Monitoreando terremotos en una zona del centro de México

Escrito por Ángel Figueroa -Soto y Avith Mendoza-Ponce

En el año 2007 se registraron varios sismos en los alrededores de la ciudad de Morelia, en Michoacán, México, como consecuencia del movimiento de algunos segmentos del Sistema de Fallas Pátzcuaro-Acambay, una zona del centro de México. Conocer mejor la sismicidad que ocurre cerca de poblaciones en esta región de Michoacán es importante, y para esto, se necesita de una red sísmica que los monitoree, la cual en combinación con estudios geológicos, constituye una herramienta para la correcta planificación y desarrollo de complejos urbanos con el fin de disminuir desastres en presencia de sismos destructivos locales o regionales. En este artículo definiremos algunos términos importantes y describiremos la importancia del monitoreo sísmico que se realiza en el Sistema de Fallas Pátzcuaro-Acambay.

 

¿Qué es un sismo?

Un sismo o terremoto es un movimiento brusco del suelo producido por una liberación muy rápida de energía en el interior de la Tierra. En la actualidad, los científicos entienden bien cómo se mueven las placas tectónicas y cómo se relacionan estos movimientos con los sismos: el movimiento entre las placas tectónicas ocasiona que en los bordes donde las placas hacen contacto, generen mucha fricción impidiendo el desplazamiento de una placa respecto a la otra, si la fricción sobrepasa la resistencia de las rocas, ocurre una ruptura violenta (sismo) y la liberación repentina de la energía acumulada, la cual se transmite en forma de ondas en todas las direcciones y es lo que percibimos en la superficie de la tierra.

El punto donde se origina el sismo se llama foco o hipocentro y el punto en la superficie, justo arriba del hipocentro, se llama epicentro del sismo. Para saber cuánta energía libera un sismo se utiliza una escala de magnitud, siendo la más conocidas la escala de Richter; no obstante, en la actualidad ya no se usa y en su lugar los sismólogos empleamos la escala de magnitud de momento sísmico que es logarítmica, es decir, el incremento en un grado de magnitud equivale a un incremento de aproximadamente 32 veces la energía liberada. Por ejemplo, la energía que libera un sismo de magnitud seis es 32 veces mayor a la de un sismo de magnitud cinco.

 

¿Ocurren sismos en Michoacán?

Michoacán es uno de los estados con mayor amenaza de sismos en todo México. Esta alta sismicidad es heredada por el movimiento de las fallas geológicas al interior del estado y principalmente por el movimiento de las placas tectónicas llamadas de Cocos y de Rivera, las cuales se encuentran en el océano pacífico por debajo de la placa Norteamericana (frente a la costa michoacana). En lenguaje más técnico, se dice que las placas de Cocos y Rivera subducen a la placa Norteamericana, generando sismos fuertes a lo largo de la costa del pacífico. Un ejemplo claro es el sismo del 19 de septiembre de 1985. Quizás recordarás o habrás escuchado que dañó gravemente a la ciudad de México, y para sorpresa de algunos, este sismo tuvo su epicentro frente a las costas de Michoacán, cerca de Lázaro Cárdenas.

 

En la figura 1 se muestran los sismos históricos descritos en la literatura y todos los sismos que el Servicio Sismológico Nacional ha reportado en el estado de Michoacán y sus alrededores desde el año 1900 hasta el mes de junio de 2020. Aquí puedes ver en distintos colores sus magnitudes. Como ya mencionamos, los sismos están relacionados principalmente al contacto de las placas tectónicas Cocos y Rivera con la placa de Norteamérica; sin embargo, es posible identificar varios sismos de magnitudes entre 0 y 6 que ocurrieron al interior del estado, particularmente en los alrededores de las ciudades de Morelia, Uruapan y hacia el noreste del estado de Michoacán (ver recuadro rojo en la figura).

Figura 1: Mapa de los epicentros de los sismos reportados por el Servicio Sismológico Nacional ocurridos en el estado de Michoacán desde
el año de 1900 hasta junio de 2020. En color rojo se muestra la zona del Sistema de Fallas Pátzcuaro-Acambay. Elaboración Propia. 

