Boletín de Geología

GEOPHYSICAL STUDIES FOR SEISMIC MICROZONATION IN URBAN SEDIMENTARY BASINS IN VENEZUELA

En el marco del proyecto de "Investigación Aplicada a la Gestión Integral del Riesgo en Espacios Urbanos" se realizan estudios en red entre FUNVISIS y universidades locales, con el fin de determinar la amenaza sísmica en las cuencas sedimentarias de Mérida, Valencia, Maracay, Barcelona y Puerto La Cruz, así como en Valle de La Pascua. Para ello, se están adelantando en estas ciudades estudios geofísicos y geológicos, y hasta el momento se dispone de los mapas preliminares de microzonas sísmicas, basados en estudios sísmicos y del período fundamental de vibración del suelo, los cuales se usarán para el cálculo de la amenaza sísmica en superficie, una vez que finalicen los estudios de amenaza sísmica en roca

In the scope of the project "Applied Research for Integrated Risk Management in Urban Areas" studies are done in cooperation between FUNVISIS and local universities, aimed to determine the seismic hazard in the sedimentary basins of the cities Mérida, Valencia, Maracay, Barcelona and Puerto La Cruz, as well as Valle de La Pascua. By means of geophysical and geological studies, to the moment, preliminary maps of seismic microzones, based on seismic studies and determinations of the fundamental period of soil vibration, are available. They will be used for calculating the seismic hazard on the soil surface, as soon as the seismic hazard studies at bedrock are finalized

SIMULATION OF SEISMIC WAVE PROPAGATION, AND AMPLITUDE AND PERIOD CHARACTERISTICS FOR THE SEISMIC MICROZONING OF GUARENAS AND GUATIRE CITIES

Se presentan los resultados de la simulación de la propagación de las ondas sísmicas en la cuenca Guarenas Guatire, estimando la respuesta sísmica 2D del suelo mediante la generación de sismogramas sintéticos. Esta simulación corresponde a la propagación a lo largo de secciones 2D de la cuenca preparadas a partir de la información geológica y geofísica local y regional. Se empleó la técnica denominada método híbrido, que utiliza los métodos analítico (suma modal de ondas superficiales) y numérico (diferencias finitas), para obtener los sismogramas sintéticos hasta una frecuencia de 10 Hz a lo largo de ocho perfiles de dirección norte-sur y sur-norte y tres perfiles oeste-este de la cuenca sedimentaria de Guarenas-Guatire. Se escogieron tres eventos escenarios, ubicados en: La Falla San Sebastián, la Falla Pichao (sist. La Victoria) y la Falla Tacagua, con magnitudes de 7, 6 y 5 Mw, respectivamente. Se obtuvieron los siguientes parámetros en superficie: relación 2D/1D espectral de las componentes horizontales y verticales H/V de la aceleración, y relación 2D/1D del espectro de respuesta de aceleración, para las componentes transversal, radial y vertical. Se elaboraron espectros de respuesta de aceleración horizontal para la superficie a partir de las relaciones promedios de espectros de respuesta (consideradas como funciones de transferencia) y el espectro de respuesta de roca obtenido de un estudio de amenaza sísmica regional

We present the results of the simulation of seismic wave propagation in complex geological media through numerical calculation, estimating the 2D/1D seismic soil response by generating synthetic seismograms. This simulation corresponds to the propagation along 2D sections of the basin prepared by using local and regional geological and geophysical information. The hybrid methods technique was applied, that uses analytical (modal summation of surface waves) and numerical (finite differences) methods to obtain synthetic seismograms up to a frequency of 10 Hz, along 8 north-south and south-north profiles, and 3 east-west profiles crossing the sedimentary basin of Guarenas-Guatire. Three scenario earthquake were chosen, located along:San Sebastian, Pichao (system La Victoria) and Tacagua Faults, with magnitudes of 7, 6 and 5 Mw, respectively. The following ground motion parameters were obtained : 2D/1D spectral ratio of the horizontal and vertical components H/V, and 2D/1D acceleration response spectrum ratio for the transverse, radial and vertical components. Response spectra of horizontal acceleration for the ground surface were developed from averages relations of response spectra (considered as transfer functions) and response spectrum at bedrock obtained from a regional seismic hazard study

