SISMICIDAD REGISTRADA POR LA RED SISMOLÓGICA NACIONAL DECOLOMBIA DURANTE EL TIEMPO DE OPERACIÓN: JUNIO DE 1993

HASTA AGOSTO DE 2002

Enrique Franco, Franklin Rengifo, Dario Llanos, Jorge Pérez, Natalia Bedoya, María Luisa Bermúdez,Samuel Martínez, Juan Duarte, Robert Rengifo y Aníbal Ojeda

INGEOMINAS, Subdirección de Amenazas Geoambientales.E-mail: lefranco@ingeomin.gov.co

RESUMEN

El presente trabajo describe la ocurrencia de sismicidad en el territorio colombiano, para el periodo deoperación de la Red Sismológica Nacional de Colombia (RSNC). Se ha encontrado que el 33% de lasismicidad corresponde a eventos superficiales (menor a 30 Km.), el 7% de profundidad intermedia (entre30 y 70 Km.) y 60% de la sismicidad corresponde eventos profundos (mayores a 70 Km.); la mayor partede la sismicidad presenta patrones que se pueden asociar claramente a la tectónica de placas delnoroccidente de los Andes, destacándose zonas de mayor actividad. La principal actividad sísmicaprofunda, se localiza al noroccidente de la Cordillera Oriental y abarca los departamentos de losSantanderes y Boyacá. Otra sismicidad profunda corresponde al proceso de subducción de la Placa deNazca con la Suramericana, a lo largo de la costa Pacífica cuyos epicentros se encuentran en la zona delViejo Caldas y norte del Valle. La sismicidad superficial está estrechamente relacionada con los principalessistemas de fallas del territorio nacional y la deformación actual de la corteza. El mayor número de sismostienen magnitudes entre 2.0 y 4.0, siendo 1.5 el umbral mínimo de detección y 6.7, el evento local de mayormagnitud registrado en la RSNC. El b-value para los eventos locales tiene un promedio de 0.84.

Palabras Claves: Sismicidad en Colombia, sistemas de fallas en Colombia, Red Sismológica Nacional deColombia (RSNC).

1. Introducción.

El territorio colombiano esta situado en una zona de convergencia de tres placas tectónicas mayores: laSuramericana, la de Nazca y la del Caribe; actualmente se acercan entre sí, dando origen a deformacionesen la corteza continental, a actividad volcánica y a una intensa actividad sísmica en el país. La RedSismológica Nacional de Colombia -RSNC- se creó a raiz de los desastres asociados al terremoto dePopayán (1983), la erupción del Volcán Nevado del Ruiz (1985), el sismo de Murindó (1992) y el deArauca (1993); por lo anterior el Gobierno Nacional se dio a la tarea de brindar a la comunidad informaciónprecisa y oportuna, diseñando y operando una red sismológica de cubrimiento nacional. La RSNC, desdesus inicios en junio de 1993 hasta el presente, ha localizado más de 27.000 eventos, con un promedio de 9eventos diarios en el territorio nacional, dentro de los que se destacan los sismos de Páez, Cauca (6 de juniode 1994, ML =6.4, superficial); Tauramena, Casanare (19 de enero de 1995, ML=6.5, superficial); Calima,Valle (8 de febrero de 1995, ML= 6.6, 100 Km.); San Andrés Islas (11 de febrero de 1995, ML=5.3,superficial); Córdoba, Quindío (25 de enero de 1999, ML=6.2, superficial) y Juradó, Choco (8 denoviembre de 2000, ML=6.3, superficial), los cuales han afectado de manera notable a la población. En estetrabajo se hace una descripción cuantitativa y cualitativa de los sismos registrados por la RSNC durante superiodo de funcionamiento.

