Mediciones sísmicas profundas en Caracas para la determinación del espesor de sedimentos y velocidades sísmicas como aporte para el estudio de microzonificación sísmica

Javier Sánchez, Michael Schmitz, Víctor Cano

Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas (FUNVISIS)

Resumen

En junio del 2001, se realizó el Estudio Cortical de Caracas (ECCAR), durante el cual se adquirieron 8 perfiles sísmicos de refracción en el área Metropolitana de Caracas, extendiéndose entre las poblaciones de Caraballeda (en la costa) y Ocumare del Tuy (50 km al Sur), con el objetivo de determinar el espesor de la capa de sedimentos que recubre el basamento rocoso y la evaluación de las velocidades sísmicas, con miras a recopilar nueva información para el proyecto de Microzonificación Sísmica del área Metropolitana de Caracas. En los modelos sísmicos para velocidades de ondas P se observa en el sur de Caracas un estrato superficial con espesor entre 10 y 15 m y una velocidad Vp de 1,8 km/s y un estrato infrayacente que posee una velocidad Vp de 2,1-2,4 km/s con un espesor máximo de 380 m, correspondiendo estos estratos a los sedimentos aluviales del valle de Caracas. A mayor profundidad, sigue un estrato con una velocidad Vp de 3,8 km/s, correspondiente a los Esquistos de Las Mercedes y de Las Brisas, levemente meteorizadas. A partir de 700 m  de profundidad, se encuentran velocidades mayores a 5,1 m/s, que se asocian a las mismas unidades metamórficas. A partir de una profundidad de 3 km, se observa un aumento de la velocidad a 6,1 km/s, lo que se interpreta como el basamento cristalino. Dicha información permitió actualizar el mapa del espesor de sedimentos de Caracas a través de un Sistema de Información Geográfico (SIG), que evidenció una alta complejidad de la interfase sedimentos/basamento en el Sureste de la cuenca de Los Palos Grandes; información esencial para el modelado de la respuesta sísmica. En el modelo generado para velocidades de ondas S, no se pudo detallar todos los estratos identificados en el modelo para velocidades de ondas P, pero se identificaron dos estratos con velocidades de 0,45 y 0,85 km/s, correspondientes a los sedimentos del valle de Caracas, seguidos por un tercer estrato de 1,5-1,6 km/s correspondiente al basamento rocoso.

Palabras Clave: Refracción Sísmica, Microzonificación Sísmica, Velocidades ondas P, Velocidades ondas S, Espesores de Sedimentos, Caracas, Venezuela.

deep seismic measurements in caracas for the determination of the sedimentary thickness and seismic velocities a contribution to the seismic microzoning study

Abstract

In June 2001, during the project "Estudio Cortical de Caracas" (ECCAR) a total of 8 seismic wide angle profiles were measured in the Caracas metropolitan region, extending between the towns of Caraballeda (a the coast) and Ocumare del Tuy (50 km south). The main subject of the ECCAR project was to determine the sediment thickness and derive the seismic velocities in order to obtain new subsoil information for the Seismic Microzoning Project of the metropolitan region of Caracas. In the south of Caracas, a superficial layer of 10 - 15 m in thickness and a Vp velocity of 1.8 km/s is underlain by a layer with a velocity of 2.1-2.4 km/s and a maximum thickness of 380 m, corresponding these units to the alluvial sediments of the Caracas valley. Below, a layer with a velocity of 3.8 km/s corresponds to the slightly meteorized rocks of the Las Mercedes and Las Brisas Schists. Below 700 m in depth, velocities increase to 5.1 km/s, which is associated to the same metamorphic units, followed at 3 km in depth by a layer with 6.1 km/s, interpreted as the crystalline basement. This information was used to update the existing maps of sedimentary thickness in a Geographic Information System (GIS), which revealed a high complexity of the sediment/rock interface in the southeastern part of the Los Palos Grandes basin, which is an essential input data for the modeling of the seismic response. The model of the S-wave velocities could not be derived with the same accuracy as the P-wave model, but 2 layers with velocities of 0.45 and 0.85 km/s, corresponding to the sediments of the Caracas valley, could be derived. Below, the strata with S-wave velocities of 1.5-1.6 km/s correspond to the basement rocks.

