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13.2: Epicentro, foco y ondas - Geociencias


Visión general

Un terremoto es como un telegrama de la Tierra. El temblor experimentado durante un terremoto es el resultado de una rápida liberación de energía dentro de la Tierra, generalmente como resultado del movimiento a lo largo de fallas geológicas. Piense en la falla de deslizamiento del capítulo sobre la deformación de la corteza. Las rocas a ambos lados de la falla se deslizan unas sobre otras. A medida que se mueven en direcciones opuestas, las rocas se deforman, ya que se doblarán ligeramente y acumularán presión. Eventualmente, llegarán a un punto de ruptura. Una vez que se ha superado la fuerza de la roca, las rocas volverán a su forma normal, liberando toda esa energía almacenada en forma de terremoto. Cuanta más energía se haya almacenado, mayor será el terremoto. Recuerde el diagrama tensión-deformación de la deformación cortical. Cuando las rocas están sometidas a una tensión demasiado grande, sufren una rotura frágil (el terremoto). En este punto se ha superado la fuerza de la roca.

Los terremotos se originan en un punto llamado foco (focos en plural). Desde este punto, la energía viaja hacia afuera en diferentes tipos de ondas. El lugar en la superficie de la Tierra directamente encima del foco se llama epicentro (Figura 13.2). Los focos de terremotos pueden ser poco profundos (menos de 70 km desde la superficie de la Tierra) a profundos (más de 300 km de profundidad), aunque las profundidades poco profundas a intermedias son mucho más comunes. La frecuencia y profundidad de los terremotos están relacionadas con los límites de las placas. La gran mayoría (95%) de los terremotos ocurren a lo largo de un límite de placa, con terremotos de enfoque superficial que tienden a ocurrir en límites de placas divergentes y transformadas, y terremotos de enfoque superficial a intermedio a profundo que ocurren en límites convergentes (a lo largo de la placa de subducción). Los terremotos asociados con los límites convergentes ocurren a lo largo de las zonas de Wadati-Benioff, o simplemente Zonas Benioff, áreas de sismicidad de inmersión a lo largo de la placa de subducción (Figura 13.3).

Cuando ocurre un terremoto, se producen dos tipos diferentes de ondas: ondas corporales, llamados así porque viajan a través del cuerpo de la Tierra, y ondas superficiales que viajan a lo largo de la superficie de la Tierra (Figura 13.4). Hay dos tipos de ondas corporales. Ondas P, u ondas primarias, son ondas de compresión que se mueven hacia adelante y hacia atrás, similar a la acción de un acordeón. A medida que pasa la onda, los átomos del material por el que viaja se comprimen y estiran. El movimiento es compresional paralelo a la dirección de propagación de la onda, lo que hace que las ondas P sean las más rápidas de las ondas sísmicas. Estas ondas pueden viajar a través de sólidos, líquidos y gases porque todos los materiales pueden comprimirse hasta cierto punto. Ondas S, u ondas secundarias, son ondas de corte que mueven el material en una dirección perpendicular a la dirección de viaje. Las ondas S solo pueden viajar a través de sólidos y son más lentas que las ondas P. Un movimiento similar al movimiento de la onda S puede ser creado por dos personas que sostienen una cuerda, y una de ellas rompe la cuerda rápidamente. Alternativamente, también puede pensar en este movimiento de ola similar a la ola creada por los fanáticos en un estadio que se ponen de pie y se sientan. Las ondas corporales son responsables de los movimientos de sacudidas y sacudidas que se sienten durante un terremoto.

Las ondas superficiales son más lentas que las ondas corporales y tienden a producir más sensaciones de balanceo para quienes experimentan un terremoto, similar a estar en un bote en el mar. Debido a que las ondas superficiales están ubicadas en la superficie del suelo donde se encuentran los humanos (y sus estructuras), y debido a que se mueven tan lentamente, lo que las agrupa y aumenta su amplitud, son las ondas sísmicas más dañinas. Las ondas de amor son las ondas superficiales más rápidas y mueven el material hacia adelante y hacia atrás en un plano horizontal que es perpendicular a la dirección del viaje de la onda (ver Figura 13.4). Los edificios no manejan bien este tipo de movimiento y las ondas de amor pueden ser responsables de daños considerables en las estructuras. Las ondas de Rayleigh hacen que la superficie de la Tierra se mueva en un movimiento elíptico, similar al movimiento de una ola del mar. Esto da como resultado un movimiento del suelo hacia arriba y hacia abajo y de lado a lado.


Foco y epicentro de un terremoto

¿Dónde está el foco del terremoto? El foco de un terremoto es el punto donde las rocas comienzan a fracturarse. Es el origen del terremoto.

El epicentro es el punto en tierra directamente encima del foco.

Foco de un terremoto, USGS

HIPOCENTRO de un terremoto

El foco también se llama hipocentro de un terremoto. Las ondas vibratorias se alejan del foco del terremoto en todas direcciones. Las olas pueden ser tan poderosas que llegarán a todas partes de la Tierra y harán que vibre como un tenedor giratorio.

Epicentro de un terremoto

Directamente encima del foco en la superficie de la Tierra está el epicentro del terremoto. Las ondas del terremoto comienzan en el foco y viajan hacia afuera en todas las direcciones. Las ondas del terremoto NO se originan en el epicentro.

Noticias sobre terremotos

La mayoría de las noticias sobre terremotos enumerarán el epicentro de un terremoto y luego dirán qué tan profundo fue el terremoto desde el epicentro. Los grandes terremotos que ocurren en las zonas de subducción pueden dar lugar a un foco de terremoto, pero en realidad se rompen a lo largo de cientos de kilómetros. El terremoto de 1960 en Chile estalló a lo largo de 800 kilómetros de la línea de falla.

Terremotos de foco superficial

Escala de Richter utilizada para terremotos de foco superficial
Los terremotos de foco superficial ocurren entre 0 y 40 millas de profundidad. Los terremotos de enfoque superficial son mucho más comunes que los terremotos de enfoque profundo. Las placas de la corteza que se mueven unas contra otras producen la mayoría de los terremotos de foco superficial aquí en la Tierra. Estos terremotos son generalmente más pequeños y los científicos usan la escala de Richter al medir estos terremotos.

Energía liberada por terremotos de foco superficial
Los terremotos de enfoque superficial son mucho más peligrosos que los terremotos de enfoque profundo. Liberan el 75% de toda la energía producida por los terremotos cada año. Son terremotos de la corteza que son más pequeños que los terremotos de foco profundo.

Los terremotos de enfoque profundo utilizan una escala de magnitud de momento

Los terremotos de foco profundo ocurren a 180 millas o más debajo de la superficie de la Tierra. Estos terremotos ocurren en un arco insular o en fosas oceánicas profundas donde una placa se desliza sobre otra en las zonas de subducción. Los grandes terremotos en los que una placa se desliza sobre otra placa en una zona de subducción desencadenan terremotos de enfoque profundo. Son los terremotos más grandes y los científicos usan la escala de magnitud de momento para medirlos.


Terremotos y ondas sísmicas

Un terremoto consiste en vibraciones de la superficie de la Tierra que siguen a una liberación de energía en la corteza terrestre (Stein, págs. 215-285). La liberación de energía puede deberse al deslizamiento a lo largo de una falla geológica o zona de falla o al movimiento de magma asociado con la actividad volcánica. La presión en la Tierra puede acumularse y resultar en la flexión de las unidades geológicas, luego una ruptura repentina y un "chasquido" hacia una nueva orientación. En el proceso de rotura, se generan vibraciones llamadas ondas sísmicas. Estas ondas viajan hacia afuera desde la fuente del terremoto a lo largo de la superficie y a través de la Tierra a diferentes velocidades dependiendo de los materiales por los que se mueven.

