I. INTRODUCCI�N
LOS TERREMOTOS constituyen una de las cat�strofes naturales m�s devastadoras y m�s aterradoras que existen. La Tierra, fuente y s�mbolo de lo constante, firme e imperecedero, es s�bitamente sacudida y rota, atemorizando al hombre que encara el fen�meno con su condici�n de mortal y su impotencia ante las fuerzas enormes de la naturaleza.
En unos cuantos momentos, miles de personas pueden perder bienes, salud, seres queridos y, tal vez, la vida. Algunos terremotos han llegado a causar cientos de miles de muertes y graves da�os en �reas de miles de kil�metros cuadrados, y se recuerdan como fechas dolorosas de la historia de la humanidad.
Desde tiempos hist�ricos se guarda la memoria de un gran n�mero de terremotos destructivos; sin embargo, la ciencia que se dedica al estudio sistem�tico de �stos es bastante reciente.
Resulta instructivo recordar la cantidad de v�ctimas que puede causar un terremoto para tomar conciencia de la importancia de su estudio y de la necesidad de contar con una preparaci�n adecuada para enfrent�rseles. A continuaci�n se presenta una lista, necesariamente muy incompleta, de los sismos hist�ricos m�s significativos (excluyendo los ocurridos en M�xico que ser�n listados m�s abajo), sea por su tama�o, por el n�mero de v�ctimas que causaron, o por estar relacionados con alg�n desarrollo sismol�gico. Las cantidades entre par�ntesis son magnitudes de diferentes tipos, cuyo significado ser� explicado m�s adelante; el s�mbolo ~ significa "del orden de".
Turkmenia (ex URSS), 2 000 a.C. "algunos" muertos.
Daipul (India), 893, 180 000 muertos.
Ardabil (Ir�n), 23 de mayo de 893, 150 000 muertos.
Ganzah, Aleppo (Siria) 8 de septiembre de 1138, 230 000 muertos.
Mar Egeo, 120 1, 100 000 muertos.
Egipto, Siria, 5 de julio de 1201, 1 100 000 muertos.
Lisboa (Portugal), 26 de enero de 1531, 30 000 muertos.
Shansi (China), 1556, 830 000 muertos.
Sicilia (Italia), 9 de enero de 1693, 93 000 muertos.
Sicilia (Italia), 11 de enero de 1693, 60 000 muertos.
Sicilia (Italia), septiembre de 1693, 100 000 muertos.
Hokkaido (Jap�n), 30 de diciembre de 1730, 137 000 muertos.
Pek�n (China), 30 de noviembre de 173 1, 100 000 muertos.
Calcuta (India), 11 de octubre de 1737, 300 000 muertos.
Lisboa (Portugal), 1 de noviembre de 1755 (M~8.7), 62 000 muertos.
Tabr�z (Ir�n), 1779-1780, 100 000 muertos.
N�poles (Italia), 16 de diciembre de 1875 (M ~ 6.5), 12 000 muertos.
Per� y Ecuador, 13 de agosto de 1868, 250 000 muertos.
Per� y Ecuador, 16 de agosto de 1868, 70 000 muertos.
Riku-Ugo (Jap�n), 15 de junio de 1896, 27 120 muertos.
Assam (India), 12 de junio de 1897 (M ~ 8.7), 1 500 muertos.
Yakutat Bay (Alaska), 3 de septiembre de 1899 (M ~ 8.3).
Yakutat Bay (Alaska), 10 de septiembre de 1899 (M~ 8.5).
Quetzaltenango (Guatemala), 19 de abril de 1902 (M= 8.3), "muchos" muertos.
San Francisco (EUA), 18 de abril de 1906 (M=8.3, Mw = 8.2), 700 muertos.
Santiago y Valpara�so (Chile), 17 de agosto de 1906 (M = 8.6, Mw = 8.2), 20 000 muertos.
Messina (Italia), 28 de diciembre de 1908 (M = 7.5), 29 980 muertos.
Kansu (China), 16 de diciembre de 1920 (M = 8.5), 200 000 muertos.
Kwanto (Jap�n), 1 de septiembre de 1923 (M = 8.3, Mw = 7.9), 100 000 muertos.
Nan-Shan (China), 22 de mayo de 1927 (M = 8.3), 200 000 muertos.