Key words: Seismic Refraction, Seismic Microzoning, P-wave Velocity, S-wave Velocity, Sediment Thickness, Caracas, Venezuela.

Recibido:27/02/04     Revisado:03/11/05     Aceptado:28/11/05

1. Introducción

El área metropolitana de Caracas, ubicada en la región centro-norte de Venezuela, entre los estados Vargas y Miranda, es una región de alto riesgo sísmico, como lo evidencian los daños observados en las edificaciones después del terremoto de Caracas en 1967 (FUNVISIS, 1978). Luego del sismo de 1967, el objetivo principal de los estudios en la región fue determinar las diferentes condiciones de los suelos que pudieran haber sido responsables de los altos índices de daño registrados en ciertas zonas de la ciudad. El espesor de los sedimentos y los valores de las velocidades sísmicas fueron los objetivos específicos de las mediciones. A partir de sus resultados se determinó que las zonas que presentaron mayor daño eran las zonas con los mayores espesores de sedimentos. En el área de Los Palos Grandes, se determinó que el espesor sedimentario supera los 300 m (Weston, 1969; FUNVISIS, 1978), sin que los datos originales hayan sido reportados, lo cual dificulta la reinterpretación de los resultados.

La geometría de la interfaz sedimento-roca, así como la estructura interna de los sedimentos, son fundamentales para la respuesta sísmica de un sitio. Recientemente, estudios sísmicos han sido efectuados en zonas densamente urbanizadas con el fin de determinar la geometría de cuencas sedimentarias, aplicando sísmica de reflexión (Stephensen et al., 2002), sísmica de refracción (Brocher et al., 2000) y una combinación entre ambas (Fisher et al., 1999; Catchings et al., 2002). En Caracas, los modelos usados hasta ahora para modelado de la respuesta sísmica (Papageorgiou y Kim, 1991; Ampuero et al., 2002; Schmitz et al., 2002) se basaron únicamente en la geometría proporcionada por los estudios posteriores al sismo de Caracas de 1967 (Weston, 1969; FUNVISIS, 1978). Para la determinación del período fundamental de vibración del suelo en el valle de Caracas se utilizaron mediciones de ruido ambiental, aplicando la técnica de Nakamura (Enomoto et al., 2001; Rocabado et. al., 2001; Semblat et al., 2002).

Para complementar estos estudios y refinar sus resultados, dentro del proyecto de Microzonificación Sísmica del área Metropolitana de Caracas, fue realizado el Estudio Cortical de Caracas (ECCAR) en junio del 2001, durante el cual se realizó la adquisición de perfiles sísmicos de refracción, cuyo propósito fundamental era la determinación del espesor de la capa de sedimentos que recubre el basamento rocoso y la evaluación de las velocidades sísmicas. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos a partir de las secciones sísmicas, el análisis de las fases observadas, el modelado bidimensional de ondas P y S de los perfiles sísmicos realizados y el mapa de espesor de sedimentos del valle de Caracas, a partir de la información recopilada por Weston (1969) y Kantak (2001), en el cuál se integran los nuevos resultados.

2. Marco geológico-estructural

El basamento rocoso de la ciudad está compuesto en el Norte por la Asociación Metamórfica de La Costa, con los Esquistos de Tacagua y la Asociación Metamórfica del Ávila, con el Augengneis de Peña de Mora y el Complejo San Julián. En el área de Caracas tenemos la Asociación Metasedimentaria Caracas con Esquistos de Las Brisas, Esquistos de Las Mercedes y Mármol de Zenda (Urbani, 2000). Al Sur de Caracas afloran la Filita de Paracotos y la Asociación Meta-volcano-sedimentaria de Villa de Cura (Urbani, op.cit.). En la cuenca del río Tuy tenemos la Formación Tuy con sedimentos del Plio-Pleistoceno (Bermúdez, 1966).