2D MODELLING OF THE SEISMIC RESPONSE FOR BARQUISIMETO AND CABUDARE CITIES FOR MICROZONATION STUDIES

Se presentan los resultados preliminares del modelado numérico de las ondas sísmicas superficiales a lo largo de cuatro perfiles en las ciudades de Barquisimeto y Cabudare. Este modelado 2D se llevó a cabo usando una técnica que combina un método analítico (suma modal) con un método numérico (diferencias finitas) para obtener la respuesta sísmica en términos de la generación de sismogramas sintéticos. Se emplearon dos eventos sísmicos escenarios de magnitudes 6,0 y 7,0 Mw. Las razones de los espectros de respuesta 2D/1D muestran que la componente vertical sufre amplificaciones de hasta un factor 6, para frecuencias alrededor de 2Hz, mientras que las componentes horizontales amplifican hasta un factor de 2 para frecuencias alrededor de 1Hz. Adicionalmente, se observaron aumentos en la amplitud y duración de la señal sísmica en los bordes de la cuenca sedimentaria

The preliminary results of the 2D superficial seismic wave modeling along four cross sections through the Barquisimeto and Cabudare cities are presented. The 2D modeling was done using a technique that combines an analytical method (modal summation) with a numerical method (finite difference) in order to obtain the seismic response in terms of synthetic seismograms generation. We used two seismic scenarios with magnitude 6.0 and 7.0 Mw. The 2D/1D spectra ratio shows the vertical component of the acceleration with an amplification factor 6, around 2 Hz; whereas the horizontal components have amplification of factor 2, around 1 Hz. We also observed an increase in amplitude and duration of the seismic signal at the edge of the sedimentary basin

CALIBRATION OF THE GEOLOGICAL/GEOPHYSICAL SUBSURFACE MODEL FOR BARQUISIMETO AND CABUDARE USING SEISMIC METHODS AND SURFACE RESPONSE SPECTRA

En el marco del proyecto de microzonificación sísmica de Barquisimeto y Cabudare, se ha llevado a cabo la adquisición de datos geológicos, geofísicos y geotécnicos con el objetivo de obtener las características de los sedimentos someros y profundos, tanto de la terraza aluvial de Barquisimeto como de la cuenca de tracción de Cabudare. En este trabajo se utilizan datos de siete (7) perfiles sísmicos de refracción, realizándose una reinterpretación a partir del análisis de secciones sísmicas de microtremores bajo la metodología ReMi, la cual ayudó a definir el perfil de velocidades de ondas de corte Vs hasta el tope del basamento rocoso. Estos resultados se integran con la información geológica y geotécnica disponible, construyéndose modelos geológicos - geofísicos sobre los cuales se calcula la respuesta espectral en superficie tomando en cuenta la influencia y las características del depósito de suelo que servirá luego para el cálculo de las formas espectrales en superficie según las clases de sitio en Barquisimeto y Cabudare. A partir de la adquisición de datos de sismos reales (Mw = 6.4, Tucacas 29 de septiembre de 2009), en un observatorio acelerográfico instalado en la terraza aluvial de Barquisimeto en el marco del proyecto, fue posible realizar una calibración de los resultados de las metodologías sísmicas. Utilizando el acelerográma adquirido a la profundidad en roca, se pudo obtener la respuesta espectral en superficie del suelo (a partir de la convolución de éste con el perfil de velocidades Vs calculadas) y compararla con el espectro de respuesta adquirido por el mismo observatorio acelerográfico en la superficie mostrando un buen ajuste entre las formas espectrales obtenidas

In the frame of Barquisimeto and Cabudare seismic microzoning project, we have carried out the revision of geological, geophysical and geotechnical data, with the purpose to obtain the characteristics of shallow and deep sedimentes of both Barquisimeto alluvial terrace and the Cabudare pull-a part basin. For this study, we have used data from seven refraction seismic profiles acquired previously in the area. A reinterpretation applying refraction microtremor (ReMi) method was done in Barquisimeto, which helped to define the shear wave velocity profile. In order to define a geological/geophysical model, these results were integrated with available geological and geotechnical information. The geological/geophysical model was used to calculate the surface response spectrum, useful in engineering design, taking into account the soil depth influence and its characteristics. With this information, the surface spectral response at Barquisimeto and Cabudare was calculated according to the sites conditions. On the other hand, with the acquisition of real earthquake data (Tucacas Mw = 6.4 - September 29, 2009), acquired through an accelerograph observatory installed in the frame of the microzonig project, it was possible to perform a calibration of the soil profile and spectra. Using the accelerograms from the observatory at bedrock, we calculated the spectral response at the soil surface by dynamic modeling, and the result was compared with the response spectrum acquired by the observatory at the surface, from the same earthquake, showing a good fit between both spectra form