Assam (India), 15 de agosto de 1950 (Ms = 8.7, Mw = 806), 574 muertos.
Kamchatka (ex URSS), 4 de noviembre de 1952 (Ms = 8.2 - 8.4, Mw = 9), "muchos" muertos, tsunami.
Aleutianas (EUA), 9 de marzo de 1957 (M = 8.3, Mw = 9. 1), tsunami.
Chile, 21 de mayo de 1960 (M = 7.3 - 7.5)
Chile, 22 de mayo de 1960 (M = 8.5, Mw = 9.5!), 4 000 a 6 000 muertos.
Anchorage (Alaska), 28 de marzo de 1964 (M = 8.5, Mw = 9.2), 114 muertos, tsunami.
Aleutianas (EUA), 4 de febrero de 1965 (M = 7.7, Mw = 8.7), 400 muertos.
Ancash (Per�), 31 de mayo de 1970 (M = 7.7 - 7.8, Mw = 7.9), 50 000 a 70,000 muertos.
Guatemala, 4 de febrero de 1976 (Ms = 7.5), 23 000 muertos.
Tang-Shan (China), 27 de julio de 1976 (Ms = 7.9), 655 200 muertos.
Valpara�so (Chile), 3 de marzo de 1985 (Mw = 8.0).
Como puede observarse en la lista anterior, no siempre son los terremotos m�s grandes (los de mayor magnitud) los que causan mayor n�mero de desgracias. Otros factores que influyen grandemente en la cantidad de da�os que produce un terremoto son: la densidad de poblaci�n en las regiones cercanas al lugar de ocurrencia del terremoto (por ejemplo, el enorme terremoto de Alaska de 1964 caus� muy pocas v�ctimas, mientras que el relativamente peque�o terremoto de Anatolia de 1939 caus� muchas); la profundidad del foco (el lugar donde comenz�) del terremoto (los terremotos someros, como el de Guatemala de 1976, causan gran n�mero de v�ctimas); el tipo de construcci�n en la zona afectada y las condiciones locales del suelo; la posibilidad de que el terremoto "dispare" otros desastres colaterales, como inundaciones, aludes (como los causados por el terremoto de Per� de 1970, que causaron un enorme n�mero de v�ctimas al sepultar la ciudad de Yungay) o incendios [que provocaron el mayor n�mero de da�os en los sismos de Kwanto (1923) y de San Francisco (1906)] la hora local de ocurrencia del terremoto (generalmente causan m�s v�ctimas los que ocurren de noche, cuando las gentes se encuentran dormidas en sus casas; aunque, si las construcciones m�s afectadas son edificios grandes, puede haber gran n�mero de desgracias en lugares como f�bricas, escuelas, almacenes, etc.) y, finalmente, las condiciones del tiempo (el n�mero de muertos es mayor cuando los damnificados deben enfrentarse a fr�os o calores excesivos; condiciones clim�ticas adversas pueden tambi�n entorpecer las labores de rescate).
M�xico es uno de los pa�ses m�s s�smicos del mundo (Figura 1). Su geolog�a
refleja, como veremos m�s adelante, que gran parte de su territorio est� sometido
a enormes esfuerzos que causan, entre otros efectos, grandes terremotos. Es
raro el habitante de la costa occidental, o del sur o centro de M�xico que no
haya sentido alguna vez un terremoto.
Figura 1. Sismicidad de M�xico y Am�rica Central (1962-1969).
En nuestro pa�s se cuenta con datos hist�ricos de sismos que se remontan a 1460, si bien son incompletos y dificilmente cuantificables. Aunque existen datos de terremotos ocurridos desde 1603, podemos estar seguros de que los efectos de otros, tanto o m�s grandes que �stos, ocurridos en fechas m�s tempranas, pueden no haber sido registrados.
La baja densidad de poblaci�n en las zonas de M�xico donde se generan los terremotos ha determinado que, afortunadamente, el n�mero de v�ctimas causado por los sismos m�s destructivos de nuestra historia no sea tan enorme como algunos de los listados arriba.
Algunos de los sismos m�s significativos acaecidos en M�xico en tiempos hist�ricos son:
Cocula (Jalisco), 27 de diciembre de 1568.
