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Artículo de Sergio Barrientos. Director del Centro Sismológico Nacional Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.
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Fig. 1. La convergencia de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana, que alcanza una velocidad de alrededor de 6.5 cm/año, genera una zona de deformación en la zona de contacto y regiones aledañas, provocando terremotos que se muestran como círculos de diferentes colores dependiendo de su profundidad.
Chile es uno de los países con mayor actividad sísmica del mundo. No solo por la cantidad de eventos por año que ocurren en el país, sino también por la gran extensión que éstos pueden alcanzar además del gran tamaño de los tsunamis que pueden generar.
Desde la llegada de los conquistadores españoles a esta región del mundo -iniciando el registro escrito en esta zona del planeta a mediados del siglo XVI- se ha producido un terremoto de magnitud 8 o más -en promedio- aproximadamente cada docena de años.
La mayor parte de estos grandes terremotos ocurren en la zona de subducción, a lo largo de la zona de contacto entre las placas de Nazca y Sudamericana (hasta unos 50 km de profundidad), en rupturas elongadas por cientos de kilómetros -en dirección aproximadamente norte sur- que se ubican principalmente entre la fosa y la costa (ver Figura 2). Este tipo de terremotos, dependiendo de su magnitud, puede producir cambios significativos de elevación del fondo marino provocando grandes tsunamis o maremotos.
Qué tipo de terremotos se registran en Chile
Las elipses elongadas orientadas en dirección aproximadamente norte-sur representan zonas de ruptura de grandes terremotos que han afectado a Chile durante aproximadamente los últimos 100 años. La mayor parte de ellas (color amarillo) ocurre entre la fosa y la costa a lo largo de la zona de contacto frágil entre las placas de Nazca y Sudamérica que se extiende desde la superficie hasta alrededor de unos 50 km de profundidad. Las elipses blancas representan aquellos grandes terremotos ocurridos en el interior de la placa de Nazca, bajo el continente en profundidades mayores (80-120 km). Las zonas de ruptura en el extremo austral corresponden a sismos que se originan a lo largo de la falla Magallanes-Fagnano, el contacto entre las placas Sudamericana y la placa de Scotia por el sur.
Otro tipo de terremotos significativos que ocurre esta región son aquellos que se ubican en el interior de la placa de Nazca, hasta unos 600 km de profundidad, aprovechando zonas de debilidad formadas durante su génesis. Particularmente peligrosos son aquellos que ocurren entre 80 y 120 km bajo la superficie; uno de este último grupo ha sido el más letal en la historia de Chile, el que más víctimas fatales ha producido. El 24 de enero de 1939 se produjo un sismo de magnitud 7.9 bajo la ciudad de Chillán, provocando un gran número de víctimas fatales; diferentes reportes indican números que varían entre 5.000 y 28.000.
El terremoto más destructivo de los últimos años
La zona central de Chile, donde actualmente reside cerca del 70% de la población del país, ha sido directamente afectada por grandes terremotos cuyas zonas de ruptura se ubican frente a la ciudad de Valparaíso. Tal es el caso del último terremoto ocurrido el 3 de marzo de 1985, de magnitud 8.0 y sus réplicas más importantes: una M7.4 ocurrida casi dos horas después y otra M7.2 hacia el sur de la zona de ruptura mayor, un poco más de un mes después, el 9 de abril.
El sismo principal, que ocurre a lo largo de la zona de contacto entre las placas de Nazca y Sudamericana, es decir en una falla de unos 26° de inclinación hacia el Este, provocó la muerte de 180 personas, alrededor de 2500 heridos, cerca de un millón de damnificados, y una pérdida económica de alrededor del 8.5% de PIB según EM-Dat (https://www.emdat.be/ consultado en febrero de 2025).
Qué estructuras se vieron más afectadas
Las estructuras más afectadas por el movimiento sísmico fueron aquellas construidas en adobe, y aquellas construidas sobre terrenos compuestos por relleno artificial (puertos en Valparaíso y San Antonio) como también aquellas ubicadas sobre dunas o en los flancos de ellas (Corvalán y Charrier, 1986; Naranjo y Carrasco, 2010).
