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155N: 0214-4557Fsica ele la Tierra1998,ni 10: 53-86

Sismicidady sismotectnicade Cuba

M. COTILLA RODRGUEZDepartamentodeGeofsicay Meteorologa.

UniversidadComplutensede Madrid

RESUMEN

Cubaes un bloquetectnicolocalizado,desdealmenosel EocenoSupe-rior, enla partemeridionalde la placalitosfricade Norteamrica,limitandoal sur con la placaCaribe. Su estructuraestdividida por dos sistemasprin-cipalesde fallasactivasde direccionesNE y WNW-NW. Los datosde ssmt-cidad y neotectnicapermiten diferenciar tres unidades sismotectnicas:Occidental,Oriental y Suroriental. La interaccin dinmicade las placasmencionadasse manifiestadiferentementeen el bordede contactode las dosltimasunidades,la zonasismognicaBartlett-Caimn.En esebordede pla-cas,con mecanismofocal predominantementetranseurrentesinestral,selibe-ra la mayor cantidadde energassmica,tanto en frecuenciade terremotoscomo en magnitudde los mismos (Ms < 8,0). Desdelas inmediacionesdeCaboCruz (zonade interseccindelas tresunidadessismotectnicas)y haciael esteel mecanismofocal sedistinguecomo inversosobreel plano transcu-rrentea la izquierda.Parala unidadOccidentalla sismicidades del tipo inte-rior de placas(Ms =7,0) y el mecanismosismogeneradores fundamen-talmentede nudosde fallas.

ABSTRACT

Cuba is a tectonicblock located,at least sinceUpper Eoeene,in thesouthernpart of the North American plate.Cuban structureis divided by

M. CotillaRodrguez Sismieidady sismoteclncadeCuba

two active fault systems(NW and WNW-NW directions). Three sesmo-tectonic units (Western,Easternand Southeastern)are delimitatedby seis-mic and neotectoniedata. The seismogenicsource Bartlett-Caymanmdi-catesinteraetiondifferencesbetweenNorth American and Caribbeanpa-tes. This plateborderof left-lateral strike-slip regimeproducedthe largestearthquakes(M < 8,0). From Cabo Cruz to east the focal mechansmis aeombinationof strike-slip and tlirust faulting. To Westernunit the sesm-city is of the intraplatetype (Ms =7,0) with a predominantknots faultsmechanism.

INTRODUCCIN

Las investigacionessobre la sismicidaddel Caribe de Sykes y Ewing(1965), las primerasen la regin, permitierona Molnar y Sykes(1969) eva-luar la situacintectnicay geodinmica,as como definir la placa litosfri-ca del Caribe. Con posterioridad,otros autorescomo Mann y Burke (1984)confirmaron los aspectosfundamentalesapuntadospor Molnar y Sykes ymejoraron substancialmenteel conocimientoacercadel tema al incorporarnuevosdatosde la tectnicarecientey la sismicidadtantode la partemarinacomode la continental.No obstante,en todosestostrabajosCubasiempreesevaluadaa grandesrasgosy deformamuy superficial.En Cotilla (1993)hayunaextensadiscusinde esteasunto.

La sismicidadde Cubaha sidoestudiadapordistintosautores,entreellosy sin elaborarun listado exhaustivoestn: Alvarez y Menndez(1969),Chuy y Rodrguez(1980) y Chuyeta!. (1983, 1988). As, hay en algunoscasosestudioscon datosinstrumentaleso de tipo histrico,en otros estudiosseconsideranambosenfoques.Sin embargo,el problemano estresueltoyaque los datosson insuficientesy no permitenestablecerunacorrelacinfia-ble entrelos terremotosy las zonassismognicas(Cotilla, 1993). Los estu-dios de mecanismosfocales son mucho ms escasosy, en general, msimprecisosquelos de sismicidad(Rubio, 1984; Cotilla, 1993).Ellos se hanconcentradoexclusivamenteen el bordesurorientaldela isla (lvarezu al.,1985; Perrotu al., 1997). Los datosde microtectnicaen la parteorientalde Cubaconfirmanlos mecanismosfocalesobtenidosy, aunqueinsuficien-tes, permiten proponeralgunashipotsis sismogenticas(Cotilla et al.,1993a).

En este trabajose exponeuna sntesisacercade la sismicidad,el meca-nismosismogenticoy el modelosismotectnicode Cuba.

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ESCENARIO GEODINMICO

Aspectos generales

Las particularidadesde la situacingeodinmicay del desarrollogeoes-tructuralde Cubaen el sistemadel arco insularde las GrandesAntillas estndeterminadaspor suposicinen la regin Norteamrica-Caribe.Estareginse localiza entredos continentes,Amricadel Norte y del Sur, y entredoscuencasocenicas(ocanoAtlntico y ocanoPacifico),estandoconstituidapor dossistemasdearcosinsulares,fosasmarinasy cadenasdemontaassub-marinas(1am, 1971; Hernndezet al., 1989).

La combinacincomplejidade informacin insuficientesobrela reginha conducidono slo a la aplicacinsino tambina la elaboracinde diver-sasteorasgeotectnicascomose recogeen Hernndeze al. (1989). Desdela perspectivade la tectnicade placas,consideramosqueen el procesodeinteraccindinmicaentrelas placasde Norteamrica,Suramrica,Caribe,Cocos y Nazcase produjo la fracturacinde susbordescon la consecuenteformacinde bloquesdiversosen formay estructura(figura 1). Porello, paracomprenderla sismicidadde Cubaesnecesarioexaminaren primerlugar suentornotectnicoinmediato,el sistemalitosfricoNorteamrica-Caribe.