La orogénesis de la Cordillera de la Costa es el proceso endógeno más relevante de la zona de estudio, generador de muchos eventos geomorfológicos en el área, siendo el causante del levantamiento de la cordillera, formando una serie de fallamientos. Estos planos de fallas delimitan los bloques de una estructura horst y graben (Singer, 1977), representados por las fallas de San Sebastián y la Falla Tacagua-Ávila en la vertiente sur del macizo del Ávila. En la parte sur de la ciudad de Caracas no hay manifestaciones de planos de fallas que delimiten el graben de Caracas, por lo cual este es llamado semi-graben de Caracas. Los sedimentos depositados dentro de esta estructura consisten en su mayoría en depósitos holocenos de abanicos aluviales procedentes del macizo del Ávila en el norte y depósitos fluviales del río Guaire en el sur (Singer, 1977). En la parte sur del área de estudio, la expresión morfológica más marcada es la falla de La Victoria, donde yuxtapone rocas metamórficas con las sedimentarias de la cuenca del Río Tuy (Bermúdez, 1966).

3. Mediciones Sísmicas

3.1     Trabajo de Campo

El área de estudio esta ubicada en la región centro-norte de Venezuela, extendiéndose entre los estados Vargas y Miranda para el Perfil Largo Caracas (figura 1), y contempla mediciones a mayor detalle en Caracas, entre el Distrito Capital y el estado Miranda (figuras 2 y 3). Durante la ejecución del estudio se realizaron 8 perfiles sísmicos de refracción distribuidos de la siguiente forma: 1 perfil identificado como Caracas Perfil Largo (CPL; figura 1), 3 perfiles de dirección aproximada Noreste y Oeste-Este (Cantera, figura 2) y 4 perfiles en el Municipio Chacao (figura 3). El perfil CPL posee una longitud de 55 km, con un espaciamiento promedio entre geófonos de 500 m (350 en Caracas) y con un total de 9 puntos de disparo ubicados entre las localidades de Caraballeda y Ocumare del Tuy (figura 1). Los perfiles en el área de Caracas fueros identificados como Cantera 1, 2 y 3, con un disparo común ubicado en la Cantera Mamera (figura 2). El estudio en el Municipio Chacao está distribuido en perfiles de longitud variable entre 2570 y 5720 m (figura 3), con un espaciamiento promedio entre geófonos de 50 a 100 m y ubicando los puntos de disparo en los extremos de cada una de las líneas sísmicas. La ubicación de los perfiles en Chacao se realizó de tal forma que permitieran obtener la mayor información sobre el espesor de sedimentos y velocidades sísmicas en el valle de Caracas y particularmente en la cuenca de Los Palos Grandes. Los perfiles están identificados como: (1)- perfil Chacao A, ubicado entre el Country Club y la Universidad Monte Ávila, (2)- perfil Chacao B, ubicado entre La Granja y el Parque del Este, (3)- perfil Chacao C, ubicado entre la Estación de Bomberos Pajaritos y el Parque del Este y (4)- perfil Chacao D, ubicado entre la Universidad Monte Ávila y el Parque del Este.

Los equipos de medición usados fueron 187 estaciones receptoras TEXAN de 24 bits con geófonos verticales de 4,5 Hz, suministradas por IRIS/PASSCAL Instrument Centre. La grabación de los equipos TEXAN está basada en la preselección de ventanas de tiempo de 2 y 4 minutos de duración, con una frecuencia de muestreo de 100 Hz y sincronización con GPS y relojes internos precisos.

Como fuente de energía se uso explosivo en cantidades que varían entre 15 y 120 kg por pozo, ubicada a profundidades variables entre 4 y 20 metros. Los parámetros de los disparos se encuentran en Sánchez et al. (2002a, y 2002b). La ubicación de los disparos y estaciones receptoras (TEXAN) fue realizada mediante el uso de GPS portátiles (GARMIN PLUS III) y mapas topográficos. El tiempo de disparo fue sincronizado mediante tiempo de los GPS y ajustado con el tiempo tomado en equipos ubicados a 10 y 20 metros del punto de disparo.

Figura 1. Ubicación de la línea sísmica de Caracas Perfil Largo (CPL). Los puntos indican las estaciones de registro y las estrellas los sitios de los disparos; el área gris corresponde al espacio urbano de Caracas. La densidad de estaciones es mayor en la zona urbana de Caracas. La interrupción en la línea de registro entre Caraballeda y Caracas corresponde al flanco norte del macizo del Ávila

3.2 Procesamiento

En los registros se observa una relación señal/ruido variable, como consecuencia del alto nivel de ruido ambiental propio de la ciudad de Caracas y de las limitaciones en la cantidad de carga explosiva usada en los pozos, debido a que estos se encontraban ubicados en zonas densamente urbanizadas.