Jalisco y M�xico, 25 de agosto de 1611, "muy grande".
Oaxaca, 23 de agosto de 1696 (M~ 7.5).
Oaxaca, 21 de diciembre de 1701, "destructivo".
Colima, 16 de septiembre de 1711, "varios muertos".
Acapulco (Guerrero), 1 de septiembre de 1741, tsunami.
Acapulco (Guerrero), 28 de mayo de 1784, tsunami, "varios muertos".
Zapotl�n (Jalisco), 25 de marzo de 1806, se reportan "muchos muertos".
Jalisco, 22 de noviembre de 1837 (M ~ 7.7).
Oaxaca, 9 de marzo de 1845 (M = 8.0).
Oaxaca, 5 de mayo de 1854 (M = 8.0).
Zapopan (Jalisco), 11 de febrero de 1875 (M ~ 7.5).
Huajuapan de Le�n (Oaxaca), 19 de julio de 1882.
Sonora, 3 de mayo de 1887, 42 muertos (min).
Oaxaca-Guerrero, 29 de enero de 1899 (M ~ 8.4).
Jalisco, 20 de enero de 1900 (M = 8.3).
Jalisco, 16 de mayo de 1900 (M = 7.8).
Chiapas, 23 de septiembre de 1902 (M = 8.4).
Baja California Norte, 16 de octubre de 1902 (M = 7.8).
Oaxaca-Chiapas, 14 de enero de 1903 (M = Ms = 8.3).
Acapulco, 15 de abril de 1907 (M = 8.3, Ms = 8.2).
Golfo de Baja California (?), 16 de octubre de 1907 (M = 7.5).
Jalisco, 7 de junio de 1911 (M = 8.0, Ms = 7.9), 45 muertos, da�os en la ciudad de M�xico.
Ciudad Guzm�n (Jalisco), 30 de abril de 1921 (M = 7.8).
Pinotepa Nacional (Oaxaca), 17 de junio de 1928 (Ms = 8.0), da�os en la ciudad de M�xico.
Puerto Escondido (Oaxaca), 9 de octubre de 1928 (Ms = 7.8, M = 7.6, Mw = 8. 0).
Jalisco, 3 de junio de 1932 (Ms = 8.2, Mw = 8. 1) tsunami.
Jalisco, 18 de junio de 1932 (M = 7.8 - 7.9).
Colima, 22 de junio de 1932 (M = 7.9).
Orizaba (Veracruz), 26 de julio de 1937 (M = 7.7), 34 muertos.
Petatl�n (Guerrero), 22 de febrero de 1943 (Ms = 7.5 - 7), 75 muertos.
Acapulco (Guerrero), 28 de julio de 1957 (M = 7.9, Ms = 7.7), 160 muertos, da�os en la ciudad de M�xico (�ngel de la Independencia ca�do).
Oaxaca, 23 de agosto de 1965 (Ms = 7.6, Mw = 7.5), 5 muertos.
Chiapas, 29 de abril de 1970 (Ms = 7.3, Mw = 7.4).
Colima, 30 de enero de 1973 (M = 7.7, Ms = 7.5, Mw = 7.6) 56 muertos.
Orizaba (Veracruz), 28 de agosto de 1973 (m b= 6.8, M = 7.3), 600 muertos.
Oaxaca, 29 de noviembre de 1978 (Ms = 7.8, Mw = 7.6).
Petatl�n (Guerrero), 26 de enero de 1979 (Ms = 6.5, 
=
59).
Petatl�n (Guerrero), 28 de febrero de 1979 ( 
=
5.2).
Petatl�n (Guerrero), 14 de marzo de 1979 (M = Ms = Mw = 7.6), 5 muertos.
Tehuantepec (Oaxaca), 22 de junio de 1979 (mb= 6.3, Mw = 7. 1).
Huajuapan de Le�n (Oaxaca), 24 de octubre de 1980 (
=
7.0), 50 muertos.
Playa Azul (Michoac�n), 25 de octubre de 1981 (Ms = 7.3, 
= 6. 1, Mw = 7.2).
Ometepec (Guerrero), 7 de junio de 1982 (Ms = 6.9 - 7. 0).