En la regin Norteamrica-Caribehaytresgrandeselementosestructura-les, la zonacontinental (desarrolladaen el bordesubmarinode la periferia

meridionalde la placaNorteamrica),la zonadetransicin(el bloqueCuba[compuestopor tresunidadesregionales:el archipilagodeCuba,la hoyadeYucatny el bloqueinsular submarinoCaimn (figura 2)] y la periferiasep-tentrionalde la placaCaribe)y la zonamarina(la placaCaribe) (Hernndezet al., 1989).El bloqueCubase localizaen lapartemeridionalde la placanor-teamericana(Iturralde, 1977).La zonade interaccinentrelas placasdeNor-teamricay del Caribeestrepresentadapor la fosade Bartlett-Caimn,conunacortezade 5-10km de espesor.Estafosaseextiende1,6x103km sublati-tudinalmentedesdeel Golfo de Hondurashastael noroestede Hait (Bowin,1968). Tiene profundidadescercanasa 8 km al sur de la SierraMaestraenCuba,dondeexiste el gradienteneotectnicomsfuertede la regin (Cotilla,1993).El anchovaraentre100 y 160 km con un perfil asimtricoy el espe-sor de sedimentosdisminuyede oestea estedesde1,65 a 0,6 km. Tieneunpequeocentrodegeneracinde cortezaocenica(110km aproximadamen-te) en los 810 40 W (Holcombea al., 1973)quepermiteel desarrollode unsistema de fallas transformantes(denominadasSwan y Oriente, segn suposicinoestey esterespectivamente)(figura 1). Estesistemadisyuntivo seconoceen las inmediacionesde Honduras-Guatemalacomofallas Polochicy

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-95 -90 -55 -80 -75 .7Motagua,responsabledel fuertesismodel 04.02.1976(Ms = 7,5) (Kanamoriy Stewart, 1976). Maeflonaldy Holcombe(1978) determinaronqueel sueloocenicosegeneraconvelocidadesdiferentesparalos ltimos 24 millonesdeaos,20+/-2 mm/ao,y paralosltimos 6,OxlO~ aos,40+/-2 mm/ao.Deacuerdocon Ericksonet al. (1972)estecentrode generacintienevaloresdeflujo calorficode hasta2,3 kcal/cm2/sy laszonasinmediatamentealedaasala fosasecaracterizanpor tenerde 1.3 a 1,6 kcal/cm2/s.

La placaCaribese desplazahaciael esteen relacin a laplacanorteame-ricanacon unavelocidadrelativade 2-4 cm/aoy especficamenteen el sec-tor de Cuba orientalde 2 cm/aoy 1-2 cm/aoparaJamaica(Jordan,1976;Molnar y Sykes,1969; DeMetsu al., 1990; Dengy Sykes,1995). La veloci-dadrelativadel desplazamientode la placaCaribeesdiferentecon relacinalas placasde Norteamrica(1,4-2,1 cm/ao)y Suramrica(1,1-2,2cm/ao).

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FLACA DE NORTEAMERICA

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Figura 2. Unidadesneoteetdnicas(Occidentaly Oriental) y sistnotectnicas(Occidental,Orientaly Suroriental)deCubaconsuslmitestectnicos(fallasBC,CN, NCy SC) y lasfallasCochinosy La Trocha.Se indican algunaslocalidades

En el lmite oestelas placasCocosy Nazcasubducenbajo laplacaCaribe,yen el lmite estela subduccinno se presentatan definida,perosi manifiestadesdelas inmediacionesde la isla deBarbados(Westbrooket al., 1973) (figu-ra 1). En estesentido,la interaccindinmicade la placaCaribeesmayorenel bordeoccidentalqueen el oriental, ya que las velocidadesrelativasesti-madas(parala subduccin)alcanzanvaloresde 7 a 9 y 2,2 cm/ao,respecti-vamente.Los estimadosanterioresno incluyen la influenciade las deforma-cionesinternasde las placas.

Aspectosespecficos

En la literaturageolgicade Cubahay numerososy muy variadostraba-jos dedicadosa la generalizacintectno-estratigrfica,en los cuales,y segndiversoscriterios y concepciones,se encuentranno pocas interpretacionesacercadel origeny laevolucinde Cuba.El autorhaescogidoun modelopro-puestopor Iturralde (1981)en el cual se asumela presenciade un territorioconcortezacontinental,aproximadamente,en la mismasituacingeogrficaque la Cuba actual. Ah se desarrollentreel Trisico Tardo y el EocenoMedio unanuevacorteza,estavezocenica,debidoa un complejoprocesodeaperturaintracontinentalpor la migracin al sur del paleocontinentey conreferenciaa la plataformade LasBahamas.En el espaciocreadose desarro-

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ll una nuevaestructurade cuencaque se consolid (CretcicoSuperior-EocenoSuperiorTemprano),en un marcogeodinmicode migracioneshaciael nortey al estedel paleocontinente,con cortezade tipo sialicaacrecionadaa la Plataformade las Bahamas.Esteprocesose puededistinguir en cuatroetapas:1) continental;2) ocenica;3) continentalizacin;4) modernao neo-platafrmica.Dado el carcterde nuestro trabajoslo nos referiremosa laltima de esasetapas.

En general,es aceptadopor la mayorade los especialistasen tectnicaque hay dosenfoquesdiferentesparaprecisarla etapainicial del desarrolloneotectnicode un territorio, el geolgi