2. Distribución de la RSNC.

La RSNC cuenta con 19 estaciones remotas distribuidas en el territorio colombiano, una estación de BandaAncha de tres componentes, ubicada en El Rosal (Cundinamarca), la cual pertenece al SistemaInternacional de Monitoreo Sismológico del Tratado de Prohibición Completa de Armas Nucleares(CTBTO) y un centro de adquisición de datos localizada en Bogotá (Tabla 1 y Figura 1). La RSNC estáconstituido por dos partes principales: Las estaciones remotas, donde se registran y transmiten los datossismológicos y la estación maestra, en donde se recibe y procesan los mismos. Las estaciones remotas secomponen de un Sistema de Detección de movimiento del suelo, el cual cuenta con sismómetros decomponente vertical y frecuencia natural de 1 Hz. A su vez, se cuenta con un Sistema de Comunicaciones,el cual transmite la información desde las estaciones remotas hacia la estación maestra a través de unsistema de satélite. En la estación maestra se tiene un Sistema de Adquisición de Datos, el cual recibe lasseñales en tiempo real en dos computadores dispuestos en paralelo, conectados a una señal de tiemposatelital con almacenamiento de datos en disco duro y CD-ROM.

Posterior a la captura de los datos, se realiza el procesamiento y análisis de las señales sismológicasmediante el programa SEISAN, que permite en pocos minutos la localización y estimación de la magnitudde eventos ocurridos en el territorio nacional, para luego alimentar la base de datos, que se emplea para laproducción de boletines periódicos y estudios de sismicidad en el país.

La RSNC inicia su operación en el mes de junio de 1993, en diciembre de este año hay 13 estacionesinstaladas de 14 donadas por el gobierno de Canadá; el 22 de abril de 1994 se inaugura oficialmente laRSNC con 15 estaciones, de las cuales 14 se encontraban en funcionamiento, en 1995 se amplia lacobertura con 5 estaciones más, completándose las 20 estaciones con las que cuenta actualmente, sudesempeño se observa en la figura 2. En promedio han funcionado anualmente 13 estaciones, siendo lasmás constantes en el tiempo, Chingaza, Barichara, Prado, Tolima y Cumbal; el año 2000 ha sido el máscrítico, cuando solo operaron 10 estaciones como máximo. Adicionalmente, se ha contado con el apoyocontinuo de los observatorios sismológicos, ubicados en Manizales, Armenia, Cali, Popayán y Pasto. Paraperiodos de crisis sísmica, la RSNC cuenta con la Red Portátil, la cual ha trabajado en diferentes sitios delpaís, tales como Popayán , Nevado del Ruiz, Volcán Cumbal, Norte de Caldas, Medellín, Tauramena, etc.;con los datos obtenidos se han afianzado los conocimientos para una zona específica y se ha hechocaracterizaciones tectónicas de la anomalías presentadas.

En diferentes eventos ocurridos, particularmente en los sismos del 19 de enero de 1995 en Tauramena, el 8de febrero de 1995 que afectó notablemente la ciudad de Pereira y el del 25 de enero de 1999, causandodaños en Armenia y un buen número de municipios del Eje Cafetero; la importancia de la RSNC se hademostrado brindando una información oportuna a las entidades del Sistema Nacional de Atención yPrevención de Desastres.

3. Procesamiento básico.

Para el procesamiento de los diferentes eventos se emplean como interfaz gráfica el SEISAN y elHypocenter 3.2 como rutina para localizar; se implementó un modelo de velocidades para todo el territorionacional (Tabla 2), con el cual se hizo la actualización de la base de datos y se localizan los eventospresentes. La RSNC durante su período de funcionamiento ha registrado más 47360 eventos, de los cuales1495 son distantes, 711 son regionales y 45154 son locales, de

* Estaciones en reubicación.

Tabla 1. Estaciones de la Red Sismológica Nacional de Colombia

Figura 1. Desarrollo de la RSNC, junio de 1993- agosto de 2002

ESTAC Nombre Departamento Latitud N(°)

LongitudW (°)

Altura(msnm)

ROS El Rosal Cundinamarca 4.856 -74.330 3020CHI Chingaza Cundinamarca 4.633 -73.731 3100BAR Barichara Santander 6.643 -73.176 1860RUS La Rusia Boyacá 5.927 -73.076 3360PRA Prado Tolima 3.695 -74.901 410TOL Tolima Tolima 4.589 -75.340 2520CUM Cumbal Nariño 0.860 -77.842 3420FLO Florencia Caquetá 1.514 -75.633 360HEL Santa Helena Antioquia 6.234 -75.548 2790

