Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / La minería del caving constituye un gran número de procesos, dentro de los cuales se encuentran los relacionados a las tareas de corte basal o socavación, es decir, generar una excavación suficiente para inducir el hundimiento del sistema. Por su parte las tronaduras de batea producen cambios en las condiciones del macizo rocoso similares a las de hundimiento, debido a la eliminación directa en fases de material rocoso. La etapa siguiente se basa en la extracción del material fragmentado contenido en las bateas para mantener los planes de producción en un periodo de tiempo dado. El ciclo anterior puede verse interrumpido ya sea por problemas: técnico-mineros, económicos, geomecánicos y/o sísmicos. El impacto que generan los incidentes relacionados con la sismicidad inducida por la minería, no sólo tienen una arista económica por pérdida de la capacidad productiva sino también sobre los recursos humanos expuestos a fenómenos de eventos de gran magnitud y estallidos de roca. El entendimiento de los fenómenos sísmicos debido a la actividad minera en procesos de caving, es limitado por la complejidad de los problemas que se suscitan. Se ha observado que las tronaduras de incorporación de área en mina El Teniente, pueden aumentar el peligro sísmico y junto con esto interrumpir la capacidad productiva del ciclo minero. El objetivo de este estudio se basa en la comprensión y caracterización de las tronaduras de incorporación de área y su relación con los mecanismos mediante los cuales se genera sismicidad inducida a partir de estas. Para caracteriza la sismicidad generada por los diversos tipos de tronaduras de incorporación de área se usan formulismos ampliamente utilizados en el análisis de la sismicidad tectónica, como la ley de Gutenberg-Richter y la ley de Omori modificada. Adicionalmente, para el reconocimiento y clasificación de tronaduras con respecto a eventos sísmicos se utiliza modelamiento estadístico mediante regresión logística a partir de los parámetros sísmicos registrados por el sistema de monitoreo sísmico. Los resultados obtenidos indican que la sismicidad inducida por tronaduras de incorporación de área, se debe principalmente a cambios en los esfuerzos en el sistema debido a los cambios geométricos por la excavación realizada. Las tronaduras de socavación tienen un comportamiento sísmico distinto a las de tronaduras de batea. Ambos tipos de tronaduras generan agrupamiento de sismicidad en espacio y tiempo, con magnitudes altas, en un sector cercano a éstas. En un espacio y tiempo de 200 m y 24 hrs el 100% de los eventos de magnitud relevante (momento magnitud mayor a 0,7) se encuentran a menos de 180 m y 2,5 hrs desde el origen para el caso de tronaduras de incorporación de área, mientras que se encuentran a menos de 150 m y 2,5 hrs desde el origen para el caso de tronaduras de socavación. Los parámetros sísmicos permiten clasificar con alta exactitud y eficiencia si el tipo de registro corresponde a una tronadura o a un evento sísmico. De esta forma, es posible disminuir el error asociado en la clasificación de eventos sísmicos que en realidad son tronaduras en mina RENO.

