Por:
John Jairo Gallego Montoya
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Fecha:
2018
Abstract:
Recent seismic activity can be expressed by different forms of tectonic deformation in non-consolidated fluvial-lacustrine and debris-flow deposits. We study such deposits along the Interandean Cauca River Canyon in the Antioquia State in western Colombia as a proxy for paleoearthquakes related to the recent activity of Sabanalarga Fault System (SFS), which is one of the most prominent active faults in western Medellin city. Our aim is to evaluate the recent tectonic activity through three complementary aspects: I) a geo-morphotectonic evaluation of the surface traces of the SFS, lineament analysis and calculation of geomorphological indices of active tectonics; II) a paleoseismological assessment of three trenches and outcrops with evidence of recent (Middle Pleistocene to Holocene) faulting and liquefaction in fluvial-lacustrine and alluvial sediments; and III) a preliminary regional compilation of historical seismicity from the colonial epoch archives and assessment of the social perception regarding earthquakes and landslide-dams along the Cauca River canyon.
Based on a 10-m resolution hydrologically-corrected DEM, manually-drawn lineaments and field observations, we redefined the faults systems along the Cauca River canyon, between the municipalities of Sabanalarga and Sabanalarga in the Antioquia State, and extracted in a GIS environment evidence for tectonic activity and morphotectonic parameters. Morphotectonic outcomes reveal active tectonic deformation for the SFS and significant changes in relief, topography, and drainage-mountain front geomorphic indices values, suggesting a major active strike-slip faulting and high-uplift patterns regarding a vertical secondary component. An active tectonic framework has been established for the study area with the existence of around 30 sites with indications of Quaternary faulting.
Using a combination of Optically Stimulated Luminescence (OSL), Infrared Stimulated Luminescence (IRSL), and radiocarbon dating along with trenching, we estimated the timing of the identified paleoearthquakes related to the SFS and subsidiaries faults. We found evidence for at least three paleoearthquakes in the last ~30 kyr with moment magnitudes Mw ranging from 5.7 to 7.0. The last two seismic events identified in the Cauca River canyon, occurred around 4 and 1.1 kyr ago, respectively, indicating an average Holocene earthquake recurrence interval of ∼3 kyr.
Twenty semi-structured face-to-face interviews were conducted with local inhabitants to answer: I) what is the perception of the native population concerning damages and origin of geohazards, especially earthquakes? And II) is there any evidence in people's memory for ancient damming of the Cauca River? The locals determined several risk-scenarios for the Cauca River canyon as a result of their historical memory that has been inherited through generations, finding some myths and legends that preserve memories of the occurrence of historical earthquakes in the region. Additionally, based on the exploration Beneficiario COLFUTURO 2015 VI of historical archives of the Spanish colonial epoch and previous studies, we compiled the historical seismicity of the Antioquia State and reports of earthquake damage caused since the 18th century. Moreover, no evidence of seismic events in the colonial epoch between the 16th and 18th centuries was found for the surroundings of the study area. However, there is an earthquake reported in the Cali region that occurred in 1566 AD, in the southwest of the Antioquia State. The historical document is located in the folios of the Indias Archive of the "Audiencia de Quito" and it is considered as the oldest historically reported earthquake in Colombia.
The evidence of recent tectonic activity (Upper Quaternary) in the Cauca River canyon, which is localized at less than 50-km distance to the city of Medellin with a population of 4 million, should be considered by the governmental agencies in future seismic hazard assessment in the region. Additionally, a plausible scenario with landslides along the river canyon triggered by the occurrence of a large earthquake must be taken into account, as it was demonstrated recently by the severe problems for the hydro-Ituango project, which is located 60 km downstream from the study area, caused by high-instability conditions (landslides occurrence). The results of this study clearly show the potentiality of the faults located along the Cauca River canyon to generate large earthquakes. Due to the slow slip-rates of these structures, the instrumental and historical seismic records are not providing a sufficiently long temporal coverage. Thus, it is necessary to characterize better the activity and the earthquake history of the faults employing paleoseismological studies.
Resumen:
La actividad sísmica reciente se evidencia mediante varias formas de deformación tectónica en depósitos fluvio-lacustres y aluviales no consolidados. Dentro de la investigación, se estudiaron estos depósitos a lo largo del cañón Interandino del Rio Cauca en el noroccidente de Colombia en el noroccidente del departamento de Antioquia, como una aproximación al entendimiento de los paleo-terremotos relacionados con la actividad reciente del Sistema de Fallas de Sabanalarga (SFS), el cual es uno de los sistemas de fallas más prominentes al oeste de la ciudad de Medellín. El estudio se basó en la evaluación de la actividad tectónica reciente a través de tres aspectos complementarios: I) la geo-morfotectónica de las trazas superficiales del SFS, análisis de lineamientos y cálculo de índices geomorfológicos de tectónica activa; II) la paleosismología de tres trincheras y afloramientos con evidencias de fallamiento y licuefacción reciente (del Pleistoceno Medio al Holoceno) en sedimentos fluvio-lacustres y aluviales; y III) la compilación regional preliminar de la sismicidad histórica de los archivos de la época colonial y la evaluación de la percepción social respecto a los terremotos y represamiento por deslizamientos a lo largo del cañón del río Cauca.