NOR* Norcasia Caldas 5.596 -74.893 510BET Betania Huila 2.681 -75.441 540CRU Cruz Nariño 1.499 -76.952 2740

MUN* Munchique Cauca 2.469 -76.957 3010SOL Solano Chocó 6.370 -77.458 50MAL Málaga Valle del C. 4.014 -77.335 50OCA Ocaña N. Santander 8.239 -73.319 1264GUA Guaviare Guaviare 2.545 -72.627 217KEN Cerro

KennedyMagdalena 11.111 -74.048 2560

TUM Tumaco Nariño 1.836 -78.726 50CAP* Capurganá Chocó 8.604 -77.358 100

Figura 2. Desarrollo de la RSNC, junio de 1993- agosto de 2002

Capa Profundidad(Km.)

Velocidadseleccionada

(Km./seg)1 4 4.82 25 6.63 32 7.04 40 8.05 100 8.1

Semi espacio 8.2

Tabla 2. Modelo de velocidades utilizado actualmente por la RSNC (Ojeda 2001)

estos últimos se han localizado 27126 eventos, donde los 18028 restantes han sido registrados en menosde 3 estaciones, no siendo posible su localización. Las magnitudes varían: entre ML = 1.5, como valormínimo siendo este el umbral de la Red y, ML = 6.5 como máxima reportada hasta la fecha, para el sismoocurrido en Tauramena (Casanare), el día 19 de enero de 1995 a una profundidad de 17 kilómetros. LaRSNC siempre ha reportado magnitudes locales ML, pero el cálculo de la misma cambió en febrero de2001, debido a la implementación de SEISAN (Franco et al., 2002).

ML = {a*Log (A)} +{ b * Log(D)} + (c*D) + d

La anterior es la fórmula original para calcular la magnitud local ML; el valor de las constantes a, b, c y d,son tomadas de la relación ML utilizada en California (Hutton and Boore, 1987). Algunos eventos mayorescon magnitud ML>5, han sido comparados con agencias internacionales, siendo muy comparables los datosde localización con los obtenidos en la RSNC. El mayor número de sismos tienen magnitudes entre 2.0 y4.0 (Figura 3), con epicentros que están distribuidos por todo el país (Figura 4), y un rango deprofundidades que desde 0 hasta 25 kilómetros (Figura 5). El 33% de la sismicidad local registradacorresponde a la deformación de la corteza, con profundidad menor a 30 Km.; el 7% de la sismicidad se

1 9 9 3 1 9 9 4 1 9 9 5 1 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2

0

5 0 0 0

1 0 0 0 0

1 5 0 0 0

2 0 0 0 0

2 5 0 0 0

3 0 0 0 0

0

5 0 0 0

1 0 0 0 0

1 5 0 0 0

2 0 0 0 0

2 5 0 0 0

3 0 0 0 0

P R O G R E S O D E L A R S N C

E V E N T O S L O C A L I Z A D O S C A D A A Ñ O

A C U M U L A D O D E E V E N T O S L O C A L I Z A D O S

EV

EN

TO

S L

OC

AL

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DO

S

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S

ROS CHI

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CUM FLO HEL

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SOL MAL

GUA TUM

OCA

KEN NOR

localiza hipocentralmente entre los 30 y 70 Km.; y, la mayor parte de la sismicidad corresponde loseventos profundos registrados por la RSNC, con rangos entre 130 y 250 kilómetros, la cual cuenta con el50% de la sismicidad proviene principalmente del conocido Nido Sísmico de Bucaramanga (Santanderes).

4. Recurencia de magnitudes.

Se hace el cálculo de recurrencia de magnitudes para los eventos registrados durante el tiempo de operaciónde la RSNC, para esto se usa la relación entre la frecuencia acumulada de sismos y la magnitud, conocidacomo RELACION GUTENBERG-RICHTER:

LOG N = a - b M,

Donde, N es el número acumulado de sismos con una magnitud M igual ó más grande que la magnitud Mdefinida, y donde a y b son constantes que describen el decaimiento de la frecuencia de ocurrencia deeventos con el incremento de la magnitud y se hallan por regresión lineal por mínimos cuadrados. Elparámetro b, es la pendiente de la recta del gráfico magnitudes vs. número de eventos acumulados, y definela relación entre el número de sismos pequeños y sismos grandes. Aunque no existe acuerdo sobre si elparámetro b aumenta o disminuye antes de evento fuerte, es claro que éste tiene comportamientosparticulares para cada región y que actúa como premonitorio de terremotos mayores (Smith, 1981;Suyehiro, 1966 en Salcedo et Al, 2001).