¿Qué es una falla?

En geología, una falla es una discontinuidad o ruptura de la corteza terrestre que se forma cuando las fuerzas tectónicas son más grandes que la resistencia de la roca. En otras palabras, es una grieta en el suelo que se produce cuando hay un movimiento brusco. Cuando se encuentran activas son capaces de generar sismos causados por movimientos verticales o laterales entre dos bloques de roca. En Michoacán, hay un conjunto de 250 fallas potencialmente activas que pertenecen al Sistema de Fallas Pátzcuaro-Acambay.

Este Sistema de fallas pasa por la ciudad de Morelia, Queréndaro, la zona de Los Azufres y Maravatío hasta llegar al municipio de Acambay. Se originaron por muchos sismos antiguos formando acantilados o escalones de varios metros llamados escarpes de falla. Si vemos una fotografía aérea de esta zona, veremos las cicatrices de estas grietas, las cuales se dibujan con líneas de color rojo en la figura 2.

Figura 2: Mapa del Sistema de Fallas Pátzcuaro-Acambay (líneas rojas). Las estaciones sísmicas de la UMSNH se representan con un
triángulo verde. En color azul se muestran los sismos reportados por el Servicio Sismológico Nacional y en color verde
los sismos registrados por la red sismológica de la UMSNH. Elaboración Propia.

Existen tres tipos de fallas: normales, inversas y laterales. Las fallas normales se forman cuando una roca está sujeta a fuerzas tensionales, un ejemplo análogo es cuando jalamos una liga por ambos extremos, la liga se estira debido a la tensión a la que ha sido sujeta. La respuesta del terreno a este tipo de fuerzas tensionales, es la caída de un bloque de roca con respecto del otro bloque, formando en consecuencia un escalón (escarpe). Las fallas inversas se forman a causa de fuerzas compresionales, esto implica que un bloque de roca suba con respecto del otro, como cuando hay un choque de automóviles. Las fallas laterales, se forman debido a un movimiento lateral entre los bloques, este movimiento es parecido a cuando frotamos nuestras manos.

 

Sistema de fallas Pátzcuaro-Acambay

Este sistema está compuesto básicamente por fallas normales y en total hemos propuesto que 316 segmentos pueden ser considerados como activos, esto quiere decir que pueden generar sismos perceptibles y posiblemente causar daños a estructuras cercanas a ellas. Por ejemplo, una de las fallas más largas es la de Acambay, la cual mide aproximadamente unos 38 kilómetros de longitud y tiene un gran escalón (escarpe) de más de 400 metros de altura y fue la causante del último sismo destructivo en esta región. El terremoto de Acambay sucedió en 1912, con una magnitud aproximada de siete. Los daños fueron devastadores en varias localidades urbanas de la zona y causaron la muerte de más de 150 personas.

De este modo, es fundamental conocer el grado de actividad de estas fallas para determinar la peligrosidad sísmica bajo la cual viven las poblaciones en esta zona del centro de México. El objetivo final de estos estudios es mitigar desastres en presencia de sismos destructivos.

 

Red sísmica en el Sistema de Fallas Pátzcuaro-Acambay

Para detectar los sismos, los sismólogos utilizamos sensores conocidos como «sismógrafos». Un sismógrafo es un instrumento mecánico-electrónico que detecta los movimientos del terreno, aunque las personas no logremos sentirlos. Este tipo de instrumento está compuesto por un sistema de sensores que detectan los movimientos en tres diferentes direcciones: Norte-Sur, Este-Oeste y Vertical. Después, se generan «sismogramas» que son gráficas de la velocidad del terreno y que sirven para caracterizar a los sismos por medio de su localización y asociarlos a segmentos de fallas particulares. En México, la dependencia que se encarga del reporte de la ocurrencia de sismicidad es el Servicio Sismológico Nacional, el cual opera una red de sismógrafos en todo el país.

