Los espectros de diseño basados en formas que se escalan con la aceleración pico del suelo conducen a una distribución no uniforme del peligro a lo largo del espectro y por tanto a un nivel de riesgo diferente entre edificaciones de distinta altura. En este trabajo se presenta una metodología para estimar la aceleración y las ordenadas espectrales asociados a un nivel de excedencia uniforme a lo largo del espectro. Se analizó la sismicidad del Perú, se actualizaron las fuentes sísmicas propuestas en trabajo anteriores, se empleó la magnitud momento (Mw) y se usó por primera vez para todo el País una ley de atenuación que distinga sismos de subducción de interfase e intraplaca. Como resultado, se obtuvieron mapas de distribución de aceleraciones y ordenadas espectrales para todo el País correspondientes a un periodo de retorno de 475 años. Los cálculos se hicieron con un programa de cómputo desarrollado como parte de este trabajo. Las aceleraciones obtenidas en roca presentan valores inferiores a los obtenidos en 1993 por Castillo y Alva hasta en 10%, salvo en la zona de Piura y Tumbes donde los valores son menores hasta en 30%. Se encontró que los valores del factor de amplificación espectral para 0,2seg tienen diferencias pequeñas (3%) a lo largo del territorio, mientras que para 1,0seg los valores aumentan de oeste a este de manera significativa (35% en Iquitos). Esto muestra la necesidad de desarrollar espectros de peligro uniforme propios de cada zona sísmica del país. / Tesis

Los espectros de diseño basados en formas que se escalan con la aceleración pico del suelo conducen a una distribución no uniforme del peligro a lo largo del espectro y por tanto a un nivel de riesgo diferente entre edificaciones de distinta altura. En este trabajo se presenta una metodología para estimar la aceleración y las ordenadas espectrales asociados a un nivel de excedencia uniforme a lo largo del espectro. Se analizó la sismicidad del Perú, se actualizaron las fuentes sísmicas propuestas en trabajo anteriores, se empleó la magnitud momento (Mw) y se usó por primera vez para todo el País una ley de atenuación que distinga sismos de subducción de interfase e intraplaca. Como resultado, se obtuvieron mapas de distribución de aceleraciones y ordenadas espectrales para todo el País correspondientes a un periodo de retorno de 475 años. Los cálculos se hicieron con un programa de cómputo desarrollado como parte de este trabajo. Las aceleraciones obtenidas en roca presentan valores inferiores a los obtenidos en 1993 por Castillo y Alva hasta en 10%, salvo en la zona de Piura y Tumbes donde los valores son menores hasta en 30%. Se encontró que los valores del factor de amplificación espectral para 0,2seg tienen diferencias pequeñas (3%) a lo largo del territorio, mientras que para 1,0seg los valores aumentan de oeste a este de manera significativa (35% en Iquitos). Esto muestra la necesidad de desarrollar espectros de peligro uniforme propios de cada zona sísmica del país. / Tesis

Geólogo / Las erupciones volcánicas, generalmente, son precedidas por un periodo de reactivación sísmica suficientemente extenso para que los organismos encargados de la seguridad de la población emitan alertas activando el sistema de protección civil. Sin embargo existen casos donde el registro de sismicidad pre-eruptiva es muy acotado, o bien, no reúne las características típicas que permitan prever una inminente erupción. La erupción del volcán Calbuco en abril del 2015 fue antecedida por 3 horas de sismicidad, comprometiendo la seguridad en los poblados aledaños al volcán. Esta erupción motivó este estudio, donde se indagara en los factores asociados a la duración de la sismicidad pre-eruptiva. Algunos estudios previos (Passarelli y Brodsky 2012; Phillipson et al. 2013) postulan que la duración de la sismicidad pre-eruptiva es influenciada por factores como la composición del magma, el tiempo que estuvo en reposo el volcán o el volumen de magma eruptado. En este estudio se estudia la duración de la sismicidad pre-eruptiva al correlacionarla con el contenido de sílice de la erupción, la profundidad de la cámara magmática que alimenta la erupción y el tiempo de reposo del volcán previo a la erupción. Se analiza la dispersión de las correlaciones obtenidas a partir de la viscosidad del magma y un modelo simple de propagación de diques. También se indaga sobre las características comunes de erupciones ocurridas después de sismicidad previa menor a un día, postulando algunas causas para estas repentinas erupciones. Particularmente para la erupción del volcán Calbuco se postulan una serie de mecanismos gatillantes que permitieron la inesperada erupción. Para llevar a cabo este estudio se incluyeron erupciones de todo el planeta, que hayan ocurrido dentro del periodo 2005-2015 y que estén bien documentadas. El objetivo de este estudio es aportar a la comprensión de erupciones volcánicas repentinas y así alcanzar un mayor control en situaciones de riego para la población.