REPORTE DE ACELERACIONES DEL SISMO DE PUEMBO - 01 DE JULIO DE 2024

El día lunes 1 de julio de 2024 a las 00h27 (tiempo local, TL) se registró un sismo de magnitud 4.2 MLv (4.1 Mw - magnitud preferida), cuyo epicentro se localizó 1.7 km al sur oeste de la población de Puembo (estrella roja en figura 1), en la provincia de Pichincha.

Figura 1. Ubicación del sismo principal (estrella roja) de magnitud 4.2 MLv (4.1 Mw) ocurrido el 1 de julio del 2024 y sus réplicas (círculos rojos). Las líneas discontinuas azules señalan los trazos de las fallas (inferidas) del Sistema de Fallas de Quito (QFS). Los triángulos verdes marcan la ubicación de las estaciones sísmicas y acelerográficas analizadas en el presente informe.

Posterior a este evento, y hasta la publicación del presente informe, 7 réplicas con magnitudes entre 0.6 MLv y 3.1 MLv han sido localizadas (tabla 1 y círculos rojos en figura 1).

Tabla 1. Parámetros del sismos principal (resaltado en rojo) y réplicas registrados y localizados por la red nacional de estaciones sismográficas.

Este sismo tuvo su origen en el segmento central Ilumbisí – El Batán – La Bota, del Sistema de Fallas de Quito (SFQ, figura 1). Tectónicamente, el SFQ se ubica bajo la ciudad de Quito en dirección NNE-SSW, y está formada de fallas inversas, cuyos trazos no afloran en superficie. Los planos de falla de los segmentos que componen el SFQ tienen un rumbo aproximado N-S y en general buzan alrededor de 45º al occidente. Cada segmento es principalmente compresivo con componentes transcurrentes menores, lo que se evidencia por la geometría escalonada del sistema (líneas discontinuas azules en figura 1). El sistema de fallas está progradando hacia el este con estructuras que afectan los sectores de Tumbaco y Puembo. Se estima por la localización que, la falla fuente de este sismo es el segmento que corresponde a la quebrada Gualpi, al oeste del Aeropuerto de Tababela.

Dentro del segmento central del SFQ, en los últimos 10 años, se han registrado 7 sismos con magnitudes comprendidas entre 3.9 MLv y 4.7 MLv (3 en 2016, 1 en 2021 y 2 en 2023); la mayoría de estos sismos fueron ampliamente sentidos en Quito, y algunos de ellos ocasionaron daños no estructurales dentro de la ciudad.

Red de Monitoreo

El sismo y sus réplicas fueron registradas por las estaciones de la Red Nacional (EC) de Sismógrafos (RENSIG) y de Acelerógrafos (RENAC). El análisis de aceleraciones máximas se lo hizo en los acelerogramas de estaciones ubicadas en la cuenca de Quito y sus alrededores. El listado total de estaciones usadas se detalla en la figura 2. Para mejorar el gap azimutal se usaron además, dos estaciones de la red mundial (AM) [Raspishake, Raspberry Shake, S.A. (2016), https://doi.org/10.7914/SN/AM].

Figura 2: Listado con red, código, distancia epicentral y tipo de las estaciones usadas en el análisis de aceleraciones máximas. La ubicación geográfica de las estaciones se la muestra en la figura 1.

Parámetros del sismo

El sismo se originó a las 00:27 (TL). La magnitud medida en las componentes verticales de las estaciones (MLv) se calculó en 4.2, mientras que la magnitud momento (Mw) calculada en base a la inversión de los registros sísmicos fue de 4.1 (figura 3).
El sismo se localizó con 93 fases en las coordenadas -78.3845 y -0.1671; a una profundidad cercana a los 15 Km. El mecanismo focal obtenido por medio de la inversión de formas de onda (figura 3), muestra un sistema puramente compresivo, que concuerda con el movimiento del segmento central del SFQ donde se lo localiza.

Figura 3: Mecanismo focal (inverso) obtenido mediante una inversión de formas de ondas (panel derecho) junto con las estaciones sismográficas (triángulos en el mapa) que se usaron en el proceso de inversión.

Cálculo de picos de aceleración

Los picos de aceleración (PGAs, cm/s/s) se calcularon a partir de los acelerogramas del sismo en las estaciones listadas en la figura 2. Los valores de los PGAs se los obtuvo filtrando las señales entre 0.02 y 25 Hz y corrigiendo la respuesta instrumental de los equipos. Para las estaciones usadas se calculó también las componentes radiales y tangenciales en relación a la localización del sismo.

En la estación más cercana al epicentro del sismo (PUEM, 3.62 km) se obtuvo un valor de aceleración pico de 103.29 cm/s/s en la componente radial, mientras que en la componente este de AEPN (12.92 km) se registró el valor más alto de aceleración, 145.04 cm/s/s. FENY, IESS, AEPN y SANF muestran valores de aceleración pico más altos que lo esperado a las distancias epicentrales a las que se encuentran estas estaciones.

La figura 4 muestra los valores de aceleración pico para cada componente de cada una de las estaciones usadas en el análisis.

Figura 4: Listado con el código de estación y el pico de aceleración por componente. Los valores máximos para cada estación han sido subrayados.

En la figura 5 se muestra la distribución espacial de los valores pico de aceleración en coordenadas polares. El radio corresponde a la distancia y los ángulos al azimut, desde el epicentro del sismo (punto 0,0) a la ubicación de cada estación.