Tesis para optar al grado de Doctor en Ingeniería de Minas / Una característica común en la minería que se realiza en roca competetente es la sismicidad inducida. Esta es resultado de los cambios en los esfuerzos y el fallamiento de la roca alrededor de las excavaciones mineras. Posterior a un evento sísmico, existe un aumento en los niveles de sismicidad que gradualmente decaen con el tiempo, conocido como una secuencia de réplicas. Restringir el acceso a las áreas de la mina por el tiempo suficiente que permita que ocurra este decaimiento de los eventos sísmicos es el enfoque principal de los protocolos de re entrada. Las propiedades estadísticas de las secuencias de réplicas pueden ser estudiadas mediante tres relaciones o leyes sísmicas: (1) Ley de Gutenberg Richter, (2) Ley de Omori Modificada (MOL) para el decaimiento temporal de la sismicidad, y (3) Ley de Båth para la magnitud de la réplica de mayor magnitud. Esta tesis contiene tres partes principales: estimación y correlaciones de los parámetros de las leyes sísmicas para secuencias de réplicas inducidas por la minería, desarrollo de protocolos de re entrada en el espacio tiempo magnitud y el reconocimiento y comportamiento temporal de secuencias de réplicas usando un aglomeramiento espacio tiempo. En la primera parte, se aplicaron las tres leyes sísmicas, además del modelo estocástico de Reasenberg Jones, para estudiar los parámetros de 11 secuencias sísmicas inducidas por la minería en cuatro minas en Ontario, Canadá. Para proporcionar directrices para el desarrollo del protocolo de re entrada, se estudió y aplicó la dependencia de esto parámetros con la magnitud del evento sísmico principal de la secuencia sísmica. Los resultados obtenidos son coincidentes con los que diferentes autores han estimado en sismicidad tectónica. Sin embargo, aparecen algunas "diferencias de escala", especialmente con el valor b de Gutenberg Richter y el valor p de la ley modificada de Omori, encontrando que, en promedio, hay diferencias de +0.35 y -0.2 respectivamente entre los resultados de la sismicidad inducida y tectónica. La segunda parte corresponde al desarrollo de un protocolo estocástico de re entrada en el espacio tiempo magnitud, utilizando las relaciones entre los parámetros sísmicos inducidos y la magnitud del evento principal. Se define un radio de exclusión y una relación entre el tiempo de máxima curvatura y la magnitud del evento principal. Esto permite construir curvas de decaimiento sísmico, proporcionando información sobre los patrones de decaimiento de una secuencia en curso. Finalmente, se propone un rango de probabilidad de ocurrencia de la réplica de mayor magnitud, basado en el modelo de probabilidad de Reasenberg Jones. La última parte consiste en analizar el comportamiento del agrupamiento de la sismicidad inducida por la minería a través del tiempo y el espacio. Usando el criterio estadístico de Akaike para seleccionar los parámetros del aglomeramiento espacio tiempo, fue posible identificar una secuencia de réplicas asociada a un evento principal con magnitud Mw = 0.7. Además, se encontró que la distancia espacio tiempo aparentemente disminuye su valor antes de que ocurra un evento principal, para luego retornar a su valor normal. Todos los hallazgos anteriores proporcionan una aproximación a pautas concisas y bien justificadas para el desarrollo del protocolo de re entrada.

La sismicidad presente en el Perú y la orogenia andina poseen un origen común, la subducción la Placa de Nazca debajo de la Placa Sudamericana, esta convergencia tiene velocidades del orden de 8 cm/año dando forma a la actual topografía caracterizada por la presencia de la Cordillera de los Andes. Durante el periodo íntersísmico la sismicidad posee una distribución espacial bastante compleja, nosotros observamos que la sismicidad se correlaciona con la topografía, donde la placa subducida (slab) presenta una sismicidad con fallas inversas en la zona de antearco volviéndose normales en la zona de trasarco, disminuyendo esta sismicidad entre ambas zonas, específicamente en los Altos Andes (2000m). El peso litosférico de la alta topografía modifica el estado de los esfuerzos tectónicos generando un incremento en el esfuerzo vertical litosférico, el cual produce la compensación del esfuerzo tectónico generado por la subducción, produciendo de esta manera una disminución en la sismicidad. / Seismicity in Peru and the Andean orogeny possess a common origin, the subduction of the Nazca plate beneath the South American plate. This convergence has velocities of 8 cm/yr., giving form to the current topography characterized by the presence of the Andes Cordillera. During interseismic phases the seismicity has a complex spatial distribution, with seismic activity correlating with topography, where the subducting plate (slab) presents seismicity of inverse fault type in the forearc zone, normal seismicity in the backarc zone, diminishing this seismicity between the two zones, specifically in the high Andes (2000m). The lithospheric weight of high topography modifies the state of tectonic stresses, generating an increment in the vertical lithospheric stress, which produces the compensation of tectonic stress generated by subduction, thus producing a decrease in the seismicity.