Se redefinieron los sistemas de fallas a lo largo del cañón del Rio Cauca, entre los municipios de Sopetrán y Sabanalarga en el departamento de Antioquia, con base en un Modelo de Elevación Digital de 10 m de resolución, la identificación de lineamientos y observaciones de campo, además, se calcularon en un ambiente SIG varios parámetros morfotectónicos como evidencia de tectónica activa. Los resultados morfotectónicos revelan una deformación tectónica activa espacialmente variable para el SFS y cambios significativos en los valores de los índices geomórficos del relieve, la topografía y el drenaje, lo que sugiere un fallamiento activo de rumbo y patrones de levantamiento con respecto a un componente secundario de fallamiento vertical. Adicionalmente, se estableció un marco de tectónica activa para el área de estudio con la existencia de alrededor de 30 sitios con indicios de fallamiento Cuaternario.
Se estimaron las edades de ocurrencia de varios paleo-terremotos relacionados con el SFS y sus fallas secundarias, mediante la combinación de varios métodos de datación: luminiscencia ópticamente estimulada (OSL), luminiscencia estimulada por infrarrojo (IRSL) y radiocarbono, junto con herramientas paleosismológicas y apertura de trincheras. Se encontraron evidencias de por lo menos tres paleo-terremotos en los últimos 30 mil años con magnitudes Mw que van desde 5.7 y 7.0. Los dos eventos sísmicos más recientes identificados en el cañón del Rio Cauca, ocurrieron dentro del Holoceno, alrededor de 4000 y 1100 años, respectivamente, lo que indica un intervalo de recurrencia promedio de 3000 años.
Se realizaron 20 entrevistas semiestructuradas a los habitantes del cañón del Rio Cauca con el objetivo de responder principalmente las siguientes preguntas: I) ¿Cuál es la Beneficiario COLFUTURO 2015 VIII
percepción de la población nativa sobre los desastres y el origen de la amenaza geológica, especialmente terremotos?; y II) ¿existe alguna evidencia en la memoria de la población de un antiguo represamiento del Rio Cauca? Como resultado, los lugareños determinaron varios escenarios de riesgo dentro del cañón del Rio Cauca, a partir de su memoria histórica que ha sido heredada por generaciones, encontrando algunos mitos y leyendas que conservan los recuerdos sobre la ocurrencia de terremotos históricos en la región. Además, con base en la exploración de archivos históricos de la época colonial española y estudios históricos previos, se compilaron datos acerca de la sismicidad histórica del departamento de Antioquia y los informes de daños causados por terremotos desde el siglo XVIII. Sin embargo, no fueron encontrados registros de eventos sísmicos de la época colonial entre los siglos XVI y XVIII en los alrededores de la zona de estudio. No obstante, si se halló un documento físico que registra el terremoto más antiguo reportado históricamente en Colombia, dentro de los folios del Archivo de Indias de la "Audiencia de Quito". Este sismo ocurrió entre los departamentos del Cauca y Valle del Cauca en el año de 1566 DC.
Las evidencias de la actividad tectónica reciente (Cuaternario Superior) en el cañón del Rio Cauca, que se localiza a menos de 50 km de distancia de la ciudad de Medellín y su área metropolitana (con una población de 4 millones de habitantes), tienen implicaciones relevantes sobre cómo las entidades gubernamentales deben contemplar la amenaza sísmica en la región. Se hace necesario caracterizar mejor la actividad y el historial de terremotos de las fallas en los estudios de amenaza a partir de estudios paleosismológicos Adicionalmente, teniendo en cuenta estos resultados, se debe evaluar el posible escenario en donde se generen grandes movimientos en masa a lo largo del cañón del Rio Cauca, desencadenados por un evento sísmico de alta magnitud, así también como las implicaciones directas sobre la presa del proyecto hidroituango, ubicada 60 km aguas abajo de la zona de estudio, debido a la inestabilidad y debilitamiento de la obra por los deslizamientos ocurridos entre mayo y julio de 2018. Los resultados de este estudio demuestran el potencial de las fallas ubicadas a lo largo del cañón del Rio Cauca para generar grandes terremotos. Debido a las bajas tasas de desplazamiento de estas estructuras geológicas y a los registros sísmicos instrumentales e históricos que no proporcionan una cobertura temporal lo suficientemente larga.