Para monitorear el Sistema de Fallas Pátzcuaro-Acambay, la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, por medio del Instituto de Investigaciones en Ciencias de la Tierra, instaló en 2019 cuatro sismógrafos ubicados en Maravatío, Los Azufres, San Agustín del Maíz y en Morelia, los cuales han sido capaces de detectar sismos que han ocurrido dentro de esta zona. En la siguiente figura, se presentan los sismos reportados por el Servicio Sismológico Nacional en el Sistema de Fallas Pátzcuaro-Acambay, así como las fallas potencialmente activas (líneas en color rojo) que hemos propuesto en trabajos previos. También se observa la localización de las cuatro estaciones sismológicas de la UMSNH.

Es importante mencionar que estas estaciones comparten información con el Servicio Sismológico Nacional para la localización de sismicidad en esta zona que carecía de instrumentación sísmica. Un ejemplo de colaboración surgió con el enjambre sísmico que ocurrió entre el 5 de enero y el 10 de marzo de 2020, en donde ocurrieron alrededor de 3,294 sismos entre el volcán Paricutín y la ciudad de Uruapan.

En la figura 3 te presentamos los sismogramas registrados en las estaciones de Maravatío, San Agustín del Maíz y Morelia, asociados al pasado sismo del 23 de junio de 2020 con magnitud 7.4 que tuvo su epicentro en la costa de Oaxaca y que fue percibido por algunas personas en la ciudad de Morelia.

Figura 3: Sismogramas registrados en tres estaciones sismológicas de la UMSNH, para el sismo del 23 de junio de 2020
con magnitud 7.4, en la costa de Oaxaca. Elaboración propia.

La presencia de estos terremotos y de fallas evidentes en el terreno, indican que la zona del Sistema de Fallas Pátzcuaro-Acambay es activa y está sujeta a fuerzas tensionales (como cuando jalamos una liga por ambos extremos). Sin embargo, hay otro desafío por estudiar: es posible que algunos segmentos de fallas se encuentren enterrados bajo depósitos sedimentarios y volcánicos, lo que significa que pueden suceder sismos en zonas donde nunca se había visto una falla. La solución a este problema consiste en seguir monitoreando sismos de forma continua, lo cual ayudará a identificar zonas de gran peligro sísmico en el estado de Michoacán.

 

 

Los autores desean agradecer la colaboración de 

instituciones como el Servicio Sismológico Nacional por la 

disponibilidad de datos sísmicos, así como a la Universidad 

Tecnológica del Oriente de Michoacán, a la coordinación de Protección Civil de Morelia y a las

diferentes poblaciones y particulares de San Agustín del Maíz por su apoyo 

para la instalación de las estaciones sísmicas.

 

Para Saber más:

Centro Nacional de Prevención de Desastres (http://www.cenapred.gob.mx).

Lázaro-Mancilla O., Garduño-Monroy V.H., Mendoza-Ponce A., Figueroa-Soto A., Vázquez-Rosas R., Ramírez-Tapia G.M. y Cortés-Silva A. (2020). «Concentraciones de gas Radón (222Rn) en suelo en la zona urbana de Morelia, Michoacán, México y su relación con fallas potencialmente sísmicas y asociadas con el proceso subsidencia-fluencia». Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, 37(2):157-177.

https://www.researchgate.net/publication/343479702_Concentraciones_de_gas_radon_222Rn_en_suelo_de_la_zona_urbana_de_Morelia_Michoacan_Mexico_y_su_relacion_con_fallas_potencialmente_sismicas_y_asociadas_con_el_proceso_de_subsidencia-fluencia

Mendoza-Ponce A., Figueroa-Soto A., Soria-Caballero D. y Garduño-Monroy V.H. (2018). «Active faults sources for the Pátzcuaro-Acambay fault system (Mexico): fractal analysis of slip rates and magnitudes Mw estimated from fault length». Natural Hazards & Earth System Sciences, 18(11): 3121-3135.

https://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/18/3121/2018/

Servicio Sismológico Nacional (www.ssn.unam.mx).

 

Ángel Figueroa-Soto. Investigador CONACyT, Instituto de Investigaciones en Ciencias de la Tierra, Profesor en el Programa de Maestría en Geociencias y Planificación del Territorio de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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Avith Mendoza-Ponce. Profesora del Instituto de Minería de la Universidad Tecnológica de la Mixteca, Huajuapan de León, Oaxaca.

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