La línea recta
representa la relación G-R.
Otras características importantes, de tipo
estadístico, de la sismicidad global son las
siguientes: la probabilidad de ocurrencia de un
sismo de una magnitud dada es constante en el
tiempo, es decir, no depende de que acaben de
producirse grandes sismos, o de que haga mucho
que no ocurran; los intervalos pequeños entre los
sismos son más probables que los largos; la
probabilidad de que se den en forma simultánea
es muy pequeña. La distribución estadística (esto
es, el porcentaje de veces que ocurre cada uno de los posibles resultados de un proceso,
cuando se ha observado un número muy grande de realizaciones del mismo) que corresponde
a estas características se llama distribución de Poisson (9).
VI.1.2 Estadísticas regional y local. Sin embargo, sabemos que la probabilidad de
ocurrencia de un sismo no es igual en todas las regiones de la Tierra; existen zonas donde
ocurren muchísimos sismos y otras asísmicas. La probabilidad de ocurrencia de un sismo en
México es mayor que la de uno en Australia, por ejemplo. La relación número de sismos contra
magnitud es distinta de una región a otra. Aunque
en muchas de ellas se considera que puede ser
adecuadamente representada por una relación
como la global, aparentemente en otras, como
México, la relación presenta magnitudes
«favoritas», esto es, que son más frecuentes de lo
que predice una relacion como la global, y que
aparecen en la figura 43, que representa la
sismicidad en México, como un «chipote» por
encima de la recta de Gutenberg y Richter (10).
Figura 43. Número acumulativo de sismos para
la región de la Trinchera Mesoamericana que
comprende Oaxaca, Guerrero y Michoacán.
Nótese el «chipote» en las magnitudes de 7.0 a
7.4.

Si ahora, en vez de estudiar una región tan grande como un país completo nos fijamos en

una zona deterrninada, digamos Michoacán, vemos que ya no se aplican las observaciones

estadísticas globales o regionales. La ocurrencia de un sismo grande en un lugar sí cambia las
probabilidades de ocurrencia de otros sismos; un caso claro es el de la ocurrencia de réplicas,
que son indefectiblemente observadas tras un sismo grande. Para un punto particular, sobre
todo si se encuentra cercano a una falla o zona sísmica activa, no es apropiado un modelo
estadístico como el de Poisson; el proceso que adoptemos para modelar la sismicidad del lugar
debe «tener memoria», i. e., ser causal (depender de lo que haya pasado antes) (11 y 12). La
estadística nos dice que la suma de muchos procesos causales se comporta como un sistema
de Poisson (2); es por esto que la distribución de la sismicidad global de la Tierra, la suma de
todas las zonas sísmicas, es la de Poisson (1).
Si pudiéramos conocer cada uno de los factores que influyen en la sismicidad y describir
cada punto del terreno, cada ruptura, cada roca, etc., entonces podríamos describir de manera
analítica el proceso sísmico y predecir la ocurrencia de los terremotos como la de los eclipses.
Desgraciadamente el número de parámetros es tan enorme que no podemos llegar a una
descripción exacta; sin embargo, podemos aprovechar las propiedades estadísticas para
evaluar probabilidades, aun en el caso de sistemas pequeños como una zona sísmica
particular. Aquí el problema es de nuevo el de la falta de datos, pues si bien los catálogos de la
sismicidad de todo el país contienen un número grande de datos, los referentes a una zona en
particular son pocos. Es necesario instrumentar adecuadamente las zonas sísmicas de México
(y del mundo) para poder contar con un número mayor de observaciones que permitan obtener
resultados estadísticamente confiables.
VI.1.3 Peligro potencial sísmico. Éste referido a un lugar determinado de la Tierra, es la
probabilidad de que, en algún lugar de su entorno y dentro de un intervalo de tiempo
determinado, ocurra un sismo que produzca un efecto determinado en ese lugar (comúnmente,
una aceleración dada). Usualmente no se toman en cuenta, para el cálculo del peligro potencial
sísmico, los posibles efectos de amplificación local, directividad, etc., que puedan modificar los
efectos esperados en un terreno estándar.
Así, el peligro potencial sísmico será muy grande en un lugar rodeado de fallas activas, o
muy cercano a ellas (como, por ejemplo, Yakutat, en Alaska) y muy pequeño en los lugares
lejanos de regiones sismogénicas, independientemente de que éstos se hallen habitados o no.
Son claves esenciales para la evaluación del peligro potencial sísmico la correcta
evaluación de la probabilidad de ocurrencia de sismos [la probabilidad de ocurrencia de un
sismo de determinada magnitud, en un tiempo dado, se llama riesgo de sismo (2); y es distinto
del riesgo sísmico definido más adelante] en las posibles fuentes situadas alrededor de un
lugar determinado; lo cual requiere, naturalmente, poderlas identificar como tales. Aquí, de
nuevo, son de gran utilidad otras ciencias afines a la sismología, como la geología (13 y 14),
los métodos eléctricos (resistividad, magnetismo, gravimetría, etc.) que permitan localizar
posibles fallas sismogénicas. De nuevo resulta esencial contar con catálogos que permitan
evaluar las probabilidades, y que sean aplicables varios de los métodos usados para la
predicción que serán discutidos más adelante.
VI.2 RIESGO SíSMICO
Se llama riesgo sísmico a la probabilidad de ocurrencia, dentro de un plazo dado, de un
sismo que cause, en un lugar determinado, cierto efecto definido como pérdidas o daños
determinados.
En el riesgo influyen el peligro potencial sísmico, los posibles efectos locales de
amplificación, directividad, etc., la vulnerabilidad de las construcciones (e instituciones) y las
pérdidas posibles (en vidas y bienes) (15).

