Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / La acumulación y relajación de esfuerzos debido a la convergencia entre la Placa oceánica de Nazca y la Placa continental Sudamericana provoca en Chile terremotos de gran magnitud que pueden generar tsunamis, causando considerables pérdidas humanas y materiales, como el ocurrido el 27 de febrero del 2010 en la región del Maule ( ). Los registros históricos de grandes terremotos indican que el evento del Maule 2010 rompió la llamada “brecha sísmica de Darwin”, una zona que acumulaba energía desde 1853. Sin embargo, estudios de mega-terremotos recientes a nivel mundial han demostrado que esta información no es suficiente para entender los procesos de ruptura de grandes terremotos, para comprenderlo es fundamental conocer las estructuras globales y locales que participan en estos procesos. Esta tesis tiene como principal objetivo conocer detalladamente la estructura sísmica y plantear una interpretación tectónica del antearco marino y geometría del contacto interplaca frente a las costas del Maule a la latitud de ~ 35°S mediante datos de sísmica de alto ángulo pertenecientes al perfil P02 adquiridos por el Instituto GEOMAR (Helmholz Centre off Ocean research Kiel, Alemania) en marzo del 2008. En este trabajo se utilizó inversión tomográfica bidimensional de tiempos de viaje de ondas sísmicas compresionales refractadas y reflejadas. Los resultados muestran las estructuras principales del antearco marino, formado durante millones de años por la depositación de sedimentos provenientes desde el continente. Sedimentos depositados cercanos a la costa forman la base sur de la cuenca Mataquito, aquellos que llegan al frente de deformación han sido acrecionados y litificados debido a la compresión asociado al proceso de subducción en el margen convergente aumentando sus velocidades sísmicas desde la fosa hacia la costa formando el prisma de acreción frontal. Sedimentos más antiguos de roca consolidada metamórfica conforman el basamento continental (Cordillera de la Costa, prisma paleo acrecionario). Separando estas estructuras existe una zona de transición de velocidades sísmicas en la cual se encuentra el “backstop” (contacto entre el prisma de acreción y el basamento continental) coincidente con el límite oeste de los hipocentros de réplicas del Maule 2010 registrados por estaciones sísmicas locales. Hacia el este, la localización espacial de estos hipocentros bajo el basamento continental sugiere que el contacto entre las placas en la zona de subducción puede presentar un abrupto cambio de ángulo. En el manto oceánico superior se obtuvieron velocidades sísmicas menores a las típicas que caracterizan estas estructuras, esta disminución puede estar asociada con la hidratación del manto debido a la infiltración del agua de mar a través de las fallas normales ubicadas en el abombamiento de la placa oceánica.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El 1º de abril del 2014, a las 23:46:45 UTC ocurrió un gran terremoto Mw 8.2 cerca de la locali- dad de Pisagua, en el segmento de la zona de contacto inter-placa donde el mega terremoto de 1877 (Mw 8.8-9.0) definió una brecha sísmica, en la cual no ocurrió un proceso de ruptura significativo en 137 años. En las últimas dos décadas, redes de GPS instaladas en el norte de Chile y el sur de Perú, han proporcionado observaciones que son utilizadas para analizar la evolución espacial y temporal de la deformación de la corteza, particularmente antes, durante y después del terremoto de Pisagua 2014 (Mw 8.2). Dichas observaciones proveen una gran oportunidad de comprender los procesos de deformación inter-, co- y post-sísmica en una misma zona sismogénica, permitiendo mejorar el entendimiento del comportamiento mecánico del contacto sismogénico de subducción. En este trabajo se procesan los datos registrados por receptores GPS en la zona de estudio, obteniendo series de tiempo posicionales diarias y sub-diarias. A partir de estas series de tiempo, se estiman señales de desplazamiento co-sísmico del terremoto de Pisagua 2014 y de la réplica principal, desplazamientos post-sísmicos inducidos por dichos terremotos, y las tasas seculares para el período anterior al terremoto de Pisagua. Estas señales se obtienen utilizando un procedimiento de inversión robusto basado en la norma L1, para ajustar modelos de trayectorias de las series de tiempo posicionales. Una particularidad a destacar