Figura 2. Ubicación de las líneas sísmicas en Caracas, indicando los tres perfiles desde la Cantera la Mamera, así como el perfil CPL y los perfiles en Chacao. El mapa base representa la malla urbana e indica en la parte sedimentaria del valle los espesores de sedimentos compilado por Kantak (2001), basado en los resultados de Weston (1969) y Delaware (1950)

Figura 3. Detalle de la figura 2 con la ubicación de las líneas sísmicas en el área de Chacao.El trazado de los perfiles fue ubicado de tal manera de delimitar la extensión de la zona de máximo espesor de sedimentos. La línea punteada indica los límites del municipio Chacao. Los puntos de disparo son: 1= La Granja/Country Club; 2 = Hoyo 8/Country Club; 3 = Parque del Este;4 = Pajaritos; 5 = Universidad Monte Ávila

Los datos sísmicos fueron procesados con el Seismic Unix (SU) Software Package (Cohen y Stockwell, 1994) y REFLEXW (Sandmeier, 1998), los cuales permitieron analizar las llegadas independientes para cada uno de los disparos. La conversión de formato se realizó mediante el uso de rutinas SU, primero separando los archivos correspondientes a cada una de las trazas para los respectivos disparos y aplicando la corrección en tiempo y el tiempo del disparo para cada una de las trazas. Para la definición de la geometría se cambiaron los archivos al formato SEG-G y se editaron manualmente las trazas ruidosas o muertas. Se aplicó un control automático de ganancia a cada una de las trazas y se aplicó un filtro general de fase cero, definido con cuatro valores de frecuencias. Finalmente se construyeron las secciones sísmicas reducidas con una velocidad de reducción 6 km/s. Las secciones sísmicas completas están documentadas en Sánchez et al. (2002a y 2002b). Con base en evaluaciones 1D, fueron construidos modelos bidimensionalmente con los programas RAYAMP (D. Crossley, com. pers.) y RAYINV (Zelt y Smith, 1992) y se incluyó los resultados dentro de un Sistema de Información Geográfico (SIG-MapInfo).

3.3  Análisis y resultados de las secciones sísmicas

3.3.1 Perfil Largo Caracas (CPL)

Las secciones sísmicas obtenidas pertenecientes al perfil CPL presentan una relación señal/ruido variable, que disminuye rápidamente a partir de los 10 km del punto de disparo. En general, las secciones presentan primeras llegadas hasta 12 km de punto de disparo, correspondientes a las ondas directas y refractadas de los sedimentos del valle de Caracas y al basamento rocoso. Adicionalmente, se identificaron primeras llegadas entre 12 y 38 km de los puntos de disparos las cuales poseen un alto nivel de incertidumbre debido a una baja relación señal/ruido. En la figura 4-a se observa la sección sísmica en tiempo reducido obtenida con el disparo La Granja. La sección correspondiente al disparo hoyo 8 (figura 4-b) presenta primeras llegadas hasta 5 km al norte y 16 km al sur del disparo, las cuales alcanzan un retraso de 0,6 s. Se aprecian llegadas entre 16 y 42 km al sur del disparo (Sánchez et al., 2002a), con un alto nivel de incertidumbre. La sección sísmica correspondiente al disparo La Carlota (figura 4-c) presenta primeras llegadas hasta 6 km al norte y 9 km al sur, con un alto nivel de energía. Adicionalmente, se identificaron primeras llegadas entre 28 y 41 km al sur del disparo, las cuales poseen una baja confiabilidad causada por una baja relación señal/ruido (Sánchez et al., 2002a). En la sección sísmica correspondiente al disparo La Bonita (figura 4-d), se observan primeras llegadas entre 4 km al norte y 4 km al sur del disparo, con un alto nivel de energía. Adicionalmente, se identificaron primeras llegadas 10 km al norte y 35 km al sur del disparo (Sánchez et al., 2002a).