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En esta tesis se simulan los acelerogramas del terremoto de Iquique MW8.1 y su réplica principal MW7.6, usando funciones de Green empíricas obtenidas de réplicas del evento principal. El área de ruptura de los terremotos se subdivide en subfallas, y para cada una de ellas se considera una réplica como función de Green. Los acelerogramas de los sismos son sumados considerando leyes de escalamiento de terremotos, la distribución de desplazamiento y la velocidad de ruptura de los terremotos a simular. Se analiza el efecto de modelar la forma de onda de cuerpo corrigiendo los valores de patrón de radiación de los eventos considerados como funciones de Green empíricas. Del análisis de esta corrección se concluye que es mejor usar la forma de onda original sin modificarla por estos valores. Luego se valida el método de funciones de Green empíricas simulando un evento MW6.2 a partir de una réplica cercana MW5.1. Además, para analizar la sensibilidad espacial, se modela un evento MW6.3 usando una Semilla MW5.2 ubicada al norte y luego otro evento MW6.3 usando una Semilla ubicada al Sur. Los registros simulados muestran una diferencia significativa en los arribos de las ondas de cuerpo y superficiales pero a pesar de esto, se reproducen amplitudes y formas de onda de los registros modelados. La réplica principal MW7.6 presenta dos asperezas principales. En las zonas de máximo deslizamiento se observa una ausencia de réplicas de gran magnitud lo que dificulta la elección de los eventos a utilizar como funciones de Green empíricas. Finalmente se usan los dos eventos más cercanos a cada aspereza de magnitudes MW6.1 y MW3.5. Los registros simulados no presentan similitudes en forma de onda, pero si en la duración del evento y los valores de aceleración máxima. Finalmente se modela el evento principal MW8.1 el cual presenta una zona de alto deslizamiento hacia el suroriente de la ruptura según diversos autores. Para esto primero se modelan sus registros usando una única Semilla MW4.8 la que se encuentra en la zona de mayor deslizamiento y luego, usando un set de Semillas ubicadas en el plano de falla del evento principal. Comparando los resultados obtenidos se concluye que usando un set de Semillas se obtiene una mejora importante en las formas de onda, espectros y valores de aceleración.

Doctor en Ciencias, Mención Geología / Bajo la presión del megaterremoto del Maule en febrero de 2010, los centros de estudio chilenos debieron enfrentar una emergencia adicional, consistente en el procesamiento de terabits de datos tomados con posterioridad al gran evento. Esta masa de información proviene principalmente de las campañas de intervención. Sin embargo, la razón de fondo del número de datos que se logra, son las leyes de escalamiento que dominan la dinámica de la corteza y es que estas dictan qué sucede antes y después de cada evento. Más aún, estas leyes imponen cotas bastante estrictas al volumen de datos que es necesario registrar para identificar los procesos en sí. A pesar de que una teoría completa de la generación de sismicidad es desconocida en la actualidad, es posible comprender sus rasgos principales con una multiplicidad de técnicas, dos de ellas son la similitud y las observaciones directas. El uso de estos métodos, permite identificar algunas simetrías presentes en los fenómenos corticales. Estas simetrías son invarianzas de escala, es decir, la posibilidad de expresar los observables de interés como leyes de potencia del espacio, del tiempo y del tamaño de lo estudiado. Esta invarianza es el motivo tras la geometría fractal de las fallas, la ley de Gutenberg-Richter para los tamaños de los eventos sísmicos, la ley de Omori para los tiempos entre réplicas y otros. Estos elementos, permiten identificar un rasgo combinatorial presente en el proceso de generación de sismicidad, que posibilita la introducción de la entropía de Shannon como uno de los observables relevantes, que en la actualidad, no ha sido explotado exhaustivamente por los geocientistas. La entropía está ligada a la idea de información que es posible conocer y transmitir. La interpretación de la fuente sísmica como una de carácter estocástico cuyas señales viajan a través de un medio ruidoso (la corteza) finalmente registradas en receptores (sismómetros) permite hacer la analogía con un telégrafo y con ello conocer la información que proviene de los terremotos. La noción de entropía se fundamenta sobre unas probabilidades que se han identificado con ayuda del fenómeno conocido como la anomalía del primer dígito, que se reporta presente en la fuente sísmica, hecho debidamente establecido en la primera de las publicaciones que se adjuntan por medio de observaciones y simulación de autómatas celulares. Esta anomalía, se muestra está asociada a una familia de sistemas disipativos de los cuales la corteza es uno. Con ayuda de la teoría de la información se han encontrado criterios básicos de índole geométrico, que han permitido desarrollar los algoritmos de reconocimiento de sismicidad propuestos, que se han probado empíricamente en el caso de una serie de réplicas pertenecientes al sismo de Pichilemu del 11 de marzo del 2010, presentados en detalle en el segundo trabajo adjunto. Se ha probado que estos algoritmos se muestran competitivos y complementarios a los ya usados popularmente, lo que aumenta la capacidad de detección y abre posibilidades de estudio en el problema de alerta temprana. Finalmente se discute la posibilidad de interpretar el proceso de disipación de energía a través de una representación simple, que ligaría información, entropía y geometría.

