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Mapa probabilístico de amenaza sísmica para Bolivia (PSHBO -2019)

TABLA DE CONTENIDOS ÍNDICE DE FIGURAS

....................................................................................................................................................... iv

ÍNDICE DE TABLAS

...................................................................................................................................................... vii

GLOSARIO

..................................................................................................................................................... viii

RESUMEN

........................................................................................................................................................ 1

Capítulo 1 : GENERALIDADES ............................................................................................................................................. 2 1.1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................................................... 2 1.2. ANTECEDENTES.......................................................................................................................................................... 4 1.1.1

Complementos sobre el riesgo sísmico en Bolivia (R. Cabré, S.J., 1976).................................................. 4

1.1.2.

Riesgo sísmico en Bolivia (Vega, 1980) ....................................................................................................... 4

1.1.3.

Proyecto de Sismicidad Andina (SISAN)....................................................................................................... 5

1.1.4.

Programa para la Mitigación de los Efectos de los Terremotos en la Región Andina (Proyecto SISRA) .. 5

1.1.5.

Sismicidad de Bolivia (R. Cabré y A. Vega, 1989) ....................................................................................... 6

1.1.6.

Amenaza sísmica en Bolivia (Cabré & Vega, 1993) .................................................................................... 7

1.1.7.

Proyecto CERESIS-91 – Proyecto IPGH; 1987 – 1995 ............................................................................... 8

1.1.8.

Evaluación de la Amenaza sísmica en el Norte de los Andes (Proyecto PILOTO) ...................................... 8

1.1.9.

Mapa de Amenaza Sísmica Global (GSHAP) ............................................................................................... 9

1.1.10.

Peligro Sísmico de Bolivia (Seismic hazard in Bolivia - L. A. Drake and A. J. Vega, 1998) ..................... 10

1.1.11.

Mapa de Amenaza Sísmica de Bolivia (OSC, 2012) ................................................................................. 10

1.1.12. Riesgo sísmico, riesgo y diseño para América del Sur (Seismic hazard, Risk and Design for South América - M. D. Petersen, et al., 2018) ........................................................................................................................ 11

Capítulo 2 : MARCO TECTÓNICO Y SISMICIDAD ............................................................................................................... 13 2.1

MARCO TECTÓNICO REGIONAL................................................................................................................................ 13

2.2

MARCO TECTÓNICO DE BOLIVIA .............................................................................................................................. 15

2.2.1

Cordillera Occidental ................................................................................................................................... 16

2.2.2

Altiplano ....................................................................................................................................................... 16

2.2.3

Cordillera Oriental ....................................................................................................................................... 16

2.2.4

Subandino ................................................................................................................................................... 17

2.2.5

Llanura Chaco Beniana .............................................................................................................................. 17

2.2.6

Escudo brasileño ......................................................................................................................................... 18

2.3

MECANISMOS FOCALES ........................................................................................................................................... 19

2.4

SISMICIDAD DE SUDAMÉRICA ................................................................................................................................. 22

2.5

SISMICIDAD EN BOLIVIA........................................................................................................................................... 25

i

Mapa probabilístico de amenaza sísmica para Bolivia (PSHBO -2019)

2.5.1

Fuentes sismogénicas asociadas al proceso de subducción ................................................................... 26

2.5.1.1

Sub fuente – Zona interplaca ................................................................................................................ 26

2.5.1.2.

Sub fuente – Zona intraplaca intermedia ............................................................................................. 27

2.5.1.3.

Sub fuente – Zona intraplaca profunda ................................................................................................ 28

2.5.2

Fuente sismogénica en Corteza ................................................................................................................. 29

2.5.3

Fuentes sismogénicas lejanas o externas ................................................................................................. 31

2.6

SISMICIDAD HISTÓRICA E INSTRUMENTAL DE BOLIVIA ......................................................................................... 32

2.6.1

Sismicidad Histórica ................................................................................................................................... 32

2.6.2

Sismicidad Instrumental ............................................................................................................................. 32

Capítulo 3: CATALOGO SÍSMICO OBSERVATORIO SAN CALIXTO ....................................................................................... 35 3.1. HISTORIA DE LOS CATÁLOGOS SÍSMICOS............................................................................................................... 35 3.2. RELACIÓN DE CONVERSIÓN DE MAGNITUD LOCAL A MAGNITUD DE MOMENTO PARA SISMOS SUPERFICIALES (< 70KM) Y SISMOS DE SUBDUCCIÓN (ENTRE 100 A 350 KM). ..................................................................................... 36 3.3. CONCATENACIÓN DE CATÁLOGOS SÍSMICOS ......................................................................................................... 40 3.4. DECLUSTER DEL CATÁLOGO SÍSMICO NACIONAL .................................................................................................. 44

Capítulo 4 : FUENTES SISMOGÉNICAS ............................................................................................................................. 46 4.1

FUENTES SISMOGÉNICAS DE CORTEZA .................................................................................................................. 46

4.2. FUENTES SISMOGÉNICAS EXTERNAS O LEJANAS .................................................................................................. 47 4.3. FUENTES SISMOGÉNICAS DE SUBDUCCIÓN........................................................................................................... 48

Capítulo 5: PARÁMETROS SISMOLÓGICOS Y CÁLCULO PROBABILÍSTICO SÍSMICO ......................................................... 50 5.1

METODOLOGÍA.......................................................................................................................................................... 50

5.2. ANÁLISIS DE COMPLETITUD .................................................................................................................................... 52 5.3. CARACTERIZACIÓN DE LAS FUENTES SÍSMICAS – ANÁLISIS GUTENBERG - RICHTER ......................................... 55 5.3.1.