de este estudio es que, a diferencia de otros trabajos publicados, la estimación de desplazamientos post-sísmicos considera la superposición de funciones base que representan de mejor forma el comportamiento transiente de la deformación post-sísmica, y que son independientes de la física que normalmente se asume para estos procesos. Utilizando las señales de deformación obtenidas en este trabajo, se estiman modelos de disloca- ción co-sísmica del terremoto de Pisagua 2014 (Mw 8.2), de su principal réplica, y la dislocación post-sísmica asociada a este evento. Estos modelos se calculan mediante inversiones con regularización, en donde el operador de regularización está basado en la sensibilidad de las dislocaciones en el contacto interplaca a las observaciones obtenidas en superficie. Este método permite la obtención de modelos de dislocación robustos, estables y con un mayor nivel de detalle. Se analizan los resultados dentro del contexto sismo-tectónico de la región, comparando los modelos obtenidos con otros modelos de dislocación y acoplamiento para la zona. Se concluye que la interfaz interplaca de la zona tiene propiedades mecánicas bastante heterogéneas, lo que significa que es capaz de acumular grandes esfuerzos. Además, existen barreras sísmicas a los 19ºS y 21ºS, que son capaces de detener el frente de ruptura de sismos comparables al terremoto de Pisagua 2014. Finalmente, se concluye que la zona al sur de los 21ºS, hasta los 23ºS, muestra ser una región con un alto peligro sísmico asociado. / Fondecyt 11140904, CONICYT

Geóloga / Santiago, ciudad capital de Chile, alberga al 40,5% de la población nacional (INE, 2017). Esta concentración ha sido el resultado de su constante crecimiento y expansión areal hacia la periferia. Con el desarrollo urbano la capital ha aumentado su exposición a las amenazas naturales, de las cuales se cuenta cada vez con mayor información gracias al conocimiento científico. La Falla San Ramón (FSR) aparece como una de las potenciales amenazas de Santiago, sobre todo para las comunas precordilleranas. Esta estructura de comportamiento inverso cuenta con evidencias que comprueban su carácter activo, el cual representa dos tipos de peligros: ruptura en superficie y sacudida del movimiento sísmico. A pesar que se ha demostrado la peligrosidad de la FSR, aún no existen medidas para manejar los posibles efectos que un potencial sismo en esta estructura geológica podría tener sobre la megaciudad de Santiago. En este trabajo se busca evidenciar la relación entre la amenaza natural de la FSR y la expansión historiográfica de Santiago. Se analizan además las características y efectos del terremoto del 13 de mayo de 1647, uno de los más destructivos en la historia de la ciudad y cuya fuente aún no está clara, evaluando su posible relación con la FSR. Mediante la georreferenciación de mapas históricos y mapeo de imágenes satelitales se determinan los límites urbanos de Santiago para los años 1552, 1600, 1841, 1895, 1960, 1985, 1994 y 2017. A partir de perfiles topográficos del frente cordillerano se identifican escarpes morfotectónicos. Ambos resultados se unen para determinar que los límites de Santiago han avanzado entre 1960 y 2017 a una tasa promedio de 100,51 ha/año hacia el este de la FSR, cuya traza se ubica en los escarpes. Considerando uno de los múltiples escenarios de ruptura, el área expuesta al riesgo específico de la FSR corresponde a 337.000 has, que constituye el 42 % del área total urbanizada del Gran Santiago. Por medio del análisis de reportes históricos se discute la génesis del terremoto de 1647. El estudio comparativo indica que este terremoto, que afectó al Santiago colonial, correspondería ya sea a un sismo intraplaca de profundidad intermedia o a uno intraplaca superficial (FSR). Se propone al terremoto del 13 de mayo de 1647 como un evento intraplaca de profundidad intermedia de Ms ~7 con epicentro en Santiago a 70 km de profundidad. Sin embargo, no se cuenta con suficientes argumentos para descartar la fuente cortical asociada a la FSR. Se evidencia, a partir de los resultados de este trabajo, que las normas y planes territoriales requieren modificaciones que sean capaces de incluir en ellas la amenaza representada en este estudio. Esto, con el fin de contrarrestar el crecimiento irresponsable, preponderantemente regido por el mercado, que ha llevado a Santiago a ser una ciudad poco o nada sustentable, y en riesgo.