PRELIMINARY SEISMIC MICROZONES DETERMINATION OF THE MERIDA METROPOLITAN AREA

Para contribuir con la microzonificación sísmica del área metropolitana de Mérida se realiza una caracterización geofísica del suelo, aplicando métodos de ruido sísmico ambiental, gravimetría y sísmica de refracción, entre otros. A partir de la técnica de ruido sísmico ambiental se obtienen periodos fundamentales que oscilan entre 0,2 y 2 segundos, los cuales presentan una buena correlación con los espesores de los sedimentos, obtenidos a partir de la gravimetría, y cuyos valores varían entre 12 y 130 m. La sísmica de refracción, a través de 62 perfiles sísmicos, establece modelos de velocidades tanto para las ondas P como para las ondas S de las capas más superficiales, hasta una profundidad máxima de 15 m. Todos estos resultados sirven de base para elaborar el mapa preliminar de microzonas sísmicas que clasifica el área metropolitana en tres partes: la zona 1-1 representada por velocidades de ondas de corte (Vs) desde 350 hasta 650 m/s y espesores de sedimentos entre 0 y 60 m; la zona 1-2 con velocidades Vs desde 350 hasta 650 m/s y espesores de sedimentos de más de 60 m y la zona 2-1 con velocidades Vs iguales ó mayores a 650 m/s y con espesores de sedimentos de 0 a 60 m

To contribute to the seismic microzonation of the Mérida metropolitan area, a geophysical characterization of the soil, applying methods of ambient seismic noise, gravity and seismic refraction, is performed. From the ambient seismic noise technique, fundamental periods ranging from 0.2 to 2 seconds are obtained, which have good correlation with the sediments thicknesses, obtained from gravimetry, that shows values ranging between 12 and 130 m. The seismic refraction, through 62 seismic profiles, establishes velocity models for the shallow layers up to a maximum depth of 15 m for both P and S waves. All these results provide a basis for a preliminary microzonation map that classifies the metropolitan area into three parts: the zone 1-1 with shear wave velocities from 350 to 650 m/s and sediments thicknesses between 0 and 60 m, the zone 1-2 with shear wave velocities from 350 to 650 m/s and sediments thicknesses greater than 60 m, and the area 2-1 with shear wave velocities equal to or greater than 650 m/s and sediments thicknesses between 0 and 60 m

VP AND VS DETERMINATION OF THE OUTCROPING ROCK UNITS IN THE MERIDA METROPOLITAN AREA, VENEZUELA

Para los alrededores del área metropolitana de Mérida se determinó, mediante sísmica de refracción, las velocidades de propagación de las ondas P (Vp) y S (Vs) en los afloramientos de los distintos tipos de rocas predominantes de las asociaciones Sierra Nevada, Tostos y Mucuchachí, y las formaciones Palmarito, Sabaneta, La Quinta, Aguardiente, La Luna y San Javier. Para los casos de las asociaciones Sierra Nevada y Tostos, la Vs se calculó a partir de la Vp y el coeficiente de Poisson. La extensión de las líneas sísmicas varió de 24 m a 26 m, utilizando en todos los casos 48 geófonos verticales e igual número de horizontales, y como fuente de energía una mandarria. La adquisición de los registros sísmicos fue llevada a cabo directamente sobre los afloramientos, por lo que en los casos de rocas más competentes no se pudo insertar directamente los geófonos, y como medida alternativa se utilizó la técnica de insertarlos en bloques de concreto. Los arribos de las ondas P se obtuvieron de los registros de los geófonos verticales y los de la S (SH) de los horizontales. Los resultados de este trabajo ofrecen, información de las velocidades de las ondas P y S de las principales tipo de roca en superficie, y puede servir de complemento a investigaciones de sísmica profunda

For the predominant rock type of outcrops in the surroundings of the metropolitan area of Mérida city, compressional (Vp) and shear (Vs) wave velocities were determined using seismic refraction. These outcrops correspond to the Sierra Nevada, Tostos, and Mucuchachí Associations, and Palmarito, Sabaneta, La Quinta, Aguardiente, La Luna, and San Javier formations. Vs values for Sierra Nevada and Tostos Associations were estimated from Vp values and laboratory measured Poisson ratio. The length of the seismic lines ranged from 24 m to 26 m, using for all cases 48 vertical geophones and an equal number of horizontal geophones. A sledgehammer was used as energy source. The seismic acquisition was carried out directly from the outcrops. However, for the cases of more competent rocks, the geophones could not be placed directly, so they were inserted in concrete blocks to keep them firm and vertical. The P waves arrivals were obtained via the vertical geophones and the S (SH) waves arrivals were obtained via the horizontal geophones. The results of this investigation offer information of P and S wave velocities of the main surface rock types, which could be useful as complementary data for future deep seismic sounding studies

MAP OF SOIL UNITS AND SURFACE LITHOLOGY AS A CONTRIBUTION TO THE OVERALL PROJECT RISK MANAGEMENT IN URBAN SPACES - MÉRIDA PHASE, VENEZUELA