Fuentes de terremotos y ondas sísmicas

Las vibraciones de los terremotos (ondas sísmicas) pueden ser iniciadas por una serie de acciones subterráneas, incluido el movimiento a lo largo de las fallas y la actividad volcánica. Algunas actividades del hombre, incluido el uso de explosivos y métodos mecánicos (por ejemplo, la caída de peso y el martilleo) pueden causar ondas sísmicas. Los terremotos más poderosos son causados ​​por movimientos de tierra a gran escala a lo largo de fallas. Las actividades del hombre a veces se utilizan para crear ondas sísmicas para estudios geofísicos del subsuelo utilizando métodos de refracción sísmica o de reflexión.

El epicentro y foco de un terremoto

El dibujo de arriba ilustra el epicentro y foco de un terremoto. El foco es el punto o centro donde comienza la liberación de energía. El epicentro es el punto en la superficie de la Tierra directamente sobre el foco del terremoto. Cuando se produce la liberación de energía, las ondas sísmicas se alejan del foco en todas las direcciones.

La foto (fuente: morgueFile.com) de la izquierda ilustra el daño típico de un terremoto en bloques sueltos de piedra o mampostería. Las estructuras construidas con muchos materiales son propensas a sufrir daños por las sacudidas provocadas por las ondas sísmicas, generalmente cerca del epicentro de un terremoto. Se pueden utilizar técnicas y materiales de construcción resistentes a terremotos para minimizar los daños causados ​​por vibraciones sísmicas intensas.

La discusión anterior proporciona información básica e ilustraciones para terremotos y ondas sísmicas. Para explorar más a fondo este tema, se pueden explorar excelentes publicaciones o los recursos de Internet. A continuación se muestran algunos hipervínculos que pueden ayudar aún más con la evaluación y descripción de terremotos y ondas sesímicas:


Terremotos introductorios de geoloGía

13.10 RESPUESTAS DEL ESTUDIANTE 1. Para Carrier, Oklahoma, ¿cuál es la hora aproximada de la llegada del primer

un. 10 segundos b. 15 segundos c. 21 segundos d. 30 segundos

2. Para Marlow, Oklahoma, ¿cuál es el tiempo aproximado de llegada de la primera onda S?

un. 19 segundos b. 22 segundos c. 35 segundos d. 42 segundos

3. Para Bolivar, Missouri, ¿cuál es la diferencia entre los tiempos de llegada de las ondas P y S?

un. 10 segundos b. 20 segundos c. 40 segundos d. 55 segundos

4. ¿Cuál es la distancia aproximada al epicentro desde Carrier, Oklahoma?

un. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 kilometros

5. ¿Cuál es la distancia aproximada al epicentro desde Marlow, Oklahoma?

un. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 kilometros

6. ¿Cuál es la distancia aproximada al epicentro desde Bolívar, Missouri?

un. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 kilometros

7. Mire la ubicación que determinó que era el epicentro del terremoto. Compare su ubicación con la de la ciudad de Oklahoma. ¿En qué dirección se encuentra el epicentro de la ciudad de Oklahoma?

un. sureste b. noroeste c. noreste d. Sur oeste

8. Examine la imagen del antes y el después de la Catedral Nacional. Con base en los cambios observados dentro de la estructura, decida dónde es más probable que caiga este terremoto en la Escala de intensidad de Mercalli modificada. Según esta imagen, la intensidad más probable de este terremoto sería:

un. & ltIV b. V-VI c. VII d. VIII o mayor

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9. Los residentes de Puerto Príncipe se quejaron de temblores extremos durante el terremoto, mientras que los residentes de Santo Domingo, la capital de la República Dominicana que se encuentra a 150 millas al este de Puerto Príncipe, asumieron que el temblor fue causado por el paso de un camión grande. Según la Escala de intensidad de Mercalli modificada, los residentes de Puerto Príncipe en su mayoría experimentaron una intensidad de ___, mientras que los residentes de Santo Domingo experimentaron una intensidad de ___.

un. VII, II b. VIII, III c. X, III d. X, IV

10. Un terremoto importante golpea a San Mateo, California mientras se encuentra allí. Durante el temblor queda atrapado en el interior. ¿Preferiría estar en el edificio de la Administración del Seguro Social de EE. UU. (Ubicado en South Claremont Street, San Mateo) o con los San Mateo Park Rangers (ubicado en J Hart Clinton Drive, San Mateo)?

un. el edificio de la Administración del Seguro Social de EE. UU. b. los guardaparques de San Mateo

11. Mientras visita California, se enferma gravemente y debe visitar un hospital. Basado en sus temores de que ocurra un posible terremoto, ¿preferiría ir al Hospital Highland en Oakland o al Hospital Alameda en Alameda?

un. Highland Hospital, Oakland, CA b. Alameda Hospital, Alameda, CA

12. ¿Después de qué año comienza a aumentar significativamente el número de terremotos de magnitud 3 o mayores?

un. 2007 b. 2009 c. 2011 d. 2015

13. ¿Después de qué año comienza a aumentar significativamente el número de pozos de fracturación hidráulica?

un. 2007 b. 2009 c. 2011 d. 2015

14. Según la gráfica que construyó, ¿parecen estar relacionados los terremotos significativos y la cantidad de pozos de fracturación hidráulica?

15. ¿Cuál fue la longitud de la ruptura (la longitud de la falla que se vio afectada)?

un. 25 millas b. 74 millas c. 198 millas d. 296 millas e. 408 millas

Terremotos introductorios de geoloGía

16. Localice el epicentro del terremoto de 1906. ¿La cantidad de deslizamiento horizontal disminuye más rápidamente a lo largo del extremo norte o el extremo sur de la ruptura?

un. extremo norte de la ruptura b. extremo sur de la ruptura

17. ¿Cómo fue la intensidad de los temblores en Sacramento?

un. luz b. fuerte c. severo d. violento e. extremo

18. ¿Cómo fue la intensidad del temblor en Sebastopol?

un. luz b. fuerte c. severo d. violento e. extremo

19. Según el mapa, ¿es más probable que experimente un terremoto de magnitud & gt6.7 para el año 2031 si vive en el noroeste del Área de la Bahía o en el sureste del Área de la Bahía?

20. Según el mapa de licuefacción, ¿son las áreas más peligrosas tierra adentro o a lo largo de la costa?

un. tierra adentro b. a lo largo de la costa

13.1 INTRODUCCIÓN Fue el día más mortífero del

historia del monte. Everest. El 25 de abril de 2015, un terremoto de magnitud 7,8 sacudió Nepal. Esto provocó una avalancha que mató a 19 escaladores en el monte. Everest. En Nepal, más de 8.800 personas murieron y muchas más resultaron heridas y se quedaron sin hogar. Desde entonces, han ocurrido cientos de réplicas (terremotos más pequeños que siguen a un terremoto más grande) (Figura 13.1).

Los terremotos no son nuevos en esta región. Un número de muertos similar se experimentó en un terremoto de 1934, y muchos otros terremotos más pequeños han ocurrido en tiempos históricos. Un terremoto de 1833 de magnitud similar resultó en menos de 500 muertes, aunque esto probablemente se debió a dos sismos muy grandes (terremotos más pequeños que preceden al terremoto principal) que enviaron a la mayoría de los residentes a la calle en alarma, lo que fue más seguro para ellos. . En todo el mundo, ha habido terremotos mucho más mortales y más fuertes solo en este siglo (Haití, 2010 - 316.000 muertos Sumatra, 2004 - 227.000 muertos, ambos con muertes relacionadas con temblores de tierra y otros peligros que fueron creados por el terremoto). Los terremotos brindan a los geólogos información valiosa sobre la Tierra, tanto el interior, como aprendimos en el capítulo Interior de la Tierra, como sobre las condiciones en la superficie de la Tierra (la mayoría de los terremotos ocurren en los límites de las placas, como aprendimos en el capítulo Tectónica de placas, Figura 4.8).

figura 13.1 | Un mapa del terremoto principal que azotó Nepal el 25 de abril de 2015, junto con una réplica importante el 12 de mayo y numerosas (& gt100) otras réplicas (en rojo; observe la escala de magnitud en la parte superior derecha). Autor: USGS Fuente: USGS Licencia: Dominio público