Usando el catalogo de la RSNC, para el periodo comprendido entre junio de 1993 y julio de 2002, seobtuvo el parámetro b de 0.84, para todos los eventos registrados por la RSNC (Figura 7), el cual, esconsistente con el promedio global igual a 2 / 3 (0.67). El parámetro b, también fue obtenido para losdiferentes rangos de profundidad utilizados en la RSNC, así:

Para los eventos menores de 30 Km. de profundidad, se obtuvo un parámetro b = 0.86 (Figura 8);para los eventos entre 30 y 70 Km. de profundidad, se obtuvo un parámetro b = 0.66 (Figura 9);para los eventos mayores a 70 km de profundidad, se obtuvo un parámetro b = 0.86 (Figura 10).

Figura 3. Magnitudes más representativas de la RSNC

Figura 4. Sismos con ML mayor a 4.0 registrados por la RSNC

Figura 5.Distribución de profundidades para sismos registrados por la RSNC

Figura 6. Perfil en dirección este – oeste para toda la sismicidad registrada por la RSNC

Figura 7. Relación Gutenberg - Richter para todos los eventos registrados por la RSNC en el periodo

comprendido entre junio de 1993 y julio de 2002.

Figura 8. Relación Gutenberg-Richter para los eventos menores a 30 km de profundidad registrados por la

RSNC en el periodo comprendido entre junio de 1993 y Agosto de 2002.

Figura 9. Relación Gutenberg-Richter para los eventos entre 30 y 70 km de profundidad registrados por la

RSNC en el periodo comprendido entre junio de 1993 y julio de 2002.

Figura 10. Relación Gutenberg-Richter para los eventos mayores a 70 km de profundidad registrados por laRSNC en el periodo comprendido entre junio de 1993 y julio de 2002.

5. Sismicidad y tectónica local.

Desde el período de operación de la RSNC, se han destacado algunos eventos ya sea por su magnitud oporque hayan sentidos por la población cercana al epicentro (Tabla 3). En la figura 4, se resaltan loseventos con magnitud ML mayor a 4. La distribución epicentral es clara y acomoda en el modelo tectónicoy de límite de placas, que se tiene para la esquina noroccidental de Suramérica, dada la convergencia de lasplacas de Nazca, Suramericana y Caribe. La sismicidad de Colombia tiene distintos orígenes según suocurrencia; sismicidad asociada a la zona de subducción a lo largo del océano Pacifico, eventos desdesuperficiales hasta profundos; sismicidad de carácter profundo e intermedio atribuido a una posible antiguasubducción, con sismicidad notoria desde Boyacá hasta Norte de Santander. Gran parte de la sismicidadsuperficial es producto del proceso de deformación actual de la corteza, enmarcada geográficamente dentrode la Zona Andina, contigua a los principales sistemas de fallas que controlan los piedemontescordilleranos, sistema de Fallas de Cauca, Romeral, del Valle Superior y Medio del Magdalena, con zonasepicentrales importantes como: el departamento de Nariño, Páez (Cauca), occidente de Risaralda y nortedel Valle, Viejo Caldas, el sector de Pulí y norte de Tolima, y, el sector occidental de Santander entreCimitarra y Santa Helena del Opón. En el costado oriental de la Cordillera Oriental, existe un corredorcontinuo de mas de 600 Km. que atraviesa el país desde Ecuador hasta Venezuela con una direcciónpredominante de N45ºE, atribuible a los sistemas de fallas del Borde Llanero y Algeciras; en el sistema defallas del Borde Llanero, han ocurrido sismos bien importantes como el de Tauramena en 1995, además,una estimación preliminar de los movimientos corticales que muestran tasas de actividad por el orden demilímetros por año (Taboada et al, 2000).También es notable la sismicidad al noroccidente del país (Chocó y límite con Panamá), donde se observauna sismicidad importante en número y magnitud, cerca de la zona de Murindó, donde se observan fallascatalogadas como activas (Ingeominas, 1996), asociadas a la colisión del Bloque de Panamá - Chocó. Se halocalizado una sismicidad superficial cuyos epicentros están definidos al oeste de Nariño y Cauca, mar