Michoac�n, 19 de septiembre de 1985 (M = 8.1 - 8.2, Mw = 7.9 - 8.1), 20 000 muertos.
Michoac�n, 20 de septiembre de 1985 (local) (M = 7.5, Mw = 7.6 - 7).
Los dos �ltimos terremotos mencionados causaron da�os en la regi�n de la costa
de Michoac�n, Colima y Guerrero, donde se localizaron sus fuentes; pero el mayor
n�mero de da�os se registr� en la ciudad de M�xico, situada a m�s de 300 km
de distancia de aqu�llas, debido, entre otros factores, a la densidad de poblaci�n
y caracter�sticas locales del suelo y de las estructuras (mencionadas arriba),
as� como a otros factores que ser�n discutidos m�s adelante. Las figuras 2 a
10 muestran algunos aspectos de los da�os causados por estos terremotos en la
ciudad de M�xico. El esp�ritu de cooperaci�n y sacrificio mostrado por sus habitantes
logr� salvar gran cantidad de vidas de las v�ctimas atrapadas bajo los escombros.
El lector interesado en listados m�s completos de los grandes terremotos ocurridos en M�xico y el mundo puede consultar las referencias (1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7).
Antes de entrar en materia es conveniente definir algunos t�rminos, usados com�nmente en forma m�s o menos imprecisa, para el objeto de nuestro estudio. Llamamos sismo (del griego seiein = mover) a cualquier movimiento del terreno; �ste es el t�rmino cient�fico o t�cnico m�s general y es el que usaremos en adelante, excepto cuando sea m�s descriptivo alguno de los t�rminos que a continuaci�n se definen. Se llama usualmente temblor a un sismo peque�o, generalmente local; mientras que un sismo grande, que puede causar da�os graves, se denomina terremoto, llamado a veces, tambi�n, macrosismo. Un maremoto es un terremoto ocurrido bajo el fondo marino, pero a veces se llama as� (incorrectamente) a las olas, en ocasiones muy grandes, causadas por terremotos o maremotos, y cuyo nombre correcto es tsunami.
Otros t�rminos, tanto t�cnicos como de uso com�n, ser�n definidos m�s adelante, conforme vayan siendo empleados.
La sismolog�a es la ciencia que estudia todo lo referente a los sismos: la fuente que los produce (localizaci�n, orientaci�n, mecanismo, tama�o, etc.), las ondas el�sticas que generan (modo de propagaci�n, dispersi�n, amplitudes, etc.) y el medio f�sico que atraviesan dichas ondas.
El estudio de la fuente s�smica incluye el estudio de las causas, as� como el de los procesos que se presentan en ella, y es importante para elaborar modelos realistas que ayuden a la predicci�n de terremotos.
Por su parte, el estudio de las ondas s�smicas es importante porque adem�s de que de ellas depende el tipo de da�os que causa un sismo, nos dan informaci�n acerca de lo que est� ocurriendo en la fuente y del medio material que han atravesado.
Finalmente, el estudio del medio es importante porque nos permite conocer c�mo est� constituido el planeta sobre cuya superficie vivimos, tanto a peque�as profundidades (lo que tiene aplicaciones en miner�a, petr�leo, etc.), como a grandes profundidades. Conocer el medio permite localizar correctamente los sismos y estudiar las ondas que generan.
Cada aspecto de la sismolog�a est� relacionado con otros aspectos de esta ciencia y de otras ciencias complementarias. En su estudio se aplican t�cnicas de muchas otras disciplinas: fisica, matem�ticas, geolog�a, computaci�n, qu�mica, etc�tera.
1.3 �POR QU� OCURREN LOS SISMOS?
I.3.1 Breve bosquejo hist�rico. Desde la Antig�edad hasta la �poca hel�nica y durante la Edad Media (y en algunas culturas hasta la fecha) se dio a los terremotos, como a todos aquellos fen�menos cuya causa se desconoc�a, una explicaci�n m�tica. Por ejemplo, los japoneses cre�an que en el centro de la Tierra viv�a un enorme bagre (pez gato), cuyas sacudidas causaban los terremotos; en Siberia �stos eran atribuidos al paso de un dios en trineo bajo la Tierra; los maor�es cre�an que un dios, Raumoko, enterrado accidentalmente por su madre, la Tierra, gru��a causando terremotos.