Memoria para optar al título de Geóloga / 05/09/2021

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Este trabajo presenta el procesamiento, análisis y modelamiento de los primeros datos de Geodesia Marina medidos en el margen chileno. El objetivo principal fue desarrollar meto- dologías de procesamiento y análisis de registros de sensores de presión absoluta del fondo marino (APG), para obtener el campo de desplazamiento vertical del fondo oceánico. Por medio de dichas observaciones se infieren transientes, los cuales se modelan con el fin de estudiar las distintas fases del ciclo sísmico en las zonas de subducción de Chile y Japón. Por medio de tales observaciones se busca entender mejor el comportamiento mecánico del contacto interplaca durante el ciclo sísmico. Con el fin de procesar los registros de APGs se desarrollaron metodologías para estimar correcciones instrumentales y de marea, además de implementar un algoritmo para convertir la presión del fondo oceánico a desplazamiento vertical del mismo. Por otro lado, para obtener series de tiempo menos ruidosas se estimó el modo común de error por medio de un análisis de componentes principales. Esto permite no sólo estimar robustamente los parámetros asociados a los transientes sino que también la detección de señales más débiles. Se analizaron dos conjuntos de datos adquiridos durante la fase postsísmica del terremoto de Maule del 2010, M w = 8.8. Los sensores se ubicaron en la región del prisma acrecionario, en la zona norte de ruptura del terremoto. Los períodos de observación, entre 2010-2011 y 2012-2013, permitieron observar transientes sísmicos y asísmicos atribuibles a procesos de de- formación tectónicos. Estas observaciones evidencian la heterogeneidad del comportamiento mecánico del contacto interplaca, lo que se atribuye a diferencias en el régimen de fricción. Se analizaron registros de APG proporcionadas por investigadores japoneses de la Univer- sidad de Tohoku, medidos en la zona norte de la ruptura del megaterremoto de Tohoku-Oki del 2011, M w = 9.0. Se estudió el mayor precursor de este, el terremoto de Sanriku-Oki del 2011, M w = 7.3, gatillado dos días previo a este. Las metodologías de análisis y procesamiento antes descritas permitieron una estimación precisa y robusta de los desplazamientos cosís- mico y postsísmico asociadas al precursor. Con tales estimaciones se obtuvo un modelo del proceso de ruptura que incorpora datos de GPS, strong motion y telesísmico, posibilitando analizar el rol del precursor en la nucleación del terremoto de Tohoku. Finalmente, se diseñó una metodología para invertir el tensor de momento sísmico com- pleto y deviatórico, utilizando observaciones cosísmicas del desplazamiento estático. Se ana- lizaron datos de los terremotos de Tocopilla del 2007, M w = 7.7; de Sanriku-Oki del 2011, M w = 7.3 y de Iquique del 2014, M w = 8.1. Se muestra que a partir de cierta magnitud la aproximación de fuente puntual no es válida y que datos de Geodesia Marina permiten constreñir mejor las soluciones. / CONICYT y su departamento de Relaciones Internacionales a través del proyecto USA 2012-001; de manera adicional por CONICYT a través de la Beca de Magíster Nacional, año 2015

Ingeniero Civil Eléctrico / En el presente trabajo se estudia el impacto en la planificación de la expansión de los sistemas eléctricos de transmisión de modelar el riesgo a que se ve expuesta la infraestructura de generación y transmisión producto de la ocurrencia de sismos de gran magnitud. Para esto se formula un modelo de planificación de la transmisión como un problema de optimización con seguridad probabilística y control correctivo. El cálculo de la probabilidad de ocurrencia de las contingencias en las horas del año en que se producen sismos significativos se realiza a partir de una simulación tipo Montecarlo, donde se generan realizaciones aleatorias de eventos sísmicos, caracterizados por su ubicación, magnitud y atenuación, y para los cuales se determina el impacto en la infraestructura eléctrica a partir de curvas de fragilidad de los componentes considerados susceptibles de fallar (subestaciones, líneas de transmisión y centrales generadoras). El problema de optimización propuesto busca minimizar el costo total de la anualidad de inversión en transmisión, los costos variables de operación anuales y el costo esperado producto de la ocurrencia de contingencias. Lo anterior, sujeto a las restricciones del flujo de potencia DC, restricciones de seguridad que aseguran la operación del sistema en estado de contingencia y la posibilidad de hacer re-despacho