adentro, ligado al proceso de subducción, los cuales han generado eventos tsunámicos importantes en elsiglo pasado. La sismicidad al norte de Colombia aparece muy difusa en parte por un deficientecubrimiento de la RSNC, además de la baja tasa de convergencia entre la Placa Caribe y la Suramericanadonde la deformación no ha alcanzado un estado alto para generar dicha actividad sísmica (Taboada et al,2000); se han registrado eventos de magnitud mayor a 3 en la región Caribe, pero sin una tendencia generalde formar concentraciones.

La sismicidad del cratón es baja, pero no inexistente. Se han presentado sismos importante, pero con unperiodo de recurrencia muy largo, tal como el sismo de Puerto Rondón en 1993, cuya magnitud fue deMs=5.9. Esta actividad es muy probable que esté asociada a la reactivación de antiguos accidentespaleozoicos ante los esfuerzos de convergencia de las placas. La deformación reciente del cratón se limitaprincipalmente a su borde occidental donde las fallas del Borde Llanero eventualmente se propagan en esesentido (Taboada, et al., 2000).

6. Perspectivas futuras y conclusiones.

Actualmente se depura la base de datos de la RSNC para tener una estructura sólida y calidad de los datos,que ayuden a emprender labores de investigación. Es así como se tiene pensado iniciar estudios y cálculos,que permitan reportara magnitud de momento Mw; además, se hará estudios con miras de obtener unmodelo de velocidades para ondas S y ajustar el modelo que hoy se tiene para ondas P.

FECHA HORALOCAL

LATITUD(N)

LONGITUD(W)

PROFUNDIDAD(Km)

MAGNITUD LOCALIZACION

Oct. 17/92 03:32 6.83 -76.82 10 Ms=6.7 Murindó (Antioquia)Oct. 18/92 10:11 7.12 -76.89 10 Ms=7.3 Murindó (Antioquia)Jul. 21/93 23:57 6.41 -71.14 10 Ms=5.9 Pto. Rondón (Arauca)

May. 31/94 12:41 7.44 -71.84 10 ML=6.6 San Cristóbal (Venezuela)Jun. 6/94 15:47 2.85 -76.07 superficial Ms=6.4 Páez (Cauca)Sep.13/94 05:01 7.24 -76.70 28 ML=6.3 Riosucio (Chocó)Ene.19/94 10:05 5.01 -72.95 25 ML=6.5 Tauramena (Casanare)Feb. 8/95 13:40 4.13 -76.74 100 ML=6.4 Calima (Valle)Feb.11/95 17:45 12.49 81.54 superficial ML=5.3 San AndrésMar. 4/95 18:23 1.27 77.33 11 ML=5.1 Pasto (Nariño)Mar.19/95 12:03 7.98 -76.90 superficial ML=5.2 Chigorodó (Antioquia)Mar.22/95 21:09 7.77 -77.02 superficial ML=5.7 Chigorodó (Antioquia)Abr.23/95 18:55 5.17 -72.36 superficial ML=5.7 Yopal (Casanare)Ago.19/95 16:43 5.18 -75.67 108 ML=6.5 Risaralda (Caldas)Oct.14/95 15.44 11.75 -71.57 superficial ML=5.3 Chiquinquirá (Guajira)May.13/96 23:53 7.33 -77.02 superficial ML=5.4 Riosucio (Choco)Jun.11/96 11:57 7.5 -74.6 40 ML=5.7 El Bagre (Antioquia)Sep.11/96 01:28 4.29 -76.81 superficial ML=5.1 Sipí (Choco)Nov.4/96 12:25 7.26 -77.34 superficial ML=6.3 Riosucio (Choco)Feb.4/97 12:31 7.1 -77.91 superficial ML=5.1 Jurado (Choco)Feb.19/97 13:25 4.62 -76.58 100 ML=6.0 Sipí (Choco)Mar.10/97 09:17 5.17 -72.57 superficial ML=5.5 Aguazul (Casanare)Jul.17/97 07:45 3.79 -74.15 superficial ML=5.3 Cubarral (Meta)Sep.2/97 07:13 3.93 -75.83 200 ML=6.5 Roncesvalles (Tolima)Mar.7/98 23:59 6.27 -73.84 superficial ML=5.5 Cimitarra (Tolima)Mar.6/98 04:37 6.30 -73.9 superficial ML=5.4 Cimitarra (Tolima)Jun.22/98 20:36 10.76 -76.26 superficial ML=6.0 Cartagena (Bolivar)Ene. 25/99 13:19 4.41 -75.72 superficial ML=6.2 Córdoba (Quindio)