Estimación del valor ―b‖ a través de máxima verosimilitud ..................................................................... 56

5.4. ECUACIONES DE PREDICCIÓN DE MOVIMIENTO DE TIERRA (GMPE‘s) ................................................................. 59 5.4.1.

GMPE‘s utilizadas en proyectos anteriores para Bolivia ........................................................................... 60

5.4.1.1.

Proyecto PILOTO ..................................................................................................................................... 60

5.4.1.2. Proyecto ―Fortalecimiento para la Capacidad de Evaluación la Amenaza Sísmica y Sismo - Volcánica en Bolivia‖ 60 5.4.1.3.

Project South America Risk Assessment – Global Earthquake Monitoring (SARA – GEM) ................ 61

5.4.1.4.

Mapa Probabilístico de Amenaza Sísmica para Sudamérica (Pertesen et al., 2010; 2018)............. 63

5.4.2.

GMPE‘s Mapa probabilístico de amenaza sísmica (PSHBO -2019) ......................................................... 64

5.5. ESTRUCTURA DEL ÁRBOL LÓGICO .......................................................................................................................... 71 5.5.1.

Comparación de las curvas de amenaza para diferentes escenarios ..................................................... 73

5.6. Algoritmo de Cálculo Probabilístico (Ordaz et al., 2017) ....................................................................................... 75

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Mapa probabilístico de amenaza sísmica para Bolivia (PSHBO -2019)

Capítulo 6: RESULTADOS DEL MAPA PROBABILÍSTICO DE AMENAZA SÍSMICA PARA BOLIVIA (PSHBO -2019) ............... 78 6.1. MAPA DE AMENAZA SÍSMICA ................................................................................................................................... 78 6.2. CURVAS DE PELIGRO SÍSMICO ................................................................................................................................ 81 6.3. ESPECTROS DE AMENAZA UNIFORME. ................................................................................................................... 84 6.4. DESAGREGACIÓN ..................................................................................................................................................... 87

Capítulo 7 : CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 91 BIBLIOGRAFÍA

..................................................................................................................................................... 93

ANEXOS

..................................................................................................................................................... 96

Anexo A: SISMICIDAD DE LOS DEPARTAMENTOS DE BOLIVIA ............................................................................................... 97 A.1. Departamento de La Paz ............................................................................................................................................ 97 A.2. Departamento de Oruro .............................................................................................................................................. 99 A.3. Departamento de Potosí ........................................................................................................................................... 100 A.4. Departamento de Cochabamba ............................................................................................................................... 101 A.5. Departamento de Santa Cruz ................................................................................................................................... 102 A.6. Departamento de Chuquisaca .................................................................................................................................. 104 A.7. Departamento de Tarija ............................................................................................................................................ 105 A.8. Departamento de Beni .............................................................................................................................................. 106 A.9. Departamento de Pando ........................................................................................................................................... 107 Anexo B: PERIODOS ESTRUCTURALES, TR =475 años .................................................................................................. 108 Anexo C: PERIODOS ESTRUCTURALES, TR =2475 años ................................................................................................ 109 Anexo D: MAPAS PROBABILÍSTICOS DE AMENAZA SÍSMICA PARA BOLIVIA (PSHBO -2019).......................................... 110

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Mapa probabilístico de amenaza sísmica para Bolivia (PSHBO -2019)