El riesgo sísmico depende fuertemente de la cantidad y tipo de asentamientos humanos
localizados en el lugar. Aunque el peligro potencial sísmico es muy alto en Yakutat, el riesgo
sísmico es pequeño porque es una región con relativamente pocos habitantes; por otro lado, el
potencial sísmico no es tan grande en Managua (porque allí los sismos no son tan grandes)
pero la cantidad de personas que viven allí, la cercanía a las fallas (16), y el tipo de
construcción, hacen que el riesgo sísmico sea muy grande; esto es claro al comparar el
número de víctimas, para uno y otro lugar, mostrados en la introducción.
El riesgo sísmico en la ciudad de México varía muchísimo de lugar a lugar; es grande en
la zona centro, construida sobre sedimentos lacustres, donde el efecto local de amplificación de
ondas de periodos del orden de 2s, derribó gran cantidad de construcciones durante el sismo
del 19 de septiembre de 1985, y es pequeña en zonas como el Pedregal de San Ángel, donde
las construcciones, de buena calidad generalmente, están asentadas sobre roca o sedimentos
muy bien compactados (17). Sin embargo, el peligro potencial sísmico de esta ciudad no es
muy grande, ya que se encuentra alejada de las regiones donde se producen los grandes
terremotos.
VI.2.1 Efectos locales. Hemos mencionado arriba la influencia de efectos locales; ahora
veremos,
someramente, en qué consisten. El efecto local más común es el de amplificación de las
ondas sísmicas; cuando una onda sísmica pasa de un medio a otro con diferentes propiedades
elásticas, su energía se divide, en general, en ondas transmitidas y reflejadas, cuya amplitud
depende del ángulo con el cual llegó la onda incidente y de la diferencia entre las propiedades
elásticas de los medios. Si una onda pasa de cierto medio a otro con menor rigidez, podrá
producir, con la misma energía, ondas de mayor amplitud, pues cuesta menos trabajo deformar
el nuevo medio; esto es lo que pasa cuando una onda pasa de roca sólida a sedimentos poco
consolidados (18 y 19).
Otro efecto observado en sedimentos del tipo de arenas o arcillas es el de licuefacción,
que hace que el terreno fluya como si fuera un líquido (20). Esto es obviamente fatal para las
construcciones asentadas sobre este tipo de suelos.
La forma del basamento en los valles puede hacer efecto de lente, enfocando las ondas
sísmicas en determinados puntos o líneas llamados cáusticas, a donde llegará, por lo tanto,
gran cantidad de energía, y pueden presentarse otros efectos de amplificación debidos a la
topografía o a una composición compleja del suelo (21 y 22).
Finalmente en lugares donde hay sedimentos confinados, como en los valles, si la
alimentación de energía sísmica se prolonga durante un tiempo largo (del orden de minutos),
con ondas de periodo cercano al de los modos propios de los sedimentos, éstos pueden
comenzar a resonar, es decir, vibrar en sus modos propios, de manera que el movimiento
aumenta cada vez más, como un columpio al que empujamos
siguiendo el ritmo de sus oscilaciones (23). Éste es uno de los
efectos que causaron grandes daños en la ciudad de México en
septiembre de 1985. El efecto de resonancia a 2s es claro en los
acelerogramas obtenidos por el Instituto de Ingeniería de la
UNAM, en diferentes partes del valle de México; la figura 44
muestra un aspecto de las aceleraciones registrado en la Ciudad
Universitaria (a), fuera de la zona de daños, y el obtenido en el
edificio de SCT (b) que resultó dañado por el sismo (24).
Figura 44. Espectros de la aceleracion en dos sitios del valle de
México.
Para el cálculo del riesgo es necesario tomar en cuenta no
sólo el tamaño de los posibles sismos, sino también sus posibles

