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Mecanismos Focales

El mecanismo focal es una representación gráfica de dos posibles soluciones de la ruptura que origina un sismo (Figura 1) y de la configuración de los esfuerzos tectónicos en el área, es decir, un compendio de informaciones que describen el posible mecanismo de falla en la fuente o foco donde se libera la energía en forma de ondas sísmicas.

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Falla Transcurrente
Falla Normal
Falla Inversa
 
mecanismos transcurrentes
mecanismos normales
mecanismos inversos
 
Figura 1. Mecanismos focales de los principales tipos de fallas con sus correspondientes configuraciones de esfuerzos.

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Método para obtener un Mecanismo Focal

Uno de los métodos para obtener la solución del mecanismo focal de un sismo consiste en la identificación de la llamada "polaridad" de las primeras llegadas que se registran en un sismograma. Este procedimiento de lectura se efectúa en cada una de las estaciones sismológicas que registran el evento sísmico. La polaridad , tal como se puede apreciar en la figura 2, representa la caracterización del primer pulso de la onda registrada proveniente del sismo, en términos de una compresión -pulso hacia arriba- o una dilatación -pulso hacia abajo-.

 
mecanismos positiva
 
mecanismos positiva
 
mecanismos negativa
 
mecanismos negativa
 
Figura 2. Identificación de polaridad -caracterización del primer pulso- en las primeras llegadas provenientes de un sismo registrado en dos estaciones sismológicas. En la parte superior se observa una compresión -pulso hacia arriba-, y en la imagen inferior una dilatación -pulso hacia abajo-. Para ambos sismogramas se realiza un acercamiento o zoom a las primeras llegadas o primer arribo de las ondas para observar en detalle su polaridad asociada.

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Una vez concluida la revisión de los sismogramas de todas las estaciones sismológicas, se procede a graficar tal información en una red estereográfica -plantilla de forma circular cuyo centro representa el foco del evento sísmico-, donde se asienta -con puntos- la ubicación de las estaciones respecto al epicentro y sus correspondientes polaridades (Figura 3).

 
mecanismos estereografica
mecanismos mecanicos
 
Figura 3. La red estereográfica de Lambert-Schmidt -ubicada a la izquierda- es donde se asientan los datos de po laridad recopilados entre las diferentes estaciones sismológicas que conforman la Red Sismológica Nacional. Para lograr la ubicación adecuada de los datos en la red estereográfica es necesario contar con dos parámetros: el azimut -ángulo medido desde el norte, en el sentido de las agujas del reloj, de la estación sismológica respecto al epicentro- y el ángulo de salida de la onda que llega a la estación medido desde su punto inicial (el foco) y con respecto a la vertical. Toda esta información, una vez graficada sobre la red, considerando la nomenclatura para la compresión -círculos negros- y dilatación -círculos blancos-, refleja una distribución como la que se muestra en la figura de la derecha.

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Seguidamente, se realiza una separación de las áreas de acuerdo con los tipos de polaridades, es decir, se separan las zonas de dilatación de las de compresión o viceversa, generándose de esta forma 4 cuadrantes delimitados por 2 planos que deben ser perpendiculares entre sí (Figura 4).

 
mecanismos planos
mecanismos cuadrantes
 
Figura 4. La separación de las áreas de compresión de las de dilatación -figura a la izquierda- genera 4 cuadrantes delimitados por 2 planos también conocidos como planos nodales . Su construcción final y representación más general lleva al mecanismo focal ilustrado a la derecha.
 

La separación de los cuadrantes o zonas de compresión y dilatación resultan más fiable a medida que se incrementa el número de estaciones que aportan información de polaridades y se logra una distribución adecuada de los puntos a lo largo de toda la red estereográfica -cobertura de 360º alrededor del epicentro-. Es por ello que el mecanismo focal no puede obtenerse para todos los eventos sísmicos que ocurren en el país, y su realización depende de factores tales como:

•  La cobertura de estaciones sismológicas existentes alrededor del epicentro.

•  La magnitud del evento sísmico.

•  La posibilidad de efectuar lecturas de compresión y dilatación adecuadamente.