Este trabajo de título, en el marco del Proyecto Fondecyt No 1050758, tiene como objetivo la estimación del peligro sísmico en la zona cordillerana de Chile Central, comprendida entre las latitudes 34.5ºS y 33ºS y las longitudes 71ºW y 69.5 ºW, para así obtener una herramienta útil para el diseño de estructuras en el lugar. Para cumplir este objetivo se ha probado con dos métodos: uno determinístico consistente en estudiar la sismicidad cortical de la zona estimando fallas máximas en base a las fallas reportadas y la sismicidad asociada a ellas y otro probabilístico en base a catálogos telesísmicos que son analizados en el tiempo para esa zona, suponiendo que estos sismos siguen una distribución estadística en particular. Para la primera parte, se utilizó un programa GIS con el mapa geológico de la zona. Se incluyeron las fallas geológicas reportadas en la región y se superpuso la sismicidad cortical registrada por diversas redes locales instaladas por proyectos de investigación en la región y por el Servicio Sismológico de la Universidad de Chile. Por medio de perfiles de la sismicidad en función de la profundidad se estimó el área de las máximas fallas posibles. Utilizando ecuaciones de escalamiento entre las dimensiones de estas fallas y su desplazamiento promedio, se obtuvo las máximas magnitudes de momento asociadas a cada unas de ellas. Para la segunda parte, se generó un catálogo de sismos en la región en base a datos de las redes locales y mundiales. Se aplicaron métodos estadísticos con el objeto de estimar las ventanas temporales disponibles, para cada magnitud, en las cuales es posible suponer que la sismicidad registrada sigue un proceso de Poisson. Luego, se usó el método de bondad de ajuste para verificar que los datos se ajustan a las distribuciones de Poisson y las distribuciones de valores extremos de Gumbel y Weibull biparamétrica. Se utilizaron estas distribuciones para determinar los distintos períodos de retorno para sismos mayores o iguales a una serie de magnitudes. Mediante un programa computacional desarrollado en este trabajo, en base a los parámetros estimados de las distribuciones ajustadas a la serie de tiempos intereventos del catálogo, se determinó el mapa de intensidades asociadas a las fuentes sísmicas corticales e intraplaca de profundidad intermedia presentes en la zona, y a la combinación de ambas. Adicionalmente con el objeto de analizar la sismicidad espacialmente en esta zona se desarrolló un mapa de los parámetros de la relación de Gutenberg - Richter para determinar las diferentes productividades sísmicas dentro de ella, con esto se pudo obtener un mapa de magnitudes probables con un 10% de excedencia para diferentes períodos de diseño. De esta forma, tanto el mapa de intensidades, el mapa determinístico de magnitudes máximas, el mapa de distribuciones probables, y la determinación de los períodos de retorno de las diferentes magnitudes en la zona, constituyen el resultado final de este trabajo.

Magíster en Minería / Existe suficiente evidencia que asegura que las tronaduras de incorporación de área en roca primaria generan sismicidad inducida, éstas elevan los niveles de peligro sísmico en sistemas de caving, como es el caso de la mina El Teniente, Codelco. El control integral del peligro sísmico resulta fundamental no sólo desde el punto de vista económico, sino también de la amenaza que representa sobre la integridad física de los trabajadores e instalaciones. Es importante analizar la sismicidad e incluso configurar modelos causa-efecto que permitan estimar confiablemente la probabilidad de generar sismos de magnitud relevante (momento magnitud mayor igual a 0,7) luego de una tronadura en la mina Reservas Norte (RENO). Con el uso de modelos analíticos, es posible conocer el periodo de reingreso necesario cuando el sistema se encuentra en alerta sísmica. Por otra parte, mediante la utilización de regresión logística, es factible conocer qué variables geológicas y mineras son las más relevantes en la caracterización del sistema e influencian el aumento del peligro sísmico. Los resultados del presente estudio indican que la aplicación de estos modelos analíticos, entregan una alternativa adecuada para estimar periodos de aislación y proponer un espacio-tiempo óptimo de análisis de secuencias sísmicas. Con esto, es posible ajustar modelos causa-efecto, cuya utilización genera una utilidad económica considerable, cuando el tiempo real de aislación es cercano a 8 horas (utilizado comúnmente en RENO). Por otro lado, las variables geológicas y mineras más importantes en la estimación del peligro sísmico, son las estructuras geológicas principales y el área incorporada o tamaño de la tronadura. En definitiva, este trabajo permitió ajustar distintos modelos con un alto desempeño, cada uno con diferentes características y aplicabilidad dependiendo del usuario.