funciones de fuente, pues los efectos sobre los edificios pueden variar dependiendo de la

duración y del contenido de frecuencias de las ondas (25); ésta es una de las causas por la que

otros sismos grandes no han sido tan destructivos para los edificios de la ciudad de México.
El cálculo del riesgo sísmico es un factor importante para la planeación de
construcciones, especialmente hospitales, escuelas, plantas nucleares, etc., situadas en
regiones sísmicas. Aunque es posible construir edificios que resistan cualquier tipo de sismo,
generalmente no es costeable hacerlo, particularmente en países subdesarrollados. Los
planeadores se encuentran ante disyuntivas como la siguiente: ¿qué es mejor, construir 10
escuelas para las cuales el riesgo de que ocurra un sismo que alcance la aceleración de diseño
durante los próximos 10 años sea de 0.1%, o una sola escuela para la cual el riesgo sea de
0.001 %? ¿Es mejor permanecer inculto que exponerse al riesgo de 0.1%? ¿Si no se va a la
escuela, está uno a salvo del riesgo?
Obviamente es imposible evitar todo riesgo, pero generalmente es posible adoptar uno
razonable (26) a cambio de gozar los beneficios de contar con escuelas, hospitales y otras
construcciones que reportan beneficios al individuo y a la sociedad.
VI.2.2 Zonificación. Determinar en un país o una región las zonas de alto y bajo riesgo
sísmico según las condiciones locales (cercanía a fallas activas, peligro sísmico en ellas,
efectos de la estructura local del suelo, etc.) que afectarían a una construcción tipo (lo que
permite definir el riesgo a partir de una aceleración, en general horizontal, llamada aceleración
de diseño), se llama zonificación (27), y es de gran utilidad para la elaboración y aplicación de
códigos de construcción.
Cuando la zonificación se hace con gran detalle, como el necesario para describir el
riesgo sísmico de las distintas partes de la ciudad de México, se llama microzonificación.
Generalmente los valores de peligro potencial y riesgo sísmicos, reflejados en la
zonificación, se consideran invariantes en el tiempo; por lo que son apropiados como base para
tomar medidas preventivas permanentes, como códigos de construcción (28).
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Terremotos, Nava Alejandro.
Colección: LA CIENCIA PARA TODOS
Área temática: CIENCIA Y TECNOLOGÍA
Formato: 158 pp. : ilus. ; 21 x 14 cm
ISBN: 9681666232
Clave FCE: 046034R