correctivo de los generadores a partir de la utilización de sus reservas de subida y bajada. Desde el punto de vista del horizonte de planificación el modelo resuelve el problema estático (e.g. localización y capacidad de transmisión a instalar) y para la modelación de las líneas candidatas se utiliza el disjunctive approach. Con lo anterior se obtiene un problema de optimización lineal entero mixto (MILP, por sus siglas en inglés). Se analizan dos casos de estudio, en primera instancia una red de 4 nodos y posteriormente se utiliza una red de mayor complejidad que corresponde a una versión simplificada del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) de Chile modelado en 42 nodos. Se estudian 3 aproximaciones para la modelación de la amenaza sísmica, para las cuáles se obtienen diferencias en los planes de inversión y operación óptimos en escenarios de alta actividad sísmica. Posteriormente se estudia el impacto a nivel de los planes de inversión óptimos de considerar la resiliencia del sistema mediante el contraste con los casos en que solo se considera la confiabilidad endógena del sistema y cuando no se toman consideraciones de seguridad en las decisiones de inversión. Obteniendo diferentes planes óptimos en cada caso.

Magíster en Gestión y Políticas Públicas / Chile es uno de los países más expuestos del mundo a los desastres naturales, prueba de ello fue lo ocurrido el 27 de febrero del año 2010, en donde fueron principalmente afectadas las regiones del Bio-Bio, Maule y O Higgins. A consecuencia de ello la región con mayor infraestructura patrimonial dañada fue la región de O Higgins, lo que develó nuestra carente historia de política pública en infraestructura patrimonial, la que sólo se resumía al momento de la catástrofe en una Ley de Monumentos Nacionales que data del año 1970, y a la creación de la primera política pública de cultura (2005-2010); bajo la cual el Estado asume la conservación, preservación y difusión del patrimonio cultural de la nación. En base a esos antecedentes, este estudio buscó analizar desde el punto de vista institucional, normativo y de sus contenidos conceptuales, la política pública de infraestructura patrimonial en Chile y su implementación en el Plan de reconstrucción post 27/F en la Región de O Higgins. El estudio tuvo como base la metodología cualitativa y el uso de diversas fuentes de información, cuyos resultados se analizaron con análisis de contenido cualitativo. Se realizó una revisión documental de leyes, normas, informes institucionales, revisión de prensa y entrevistas semi estructuradas a actores claves participes de la implementación del programa de reconstrucción patrimonial en la región de O Higgins. Se analizó la conceptualización de patrimonio, patrimonio urbano, patrimonio vernacular y reconstrucción patrimonial, utilizando el marco conceptual formulado por UNESCO para la conservación y preservación del patrimonio. Asimismo, se analizó la institucionalidad y normativa vigente en la catástrofe y los cambios introducidos post terremoto. Adicionalmente se analizó la implementación de la principal herramienta de reconstrucción patrimonial formulada post terremoto en tres localidades de la región de O Higgins: Lolol, Chépica y Zúñiga; la particularidad de ellas es que el patrimonio vernacular fue prácticamente destruido en su conjunto, razón por lo cual la intervención fue más allá de la intervención de la vivienda, sino de volver a conformar los pueblos, la identidad de los mismos. Se concluyó que: 1) pese a los cambios realizados, la institucionalidad en el ámbito patrimonial es insuficiente; 2) existen déficits de información sobre patrimonio en Chile afectando sus posibilidades de preservación; 3) el programa de reconstrucción tuvo déficits de recursos y de coordinación de los actores institucionales, lo que impidió la reconstrucción en su totalidad, aun cuando se logró recuperar la imagen urbana; 4) falta de mano de obra capacitada en reconstrucción patrimonial y falta de reconocimiento del valor del patrimonio vernacular. Las recomendaciones para nuevos lineamientos en futuras políticas públicas en el ámbito patrimonial se centran en 1 ) Construir una nueva institucionalidad, descentralizada, 2) Utilización de la ley de donaciones culturales, 3) Dar continuidad al programa de reconstrucción patrimonial, 4) Modificar la Ley de Monumentos Nacionales; 5) Promover la participación ciudadana en el ámbito patrimonial; 6) Incorporar el ciclo de gestión de desastres naturales en patrimonio de la Unesco en las nuevas políticas públicas que se desarrollen en el ámbito patrimonial.