Figura 5: Distribución espacial de los valores de aceleración pico medidas. El centro está definido por el epicentro del sismo, y el radio representa la distancia, los anillos señalan las distancias 3, 10 y 30 km. El color señala los valores de aceleración mientras que el símbolo muestra la componente por estación en la cual se midió el valor pico.

Espectros de respuesta

Los espectros de respuesta sirven como una aproximación (simplificada) de cómo estructuras con diferentes periodos naturales de vibración, oscilan en respuesta a un sismo. Las curvas de aceleración pseudo-espectral se las calculó en las componentes horizontales de las estaciones considerando un valor de amortiguamiento del 5%. La figura 6 muestra los acelerogramas del sismo y los pseudo-espectros de respuesta calculados para las componentes este y norte de la estación AEPN.

Figura 6: Acelerogramas del sismo registrado en las componentes este (HNE) y norte (HNN) en la estación AEPN (panel superior) junto con los pseudo- espectros de respuesta elástica calculados (panel inferior).

Para la componente radial de la estación PUEM el valor máximo de aceleración pseudo-espectral (PSa) de 403.73 cm/s/s tiene una frecuencia de 7.52 Hz (0.133 s), mientras que en la componente este de la estación AEPN (figura 4) el valor máximo de PSa fue de 490.56 cm/s/s a una frecuencia de 7.69 Hz (0.13 s). Al sur de la ciudad en la componente este de ZALD el valor máximo de PSa de 104.94 cm/s/s se lo observa a 4.16 Hz (0.24 s).

La figura 7 muestra los valores máximos de aceleración pseudo-espectral (PSa) y sus frecuencias correspondientes (Hz) calculados a partir de los acelerogramas.

Figura 7: Listado con el código de estación, la componente y el pico de aceleración (PGA), junto con el valor máximo de aceleración pseudo-espectral (PSa) y la frecuencia y periodo estructural.

Duración significativa

A partir del cálculo de la intensidad de Arias se obtuvo la duración significativa del registro del sismo en cada estación. La duración significativa corresponde al intervalo de tiempo entre el 5% y 95% de la curva normalizada de la intensidad de Arias, y este valor (en tiempo) se relaciona con la duración de la fase más energética del sismo.

La figura 8 muestra los acelerogramas del sismo registrado en la componente este de la estación IESS y en la componente norte de la estación ZALD, junto con las curvas de la intensidad de Arias, donde se muestra la duración significativa en cada registro.

Figura 8: Acelerogramas e intensidad de Arias normalizada para la componente este (HNE) de la estación IESS (panel superior) y la componente norte (HNN) de la estación ZALD (panel inferior). La duración significativa esta resaltada en rojo, 3.46 s para IESS HNE y 12.86 s para ZALD HNN.

La duración significativa para cada componente de cada estación es presentada en la figura 9, donde se observa que las estaciones con PGAs más altos, son, en general, las que presentan los tiempos más cortos.

Figura 9: Duración significativa calculada a partir de la curva normalizada de la intensidad de Arias entre el 5% y el 95% para las tres componentes de cada estación.

Conclusión

El sismo registrado el 1 de julio de 2024, ocurrió dentro del segmento central del sistema de fallas de Quito. La magnitud, distancia y poca profundidad del sismo hicieron que sea ampliamente sentido en Quito, y los picos de aceleración observados al centro norte de la ciudad explican los daños en mampostería reportados.

El análisis de los registros acelerográficos muestra que en la zona centro norte se encuentran altos valores de aceleración (componente este de IESS, 102.78 cm/s/s; componente este de AEPN, 145.04 cm/s/s). La variación de la energía sísmica liberada, estimada a partir de la intensidad de Arias, permitió calcular la duración significativa del sismo, mostrando que en los puntos de máxima aceleración se tienen tiempos de duración significativamente menores (6.11 s en AEPN), en comparación a estaciones ubicadas al sur (13.43 s en ZALD).

Dentro del análisis realizado, se observa que los picos mas altos de aceleración pseudo-espectral se localizan en el centro norte de Quito con periodos aproximados a 0.13 s (7.69 Hz).

En resumen, se observa una zona estrecha comprendida entre el occidente y sur-occidente del epicentro, en donde los valores de aceleración son anormalmente altos, con respecto a las aceleraciones que se registraron en la zona sur y norte de la ciudad, a distancias similares, o incluso, menores. Este efecto no está claramente entendido, y algunas hipótesis podrían explicar este fenómeno: 1) el segmento que se deslizó sobre la falla al momento del sismo, es justamente donde se concentraron las mayores aceleraciones, o 2) por efectos de sitio debido al relleno y/o la forma de la cuenca.

NOTA: Los acelerogramas usados en este informe pueden descargarse desde el siguiente link: https://www.igepn.edu.ec/registros-acelerograficos/formulario-registros-acelerograficos. Para acceder a los datos es necesario crear un usuario en nuestra página web. Una vez creado el usuario, se navega en el menú de la izquierda al enlace de interés.

El Instituto Geofísico se encuentra monitoreando y cualquier novedad será informada.

Jefe T.; Analista V.
PACHECO D, PÉREZ D

Colaboradores del Informe
ALVARADO A, CÓRDOVA A, PALACIOS P, SEGOVIA M, VACA S, VIRACUCHA C
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional