Modelización de fallas como fuentes independientes para la estimación de la peligrosidad sísmica y análisis del impacto en los resultados de riesgo sísmico. Aplicaciones en Murcia

Abstract

Las aceleraciones sísmicas registradas en el terremoto de Lorca (2011) evidenciaron que las metodologías clásicas zonificadas subestiman el peligro sísmico en los alrededores de las fallas geológicas, reflejando así la necesidad de considerar las fallas como fuentes independientes dentro de los estudios de peligrosidad sísmica.

En este trabajo de investigación se ha realizado un estudio comparativo entre los resultados de tres metodologías diferentes para el cálculo de la peligrosidad sísmica: la Metodología Clásica Zonificada “MCZ” de Cornell (1968) y dos metodologías híbridas que consideran zonas y fallas, basadas en el reparto del potencial sísmico entre ambos tipos de fuentes (fallas y zonas con sismicidad de fondo). El primero de estos métodos considera exclusivamente rupturas individuales y se denomina en este TFM Método Híbrido Propuesto “MHP” de Rivas (2014). El segundo considera tanto rupturas individuales como múltiples entre segmentos de una misma falla o de fallas diferentes y es denominado Método Híbrido con Ruptura Múltiple “MHRM”. Se implementa través del software SHERIFS (Chartier, 2017).

Se ha estimado la peligrosidad sísmica probabilista PSHA mediante las tres metodologías citadas, para diferentes periodos de retorno. Se han generado así un conjunto de mapas de aceleración pico (PGA) además de resultados específicos en 24 poblaciones del sureste de España (Curvas de peligrosidad, espectros UHS y sismos de control)

El modelo de zonificación ZESIS propuesto por García-Mayordomo et al. (2015) fue utilizado en los tres métodos. Un total de 21 zonas sismogénicas fueron consideradas en la estimación de la peligrosidad sísmica, 5 de ellas (zona 30, 31, 37, 39 y 55) fueron modeladas de manera híbrida, considerando un total de 50 fallas geológicas activas para el reparto del potencial sísmico. La mayoría de las fallas presentaron cinemática de rumbo y slip-rate relativamente bajos entre 0.015 y 1.66 mm/año. Un total de 20 catálogos sísmicos fueron generados con el método de Montecarlo para considerar la incertidumbre en la magnitud y localización en las metodologías híbridas. La estimación de densidad kernel permitió definir el radio de influencia de las fallas geológicas, y por ende el área de influencia del fondo. La mayoría de las fallas presentaron radios de influencia en torno a 10 kilómetros.

Con el método MCZ los valores resultantes de PGA en roca para un periodo de retorno de 475 años, oscilan entre 0.04g (sector noroeste de Murcia) y 0.22g (Valle de Guadalentín). De las poblaciones analizadas, Murcia, Alcantarilla y Orihuela fueron las de mayor peligrosidad sísmica. La zona 55 fue la fuente de mayor aporte a la peligrosidad sísmica de la mayoría de las poblaciones, obteniendo sismos de control de 5.5 Mw y 10 km.

Las aceleraciones PGA en roca para un periodo de retorno de 475 años utilizando el modelo de fuentes MHP, oscilan entre 0.055g (sector noroeste de Murcia) y 0.43g (Valle de Guadalentín). De las poblaciones analizadas, Totana, Lorca y Torrevieja fueron las de mayor peligrosidad sísmica. Por lo general, las fallas más cercanas a cada una de las poblaciones fueron las que produjeron el mayor aporte a la peligrosidad sísmica, obteniendo con ello diferentes sismos de control. Los sismos de control de mayor magnitud se generaron en poblaciones cercanas a fallas geológicas con las tasas de deslizamiento más altas (> 1.0 mm/año) reflejando con ello la importancia de este parámetro en el reparto del potencial sísmico.

Las aceleraciones PGA en roca para un periodo de retorno de 475 años utilizando el modelo de fuentes MHRM, oscilan entre 0.057g (sector noroeste de Murcia) y 0.5g (Valle de Guadalentín). De las poblaciones analizadas, Lorca, Totana y Torrevieja fueron las de mayor peligrosidad sísmica. Al igual que en el método MHP las fallas más cercanas a cada una de las poblaciones fueron las que produjeron el mayor aporte a la peligrosidad sísmica, a excepción de la población Torre-Pacheco donde el mayor aporte fue generado por la sismicidad de fondo de la zona 39.

Al contrastar los mapas de peligrosidad sísmica se obtuvieron cocientes entre los resultados de los métodos híbridos (MHP y MHRM) y el zonificado (MCZ) entre 0.7 y 4.34. Las aceleraciones se duplican en radios de hasta 5 km para fallas con slip-rate bajos (<0.5 mm/año) y en radios de hasta 10 km para fallas con slip-rate altos (> 0.5 mm/año). Factores por encima de 3 únicamente se presentan alrededor de las fallas geológicas de la zona 30 (Pozo Hondo y Socovos 1/2), pudiendo llegar hasta 6 en los alrededores de la Región de Murcia; y en las fallas Galera y Seco de Palos. En el caso de las dos primeras fallas, esto se debe a que gran parte del bajo potencial sísmico de la zona 30 se reparte exclusivamente en las dos fallas presentes; mientras que en el caso de las dos últimas esto se debe a que dichas fallas son las que presentan mayor slip-rate dentro de su respectiva zona.

Cocientes MHRM/MHP mínimos se localizan alrededor de fallas aisladas con slip-rate bajos como por ejemplo la Falla Crevillente – Sector Murcia y máximos alrededor de segmentos de fallas con slip-rate altos que pueden presentar ruptura múltiple, como es el caso de la Falla Alhama de Murcia. Al considerar periodos de retorno altos (4975 años) el cociente MHRM/MHP se incrementa debido a que MHRM considera rupturas múltiples, las cuales generan magnitudes más altas que controlan los periodos de retorno más largos.

Las poblaciones de Alcoy y Benidorm fueron las únicas en las que los métodos MCZ arrojaron mayor peligrosidad sísmica, como resultado de la baja densidad de fallas presentes en estas poblaciones. Torre-Pacheco fue la única ciudad cuya fuente sismogénica de mayor aporte a la peligrosidad sísmica no correspondía a la ruptura de una falla en concreto. La metodología MHP arrojó mayores aceleraciones para gran parte de las poblaciones analizadas, especialmente en aquellas poblaciones que se encuentran localizadas alrededor de fallas con slip-rate bajos y lejos de escenarios de ruptura múltiple.

Las desagregaciones sísmicas indicaron que fuentes distanciadas a más de 35 kilómetros no contribuyen a la peligrosidad sísmica de un sitio específico. Los sismos de control con mayores magnitudes (7.0 Mw) fueron obtenidos para las poblaciones de Almería, Níjar, Huércal-Overa y Albox (Provincia de Almería). La fuente asignada a estos sismos de control correspondió a las fallas de Carboneras y Alhama de Murcia (1/4), las cuales son las de mayor slip-rate (> 1.5 mm/año), reflejando con ello la importancia de la tasa de deslizamiento en las metodologías híbridas.