Tabla 3. Sismos más importantes ocurridos en Colombia y registrados por la RSNC

PRIMER SIMPOSIO COLOMBIANO DE SISMOLOGIA“Avances de la Sismología en los últimos veinte años”

Bogotá, Octubre 9-10-11 de 2002

Dentro de las conclusiones más importantes se tiene:

- En promedio han funcionado 13 estaciones sismológicas, siendo las más constantes en el tiempoChingaza, Barichara, Prado, Tolima y Cumbal. El año 2000 ha sido el más crítico cuando solofuncionaron diez estaciones.

- Durante el período de funcionamiento se han registrado mas de 47360 eventos, de los cuales 45154(el 95%), han sido clasificados como locales y de estos, se han localizado más 27126 quecorresponde al 60 %; el mayor número de sismos tienen magnitudes ML entre 2.0 y 4.0; y, el mayornúmero de sismos tienen ocurrencia profunda.

- La distribución epicentral de los sismos es clara y acomoda en el modelo tectónico y de límite deplacas que para Colombia se tiene.

- Gran parte de la sismicidad superficial es producto del proceso de deformación actual de la corteza,enmarcada geográficamente dentro de la Zona Andina, anexa a los principales sistemas de fallas quecontrolan los piedemontes cordilleranos. Es notable la sismicidad al noroccidente del país productode la colisión del Bloque Panamá – Chocó.

- Se encuentran dos focos bien diferenciados de sismicidad profunda, con rangos que varían desde 70a 250 Km., ubicados epicentralmente en la zona del Viejo Caldas y norte del Valle del Cauca y, enlos Santanderes.

- La sismicidad del norte de Colombia es baja debida principalmente, a la baja tasa de subducción delas placas Caribe y Suramericana en este sector, y el deficiente cubrimiento de la RSNC.

- El b value para todos los sismos de la RSNC es 0.84; para sismos superficiales es de 0.86; parasismos con ocurrencia intermedia es de 0.66; y, para sismos profundos es de 0.86.

7. Referencias y bibliografía.

- Franco, E., et Al. (2002). Implementación del SEISAN para la Red Sismológica NacionaldeColombia. Memorias del Primer Simposio Colombiano de Sismología. Havskov, J. y Ottemöller, L.(2000). SEISAN : The Eartquake Analysis Software. Versión 7.1. Institute Of Solid Earth Physiscs,University of Bergen. Norway.

- Hutton, L. and Boore, D. (1987). The ML scale in Southern California. Bull. Seism. Soc. Am. 77, 2,074-1, 094.

- Ingeominas (1997). Base de datos de Fallas Activas. Informe Interno.- Lienert, B. (1994). Hypocenter 3.2. A computer program for localing Earthquake Locally,

Regionally and Globally. Institute of Geophysics & Planetology. Hawaii.- Salcedo, E., et Al. (2001). Proceso de recurrencia de fuertes terremotos en la region central de

Colombia. Revista Red Sismológica Regional del Eje Cafetero. Vol. 6 No. 1.- Taboada, A., et Al. (2000). Geodynamics of the northern Andes: Subductions and intracontinental

deformation (Colombia). Tectonics, Vol. 19, No. 5.- Taboada, A.; Dimaté, C. y Fuenzalida, A. (1998). Sismotectónica de Colombia: deformación

contienental activa y subducción. Fis. de la Tierra Madrid, 10.