 
 

Proyección de los planos de las fallas en la esfera focal


El mecanismo focal corresponde con una vista en planta del plano ecuatorial de una esfera cuyo centro representa el foco del sismo, y en donde todas las proyecciones que se registran en este plano corresponden con las intersecciones que se efectúan en el hemisferio inferior de la esfera (Figura 5).

 
mecanismos hemisfericos
 
Figura 5. Esfera focal con centro en el foco donde se ilustran los hemisferios superior e inferior y el plano ecuatorial que corta a la esfera en dos mitades iguales (izquierda de la figura). A la derecha se observa la vista en planta del plano ecuatorial con las correspondientes proyecciones de la intersección de los planos nodales 1 y 2 con el hemisferio inferior

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Información que se obtiene de un Mecanismo Focal


•  Posible tipo de falla que originó el sismo (Figura 6).

 
mecanismos transcurrentes
mecanismo normal ss
mecanismo inversa ss
mecanismo oblicuo ss
mecanimos flecha
mecanismos flecha
mecanismos flecha
mecanismos flecha
mecanismo transcurrente sss
mecanismo normal sss
mecanismo inversa sss
mecanismo oblicua sss
Falla Transcurrente Falla Normal Falla Inversa Falla Oblicua
Combinación de 2 tipos de fallas
(para el caso ilustrado: transcurrente con normal)
 
Figura 6. Representación de los mecanismos focales más comunes y sus correspondientes fallas generadoras

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  • Características geométricas de la falla (ver figura 7).
 
mecanismo cgeometrica

El buzamiento tiene relación directa con la curvatura o "barriga" del plano. Su cálculo se lleva a cabo midiendo los grados que existen desde el centro del plano hasta la superficie de la esfera. Para el caso de un plano sin curvatura, es decir, una línea recta, el valor del buzamiento correspondería a 90º por ser ese el resultado desde el centro de la esfera hasta cualquier punto en la superficie de la misma.

mecanismo buzamiento

 

 

Uniendo los extremos del plano seleccionado con una línea segmentada se determina la dirección del azimut de la falla, y su valor en grados se obtiene midiendo desde el norte, en el sentido de las agujas del reloj, hasta la intersección con la línea segmentada.

 

     
mecanismos angulo azimut
mecanismos angulo buzamiento
 
Figura 7. Los diversos parámetros que describen la geometría de la falla que originó el sismo pueden extraerse del mecanismo focal obtenido para el evento sísmico. Para ello debe definirse cual de los 2 planos es el que corresponde con la falla donde se produce la fractura (plano principal), y sobre éste calcular el azimut siguiendo los pasos descritos en la parte superior e inferior izquierda, y el buzamiento como se ilustra en la parte superior e inferior derecha

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  • Los ejes T , P y B que describen los esfuerzos tectónicos del área (Figura 8).
 
mecanismos eje1
mecanismos eje2
 
Figura 8 . Ubicación de los ejes T y P en la esfera focal; los mismos se localizan a 45° de los polos de los planos, asignando al eje T en el cuadrante de las compresiones y el P en el de las dilataciones. El eje B representa el eje nulo. Estos ejes representan los esfuerzos tectónicos dominantes en el área donde se produjo la ruptura. .
 
  • Patrón de radiación de las ondas P y S (Figura 9).

 
mecanismos radiacion1
mecanismos radiacion2
   
Figura 9. Patrón de radiación de la onda P y S -izquierda y derecha respectivamente- basado en la configuración de una falla transcurrente de orientación dextral. El patrón de radiación corresponde con una descripción geométrica de la amplitud de la onda y su distribución a lo largo del foco del sismo.

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REFERENCIAS

  1. Ammon, C., (2001). Faults and Faulting
    http://eqseis.geosc.psu.edu/~cammon/HTML/Classes/IntroQuakes/Notes/faults.html

    [En línea]. (Consultado agosto 7, 2006).

  2. Bormann, P., (2002). New Manual of Seismological Observatory Practice (NMSOP). GeoForschungsZentrum (GFZ), Potsdam - Alemania. Vol. 1, capítulo 3: 58-68.

  3. Cronin, V., (2004). A Draft Primer on Focal Mechanism Solutions for Geologists. Universidad de Baylor, Texas - EE.UU.
    http://serc.carleton.edu/files/NAGTWorkshops/structure04/Focal_mechanism_primer.pdf

    [En línea]. (Consultado agosto 7, 2006).

  4. Ichinose, G., Frohlich, C. y Oppenheimer, D., (En construcción). Focal Mecanism http://www.seismo.unr.edu/htdocs/WGB/Recent/explanation/

    [En línea]. (Consultado agosto 7, 2006).

  5. Lay, T. y Wallace, T., (1995). Modern Global Seismology. Academic Press, San Diego - EE.UU. capítulo 8: 346-354.

  6. Nava, A., (1998). La Ciencia para Todos http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/113/htm/sec_7.htm

    [En línea]. (Consultado agosto 7, 2006).


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