13 terremotos Randa Harris

Terremotos introductorios de geoloGía

Después de completar este capítulo, debería ser capaz de: • Comparar y contrastar los diferentes tipos de ondas sísmicas • Comprender las diferentes escalas que se utilizan para medir terremotos, y

aplicarlos a la cantidad de devastación • Comprender cómo se comportan los diferentes materiales geológicos durante una

terremoto y el impacto resultante en las estructuras • Explicar cómo se ubica el epicentro de un terremoto • Explorar la relación entre la industria del fracking y la sismicidad

13.2 EL EPICENTER, EL FOCO Y LAS ONDAS Un terremoto es como un telegrama de la Tierra. Envía un mensaje sobre el

condiciones bajo la superficie de la Tierra. El temblor experimentado durante un terremoto es el resultado de una rápida liberación de energía dentro de la Tierra, generalmente como resultado del movimiento a lo largo de fallas geológicas. Piense en la falla de deslizamiento del capítulo sobre la deformación de la corteza. Las rocas a ambos lados de la falla se deslizan unas sobre otras. A medida que se mueven en direcciones opuestas, las rocas se deforman, ya que se doblarán ligeramente y acumularán presión. Eventualmente llegarán a un punto de ruptura. Una vez que se ha superado la fuerza de la roca, las rocas volverán a su forma normal, liberando toda esa energía almacenada en forma de terremoto. Cuanta más energía se haya almacenado, mayor será la tierra.

• Zonas Benioff • Ondas corporales • Epicentro • Enfoque • Sismicidad inducida • Intensidad • Licuefacción • Ondas de amor

• Magnitud • Ondas P • Ondas Rayleigh • Ondas S • Sismograma • Sismógrafo • Sismología • Ondas de superficie

figura 13.2 | Una ilustración que muestra el foco, donde se origina el terremoto, y el epicentro, el punto en la superficie del suelo directamente encima del foco. autor: Fuente desconocida: Wikimedia Commons Licencia: GNU Free Documentation

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terremoto es. Recuerde el diagrama tensión-deformación de la deformación cortical. Cuando las rocas están sometidas a una tensión demasiado grande, sufren una rotura frágil (el terremoto). La fuerza de la roca se ha superado en este punto.

Los terremotos se originan en un punto llamado foco (focos en plural). Desde este punto, la energía viaja hacia afuera en diferentes tipos de ondas. El lugar en la superficie de la Tierra directamente encima del foco se llama epicentro (Figura 13.2). Los focos de terremotos pueden ser poco profundos (menos de 70 km desde la superficie de la Tierra) a profundos (más de 300 km de profundidad), aunque las profundidades poco profundas a intermedias son mucho más comunes. La frecuencia y profundidad de los terremotos están relacionadas con los límites de las placas. La gran mayoría (95%) de los terremotos ocurren a lo largo de un límite de placa, con terremotos de enfoque superficial que tienden a ocurrir en límites de placas divergentes y transformantes, y terremotos de enfoque superficial a intermedio a profundo que ocurren en límites convergentes (a lo largo de la placa de subducción). Los terremotos asociados con los límites convergentes ocurren a lo largo de las zonas de Wadati-Benioff, o simplemente zonas de Benioff, áreas de sismicidad de inmersión a lo largo de la placa de subducción (Figura 13.3).

Cuando ocurre un terremoto, se producen dos tipos diferentes de ondas corporales, denominadas así porque viajan a través del cuerpo de la Tierra, y ondas superficiales que viajan a lo largo de la superficie de la Tierra (Figura 13.4). Hay dos tipos de ondas corporales. Las ondas P, u ondas primarias, son ondas de compresión que se mueven hacia adelante y hacia atrás, similar a la acción de un acordeón. A medida que pasa la onda, los átomos del material por el que viaja se comprimen y estiran. El movimiento es compresional paralelo a la dirección de propagación de la onda, lo que hace que las ondas P sean las más rápidas de las ondas sísmicas. Estas ondas pueden viajar a través de sólidos, líquidos y gases, porque todos los materiales pueden comprimirse hasta cierto punto. Las ondas S, u ondas secundarias, son ondas de corte que mueven el material en una dirección perpendicular a la dirección de viaje. Las ondas S solo pueden viajar a través de sólidos y son más lentas que las ondas P. Un movimiento similar al movimiento de la onda S puede ser creado por dos personas sosteniendo

figura 13.3 | Esta es una sección transversal de sismicidad, tomada a lo largo de la placa de subducción en un límite convergente océano-océano en las Islas Kuriles, ubicadas al noreste de Japón. Los focos se encuentran en la losa descendente. Solo las sustancias frágiles (como la litosfera) pueden generar terremotos, por lo que esta debe ser la losa en subducción. La estrella representa la ubicación de un terremoto de magnitud 8,3 que ocurrió el 15/11/06. autor: USGS fuente: Wikimedia Commons licencia: dominio público

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ing una cuerda, con uno rompiendo la cuerda rápidamente. Alternativamente, también puede pensar en este movimiento de ola similar a la ola creada por los fanáticos en un estadio que se ponen de pie y se sientan. Las ondas corporales son responsables de los movimientos de sacudidas y sacudidas que se sienten durante un terremoto.

Las ondas superficiales son más lentas que las ondas corporales y tienden a producir más sensaciones de balanceo en quienes experimentan un terremoto, similar a estar en un bote en el mar. Debido a que las ondas superficiales están ubicadas en la superficie del suelo donde se ubican los humanos (y sus estructuras), y debido a que se mueven tan lentamente, lo que las agrupa y aumenta su amplitud, son las ondas sísmicas más dañinas. Las ondas de amor son las ondas superficiales más rápidas y mueven el material hacia adelante y hacia atrás en un plano horizontal que es perpendicular a la dirección del viaje de la onda (ver Figura 13.4). Los edificios no manejan bien este tipo de movimiento y las ondas de amor pueden ser responsables de daños considerables en las estructuras. Las ondas de Rayleigh hacen que la superficie de la Tierra se mueva en un movimiento elíptico, similar al movimiento de una ola del mar. Esto da como resultado un movimiento del suelo hacia arriba y hacia abajo y de lado a lado.

13.3 sIsmoloGía Los seres humanos han experimentado terremotos desde que los seres humanos han deambulado

la Tierra, aunque la mayoría de las culturas antiguas desarrollaron mitos para explicarlos (incluida la visión de grandes criaturas dentro de la Tierra que se movían para crear el terremoto). El estudio de los terremotos, llamado sismología, comenzó a despegar con el desarrollo de instrumentos que pueden detectar terremotos, este instrumento, llamado sismógrafo, puede medir la más mínima vibración de la Tierra (Figura 13.5). Un sismógrafo típico consiste en una masa suspendida de una cuerda de un marco que se mueve a medida que se mueve la superficie de la Tierra. Se adjunta un tambor giratorio al marco y un bolígrafo a la masa, de modo que el movimiento relativo se registra en un sismograma. Es el marco (unido al suelo) que se mueve durante un terremoto: el sus-

figura 13.4 | Los diferentes tipos de ondas sísmicas. Las ondas corporales, en la parte superior de la figura, consisten en ondas P y ondas S. El movimiento de la onda P es compresional. El martillo de la izquierda hace que la ola se mueva. La flecha de la derecha muestra la dirección general de la ola. En la onda S, el movimiento es ondulado. Las ondas superficiales se representan en la parte inferior del gráfico. Las ondas de amor se mueven de manera similar a las ondas S, lo que resulta en un desplazamiento horizontal de la superficie de la Tierra. Las ondas de Rayleigh son ondas superficiales que viajan como una onda a lo largo de la superficie del agua. autor: USGS fuente: Wikimedia Commons licencia: dominio público

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La masa suspendida generalmente permanece quieta debido a la inercia (la tendencia de un cuerpo a permanecer en reposo y resistir el movimiento).

13.3.1 ¿cómo se miden los terremotos?