En este trabajo se establecen relaciones de atenuación para los sismos chilenos considerando la aceleración máxima horizontal del suelo (PGA) como parámetro característico. Además, se incorpora por primera vez en Chile, el desarrollo de curvas de atenuación para aceleraciones espectrales horizontales. Como primera etapa se recopilaron datos de aceleraciones desde 1945 hasta Junio de 2008. Para ello se consideró una base de datos sólo de acelerogramas chilenos de sismos Interplaca e Intraplaca de Profundidad Intermedia. Con el fin de estimar la distancia más cercana desde las estaciones de registro hasta la ruptura se realizó la modelación de las superficies de ruptura para sismos de magnitud Mw≥6.0 a partir del estudio de réplicas. Las curvas de atenuación fueron desarrolladas de acuerdo al procedimiento descrito por Atkinson y Boore (2003) utilizando una regresión de tipo bayesiana. Las fórmulas propuestas consideran diferencias entre mecanismo focal; Sismos Interplaca e Intraplaca de Profundidad Intermedia, y tipo de suelo; Roca o Suelo. La clasificación de Suelo utilizada en este trabajo considera las definiciones de Tipo II y III de las normas nacionales. Por otra parte, la base de datos fue dividida de acuerdo a la magnitud de los sismos. Para ello, se realizaron regresiones independientes separando los eventos con magnitud Mw≥6.5 de los eventos menores. A partir de los registros y estudios sismológicos adicionales se logró la modelación de la superficie de ruptura de la mayoría de los sismos Interplaca estudiados, en cambio, esto fue posible sólo para una cantidad muy limitada de sismos Intraplaca de Profundidad Intermedia, principalmente porque éstos últimos presentan una escasa cantidad de réplicas. Este resultado permitió obtener una relación empírica entre superficie de ruptura (Arup) y magnitud (Mw) para sismos Interplaca. La base de datos de sismos chilenos estudiada, dada la distribución por magnitud y distancia existente, permitió una estimación de curvas de atenuación espectrales y de aceleraciones máximas. Las desviaciones estándar de los errores, en escala logarítmica, se encuentran dentro del rango de 0.2-0.35, donde se observa que la dispersión de los datos con magnitudes mayores (Mw≥6.5) es más baja. Las curvas obtenidas indican que las aceleraciones registradas en estaciones ubicadas en suelo son más elevadas que las registradas en estaciones ubicadas en roca. Las aceleraciones espectrales máximas se producen en general para períodos entre los 0.2 y 0.4 segundos. Además, se evidencia que los sismos chilenos poseen una baja componente de aceleración para períodos largos, especialmente para eventos del tipo Intraplaca de Profundidad Intermedia. Se confirman resultados anteriores que los sismos Intraplaca de Profundidad Intermedia presentan mayores aceleraciones para distancias cercanas a la fuente y se atenúan más rápidamente que los sismos Interplaca. Se aprecia que para el caso chileno, las aceleraciones horizontales máximas y espectrales en general son mayores que las estimadas en trabajos donde se mezclan registros de zonas de subducción de distintas partes del mundo, lo que evidencia la importancia de realizar estos análisis en zonas de subducción específicas. Al comparar los resultados de este estudio, para aceleraciones máximas de terreno, con datos chilenos, por otros autores, se observan valores menores para distancias cercanas a la ruptura, lo que se explica debido a la incorporación del término de saturación y a la definición de distancia utilizada.

