Influencia de las fallas transversales en el comportamiento de ondas sísmicas en el sur de la Sabana de Bogotá

Abstract

Con el fin de conocer la influencia de los sistemas de fallas transversales NW-SE y zonas de daño asociadas en el comportamiento de las ondas sísmicas al sur de la Sabana de Bogotá, se calcularon la densidad de las fallas transversales NW-SE y longitudinales NNE - SSW, el valor de anisotropía sísmica azimutal aproximada SWA*, se estimó el valor del factor de calidad de atenuación Qc y se correlacionó la tendencia de aceleraciones máximas registradas en la componentes horizontales N-S y E-W para el sismo de Quetame (2008), y su relación con la presencia de fallas y zonas de daño en la ciudad de Bogotá. Los datos incluyeron: 1) El catálogo de 651 formas de ondas de sismos superficiales e intermedios con magnitud (ML o Mw) ≥ 3, localizados a una distancia ≤150 km del casco urbano de Bogotá, entre el periodo 1993 – 2013 detectados por la Red Sismológica Nacional de Colombia-RSNC; 2) Registros de las estaciones de la Red de Acelerógrafos de Bogotá – RAB y la Red Nacional de Acelerógrafos de Colombia - RNAC del sismo de Quetame (2008), y 3) Fallas longitudinales NNE-SSW y transversales NW-SE recientemente cartografiadas en la Sabana de Bogotá y la Zona de Cizalla del Sur de Bogotá- ZCSB. Como resultado se encontró que la densidad de las fallas transversales es mayor en un 28% en comparación a la presentada por las fallas longitudinales. Para sismos provenientes de la zona sur de la vertiente occidental de la Cordillera Oriental y del borde llanero, el valor de Anisotropía Sísmica Azimutal modificada (SWA)* calculado, es mayor para las señales registradas en la componente E-W, con valores máximos de 8,51%. Los valores del factor de calidad Qc estimados, se encuentran entre 10 y 10000, para frecuencias de 10 Hz y 15 Hz, con valores mayores para trayectorias de sismos que viajan en dirección subparalela a la orientación de las fallas transversales N50W, y valores de aceleración máxima registrados en la componente E-W, para estaciones cercanas a las fallas transversales y localizadas en roca; por lo cual las fallas transversales generan un posible comportamiento anisotrópico azimutal de las ondas sísmicas que viajan a través de la Sabana de Bogotá, disminuyendo los tiempos de arribo de las ondas S y mayor aceleración en la componente E-W, y menor atenuación de las ondas sísmicas en dirección subparalela a la orientación de las fallas transversales NW-SE, especialmente en sur de la Sabana de Bogotá como consecuencia de la ZCSB.

Abstract. To estimate the influence of the NW-SW fault system and associated damage zones on seismic wave behavior in the southern Sabana de Bogotá (Colombia), we calculated the transversal (NW –SE) and longitudinal (NNE-SSW) fault system density, SWA*, a proxy for Seismic Wave Anisotropy-SWA, the quality factor-Qc, and the correlation of the strong ground motion values detected on the N-S and E-W components for the 2008 Quetame earthquake with the location of fault and damage zones in Bogota. The data included: 1) A catalog of 651 shallow and intermediate-depth earthquakes with magnitude (ML o Mw) ≥ 3, located within a 150 km radius from Bogota, detected by the Red Sismológica Nacional de Colombia-RSNC between 1993 – 2013; 2) Acceleration records of the Red de Acelerógrafos de Bogotá – RAB and Red Nacional de Acelerógrafos de Colombia – RNAC, and 4) Longitudinal NNE-SSW and transversal NW-SE fault systems recently mapped in the Sabana de Bogotá and Zona de Cizalla de Sur de Bogotá- ZCSB regions. The results include: a transverse fault density that is 28% higher than the longitudinal fault density; the values of Seismic Wave Anisotropy modified (SWA)* are higher on E-W component, with a maximum value of 8.51% for earthquakes from the southern portion of the western and eastern foothills of the Eastern Cordillera; values of Qc quality factor that range between 10 and 10000, for frequencies between 10 Hz and 15 Hz, with higher values for seismic rays that are sub parallel to the transverse fault system orientation, and finally highest values of strong ground motion that were registered on E-W components, for some stations located on the transverse fault system rocks. These results suggest the transverse fault systems could induce azimuthal seismic wave anisotropy, causing early S-wave arrival times, larger strong ground motions along seismic wave trajectories that are sub parallel to transverse fault system orientation, especially in the south of the Sabana de Bogotá, possibly related to the presence of the ZCSB.