Las trágicas consecuencias de los terremotos se pueden medir de muchas maneras, como el número de muertos o la fuerza del temblor del suelo. En particular, se utilizan comúnmente dos medidas. Uno es una medida cualitativa del daño infligido por el terremoto, y se conoce como intensidad. La segunda es una medida cuantitativa de la energía liberada por el terremoto, denominada magnitud. Ambas medidas proporcionan datos significativos.

13.3.2 Intensidad del terremoto

Las mediciones de intensidad tienen en cuenta tanto los daños ocasionados por el terremoto como la forma en que las personas responden a él. La escala de intensidad de Mercalli modificada (Figura 13.6) es la escala más utilizada para medir la intensidad de los terremotos. Esta escala tiene valores que van desde los números romanos I al XII que caracterizan el daño observado y las reacciones de las personas ante él. Los datos para esta escala a menudo se recopilan inmediatamente después de un terremoto haciendo que la población local responda preguntas sobre el daño que ven y lo que sucedió durante el terremoto. Luego, esta información se puede combinar para crear un mapa de intensidad, que crea zonas coloreadas según la información recopilada (Figura 13.7). Estos mapas se utilizan con frecuencia en la industria de seguros.

figura 13.5 | Un sismógrafo y el sismograma que produce. autor: Usuario “Yamaguchi” fuente: Wikimedia Commons Licencia: CC BY-SA 3.0

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Características de intensidad I El temblor no se siente en circunstancias normales. II Temblor que solo sienten los que están en reposo, principalmente en los pisos superiores de los edificios. III Temblor débil que se siente perceptiblemente por las personas en el interior. Muchos no reconocen esto como un terremoto. Vibra-

ciones similares a un vehículo grande que pasa. IV Luz temblorosa sentida en el interior por muchos, en el exterior por unos pocos. Por la noche, algunos se despertaron. Platos, puertas y

ventanas perturbadas paredes agrietadas. Sensación como un camión pesado chocando contra un edificio. Los coches se balancean notablemente. V Temblor moderado sentido por la mayoría de los que se despiertan. Algunos platos y ventanas rotas. Objetos inestables

volcado. VI Fuerte temblor sentido por todos, con muchos atemorizados. Los muebles pesados ​​pueden moverse y el yeso se rompe. Represa-

la edad es leve. VII Un temblor muy fuerte envía todo al aire libre. Los edificios bien diseñados sufren un daño mínimo leve-moderado

Daños en edificios ordinarios Daños considerables en estructuras mal construidas. VIII Temblores severos. Los edificios bien diseñados sufren daños leves daños considerables en edificios ordinarios.

Gran daño en estructuras mal construidas. IX Temblor violento. Los edificios bien diseñados sufren daños considerables.

con algún colapso parcial. Las tuberías subterráneas están rotas. X Temblor extremo. Algunas estructuras de madera bien construidas se destruyen la mayoría de las estructuras de mampostería y marcos.

están destruídos. Deslizamientos de tierra considerables. XI Quedan pocas estructuras en pie. Los puentes se destruyen y se abren grandes grietas en el suelo. XII Daño total. Objetos lanzados hacia arriba en el aire.

figura 13.6 | (Arriba) Una tabla abreviada de la Escala de intensidad de Mercalli modificada. La intensidad de un terremoto en particular está determinada por el daño máximo incurrido. autor: Randa Harris fuente: Licencia de obra original: CC BY-SA 3.0

figura 13.7 | (Derecha) Un mapa de intensidad del terremoto de San Fernando en el sur de California el 2/9/76. Observe que cerca del epicentro (marcado por una estrella), la intensidad fue extrema. autor: USGS fuente: Wikimedia Commons licencia: dominio público

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13.3.3 magnitud del terremoto

Otra forma de clasificar un terremoto es por la energía liberada durante el evento, esto se conoce como la magnitud del terremoto. Si bien la magnitud se ha medido utilizando la escala de Richter, a medida que aumentaba la frecuencia de las mediciones de terremotos en todo el mundo, se advirtió que la escala de magnitud de Richter no era válida para todos los terremotos (no es precisa para los terremotos de gran magnitud). Se desarrolló una nueva escala llamada Escala de intensidad de magnitud de momento, que mantiene una escala similar a la escala de Richter. Esta escala estima la energía total liberada por un terremoto y se puede utilizar para caracterizar terremotos de todos los tamaños en todo el mundo. La magnitud se basa en el momento sísmico (estimado en base a los movimientos del suelo registrados en un sismograma), que es un producto de la distancia que se movió una falla y la fuerza requerida para moverla. Esta escala funciona particularmente bien con terremotos más grandes y ha sido adoptada por el Servicio Geológico de los Estados Unidos. La magnitud se basa en una escala logarítmica, lo que significa que por cada número entero que aumenta, la amplitud del movimiento del suelo registrado por un sismógrafo aumenta en 10 y la energía liberada aumenta en 101,5, en lugar de uno (de modo que se produce un terremoto de 3 magnitudes en diez veces el suelo temblando como un terremoto de magnitud 2, un terremoto de magnitud 4 tiene 102 o 100 veces el nivel de temblor del suelo como un terremoto de magnitud 2 (liberando 103 o 1000 veces más energía). Para una comparación aproximada de escala de magnitud a intensidad , ver Figura 13.8. ¿Por qué es necesario tener más de un tipo de escala? La escala de magnitud permite la caracterización mundial de cualquier evento sísmico, mientras que la escala de intensidad no. Con una escala de intensidad, un IV en uno La ubicación podría clasificarse como II o III en otra ubicación, según la construcción del edificio (por ejemplo, los edificios mal construidos sufrirán más daños en un terremoto de la misma magnitud que los construidos con una construcción más fuerte).

13.4 LOCALIZACIÓN DE UN EPIÉTRO DE TERREMOTO Durante un terremoto, las ondas sísmicas se envían a todo el mundo. Aunque ellos

puede debilitarse con la distancia, los sismógrafos son lo suficientemente sensibles como para detectar estas ondas. Para determinar la ubicación del epicentro de un terremoto, los sismógrafos

Magnitud Típica Máxima Intensidad Mercalli Modificada 1.0 - 2.9 I 3.0 - 3.9 II - III 4.0 - 4.9 IV - V 5.0 - 5.9 VI - VII 6.0 - 6.9 VII - IX 7.0 y superior VIII o superior

figura 13.8 | Una comparación de escalas de magnitud versus intensidad para terremotos. autor: Randa Harris fuente: Licencia de obra original: CC BY-SA 3.0

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de al menos tres lugares diferentes son necesarios para un evento en particular. En la Figura 13.9, hay un ejemplo de sismograma de una estación que incluye un terremoto menor.

Una vez que se han localizado tres sismógrafos, encuentre el intervalo de tiempo entre la llegada de la onda P y la llegada de la onda S. Primero determine la llegada de la onda P y lea hasta la parte inferior del sismograma para anotar a qué hora (generalmente marcada en segundos) llegó la onda P. Luego haga lo mismo con la onda S. La llegada de ondas sísmicas será reconocida por un aumento en la amplitud; busque un cambio de patrón a medida que las líneas se hacen más altas y están más cerca (por ejemplo, Figura 13.10).

Al observar el tiempo entre las llegadas de las ondas P y S, se puede determinar la distancia al

terremoto de esa estación, con intervalos de tiempo más largos que indican una distancia más larga. Estas distancias se determinan mediante una curva de tiempo de viaje, que es un gráfico de los tiempos de llegada de las ondas P y S (consulte la Figura 13.11).