El análisis de la sismicidad asociada al proceso de subducción, en el Sur del Perú, se basa en el catálogo de Engdahl et al. (1998) para el periodo comprendido entre los años 1964 y 1995. Se seleccionaron 490 sismos ocurridos en la región, con profundidades variando entre 0 y 250 km, y con magnitudes mb ≥4,0. Los objetivos de este trabajo son, relacionar las características tectónicas de la región con la actividad sísmica, evaluar el peligro sísmico, y determinar los períodos de retorno para sismos de magnitud mb ≥5,5. Fueron determinadas 2 fuentes sismogénicas, una considerando sismos hasta de 100 km de profundidad (Fuente sismogénica 1) y otra con profundidades entre 90 y 250 km (Fuente sismogénica 2). Para cada fuente se hizo un análisis estadístico con la distribución frecuencia – magnitud de Gutenberg- Richter, máxima verosimilitud y valores extremos. Fueron establecidas relaciones de recurrencia para cada fuente sismogénica mostrando un periodo de retorno de 300 años en la fuente sismogénica 1 para sismos con 6.9 mb (MW ≈8,7) que es la magnitud máxima prevista para esta fuente. / --- The analysis of the seismicity associated to the subduction process, southern Peru, is based on the catalogue of Engdahl et al. (1998), for the period between years 1964 and 1995. We selected 490 earthquakes that occurred in this region, with depths between 0 and 250 kilometer, and mb ≥4,0 magnitudes. The goals of this work are, to connect the tectonic features with the seismic activity, to evaluate the seismic hazard, and to determine the periods of return for earthquake´s magnitude mb ≥6,5. Two seismogenic sources were determined, one considering earthquakes until of 100 km of depth (seismogenic source 1) and another one with depths between 90 and 250 km (seismogenic source 2). For each source became a statistical analysis with Gutenberg- Richter relation, maximum likelihood and extreme values. Relations of recurrence for each seismogenic source were established showing a period of return around 300 years in seismogenic source 1 for earthquakes with 6.9mb (MW ≈ 8,7).

El análisis de la sismicidad asociada al proceso de subducción, en el Sur del Perú, se basa en el catálogo de Engdahl et al. (1998) para el periodo comprendido entre los años 1964 y 1995. Se seleccionaron 490 sismos ocurridos en la región, con profundidades variando entre 0 y 250 km, y con magnitudes mb ≥4,0. Los objetivos de este trabajo son, relacionar las características tectónicas de la región con la actividad sísmica, evaluar el peligro sísmico, y determinar los períodos de retorno para sismos de magnitud mb ≥5,5. Fueron determinadas 2 fuentes sismogénicas, una considerando sismos hasta de 100 km de profundidad (Fuente sismogénica 1) y otra con profundidades entre 90 y 250 km (Fuente sismogénica 2). Para cada fuente se hizo un análisis estadístico con la distribución frecuencia – magnitud de Gutenberg- Richter, máxima verosimilitud y valores extremos. Fueron establecidas relaciones de recurrencia para cada fuente sismogénica mostrando un periodo de retorno de 300 años en la fuente sismogénica 1 para sismos con 6.9 mb (MW ≈8,7) que es la magnitud máxima prevista para esta fuente. / The analysis of the seismicity associated to the subduction process, southern Peru, is based on the catalogue of Engdahl et al. (1998), for the period between years 1964 and 1995. We selected 490 earthquakes that occurred in this region, with depths between 0 and 250 kilometer, and mb ≥4,0 magnitudes. The goals of this work are, to connect the tectonic features with the seismic activity, to evaluate the seismic hazard, and to determine the periods of return for earthquake´s magnitude mb ≥6,5. Two seismogenic sources were determined, one considering earthquakes until of 100 km of depth (seismogenic source 1) and another one with depths between 90 and 250 km (seismogenic source 2). For each source became a statistical analysis with Gutenberg- Richter relation, maximum likelihood and extreme values. Relations of recurrence for each seismogenic source were established showing a period of return around 300 years in seismogenic source 1 for earthquakes with 6.9mb (MW ≈ 8,7).