La investigación llevada a cabo dentro del proyecto intitulado "Gestión integral de riesgos en espacios urbanos (Fase Mérida)" enmarcado en el macro proyecto Misión Ciencias, tuvo como objetivo en su componente geológico_ geomorfológico_ geotécnico elaborar un mapa de susceptibilidad ante movimientos en masa en el área metropolitana del Municipio Libertador del estado Mérida, el cual resulto de la integración de cinco variables condicionantes a la estabilidad: pendiente, vegetación, geomorfología, cinemática y unidades de suelo, y litología superficial. Para efectos del artículo se expondrá una de las principales variables utilizadas, el mapa de unidades de suelo y litología superficial. Este mapa representa una propuesta a ser incluida dentro de los mapas de susceptibilidad, ya que permite cartografiar la distribución areal de los materiales geológicos superficiales en base a su estado físico-geomecánico, condición no considerada en los análisis clásicos. En función de esta nueva metodología, se logró caracterizar diecisiete unidades de material superficial, considerando: resistencia, grado de fracturamiento, meteorización y comportamiento geomecánico de los materiales, estableciéndose además niveles de propensión a la inestabilidad

Research carried out within the project entitled "Integrated risk management in urban areas (Mérida Phase)" framed in Science Mission project, had as main objective (geological - geotechnical-geomorphological component) produce a map susceptibility to mass movements in the metropolitan area of Libertador Municipality of Mérida, which resulted from the integration of five conditions to the stability variables: slope, vegetation, geomorphology, kinematics and ground units and surface lithology. For purposes of the article will present one of the main variables used, the map units of soil and surface lithology. This map represents a proposal to be included within the susceptibility maps, allowing mapping the distribution area of surface geological materials based on their physical and geomechanical state, condition not considered in the classical analysis. Based on this new method, it was possible to characterize seventeen units surface material, considering: resistance, degree of fracturing, weathering and geomechanical behavior of materials, also establishing levels of propensity to instability

ESTUDIO PRELIMINAR DEL PROCESO FOCAL DEL SISMO DEL 12 DE SEPTIEMBRE DE 2009, OCURRIDO FRENTE A LA COSTA CENTRO OCCIDENTAL DE VENEZUELA, UTILIZANDO ONDAS DE CUERPO

Se investiga el proceso de ruptura del sismo del 12 de septiembre de 2009 (latitud: 10,69º N; longitud: 67,87º O; magnitud: Mw 6,3), ocurrido en la región centro-occidental de Venezuela, frente a la costa de Morón. A partir de polaridades P y pP se construyó el mecanismo focal que muestra un tipo de fallamiento rumbo-deslizante, con un plano nodal de rumbo 272º (orientación este-oeste), buzamiento 86º y ángulo de deslizamiento -172º, y otro plano de rumbo 181º (norte-sur), buzamiento 82º y ángulo de deslizamiento -4º. Los efectos de directividad, claramente observados en las ondas de cuerpo, permitieron determinar que el plano de falla es el de orientación este-oeste y que la ruptura se propagó en sentido de este a oeste. Usando la diferencia temporal de las llegadas entre la fases pP y P se obtuvo un valor promedio para la profundidad focal de 12 km. Se modelaron las señales correspondientes a las fases P, pP, sP, pwP, swP, y múltiples de la pwP y de la swP de seis estaciones banda ancha y las correspondientes a las fases SH y sSH de cuatro estaciones banda ancha. Para ajustar las señales sintéticas con las registradas fue necesario tomar en cuenta la topografía de la interfase agua-corteza de la región epicentral. El momento sísmico promedio se estimó en 3,47E+18 Nm (6,29 Mw), la longitud de ruptura en 8,7 km y la caida de esfuerzos sísmicos en 52,5 bars

This study investigates the rupture process of the September 12, 2009 earthquake (latitude: 10,69º N; longitude: 67,87o W; magnitude Mw=6.3), which occurred in western central Venezuela, off the coast of Morón. Focal mechanisms solution from P and pP polarities shows a strike slip faulting, where one of the nodal planes has strike 272º (east-west orientation), dip 86º and slip angle -172º, and the other one has strike 181º (north-south orientation), dip 82º and slip angle -4º. Body waves show clear directivity effects, that are best explained assuming a rupture that propagated from east to west, implying that the first nodal plane is the fault plane. Using arrival times differences between pP and P phases, an average value of 12 km was obtained for the focal depth. Records of the P, pP, sP, pwP, swP, and multiples of the pwP and swP phases from six broad band stations and of the SH and sSH sismo del 12 de septiembre de 2009 phases from four broad band stations were modeled. To obtain a good fit between the observed and the synthetics records, it was necessary to take into account the topography of the water-crust interface of the epicentral region. The average seismic moment was estimated in 3.47E+18 Nm (6,29 Mw), the rupture length in 8.7 km and the stress drop in 52.5 bars