Aunque la distancia al epicentro se puede determinar utilizando un gráfico de tiempo de viaje, no se puede decir la dirección. Se puede dibujar un círculo con un radio de la distancia al terremoto. El terremoto ocurrió en algún lugar a lo largo de ese círculo. Se requiere triangulación para determinar exactamente dónde sucedió. Se necesitan tres sismógrafos. Se dibuja un círculo de cada una de las tres ubicaciones diferentes del sismógrafo, donde el radio de cada círculo es igual a la distancia desde esa estación al epicentro. El lugar donde se cruzan esos tres círculos es el epicentro (Figura 13.12).

figura 13.9 | Este sismograma se lee de izquierda a derecha y de arriba a abajo. Tenga en cuenta el pequeño terremoto que está marcado y el cambio resultante en la amplitud de la onda en ese punto. autor: USGS fuente: USGS licencia: dominio público

figura 13.10 | Un ejemplo de sismograma con la llegada de ondas P y S incluidas. Observe cómo la llegada de las olas está marcada por un aumento en la altura de las olas (conocido como amplitud) y por olas más compactas. Este ejemplo no incluye el tiempo en la parte inferior, pero sí los del ejercicio de laboratorio. autor: Usuario “Pekachu” fuente: Wikimedia Commons Licencia: Dominio público

Terremotos introductorios de geoloGía

figura 13.11 | Un gráfico de tiempo de viaje que incluye la llegada de ondas P y ondas S. Tenga en cuenta que estas curvas trazan la distancia en función del tiempo y se calculan basándose en el hecho de que la Tierra es una esfera. Las curvas varían con la profundidad del terremoto porque las ondas se comportan de manera diferente (es decir, sus velocidades cambian) con la profundidad y el cambio de material. Esta curva particular se utiliza para terremotos poco profundos (& lt20 km de profundidad) con estaciones dentro de los 800 km. La curva S-P se refiere a la diferencia de tiempo entre la llegada de la onda P y la onda S. Si anotó en su sismograma que la onda P llegó a los 10 segundos y la onda S llegó a los 30 segundos, la diferencia entre los tiempos de llegada sería de 20 segundos. Leería los 20 segundos desde el eje y de arriba hasta la línea S-P, luego bajaría para determinar la distancia al epicentro. En este caso, serían aproximadamente 200 kilómetros. autor: Randa Harris fuente: Licencia de obra original: CC BY-SA 3.0

figura 13.12 | Para localizar el epicentro de este terremoto, se utilizaron sismogramas de Portland, Salt Lake City y Los Ángeles. Se calculó el tiempo entre las llegadas de las ondas P y S, y las tablas de tiempo de viaje dieron una distancia. Circles with each distance for its radii were drawn from each station. The one resulting overlap, at San Francisco, was the earthquake epicenter. author: Randa Harris source: Original Work license: CC BY-SA 3.0

Introductory GeoloGy earthquakes

13.5 lab exerCIse Part a – locating an epicenter

You will determine the location of an earthquake epicenter using seismograms from Carrier, Oklahoma, Smith Ranch in Marlow, Oklahoma, and Bolivar Missouri available at the end of this chapter. These are actual seismograms that you will be reading, from an actual event. For each, three different readouts are given, as the seismograph measured in three different axes. You may focus on any of the three readouts for each station, as all will have the same arrival times for each wave. First, determine when the P and S waves arrived, and note these times (remember to look for a pattern change as lines get taller and more closely spaced). Mark both the arrival of the P-wave and S-wave, then using the time scale in seconds, note the time difference between the P and S wave arrivals. Add this to the table below for each of the three seismograms.

Station P-wave arrival time (sec) S-wave arrival

time (sec) Difference between P

and S travel times (sec) Distance to Epicenter

from Station (km) Carrier, OK Marlow, OK Bolivar, MO

The difference between the P and S wave arrivals will be used to determine the distances to the epicenter from each station using Figure 13.11. Make sure that you use the curve for S-P Difference – find the seconds on the y-axis, read over to the S-P curve, then draw a line down to the x- axis for distance. Add the values to the table above. Now you need to create the circles from each station using Figure 13.13, a map with the three stations on it. This map includes a legend in kilometers. For each station, note the dis- tance to the epicenter. Using a drafting compass (or alternately, tie a string to a pencil, cut the string the length of the distance to the epicenter, pin it at the station, and draw a circle, with the pencil stretched out the full distance of the string), you will create the circle. First, measure the scale on the map in Figure 13.13 in centimeters, and use that to convert your distances in kilometers to centimeters (ex. the map’s scale of 100 km = 2.1 cm on your ruler, so if you had a measured distance from one station of 400 km, that would equal 8.4 cm on your ruler). For this fictional example, starting at the station, use the drafting compass to make a circle that is 8.4 cm in radius. Create a circle for each of the three stations, using their different distances to the epicenter. They should overlap (or nearly overlap) in one location. The location where they overlap is the approximate epicenter of the earthquake. Once done, answer the questions below.

Introductory GeoloGy earthquakes

1. For Carrier, Oklahoma, what is the approximate time of the arrival of the first P-wave?

un. 10 seconds b. 15 seconds c. 21 seconds d. 30 seconds

2. For Marlow, Oklahoma, what is the approximate time of the arrival of the first S-wave?

un. 19 seconds b. 22 seconds c. 35 seconds d. 42 seconds

3. For Bolivar, Missouri, what is the difference between the P and S wave arrival times?

un. 10 seconds b. 20 seconds c. 40 seconds d. 55 seconds

4. What is the approximate distance to the epicenter from Carrier, Oklahoma?

un. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

5. What is the approximate distance to the epicenter from Marlow, Oklahoma?

un. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

figure 13.13 author: Google Earth source: Google Earth license: Used with attribution per Google’s Permissions Guidelines

Introductory GeoloGy earthquakes

6. What is the approximate distance to the epicenter from Bolivar, Missouri?

un. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

7. Look at the location that you determined was the earthquake epicenter. Compare its location to Oklahoma City. Which direction is the epicenter located from Oklahoma City?

un. southeast b. northwest c. northeast d. southwest

On January 12, 2010, a devastating magnitude 7.0 earthquake hit 16 miles west of Port-au-Prince, the capital of Haiti. At the following website, images are given of areas in Port-au-Prince both before the earthquake and soon after the earthquake, with a slider bar so that you can compare them. Access these images at: http:// www.nytimes.com/interactive/2010/01/14/world/20100114-haiti-im- agery.html (or alternately at http://elearningexamples.com/the-destruc- tion-in-port-au-prince-2/) and note the changes in many areas due to damage from the earthquake.

8. Examine the before and after image of the National Cathedral. Based on the changes seen within the structure, decide where this earthquake would most likely fall on the Modified Mercalli Intensity Scale. Based off this image, the most likely intensity of this earthquake would be:

un. <IV b. V-VI c. VII d. VIII or greater

9. Residents in Port-au-Prince complained of extreme shaking during the earthquake, while residents of Santo Domingo, the capital of the Dominican Republic that sits 150 miles east of Port-au-Prince, assumed the shaking was caused by the passing of a large truck. Based on the Modified Mercalli Intensity Scale, the residents of Port-au-Prince mostly like experienced an intensity of ___, while the residents of Santo Domingo experienced an intensity of ___.

un. VII, II b. VIII, III c. X, III d. X, IV

13.6 hazards from earThQuaKes Earthquakes are among nature’s most destructive phenomena, and there are

numerous hazards associated with them. Ground shaking itself leads to falling structures, making it the most dangerous hazard. The intensity of ground shaking depends on several factors, including the size of the earthquake, the duration of shaking, the distance from the epicenter, and the material the ground is made of. Solid bedrock will not shake much during a quake, rendering it safer than otherhttp://www.nytimes.com/interactive/2010/01/14/world/20100114-haiti-imagery.htmlhttp://www.nytimes.com/interactive/2010/01/14/world/20100114-haiti-imagery.htmlhttp://www.nytimes.com/interactive/2010/01/14/world/20100114-haiti-imagery.htmlhttp://elearningexamples.com/the-destruction-in-port-au-prince-2/http://elearningexamples.com/the-destruction-in-port-au-prince-2/

Introductory GeoloGy earthquakes

ground materials. Artificial fill refers to areas that have been filled in for construc- tion and/or waste disposal (think of a hill that gets cleared for a shopping mall – the soil that was removed is dumped somewhere else as artificial fill). Sediment is not compacted in areas of artificial fill, but compaction will occur during the shak- ing of an earthquake, leading to structure collapse. Artificial fill sediments behave similarly to water-saturated sediments. As they shake, they may experience lique- faction, in which the sediments behave like a fluid. Normally, friction between grains holds them together. Once an earthquake occurs, water surrounds every grain, eliminating the friction between them and causing them to liquefy (Figure 13.14). This can be very dangerous. Seismic waves will amplify as they come in contact with these weaker materials, leading to even more damage.