ÍNDICE DE FIGURAS

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Mapa de zonas sísmicas de Bolivia. Fuente: R. Cabré, S.J., 1976 ........................................................................4 Figura 2. A) Mapa de Riesgo Sísmico de Bolivia, para una aceleración del 5% de g en 50 años. B) Mapa de Intensidades Máximas probables en 100 años. Fuente: Vega et al. 1980 ..............................................................................................5 Figura 3. El Mapa de máximas intensidades de américa del sur a escala 1:5000000 Fuente: Proyecto SISRA ....................6 Figura 4. Magnitud máxima esperada en las partes más sísmicas de Bolivia, según cálculo con datos de diez años. En azul se ha añadido estimación según datos histórico. Fuente: Cabré y Vega, 1989. ...........................................................6 Figura 5. Según datos de diez años. A) Probabilidad de que ocurra un sismo de magnitud 5 ó más en 20 años. b) Probabilidad de que ocurra un sismo de magnitud 5.5 en 30 años. c) Probabilidad de que ocurra un sismo de magnitud 6 ó más en 30 años. Fuente: Cabré y Vega, 1989. ............................................................................................................7 Figura 6. A) Mapa de amenaza sísmica mostrando la probabilidad de excedencia de 5% g de aceleración en 50 años. B) Mapa de ocurrencia de sismos mostrando la probabilidad de ocurrencia de M = 5.5 en 30 años. Fuente: Cabré & Vega, 1993 ..............................................................................................................................................................................7 Figura 7. Mapa probabilístico de peligro sismico en Amercia del Sur. Fuente: Proyecto IPGH; 1987 – 1995........................8 Figura 8. Mapa probabilístico de peligro sísmico en America del Sur. Aceleración pico de suelo para la región norte de los Andes (m/s2). Fuente: Proyecto PILOTO ......................................................................................................................9 Figura 9. Mapa de Amenaza Sísmica de Sud América (GSHAP). PGA con un 10% de probabilidad de excedencia en 50 años, en m/s2. Fuente: GSHAP ........................................................................................................................................9 Figura 10. Mapa de Amenaza Sísmica de Bolivia, con periodos de 475, tiempo de vida útil de las edificaciones de 50 años y 10 % de probabilidad de excedencia, obtenido con CRISIS2007. ......................................................................... 10 Figura 11. Amenaza sísmica para 0.2 s de aceleración espectral (SA) para 2% de probabilidad en 50 años del nivel de amenaza en roca uniforme (VS30 = 760 m/s). Fuente: Petersen et al. 2018 .................................................................. 11 Figura 12. Mapas de Amenaza de Intensidad Mercalli Modificada (MMI) para una probabilidad de excedencia de (a) 2% en 50 años, (a) 10% en 50 años, (a) 50% en 50 años. Fuente: Petersen et al. 2018 ....................................................... 11 Figura 13. Mapas de Diseño Sísmico para (a) aceleración pico, (b) 0.2 s SA, and (c) 1 s SA. Fuente: Petersen et al. 2018 12 Figura 14. Marco tectónico de América del Sur. Fuente: Horton et al., 2018 ................................................................... 13 Figura 15. Corte transversal litosférico a través del margen andino subducido a 20 ° S. en Chile y Bolivia, mostrando las principales características tectónicas Fuente: Lamb & Watts, 2010 .............................................................................. 14 Figura 16. Sección transversal esquemática de la estructura litosférica de los Andes centrales a partir de estudios geofísicos y geológicos. Las estrellas azules muestran la ubicación de los instrumentos sísmicos en el experimento de la Universidad de Arizona. Fuente: Beck & Zandt 2002 ...................................................................................................... 14 Figura 17. Diagrama tridimensional (3-D) de la placa de Nazca y anomalías de baja y alta velocidad del manto (B, C, D, F y G). Las provincias morfotectonicas WC: Cordillera Occidental; AP — Altiplano; EC — Cordillera Oriental; SA — zona subandina; PN — Puna; SB — Sistema de Santa Bárbara; SP — Sierras Pampeanas. Fuente: Scire, et al, 2014................. 15 Figura 18. Unidades Morfoestructurales de Bolivia. ....................................................................................................... 18 Figura 19. Nuevas soluciones de mecanismos focales propuestas para los eventos sísmicos ocurridos en Bolivia. .......... 19 Figura 20. Mecanismo focal del sismo 1 de octubre de 2014......................................................................................... 20

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Mapa probabilístico de amenaza sísmica para Bolivia (PSHBO -2019)

Figura 21. Mecanismo focal del sismo 26 de noviembre de 2016 .................................................................................. 20 Figura 22. Mecanismo focal del sismo 14 de diciembre de 2016 ................................................................................... 21 Figura 23. Mecanismo focal del sismo 10 de septiembre de 2017. ................................................................................ 21 Figura 24. Sismicidad de Sudamérica. Fuente: USGS ..................................................................................................... 22 Figura 25.Secciones transversales de tomografía de onda S. Placa Sudamericana (línea negra gruesa), Placa de Nazca (líneas rojas gruesas). Fuente: Garzione et al., 2017 ..................................................................................................... 23 Figura 26. Funciones del receptor de la sección transversal C – C. Las ubicaciones del terremoto se representan como puntos negros y el contorno de la placa se muestra como una línea negra discontinua gruesa (Hayes et al., 2012). ........ 24 Figura 27. Secciones transversales del modelo de tomografía. La línea negra continua marca la parte superior de la placa de Nazca del modelo Slab1.0 (Hayes et al., 2012). Los puntos negros son ubicaciones de terremotos del catálogo de EHB (Engdahl et al., 1998). Fuente: Scire et al., 2014 ............................................................................................... 24 Figura 28. Mapa de la actividad sísmicas ocurrida en Bolivia entre 1960 al 2018 (Mw>4.0). Los sismos han sido diferenciados por su rango de profundidad focal en superficiales (h4.0). Los sismos han sido diferenciados por su rango de profundidad focal en superficiales (h