Los aztecas pensaban que la vida humana se extingu�a peri�dicamente a causa
de diferentes calamidades, al fin de cada era llamada "Sol". El quinto Sol,
el actual, cuyo signo era nahui ollin, que significa "cuatro movimiento"
(ollin, cuyo jerogl�fico se muestra en la Figura 11, significa movimiento,
terremoto), deber�a terminar a causa de un terremoto. Los aztecas pretend�an
retrasar, mediante chalch�huatl, el agua preciosa del sacrificio, el
cataclismo que habr�a de poner fin al quinto Sol.
En el mundo antiguo los efectos de los terremotos fueron a menudo tema de leyendas; por ejemplo, el hundimiento de la Atl�ntida hace doce siglos, narrado por Plat�n, y el "Diluvio de Ogiges" de 1900 a.C., causado probablemente por los efectos de un terremoto y un tsunami (v�ase abajo).
Los terremotos eran, adem�s, fuente de supersticiones. Seg�n Tuc�dides, los ej�rcitos del Peloponeso que avanzaban sobre Beocia fueron sacudidos por sismos, en 476 a.C., y �stos fueron considerados como malos augurios, por lo que la invasi�n se cancel�. En la China antigua se cre�a que los terremotos anunciaban cambios inminentes en el gobierno, por lo que se hab�a desarrollado un sistema de informes s�smicos muy completo.
Los fil�sofos de la antigua Grecia fueron los primeros en asignar causas naturales a los terremotos. Anax�menes (siglo V a.C.) y Dem�crito (siglo IV a.C.) pensaban que la humedad y el agua los causaban. La teor�a de que eran producidos por salidas s�bitas de aire caliente fue propuesta por Anax�goras y Emp�docles (siglo IV a.C.) y recogida por Arist�teles (siglo IV a.C.), quien le dio tal respetabilidad, que llega, a trav�s de los romanos S�neca y Plinio el Viejo (siglo I), hasta la Edad Media, en la que fue difundida por Avicena y Averroes, Alberto Magno y Tom�s de Aquino.
Sin embargo, durante el medievo las explicaciones naturalistas de los terremotos fueron formalmente prohibidas como her�ticas y la �nica causa aceptada en Europa era la de la c�lera divina. No fue sino hasta principios del siglo XVII que se volvi� a especular acerca de causas naturales.
Regresando a la teor�a de gases subterr�neos, A. Kircher (siglo XVII) propone conductos de fuego que atraviesan la Tierra, y M. Lister y N. Lesmerg (siglo XVII) proponen fuegos de origen qu�mico. Estas teor�as son aceptadas por Newton y Buffon. Otras hip�tesis propon�an causas "modernas", como, por ejemplo, las descargas el�ctricas subterr�neas propuestas por W. Stubeley (1750), teor�a que lleg� hasta el silo XIX.
Probablemente fue A. von Humboldt el primero en establecer una relaci�n entre las fallas geol�gicas y los terremotos. Sin embargo, esta teor�a no fue universalmente aceptada entonces; R. Mallet, quien hizo el primer estudio cient�fico de un terremoto (el de N�poles de 1857), aunque propuso que la corteza pod�a romperse por tensi�n como una barra de hierro, no descartaba un origen explosivo.
La relaci�n entre fallas y terremotos fue propuesta de nuevo por E. Suess en 1875, y adoptada por los pioneros de la sismolog�a, Montessus de Ballore y Sieberg; y las fallas como origen de la energ�a s�smica lo fueron por Koto y Milne a consecuencia de un terremoto en 1881, en Jap�n. Fue H. Reid quien, a ra�z de un estudio sobre el de San Francisco de 1906, propuso el primer modelo mec�nico de la fuente s�smica; versiones refinadas de este modelo son las actualmente investigadas.
Tratamientos m�s completos sobre este tema pueden encontrarse en las referencias (5, 8, 9, 10 y 11).
I.3.2 Primer modelo heur�stico. Adoptando el modelo de Reid, y a reserva de tratar m�s adelante en detalle este tema, podemos decir heur�sticamente (de una manera informal que propicia el descubrimiento) que: los sismos ocurren cuando las rocas no soportan los esfuerzos a los que est�n sometidas y se rompen s�bitamente, liberando energ�a el�stica en forma de ondas s�smicas.