Other hazards associated with earthquakes include fire (as gas lines rupture), which may be difficult to combat as water lines may also be ruptured. The vast majority of damage during the 1906 San Francisco earthquake was due to fire. Earthquakes can trigger tsunamis, large sea waves created by the dis- placement of a large volume of water during fault move- ment. The Sumatra-Anda- man earthquake in 2004 triggered a tsunami in the

Indian Ocean that resulted in 230,000 deaths. Earthquakes can trigger landslides in mountainous areas, and initiate secondary hazards such as fires, dam breaks, chemical spills, or even nuclear disasters like the one at Fukushima Daiichi Nucle- ar Power Plant in Japan. Earthquake-prone areas can take steps to minimize de- struction, such as implementing strong building codes, responding to the tsunami warning system, addressing poverty and social vulnerability, retrofitting existing buildings, and limiting development in hazardous zones.

13.7 lab exerCIse Part b – liquefaction

Download the kml file from the USGS for Google Earth found here: http:// earthquake.usgs.gov/regional/nca/bayarea/kml/liquefaction.kmz (Al- ternately the file can be downloaded from this site: http://earthquake.usgs. gov/regional/nca/bayarea/liquefaction.php). Note that this file adds a lay- er of liquefaction susceptibility, with areas more likely to experience liquefaction

figure 13.14 | A diagram depicting liquefaction. In the water- saturated sediment on the left, the pore (open) spaces between the grains are filled with water, but friction holds the grains together. In liquefaction, on the right, water surrounds the grains so that they no longer have contact with each other, leading them to behave as a liquid. author: Randa Harris source: Original Work license: CC BY-SA 3.0http://earthquake.usgs.gov/regional/nca/bayarea/kml/liquefaction.kmzhttp://earthquake.usgs.gov/regional/nca/bayarea/kml/liquefaction.kmzhttp://earthquake.usgs.gov/regional/nca/bayarea/liquefaction.phphttp://earthquake.usgs.gov/regional/nca/bayarea/liquefaction.php

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in yellow, orange, or red. Once in Google Earth, type in San Francisco, CA. Zoom in to less than 25 miles to see the layers added and note where liquefaction is most likely, then answer the following questions. When necessary, type locations into the Search box to locate them.

10. A significant earthquake hits San Mateo, California while you are there. During the shaking you are caught indoors. Would you rather be at the US Social Security Administration Building (located at South Claremont Street, San Mateo) or with the San Mateo Park Rangers (located at J Hart Clinton Drive, San Mateo)?

un. the US Social Security Administration Building b. the San Mateo Park Rangers

11. While visiting California, you become violently ill and must visit a hospital. Based off of your fears of a possible earthquake occurring, would you rather go to Highland Hospital in Oakland or Alameda Hospital in Alameda?

un. Highland Hospital, Oakland, CA b. Alameda Hospital, Alameda, CA

13.8 InduCed seIsmICITy The number of significant earthquakes within the central and eastern United

States has climbed sharply in recent years. During the thirty-six year period between 1973 and 2008, only 21 earthquakes with a magnitude of 3.0 or greater occurred. During the 5 year period of 2009-2013, 99 earthquakes of that size occurred within the same area, with 659 earthquakes in 2014 alone and well over 800 earthquakes in 2015 just in Oklahoma (see the blue and red line on the graph in Figure 13.15).

Human intervention is apparently the cause, resulting in induced seismicity (earthquakes caused by human activities). Humans have induced earthquakes in the past (for example, impounding reservoirs has led to earthquakes in Georgia), but this rapid increase in induced seismicity has led to much current research into the problem. Evidence points to several contributing factors, all related to types of fluid injection used by the oil industry. Hydraulic fracturing, also referred to as fracking, has been used for decades by oil and gas companies to improve well pro- duction. Fluid (usually water, though other fluids are often present) is injected at high pressure into low-permeability rocks in an effort to fracture the rock. As more fractures open up within the rock, fluid flow is enhanced and more distant fluids can be accessed, increasing the production of a well. In the past, this practice was utilized in vertical wells. With the recent advent of horizontal drilling technology, the fracking industry has really taken off. Drillers can now access thin horizon- tal oil and gas reservoirs over long distances, highly increasing well production in rocks that formerly were not exploited, creating a boom in US gas and oil pro- duction. While there have been many reports in the public that blame fracking for all of the increased seismicity rates, this is not entirely the case. Fracking mainly

Introductory GeoloGy earthquakes

produces very minor earthquakes (less than magnitude 3), though it has been shown to produce signifi- cant earthquakes on occasion. The majority of induced earthquakes are caused by injection of wastewater deep underground. This wastewater is the byproduct of fracking, so ulti- mately the industry is to blame.

As wells are developed (by fracking or other processes), large amounts of waste fluid, which may contain potentially hazardous chem- icals, are created. When the fluids cannot be recycled or stored in re- tention ponds above ground, they are injected deep underground, the- oretically deep enough to not come into contact with oil reservoirs or water supplies. These wastewater wells are quite common and are con- sidered a safe option for wastewater disposal. By injecting this water in areas that contain faults, the stress conditions on the faults change as friction is reduced, which can result in movement along faults (resulting in earthquakes).

For our lab exercise, we will focus on the state of Oklahoma, and the in- creased seismicity there (Figure 13.16).

The USGS has focused some re- search on the seismicity in Oklaho- ma and determined that the main seismic hazard within the state is the disposal of wastewater from the oil and gas industry by deep injection, though some smaller quakes (mag- nitude 0.6 to 2.9) have been shown to correlate directly to fracking. A 50% increase in earthquake rate has occurred within the state since 2013. One large earthquake of 5.7 magnitude struck in No- vember, 2011, and has been linked to an active wastewater injection site

200 me- ters away. A 4.7 magnitude earthquake struck in November 2015, too.

figure 13.15 | Chart of increased seismicity of magnitude 3 or greater earthquakes within the central and eastern U.S. from 1973-2015. The spatial distribution of the earthquakes is shown on the map, with blue dots representing quakes from 1973-2008, and red dots representing quakes from 2009-2015. author: USGS source: USGS license: Public Domain

figure 13.16 | Earthquakes that occurred within Oklahoma from 1970 – 5/27/15 are depicted above. Please note that the colors indicate year and the size indicates magnitude (see legend on image). The inset image is a close-up view of the outlined box. author: USGS source: USGS license: Public Domain

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13.9 lab exerCIse Part C – Induced seismicity

The table below contains data regarding the number of fracking wells within the state of Oklahoma and the number of significant earthquakes (magnitude 3 or greater) that have occurred since 2000. Before answering the questions for this lab exercise, plot the information in the table below on the graph that is provided note that the graph has two y-axes, one for the number of fracking wells and the other for the number of earthquakes.

Year # of Fracking Wells in Oklahoma # of Earthquakes greater than M 3 2000 0 0 2001 0 0 2002 0 3 2003 0 0 2004 0 2 2005 0 1 2006 0 2 2007 0 1 2008 1 2 2009 4 20 2010 1 43 2011 637 63 2012 1,568 34 2013 470 109 2014 No Data 585 2015 No Data 850

(From: http://www.oudaily.com/news/oklahoma-reports-surge-in-earthquakes-during/arti- cle_79a364da-a1d4-11e5-894a-5ba84c8399c1.html)

Note: Information on number of fracked wells was obtained by SkyTruth through accessing FracFocus. Oklahomans are required to report all fracked wells, but the site was only created in 2011, so some wells may have not been retroactively added pre-2011. Seismic data was obtained through the USGS.

Introductory GeoloGy earthquakes

12. After what year does the number of magnitude 3 or greater earthquakes begin to rise significantly?

un. 2007 b. 2009 c. 2011 d. 2015

13. After what year does the number of fracking wells begin to rise significantly?

un. 2007 b. 2009 c. 2011 d. 2015

14. Based on the graph that you constructed, do significant earthquakes and the number of fracking wells appear to be related?