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El presente trabajo busca caracterizar sismotectónicamente el efecto del terremoto Mw 8.4 de Illapel del 16 de septiembre de 2015 en su entorno, y el gatillamiento de sismicidad principalmente al interior de las placas de Nazca y Sudamericana. Para esto, se utilizaron registros sismológicos de las estaciones permanentes operadas por el Centro Sismológico Nacional de la Universidad de Chile para determinar parámetros hipocentrales y de la fuente sísmica de la sismicidad precursora, desde septiembre de 2013 hasta septiembre de 2015, y de las réplicas hasta tres meses después de ocurrido el terremoto principal. El análisis de la sismicidad constó de tres etapas principales. En primer lugar se tiene la localización hipocentral de la sismicidad, para la cual se obtuvo un total de 264 eventos (69 precursores y 199 réplicas) con magnitud local superior a Ml 4.5. Posteriormente, se llevó a cabo el cálculo del tensor de momento sísmico a través de la inversión, mediante búsqueda de grilla, de las formas de onda de 225 sismos, con el fin de obtener tanto una mejor estimación de la profundidad del centroide del evento como de los parámetros de la fuente. Por último, se realizó una clasificación de la sismicidad en función de la profundidad en la que ocurre cada evento y de los parámetros de la fuente sísmica asociada. La clasificación de sismicidad permitió identificar cuatro grupos principales de eventos, cuyo comportamiento antes y después del terremoto principal da cuenta de su efecto tanto en el contacto interplaca como al interior de cada placa involucrada. La sismicidad interplaca tipo thrust es la más abundante tanto antes como después del terremoto Mw 8.4, además, en ambos casos su distribución tiene lugar alrededor de un área de mayor acoplamiento sísmico, la que, a su vez, coincide con la zona de mayor deslizamiento cosísmico. Por otro lado, en la secuencia de réplicas no se observa un aumento sustancial de la sismicidad intraplaca cortical, no obstante esta no es nula, ya que se tiene registro de un evento con fallamiento transpresivo dextral en torno a la Zona de Falla de Atacama y un sismo con fallamiento normal en la bahía de Coquimbo. Por el contrario, tras el terremoto principal ocurre un aumento en la cantidad de sismicidad en el outer-rise respecto a la etapa precursora. Esta sismicidad de réplicas presenta mecanismos focales con profundidades de centroide entre 4 y 10 km de profundidad, y dan cuenta de fallamiento extensional paralelo a la fosa en la parte más superficial de la placa de Nazca. Además, se concluye que este desencadenamiento es una consecuencia directa del alto deslizamiento cosísmico que ocurrió cerca de la fosa oceánica, lo que ocasionó una transferencia de esfuerzos desde el contacto interplaca hacia la zona detrás de la fosa, en esta línea, y debido a la extensión de esta sismicidad, se proponen dos asperezas más cercanas a la fosa, una hacia el Norte y hacia el Sur de la aspereza principal. Más aún, se plantea la hipótesis de que la sismicidad outer-rise puede ser utilizada como un parámetro de restricción para el modelamiento de deslizamiento cosísmico de grandes terremotos interplaca tipo {\it thrust}.

A lo largo del Oroclino de los Andes Centrales, la sismicidad intracontinental debajo del antearco se conecta a la subducción en profundidad. Se puede explicar por la acumulación de esfuerzos generados por el deslizamiento asísmico de la zona de transición (Brittle Creep Fault Zone) en periodo inter-sísmico. A lo largo del Oroclino de los Andes Centrales, la sismicidad intracontinental debajo de la Precordillera y del arco volcánico se distribuye en núcleos sísmicos superficiales. Los sismos mayores de estos núcleos (Mw>5,0) ocurren en general algunos meses después de grandes sismos de subducción de magnitud Mw>7,5, gatillados por el cambio del campo de esfuerzos generado por el periodo co-sísmico y probablemente por el periodo post-sísmico de estos grandes sismos de subducción. La distribución de la sismicidad intracontinental debajo del ante-arco y del arco se encuentra controlada principalmente por la estructura térmica de la litósfera continental. El análisis de imágenes y las observaciones de terreno interpretadas en conjunto con los datos sismológicos muestran que la deformación está particionada en la Precordillera y en el arco volcánico. El arco volcánico se deforma según una gran zona de cizalle paralela al margen cuya cinemática varía a lo largo del Oroclino: sinestral en el Sur del Perú, y dextral en el Norte de Chile. El particionamiento observado se atribuye a la oblicuidad de la convergencia y a la arquitectura del ante-arco y del arco mientras que las variaciones de la deformación a lo largo de Oroclino son principalmente atribuidas a la forma del margen. El análisis sismológico, morfológico y estructural de la deformación indica que el tensor de esfuerzos a lo largo del arco volcánico se caracteriza por un σ2 vertical y que σ1 y σ3 muestran una rotación anti-horaria desde el Sur del Codo hacia el Norte. En efecto σ1 se orienta NE-SW en el Norte de Chile, NW-SE en el extremo Sur del Perú y E-W en el Sur del Perú.