De hecho, las intensidades sísmicas (escala MSK) en la ciudad de Santiago oscilan entre 6 y 8.5, es decir una variación de 2.5 unidades en la misma cuenca debido a los diferentes tipos composición del suelo (Astroza y Monge, 1991; Molina, 2011).
Registros de aceleración únicos y cambios en la norma de construcción
Otra característica relevante asociada a este terremoto corresponde a la obtención de registros de aceleración únicos en el campo cercano. Treinta y un instrumentos de movimiento fuerte registraron en su totalidad la duración de la ruptura, alrededor de 70 segundos (Mendoza et al., 1994). El valor máximo de aceleración se obtuvo en la localidad de Llolleo, con una aceleración vertical de 0.852g (Saragoni et al, 1986), es decir casi el equivalente a la aceleración de gravedad (1g).
Este sismo introdujo cambios significativos en la norma de construcción NCh433, Diseño Sísmico de Edificios, que se vieron reflejados en su actualización de 1996. Entre ellas se destaca, aparte de criterios de ductilidad, una zonificación sísmica longitudinal de Chile y una mejor clasificación de suelos (Saragoni, comunicación personal).
En cuanto al proceso de ruptura, este terremoto tiene asociadas al menos dos características relevantes; a) la primera de ellas fue su sismicidad precursora y b) la duración del proceso de ruptura y su ajuste post-sísmico.
A partir del 21 de febrero, es decir once días antes, se comenzó a registrar actividad sísmica en lo que sería la zona epicentral del sismo principal (Fig. 3, elipse de color amarillo). En ese día, un sismo M5.7 (Mw) desencadena una secuencia de más de 360 precursores con magnitud coda (Mc) superior a 3.0 (Comte et al, 1986). Muchos de estos sismos fueron perceptibles por la población aledaña durante los 11 días previos a la ocurrencia del sismo principal.
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Cambios sobre la estructura del terreno
Una línea de nivelación entre Santiago y San Antonio (ver Figura 3) medida cuatro años antes y observada nuevamente cuatro meses después de la ocurrencia del sismo principal, revela un levantamiento del orden de medio metro de la costa en relación con Santiago.
A su vez, el Lago Rapel -embalsamado con propósitos de generación eléctrica- actuó como un inclinómetro de gran longitud, puesto que dos limnígrafos, ubicados en los extremos opuestos del lago (muro y Llallauquén), midieron continuamente el nivel de la superficie lacustre en relación al terreno en ambos sitios: antes, durante y con posterioridad al terremoto (ver Figura 4); por lo que, la diferencia entre esos valores en función del tiempo revela la inclinación que sufrió el lago en función del tiempo.
Estos antecedentes indican que el proceso de deformación no solamente se limitó al período cosísmico, lo que es corroborado por el registro del mareógrafo ubicado en Valparaíso cuya señal no solamente es consistente con la inclinación de la corteza bajo el lago Rapel, sino que además es completamente coincidente con ella. Este mismo mareógrafo revela un tsunami menor que alcanzó una amplitud máxima de 1.15 m a las 00:30 hrs (local) en Valparaíso y 1.82 m en Talcahuano a las 03:00 (Kausel, 1986).
Historia Sísmica región central de Chile
Otro aspecto interesante de la ocurrencia de este terremoto en 1985 es que se ajusta a la secuencia que se viene observando desde tiempo coloniales. De acuerdo con Montessus de Ballore (1911-1916) y Lomnitz (2004), en esta zona del país, el registro histórico documentado comienza en marzo de 1575 con un sismo de magnitud 7 a 7½ que produce intensidades VI a VII en la ciudad de Santiago.
Seísmo de mayo de 1647
Le sigue un sismo mayor en 1647 cuya descripción del tesorero de audiencia Miguel del Lerpa, en carta enviada al Rey el 23 de mayo de 1647, señala:
“A trece de mayo de este año de 1647 como a las diez y media de la noche hubo en esta ciudad de Santiago de Chile un terremoto o temblor que duró como tres credos rezados, y con tan grande estrépito y violencia que la arruinó toda por el suelo. Y así mismo los pueblos y parte de las estancias de su jurisdicción desde el río Maule al Choapa que son más de 80 leguas sin dejar templos, ni conventos, ni edificios que no asolase y derribase.