The exercises that follow use Google Earth. Let’s start by examining the 1906 earthquake that hit Northern California. Access the following website: http:// earthquake.usgs.gov/regional/nca/virtualtour/

There are several links of interest here. Spend some time familiarizing yourself with the site. Scroll down to the section entitled “The Northern California Earth- quake, April 18, 1906” and open the link. The San Andreas Fault is

800 miles long, located in California. In 1906, a major earthquake occurred along a portion of the fault. Scroll down and check out the Rupture Length and Slip.http://earthquake.usgs.gov/regional/nca/virtualtour/http://earthquake.usgs.gov/regional/nca/virtualtour/

Introductory GeoloGy earthquakes

15. How long was the rupture length (the length of the fault that was affected)?

un. 25 miles b. 74 miles c. 198 miles d. 296 miles e. 408 miles

Horizontal slip, or relative movement along the fault, ranged from 2-32 feet. To envision this, imagine that you are facing an object directly across from you. Suddenly, it moves up to 32 feet to your right! Horizontal slip is shown along the rupture as a histogram. Check out all the measurements along the fault by clicking the Rupture Length and Slip on the Google Earth link.

16. Locate the epicenter of the 1906 quake. Does the amount of horizontal slip decrease faster along the northern end or the southern end of the rupture?

un. northern end of the rupture b. southern end of the rupture

Go back to the “The Northern California Earthquake, April 18, 1906” page and scroll down to check out the Shaking Intensity. If your map begins to get difficult to read, remember that by clicking on a checked box in the Places folder, you can remove prior data. Use the search box to display the desired location.

17. What was the shaking intensity like in Sacramento?

un. light b. strong c. severe d. violent e. extreme

18. What was the shaking intensity like in Sebastopol?

un. light b. strong c. severe d. violent e. extreme

Navigate back to the main page and select “Earthquake Hazards of the Bay Ar- ea Today.” Check out the Earthquake Probabilities for the Bay Area.

19. Based on the map, would you be more likely to experience an earthquake of magnitude >6.7 by 2031 if living in the northwest Bay Area or southeast Bay Area?

Go back to the “Earthquake Hazards of the Bay Area Today” page and check out the Liquefaction Susceptibility in San Francisco. Look at the overall trend in the areas affected by liquefaction.

20. Based on the liquefaction map, are areas more dangerous inland or along the coast?

un. inland b. along the coast

Introductory GeoloGy earthquakes

13.10 sTudenT resPonses 1. For Carrier, Oklahoma, what is the approximate time of the arrival of the first

un. 10 seconds b. 15 seconds c. 21 seconds d. 30 seconds

2. For Marlow, Oklahoma, what is the approximate time of the arrival of the first S-wave?

un. 19 seconds b. 22 seconds c. 35 seconds d. 42 seconds

3. For Bolivar, Missouri, what is the difference between the P and S wave arrival times?

un. 10 seconds b. 20 seconds c. 40 seconds d. 55 seconds

4. What is the approximate distance to the epicenter from Carrier, Oklahoma?

un. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

5. What is the approximate distance to the epicenter from Marlow, Oklahoma?

un. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

6. What is the approximate distance to the epicenter from Bolivar, Missouri?

un. 70 km b. 130 km c. 240 km d. 390 km

7. Look at the location that you determined was the earthquake epicenter. Compare its location to Oklahoma City. Which direction is the epicenter located from Oklahoma City?

un. southeast b. northwest c. northeast d. southwest

8. Examine the before and after image of the National Cathedral. Based on the changes seen within the structure, decide where this earthquake would most likely fall on the Modified Mercalli Intensity Scale. Based off this image, the most likely intensity of this earthquake would be:

un. <IV b. V-VI c. VII d. VIII or greater

Introductory GeoloGy earthquakes

9. Residents in Port-au-Prince complained of extreme shaking during the earthquake, while residents of Santo Domingo, the capital of the Dominican Republic that sits 150 miles east of Port-au-Prince, assumed the shaking was caused by the passing of a large truck. Based on the Modified Mercalli Intensity Scale, the residents of Port-au-Prince mostly like experienced an intensity of ___, while the residents of Santo Domingo experienced an intensity of ___.

un. VII, II b. VIII, III c. X, III d. X, IV

10. A significant earthquake hits San Mateo, California while you are there. During the shaking you are caught indoors. Would you rather be at the US Social Security Administration Building (located at South Claremont Street, San Mateo) or with the San Mateo Park Rangers (located at J Hart Clinton Drive, San Mateo)?

un. the US Social Security Administration Building b. the San Mateo Park Rangers

11. While visiting California, you become violently ill and must visit a hospital. Based off of your fears of a possible earthquake occurring, would you rather go to Highland Hospital in Oakland or Alameda Hospital in Alameda?

un. Highland Hospital, Oakland, CA b. Alameda Hospital, Alameda, CA

12. After what year does the number of magnitude 3 or greater earthquakes begin to rise significantly?

un. 2007 b. 2009 c. 2011 d. 2015

13. After what year does the number of fracking wells begin to rise significantly?

un. 2007 b. 2009 c. 2011 d. 2015

14. Based on the graph that you constructed, do significant earthquakes and the number of fracking wells appear to be related?

15. How long was the rupture length (the length of the fault that was affected)?

un. 25 miles b. 74 miles c. 198 miles d. 296 miles e. 408 miles

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16. Locate the epicenter of the 1906 quake. Does the amount of horizontal slip decrease faster along the northern end or the southern end of the rupture?

un. northern end of the rupture b. southern end of the rupture

17. What was the shaking intensity like in Sacramento?

un. light b. strong c. severe d. violent e. extreme

18. What was the shaking intensity like in Sebastopol?

un. light b. strong c. severe d. violent e. extreme

19. Based on the map, would you be more likely to experience an earthquake of magnitude >6.7 by 2031 if living in the northwest Bay Area or southeast Bay Area?

20. Based on the liquefaction map, are areas more dangerous inland or along the coast?

un. inland b. along the coast

Seismogram Begin Time: 2015-06-14 18:17:41 GMT Station: S39B – Bolivar, MO, USA Station Location: Latitude 37.69 N, Longitude 93.32 W

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0

Time (s) 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0

Seismogram Begin Time: 2015-06-14 18:17:02 GMT Station: CROK – Carrier, Oklahoma Station Location: Latitude 36.50 N, Longitude 97.98 W

0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00 24.00 27.00 30.00 33.00 36.00

Time (s) 0.00 3.00 6.00 9.00 12.00 15.00 18.00 21.00 24.00 27.00 30.00 33.00 36.00

Seismogram Begin Time: 2015-06-14 18:17:21 GMT Station: X34A – Smith Ranch, Marlow, OK, USA Station Location: Latitude 34.60 N, Longitude 97.83 W


Vocabulario

Culpa: A fracture in the rocks that make up the Earth’s crust

Epicenter: The point at the surface of the Earth above the focus

Platos: Massive rocks that make up the outer layer of the Earth’s surface and whose movement along faults triggers earthquakes

Seismic waves: Waves that transmit the energy released by an earthquake

Focus (Hypocenter): The point within the Earth where an earthquake rupture starts

This post is part of Exploring Earthquakes, a rich collection of resources co-presented by the California Academy of Sciences and KQED. This material is also available as a free iBooks textbook and iTunes U course.


Difference Between Focus and Epicenter

Focus and epicenter are words that are commonly heard in geology when earthquakes and their causes are being taught. With similarities in between, these two terms cause a lot of confusion for the students. These words are frequently used while reporting incidents of earthquakes in media. This article attempts to highlight the differences between focus and epicenter for the readers.

Focus is the point below the surface of the earth where an earthquake originates. This is the point where rocks first rupture or break when an earthquake takes place due to movement of bedrock and release of energy in a violent form. This point is also called hypocenter, and this is from where seismic waves travel to all other directions. The waves are extremely forceful at the start but slowly die down. These waves can make earth vibrate like a tuning fork.