El pasado terremoto del 27/02/2010 de magnitud Mw 8,8, afectó una extensa zona de Chile central. Dentro de las zonas que presentaron daño, se cuentan las comunas de Buin y Paine de la Región Metropolitana. Tras el sismo se generaron cuantiosos estudios, de diversas disciplinas, orientados a complementar el conocimiento del comportamiento sísmico de los suelos. En el marco anterior, el presente trabajo de título pretende ser uno de los tantos aportes, teniendo como objetivo general definir las unidades geológicas relacionadas con la respuesta sísmica observada en las comunas de Buin y Paine. A través de la clasificación del relleno cuaternario según su respuesta sísmica, se busca proveer de información útil a las autoridades para la planificación territorial de la zona. Para tales efectos, el estudio contempla el análisis geológico del relleno cuaternario y la evaluación de frecuencias fundamentales del suelo, mediante el método Nakamura, sumado a la incorporación de antecedentes de daños a través de la observación en terreno y estudios de intensidades. En el área de estudio se reconocen depósitos aluviales, fluviales y coluviales, constituidos principalmente por intercalaciones de gravas en matriz areno-limo-arcillosa, con variaciones de su granulometría y espesor. En base a la granulometría dominante y a la geomorfología, se definen unidades geológicas. En la definición de estas unidades se considera la información obtenida de pozos y calicatas disponibles. Los daños más severos, producto del terremoto del 2010, ocurrieron principalmente en las localidades de Valdivia de Paine, Rangue, Abrantes, Pintué y Champa. El daño en estas tres últimas localidades, se asocia a procesos de licuefacción. En cuanto a los resultados obtenidos mediante la técnica de Nakamura, se muestran tres dominios con diferentes tipos de señales: (a) señal plana, ausencia de pico; (b) tres picos de amplitud variable, en las frecuencias 0,5, 2,0 y 5,0 Hz y (c) dos picos de amplitud media, entre las frecuencias de 1,0 y 2,0 Hz. Finalmente, con los resultados obtenidos se distinguieron cuatro zonas de diferente respuesta sísmica: (1) Buena respuesta sísmica: asociada a depósitos principalmente compuestos de gravas, con señales correspondientes al dominio (a); (2) Regular respuesta sísmica: asociada a depósitos coluviales y de ceniza, caracterizadas por una señal correspondiente a los dominios (a) y (c); (3) Mala respuesta sísmica: asociada a depósitos fluviales y de remoción en masa, y (4) Mala respuesta sísmica – suelos potencialmente licuables: asociada a depósitos constituidos por arenas y sedimentos finos con nivel freático somero, relacionadas al dominio de señal (b). Esta última presentó fenómeno de licuefacción en ciertas localidades.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En la presente tesis se estudian los dos terremotos de mayor magnitud ocurridos en el sur de Chile durante el 21 y 22 de mayo de 1960. El sismo Mw 8.1 del 21 de mayo generó una serie de réplicas y daños en la península de Arauco. El sismo Mw 9.5 del 22 de mayo es conocido como el terremoto más grande de la era instrumental, lo cual se atribuye a su gran extensión desde el sur de la península de Arauco hasta el Punto Triple Chileno que generó un tsunami transoceánico que opacó el impacto causado por el terremoto del día anterior. Dado que el conocimiento de los patrones espaciales para ambos sismos es actualmente incompleto, en esta tesis se estiman modelos de deslizamiento estático para los terremotos Mw 8.1 del 21 de mayo y Mw 9.5 del 22 de mayo de 1960. Se generan acelerogramas artificiales a partir de nuevos modelos de ruptura, con lo cual se modelan acelerogramas sintéticos de campo cercano de ambos sismos. Para una validación metodológica se estudian previamente los terremotos Mw 9.0 de Tohoku-Oki (2011) y Mw 8.8 de Maule (2010). Se aplica la metodología estocástica de falla finita implementando funciones de transferencia de amplificación del suelo y simulando registros que se comparan con las observaciones en borehole y en superficie del terremoto de Tohoku-Oki. Se implementa el método de inversión de deslizamiento cosísmico reproduciendo de buena manera los modelos de ruptura ya existentes del terremoto de Maule. También se generan acelerogramas sintéticos comparables con las observaciones de este terremoto. Como resultado de aplicar estos métodos a los terremotos del 21 y 22 de mayo de 1960, se muestra que el terremoto Mw 8.1 del 21 de mayo ocurre en la zona más profunda del contacto interplaca, alcanzando deslizamientos máximos de 4.6 m bajo la península de Arauco. Además se obtienen PGA de 0.6 g que es consistente con los daños observados en las ciudades cercanas al epicentro. Con respecto al terremoto Mw 9.5 del 22 de mayo, se observa que el modelo rompe más de 900 km de extensión, con máximos deslizamientos de 42 m frente a la Isla de Chiloé, y otros deslizamientos mayores a 20 m bajo la ciudad de Valdivia. Estas zonas de alto deslizamiento sumado a los efectos de sitio controlarían los PGA calculados, que para la Isla de Chiloé y Valdivia superaron 1 g. Por otro lado, los modelos de ruptura obtenidos son sustancialmente diferentes a los resultados de otros autores, debido principalmente a la incorporación de deformaciones horizontales del segmento norte del área de ruptura. Estos datos de deformaciones contienen probablemente gran parte del postsísmico del terremoto. Finalmente, se concluye que los modelos poseen incertidumbres a causa del sesgo de los datos utilizados, por lo cual la interpretación de estos resultados debe realizarse con cuidado.

Este trabajo tiene como objetivo analizar el comportamiento de un tramo elevado de la línea 5 del Metro de Santiago durante el sismo del 27/02/2010. En dicho tramo, existe una red de acelerómetros de 12 sensores, que registró dicho sismo, que es el de mayor magnitud que ha afectado a la estructura. La estructuración del tramo es tipo viaducto. Cuenta con un sistema de aislación consistente en placas de neopreno reforzadas, apoyadas sobre capiteles de hormigón postensado soportados por pilares tipo cajón. Sobre las placas de neopreno, se apoyan vigas de hormigón pre y postensado que soportan la losa de hormigón postensado del viaducto. Este estudio comprende un análisis de los registros obtenidos para el sismo del 27/02/2010, tanto en el espacio del tiempo, como en el espacio de las frecuencias. Se comparan las aceleraciones máximas en campo libre, cepa y superestructura; y se determinan desplazamientos por doble integración de los registros en el tiempo. Del análisis de aceleraciones máximas se desprende que en dirección longitudinal, sobre el tablero la aceleración es menor que en la cepa y en las direcciones transversal y vertical son mayores. Además, existe amplificación de las aceleraciones en el tope de la columna, respecto a la base de ésta, en ambas direcciones horizontales. En dirección transversal, es notorio el cambio de frecuencias predominantes entre la viga y la cepa. A través de un análisis espectral, se identifican tres modos en la dirección longitudinal: 1,36 Hz, 2,47 Hz y 6,96 Hz; tres modos en la dirección transversal: 1,25 Hz, 3,03 Hz y 6,76 Hz; y dos modos en la dirección vertical: 5,04 Hz y 7,21 Hz. Además, se calibra un modelo computacional considerando comportamiento no lineal, de manera que reproduzca la respuesta real de la estructura durante el evento sísmico mencionado. Esto se realiza variando la rigidez de los resortes horizontales que modelan el suelo, la rigidez de los apoyos de neopreno, la rigidez del hormigón de la estructura, y el amortiguamiento modal de la estructura.