Ingeniero Civil / Este Trabajo de Título tiene como objetivo actualizar el Catálogo de Intensidades e Hipocentros elaborado por el Proyecto SISRA para los sismos chilenos, catálogo que contiene la información de los sismos de magnitud mayor o igual a 4.5 ocurridos en Chile desde 1520 hasta finales del año 1981. Con este propósito, se aprovecha la información proporcionada por cuatro bases de datos internacionales y la base local del Servicio Sismológico de la Universidad de Chile, de los sismos de magnitud mayor o igual a 4.5 ocurridos en Chile desde 1982 hasta el año 2005. Las bases de datos internacionales utilizadas son el catálogo del Nacional Earthquake Information Center (NEIC), del Internacional Seismological Centre (ISC), de Engdahl y del Harvard Seismology. Por tratarse de una base de datos local, la información proporcionada por el Servicio Sismológico se ha aceptado como la más confiable. Por lo anterior, para la confección del Catálogo de Hipocentros se utiliza la información proporcionada por el Servicio Sismológico por sobre la proporcionada por las bases de datos internacionales. En la medida que el catálogo local no proporcione información de un evento, el dato del catálogo de Engdahl se consideró por sobre el catálogo del ISC, y éste por sobre el catálogo del NEIC. Finalmente, establecido los parámetros focales de cada evento se agregó al Catálogo de Hipocentros la información proporcionada por Harvard que no proporcionan las otras fuentes, como lo son las coordenadas del centroide y la representación estereográfica del plano de falla. Con los datos de los parámetros focales de los sismos ocurridos los últimos 24 años, se hace un análisis preliminar que permite visualizar la distribución espacial y temporal de los sismos correspondientes a cuatro mecanismo: sismos intraplaca al exterior de la fosa, sismos de subducción o interplacas, sismos intraplaca oceánica de profundidad intermedia y sismos superficiales o corticales, dividiendo la placa de Nazca en tres segmentos teniendo en cuenta su inclinación. También se obtienen relaciones entre las distintas magnitudes que entregan los catálogos y las relaciones de la frecuencia anual de ocurrencia de los sismos (Ley de Gutemberg y Richter). Del análisis realizado se puede destacar que los sismos que más ocurren son los sismos interplacas e intraplacas de profundidad intermedia, constituyendo los primeros más del 50% del total de los sismos del periodo y los que alcanzan las mayores magnitudes, y entre ambos representan más del 90% de los sismos ocurridos en el país entre 1982 y el 2005, siendo el segmento 2 el con mayor actividad sísmica. Además, para obtener relaciones de Gutemberg y Richter es necesario considerar la fuente sismogénica y el segmento de la placa de Nazca al cual pertenece un sismo. Con la información del Catálogo de Intensidades se realiza un análisis preliminar que permite determinar la distribución de datos de intensidad para cada tipo de terremoto considerando la distancia epicentral y la magnitud para cada uno de los tres segmentos en que se divide la placa de Nazca. De este análisis se concluye que abundan las intensidades menores que V, habiendo sólo 3 sismos que provocaron intensidades mayores que VIII, presentándose un déficit importante de información para determinar una ley de atenuación de la intensidad confiable para un estudio de Riesgo Sísmico por la falta de valores de intensidades que estén asociado con daños en las estructuras.

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