As focus cannot be seen by people, the concept of epicenter was introduced to let people visualize the focus from where the earthquake originated. This epicenter is a point directly above the focus and is situated on the surface of the earth. Thus for practical purposes, epicenter is taken to be the center or the origin of earthquake though the point below the surface of the earth remains the spot where it originated.

What is the difference between Focus and Epicenter?

• Focus is the actual point below the surface of the earth where an earthquake originates whereas epicenter is a point directly above it, and it lies on the surface of the earth.

• It is the focus that is the origin of the earthquake and seismic waves travel in all direction like ripples in a pond when a stone is thrown inside.

• Epicenter is also called hypocenter.

• Area around epicenter is the one that is hit the hardest by an earthquake and can be seen by the people.

• When the focus is shallow, the magnitude of the earthquake registered at the epicenter is higher than when the focus is deep.

• The cause of the earthquake is determined by studying focus whereas epicenter gives information about the extent of damage.


Earthquakes 2 – Determination of Epicenter

Subject: General Questions / General General Questions
Pregunta
Exploration: Earthquakes 2 – Determination of Epicenter
[NOTE TO TEACHERS AND STUDENTS: This exercise assumes that you have a data table
and graph made while using the Earthquakes 1 – Recording Center Gizmo™. If you do not
have those, or have never used that Gizmo before, do that first.]
Vocabulary: body wave, earthquake, epicenter, fault, focus, P wave, S wave, seismic wave,
seismogram, seismograph Prior Knowledge Questions (Do these BEFORE using the Gizmo.)
Three dogs meet in a park. Each dog is attached by a leash to its owner (triangles).
1. What does each colored circle represent? ________________
__________________________________________________ 2. Where could all the dogs meet in one place? Draw this point
on the diagram. 3. Is there another spot where all three dogs could meet? ______
Explain: ___________________________________________ Gizmo Warm-up
When you used the Earthquakes 1 – Recording Station
Gizmo™, you learned how to find the distance from a
recording station to the epicenter. With the Earthquakes 2 –
Determination of Epicenter Gizmo, you will use data from three
recording stations to find the exact location of the epicenter.
Click Play ( ), and then click Pause ( ) when the
seismograms are complete. Compare the three seismograms.
1. Which recording station is closest to the epicenter? ______
¿Cómo lo sabes? _________________________________________________________ 2. Which recording station is farthest from the epicenter? ______
¿Cómo lo sabes? _________________________________________________________ Get the Gizmo ready: Activity: Click Reset ( ). Click Play, and then click Pause when the
seismograms are complete. Locating the
epicenter Goal: Based on three seismograms, locate the epicenter of an earthquake.
1. Prepare: To complete this activity, you will need the table and graph you made in the
Earthquakes 1 – Recording Station Student Exploration. Take this out now. 2. Measure: Turn on Show time probe. On each seismogram, locate the first P-wave and the
first S-wave. Measure the time interval (?t) for each seismogram, and then use your graph
to find the distance of each station to the epicenter.
Station Time interval (?t) Distance to epicenter (km) A
B
C 3. Locate: Turn on the Show station A checkbox. Set the Radius to the distance of station A
from the epicenter, based on your table above. Look on the circle on the map.
Where could the epicenter be located? __________________________________________ 4. Locate: Turn on the Show station B checkbox. Set the Radius to the distance of station B
from the epicenter. Look on the two circles on the map.
Which two places could the epicenter be located now? _____________________________
_________________________________________________________________________ 5. Locate: Turn on the Show station C checkbox. Set the Radius to the distance of station C
from the epicenter. If you did everything right, you should see the epicenter symbol ( ). Si
you do not, recheck all of your distances. (You may need to adjust each radius slightly.)
Relative to the three circles, where is the epicenter located? _________________________
_________________________________________________________________________
6. Practice: Click Reset. Try to locate at least five more epicenters. Each time you locate an
epicenter, click the Tools palette and click Screen shot. Right-click the image, choose
“Copy Image,” and paste the image into a blank document to turn in with this sheet.


What is the Difference Between Epicenter and Hypocenter?

Epicenter and hypocenter are two important terms in the field of seismology, especially in describing earthquakes and underground explosions. The key difference between epicenter and hypocenter is that epicenter is the point that exists directly above the hypocenter whereas hypocenter is the point at which an earthquake or an underground explosion originates. Furthermore, during an earthquake, most of the damage occurs at the epicenter while the rupture of the Earth’s surface begins at hypocenter.

Below is a summary of the difference between epicenter and hypocenter in tabular form.


13.2: The Epicenter, Focus, and Waves - Geosciences

How Do I Locate That Earthquake's Epicenter?

To figure out just where that earthquake happened, you need to look at your seismogram and you need to know what at least two other seismographs recorded for the same earthquake. You will also need a map of the world, a ruler, a pencil, and a compass for drawing circles on the map.

Here's an example of a seismogram:

Figure 1 - Our typical seismogram from before, this time marked for this exercise (from Bolt, 1978).

One minute intervals are marked by the small lines printed just above the squiggles made by the seismic waves (the time may be marked differently on some seismographs). The distance between the beginning of the first P wave and the first S wave tells you how many seconds the waves are apart. This number will be used to tell you how far your seismograph is from the epicenter of the earthquake.

Finding the Distance to the Epicenter and the Earthquake's Magnitude

Figure 2 - Use the amplitude to derive the magnitude of the earthquake, and the distance from the earthquake to the station. (from Bolt, 1978)

  1. Measure the distance between the first P wave and the first S wave. In this case, the first P and S waves are 24 seconds apart.
  2. Find the point for 24 seconds on the left side of the chart below and mark that point. According to the chart, this earthquake's epicenter was 215 kilometers away.
  3. Measure the amplitude of the strongest wave. El amplitud is the height (on paper) of the strongest wave. On this seismogram, the amplitude is 23 millimeters. Find 23 millimeters on the right side of the chart and mark that point.
  4. Place a ruler (or straight edge) on the chart between the points you marked for the distance to the epicenter and the amplitude. The point where your ruler crosses the middle line on the chart marks the magnitud (strength) of the earthquake. This earthquake had a magnitude of 5.0.

You have just figured out how far your seismograph is from the epicenter and how strong the earthquake was, but you still don't know exactly where the earthquake occurred. This is where the compass, the map, and the other seismograph records come in.

Figure 3 - The point where the three circles intersect is the epicenter of the earthquake. This technique is called 'triangulation.'

  1. Check the scale on your map. It should look something like a piece of a ruler. All maps are different. On your map, one centimeter could be equal to 100 kilometers or something like that.
  2. Figure out how long the distance to the epicenter (in centimeters) is on your map. For example, say your map has a scale where one centimeter is equal to 100 kilometers. If the epicenter of the earthquake is 215 kilometers away, that equals 2.15 centimeters on the map.
  3. Using your compass, draw a circle with a radius equal to the number you came up with in Step #2 (the radio is the distance from the center of a circle to its edge). The center of the circle will be the location of your seismograph. The epicenter of the earthquake is somewhere on the edge of that circle.

4. Do the same thing for the distance to the epicenter that the other seismograms recorded (with the location of those seismographs at the center of their circles). All of the circles should overlap. The point where all of the circles overlap is the approximate epicenter of the earthquake.


Diagrams and Decisions

Students will need to wait for their water to be still, before dropping a drop into the water. Once they do start they need to write observation notes into their science journals. They can conduct their experiments as many times as needed in order to get all the notes. I do tell the class to pay attention to the initial droplet and the ripples it makes.

Diagrams that depict what they are seeing would be most helpful. I ask students to draw and label the cup but to do so using the words epicenter and surface waves. I also ask them to tell how the ripples that are created in the water are similar to those we have learned about in earthquakes.

As the conclusion to the activity, I discuss with students the energy that is released from the focus and epicenter. We then discuss the result of this energy is what determines the magnitude of the quake.


Ver el vídeo: Epicentro y Foco - Ondas Sísmicas - Explicación: Ing. Sanchez Pinedo Luis (Octubre 2021).