Chile es uno de los países más sísmicos del mundo debido a que se encuentra en el contacto entre dos placas tectónicas que convergen con un alto nivel de acoplamiento. Este margen activo genera deformaciones de la corteza que, en un medio frágil, pueden generar sismicidad cortical. Los sismos corticales son generados por estructuras sismogénicas, que son aquellas fallas geológicas activas, que al presentar movimiento pueden generar sismicidad. Entre los 33° y los 34° S, la Cordillera de la Costa está formada principalmente por rocas plutónicas que cubren el lapso Paleozoico Superior a Cretácico, con edades decrecientes hacia el este. La zona se encuentra afectada por fallas NW y NE, posiblemente pre-jurásicas, que habrían controlado, en parte, el emplazamiento de los plutones jurásicos, y que posteriormente fueron reactivadas después del Mioceno-Plioceno (Gana et al., 2000). Estudios recientes (Campos et al., 2005; Astroza et al., 2006; Sepúlveda et al., 2008) han permitido poner en evidencia una actividad sísmica cortical relevante, que pese a no tener magnitudes muy grandes puede, por su corta distancia hipocentral, generar importantes daños a nivel local en zonas pobladas cercanas. Diversos estudios revelan que existen fallas potencialmente activas en la Cordillera Principal de Chile entre los 33ºS y los 34ºS (e.g. Rauld, 2002; Fock, 2005; Charrier et al., 2005) y se han encontrado evidencias de actividad sísmica cortical en zonas costeras de Chile, en particular, entre Constitución y Concepción (35-37°S), al sur del área de estudio (Campos et al., 2002). El registro del Servicio Sismológico Nacional muestra que en la zona central, bajo la Cordillera de la Costa, existe sismicidad superficial, cuyos focos se encuentran a profundidades menores a 30 km, es decir, lejos de la zona de contacto interplaca. Esta sismicidad se podría asociar a actividad cortical como respuesta a deformaciones frágiles de la corteza continental en esta zona. El objetivo de este estudio es identificar y caracterizar las estructuras corticales potencialmente activas en la Cordillera de la Costa comprendida entre los 33° y los 33°45’S, y estimar de manera preliminar el peligro sísmico asociado a estas estructura en la región. En este trabajo, por ser de carácter preliminar, se consideraron como fallas potencialmente activas a aquellas estructuras de traza mayor a 5 km, que coincidían con rasgos morfológicos y/o presentaran evidencias de posibles movimientos post-miocenos (últimos 5,3 Ma). Se estudió la zona a partir de la cartografía existente, fotografías aéreas, imágenes satelitales y observaciones en terreno. El peligro asociado a estas estructuras fue determinado mediante la metodología determinística que analiza el peor escenario posible para cada estructura potencialmente activa. Se reconocieron más de 50 estructuras en la zona de estudio, que por su expresión morfológica y datos de terreno se consideraron como fallas potencialmente activas. Las de orientación NW resultaron ser, en general, las que generan mayor peligro. Las magnitudes (Mw) máximas posibles preliminares resultaron en el rango entre 5,8 y 7,1; y se obtuvo aceleraciones horizontales máximas (PGA) entre 20%g y 56%g, superando el valor regional de 40%g en casi todo el sector. De esta manera, se concluyó que el peligro sísmico determinístico preliminar asociado a fallas potencialmente activas para la zona de la Cordillera de la Costa comprendida entre los 33° y los 33°45’S es alto, con algunos sectores de peligro medio. Finalmente, sobre la base de los antecedentes geológicos y de las características sísmicas obtenidas en este estudio, se considera que 15 estructuras son las fallas con mayor potencial sismogénico y por lo tanto, las que se recomienda estudiar con más detalle.

Las condiciones de sitio, las características geológicas y geométricas de los depósitos de suelo y la topografía superficial, influencian fuertemente en la amplitud, contenido de frecuencias y duración de las ondas sísmicas incidentes en un sitio. Esta influencia ha sido observada mediante la comparación de registros sísmicos obtenidos de sitios con diferentes condiciones geológicas locales. Este fenómeno es conocido como efecto de sitio. Revisa los estudios más relevantes acerca del efecto de sitio con el objetivo de analizar y comprender la influencia de las condiciones locales en la transferencia de movimiento de las ondas incidentes en un sitio. Para ello, se evaluará la amplificación del campo de ondas sísmicas por el efecto de la topografía superficial (en montañas y cañones) con modelos teóricos (2-D y 3-D) y resultados experimentales permitiéndonos ampliar los estudios a casos más complejos con la inclusión de factores realísticos como meteorización, erosión, efecto de estructuras geológicas vecinas y gradiente vertical de velocidad. Del mismo modo, se abordará el efecto de la geología superficial, teniendo en cuenta que en el efecto de sitio influye de forma muy importante la estructura geológica local en cuanto a su composición, geometría, propiedades dinámicas, etc. (Rogers et al. (1983), Bard (1983) entre otros). Asimismo, se presentará los estudios realizados por Benites and Haines (1994) en modelamiento del efecto de sitio en 2-D y 3-D para estructuras complejas con los resultados más significativos, para la interpretación de la transferencia del movimiento del suelo. / Tesis