A continuaci�n explicaremos los t�rminos usados arriba; veremos qu� son los esfuerzos, c�mo son producidos, qu� es la energ�a el�stica asociada con ellos y qu� son las ondas. Para ello necesitamos hablar brevemente de la rama de la f�sica llamada elasticidad. Tratamientos completos de este tema pueden hallarse, por ejemplo, en las referencias (12, 13 y 14).
I.3.3 Elasticidad. En general, cuando aplicamos una fuerza a un cuerpo en reposo, cada punto de �ste cambia de lugar respecto al cual se encontraba originalmente; este cambio de posici�n se llama desplazamiento. Si todos los puntos del cuerpo se desplazan de la misma manera, �ste no cambia de forma, pero si cada punto lo hace de manera diferente, el material se deforma; as�, llamamos deformaci�n al cambio de desplazamiento de cada punto del cuerpo respecto a los puntos que lo rodean.
Si al dejar de aplicar la fuerza el material recobra su forma original, decimos �ste es el�stico (se comporta el�sticamente); si no recobra su forma original, que es pl�stico (se comporta pl�sticamente). Un material totalmente pl�stico no puede almacenar energ�a el�stica; por lo tanto, los sismos se deben al comportamiento el�stico de la Tierra.
La forma en que una fuerza deforma un material depende de sobre qu� superficie y con qu� orientaci�n est� aplicada. La figura 12 (a) muestra el efecto de aplicar fuerzas perpendiculares a las caras de un cubo de material el�stico; el cubo se deforma en compresi�n. �ste es el tipo de esfuerzo que corresponde a la presi�n hidrost�tica, esto es, a la presi�n que sentimos cuando buceamos y a la que continuamente ejerce sobre nosotros la atm�sfera terrestre.
Si aplicamos al cubo fuerzas de la misma magnitud que las aplicadas antes,
pero ahora en direcci�n paralela a sus caras, como se muestra en la figura 12
(b), el resultado es completamente distinto: el cubo se deforma en cizalla
o corte. Este es el tipo de esfuerzo que generan las tijeras, troqueles,
etc�tera.
Por lo tanto es necesario especificar, no solo el tama�o de las fuerzas aplicadas, sino tambi�n su direcci�n de aplicaci�n respecto a cualquier superficie. La fuerza por unidad de �rea (especificando las orientaciones de ambas) se llama esfuerzo.
Si aplicamos un esfuerzo a un material el�stico, �ste se deformar�, de tal manera que la deformaci�n ser� proporcional al esfuerzo: a mayor esfuerzo, mayor deformaci�n; esta relaci�n se conoce como ley de Hooke. Qu� tanto se deforma (en cizalla) un material al aplicarle un esfuerzo cortante depende de la rigidez del material. Un cuerpo de gran rigidez se deforma menos que uno de baja rigidez al aplicar a ambos el mismo esfuerzo.
Al deformar el material mediante la aplicaci�n de un esfuerzo, estamos realizando un trabajo, esto es, estamos gastando energ�a (energ�a es la capacidad de realizar trabajo). Al dejar de aplicar el esfuerzo, el cuerpo recupera su forma original, esto es, devuelve el trabajo que realizamos sobre �l y que almacen� como energ�a el�stica potencial.
Casi todos los materiales naturales son el�sticos, pero con limitaciones: si a un s�lido el�stico se le aplica un esfuerzo demasiado grande, se rompe o queda deformado permanentemente; si se aplica un esfuerzo durante un tiempo muy largo (del orden de miles de a�os para las rocas), el material s�lido fluye como si fuera un l�quido muy viscoso. Estas deformaciones pueden llegar a ser muy grandes, de hecho, las grandes cadenas monta�osas son uno de sus productos.
Otra limitaci�n de la elasticidad de los materiales naturales es que no toda la energ�a usada para deformarlos se guarda como energ�a potencial; parte de �sta se gasta en procesos "disipativos" como es el de sobreponerse a la fuerza de fricci�n, la cual se opone al movimiento y disipa energ�a en forma de calor. De no existir esta disipaci�n, las ondas s�smicas viajar�an permanentemente a trav�s de la Tierra.
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