La tierra abrió algunas grietas por donde salió copia de agua, los ríos crecieron y los cerros y caminos se derrumbaron, y la misma noche y en otras tres o cuatro siguientes se continuaron los dichos temblores, pero no tan frecuentes de que todos quedan turbados y asombrados, respecto de ser este territorio limpio de volcanes que cuando revientan suele causar estos daños. Los antiguos nacidos aquí solo traen a la memoria que oyeron a sus mayores que hubo aquí otro terremoto ochenta años ha, que arruinó parte de lo que entones estaba edificado.”
Por otra parte, Miguel Luis Amunátegui (1882) describe:
“Sucedió el terremoto magno que padeció esta ciudad, i todo el territorio en 100 leguas de Maule a Choapa, donde se arruinó todo, sin quedar templo no casa habitable, lunes 13 de mayo de 1647. Duró espacio de tres credos; i murieron en él al cómputo más fiel mil y más personas. Corrió su estruendo hasta Buenos Aires; y por la parte de la costa hasta Valdivia; i no hizo daño en esas partes, solo el ruido fue atroz, i casi un año entero, se continuaron otros temblores pequeños; i aquella noche hubo trece temblores…”
Se estima que una quinta parte de la población de Santiago falleció en esa ocasión con un tremendo impacto en la economía; se eximieron los impuestos a la corona durante seis años.
Terremoto del 8 de julio de 1730
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Fig. 4. Panel superior izquierdo: Inclinación del Lago Rapel en función del tiempo (positivo significa que se levanta -en forma relativa- el extremo más cercano a la costa). Panel inferior izquierdo: nivel medio del mar en Valparaíso con relación a Coquimbo. Panel derecho, una ampliación temporal de ambas series indicando que aparentemente el proceso de deformación se pudo haber iniciado con antelación a la ocurrencia del sismo principal.
Fernand Montessus de Ballore, fundador y primer Director del Servicio Sismológico de Chile, describe el terremoto ocurrido aproximadamente a las 4:45 a.m. del 8 de julio de 1730 como el mayor terremoto histórico de Chile, ya que los daños en Santiago fueron casi comparables a los de 1647.
Solamente dos personas murieron en Santiago debido a un importante precursor que había acontecido, a la 1 a.m., el cual produjo un maremoto ( tsunami) en Concepción. La destrucción de Valparaíso fue total, pero la ciudad todavía era bastante pequeña. Hacia el norte, La Serena y Coquimbo también resultaron dañadas.
Basados en la descripción del tsunami asociado, tanto en la zona epicentral como en Japón, Carvajal et al. (2017) estiman que este sismo tuvo una magnitud entre 9.1 a 9.3.
Terremoto del 20 de noviembre de 1822
Las consecuencias del terremoto que ocurrió a las 22:15 de 20 de noviembre de 1822 se encuentran documentadas en el “Diario de mi residencia en Chile” escrito por María Graham, quien vivió el terremoto en persona durante el par de años que residió en Chile. Aparte de la descripción de los efectos del movimiento del suelo debido al paso de las ondas en Quintero, ella notó cambios de elevación de la costa, describiendo rocas visibles que, con anterioridad, solamente se podían observar durante las mareas muy bajas.
“Supimos que, de las casas de Valle Alegre, aldea situada dentro de los términos de la hacienda, hay muchas deterioradas y algunas totalmente destruidas. En varios huertos de los alrededores la fuerza de los sacudimientos abrió la tierra e hizo subir por las grietas agua y arena. En varias partes se han producido grandes derrumbes de tierra, y los canales de regadío han sufrido mucho.
Mr. Cruikshank ha venido a caballo de Quintero viejo. Nos dice que hay grandes hendiduras en las orillas del lago; la casa quedó inhabitable; algunas de las personas que en ella vivían fueron derribadas por el terremoto. otras por muebles que cayeron sobre ellas. En Concón lacasa quedó destechada, los muros abiertos, los pilaresde hierro tronchados, el molino en ruinas, y destruido sucanal.
El terreno de aluvión a ambos lados del río está en tal grado agrietado y removido que parece una esponja. A lolargo de la playa hay grandes hendiduras, y parece que durante lanoche el mar se retiró a considerable distancia, especialmente en labahía de Quintero. Desde el cerroalcanzo a divisar rocas que antes cubría enteramente el mar, y los restos del Águila parecen desde aquí accesibles a pie enjuto, cosa que hasta ahora jamás había sucedido, ni aun en las más bajas mareas.”
Un tsunami asociado al terremoto
La siguiente descripción revela que hubo un tsunami menor y que la costa de Valparaíso se levantó un poco más de un metro: “En la noche del 19, en los momentos del terremoto, el mar subió repentinamente en la bahía de Valparaíso, y luego se retiró a gran distancia. Al cabo de un cuarto de hora pareció recobrar su equilibrio; pero la playa ha quedado más descubierta en toda su extensión y las rocas sobresalen del agua cuatro pies más que antes.”
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En el panel izquierdo de la Figura 5 se muestran las zonas de ruptura estimadas por diferentes autores a partir de datos macrosísmicos (extensión de réplicas y duración de ellas, límite de perceptibilidad, zona de daños, duración del terremoto principal, entre otros). Se han utilizado las descripciones y estimaciones de Comte et al. (1986), Lomnitz (2004), Barrientos (2007), Ruiz y Madariaga (2017), Lay y Nishenko (2022).
Las líneas segmentadas -antes de 1800- representan longitudes de ruptura menos constreñidas. El panel derecho muestra las zonas de ruptura más recientes: aquella del terremoto de febrero de 2010 (Pichilemu hacia el sur) y la del terremoto de septiembre de 2015 (Los Vilos hacia el norte) representadas por curvas de nivel (cada metro) de color celeste. Se muestra también la zona de ruptura del terremoto de 1985 mediante líneas de contorno de color blanco y la elipse segmentada de color negro corresponde a la zona de ruptura máxima que se podría dar en esta zona.
De acuerdo con leyes de escala, se trataría de una longitud de ruptura de unos 220 km, lo que equivale aproximadamente a un terremoto de magnitud 8¼. Cabe destacar que las tres zonas de ruptura mostradas en la Figura 5, en general coinciden con las zonas de acoplamiento mayor (estimación de F. del Campo sobre datos compilados por J.C. Báez) entre las placas de Nazca y Sudamérica.
Intervalos de tiempo entre los grandes terremotos de Chile
Los grandes terremotos que han ocurrido en la zona central descritos anteriormente: 1647, 1730, 1822, 1906 y 1985, revelan intervalos de inter-ocurrencia de 83, 92, 84 y 79 años, lo que entrega un promedio de 84.5 años con una desviación estándar de 4.7 años Si se incluye el terremoto de 1575 en este análisis, el promedio disminuye a 82 años y la desviación estándar aumenta un par de años.
Kausel (1986) propone que esta regularidad en la ocurrencia de este tipo de sismos -con una gran variabilidad en los tamaños que éstos alcanzan- podría ser explicada por la presencia de una aspereza (un lugar de alta concentración de esfuerzos) ubicada entre los 32.5°S y 33.5°S que responde a la carga continua producida por la convergencia (6.5 cm/año) de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana. Este argumento parece ser sustentado por el mapa de acoplamiento entre ambas placas (Figura 5).
Si este análisis es correcto, de acuerdo con la secuencia anteriormente descrita, al cumplirse el cuadragésimo aniversario del terremoto de 1985, estaríamos ingresando a la segunda mitad del período de inter-ocurrencia entre grandes terremotos en la zona central de Chile. Es posible que -al igual que en la última secuencia- el déficit de desplazamiento de la placa de Nazca bajo la placa Sudamericana se active en etapas -y algunas ocurran de manera anticipada- tal como lo fue el sismo de La Ligua, en 1971 (M7.8), en relación con el de 1985 (M8.0), que activó el sector septentrional del segmento comprendido entre Los Vilos y Pichilemu.
En el análisis anterior se han incluido solamente aquellos grandes terremotos cuyas zonas de ruptura se encuentran ubicadas en el contacto entre las placas de Nazca y Sudamérica, y no aquellos que se originan en otros ambientes como es el interior de las placas involucradas.