El modelo bidimensional del perfil CPL (figura 5) muestra los sedimentos del cono de Caraballeda con una velocidad promedio de 2,1 km/s. En Caracas se observan dos estratos sedimentarios con velocidades 1,8 y 2,4 km/s, los cuales suprayacen al basamento rocoso con una velocidad de 3,8 km/s. Asímismo, se observa un estrato con una velocidad de 5,1-5,4 km/s entre 250 y 700 m de profundidad en los disparos La Granja, La Carlota, La Limonera y La Bonita. La máxima velocidad observada corresponde a un estrato ubicado a 3,2 km de profundidad con una velocidad de 6,2  km/s al Norte y 6,1 km/s al Sur.

3.3.2 Perfiles Cantera

La relación señal/ruido para los registros de la voladura en la Cantera Mamera es bajo, debido a la poca energía emitida por la voladura con retardos entre los pozos dentro de la cantera. La sección sísmica correspondiente a los perfiles Cantera 1 (entre la cantera La Nacional en Mamera y San Bernardino) y Cantera 2 (entre la cantera La Nacional y Los Palos Grandes) fueron unificados para facilitar el reconocimiento de las fases (figura 6). En la sección Cantera 1 se presentan primeras llegadas hasta 15 km al noreste del disparo con retraso máximo de 0,4 segundos, y en la sección perteneciente al perfil Cantera 2 se observaron primeras llegadas entre 8 y 23 km al noreste del disparo. En la sección correspondiente al perfil Cantera 3 (entre la cantera La Nacional y Filas de Mariche), presenta primeras llegadas entre 10 y 26 km al este del disparo (figura 6) con un retraso máximo de 0,3 s (tiempo reducido).

(a)

 

(b)

 

Figura 4. Sección sísmica del perfil CPL en tiempo reducido (Vr=6.0 km/s). (a) Disparo La Granja. (b) Disparo Hoyo 8/Country. Las cruces indican las llegadas de las ondas P y S en las respectivas trazas sísmicas

 

(c)

 

(d)

Figura 4. Sección sísmica del perfil CPL en tiempo reducido (Vr=6.0 km/s). (c) Disparo La Carlota entre 6 km al Norte y 9 km al Sur. (d) Disparo La Bonita entre 3,5 km al norte y 4 km al sur del perfil CPL. Las cruces indican las llegadas de las ondas P y S en las respectivas trazas sísmicas

Figura 5. Modelo bidimensional (arriba) con las llegadas observadas (puntos) y calculadas (líneas), el trazado de rayos y modelo de velocidades (centro) y el corte geológico (abajo) del perfil CPL (Ca1 = Caraballeda 1, Ca2=Caraballeda 2, Lg= La Granja, H8=Hoyo 8, LC=La Carlota, LB=La Bonita, LL= La Limonera, O=Ocumare). Se puede observar una buena cobertura de rayos entre  los disparos Lg y LL hasta una profundidad de 1,5 km

La figura 7 muestra el modelo planteado del perfil Cantera 1, en el cual se observan 5 estratos. Los estratos 1 y 2 con velocidades P de 0,85 y 1,8 km/s corresponden a los sedimentos sueltos y sedimentos saturados, respectivamente. Debajo, se encuentran los sedimentos consolidados del valle de Caracas con 2,1-2,4 km/s, los cuales alcanzan un espesor máximo de 120 m en la parte Norte del perfil en San Bernardino (Weston, 1969). Los estratos 4 y 5 con velocidades de 3,8 y 5,1 km/s corresponden a las rocas metamórficas del Valle de Caracas, fuertemente meteorizadas en superficie. Este modelo solo puede servir de control de la información existente en esta zona, ya que no tiene información de un contradisparo, por lo que no se puede derivar directamente la estructura del extremo noreste del perfil en San Bernardino.

(a)

 

(b)

Figura 6. Secciones sísmicas del disparo Cantera (Vr=6,0 km/s): (a) Sección integrada del Perfil Cantera 1 y 2. (b)  Perfil Cantera 3

Figura 7. Modelo bidimensional (arriba) con las llegadas observadas (puntos) y calculadas (líneas; sección sin reducción) y el trazado de rayos y modelo de velocidades (abajo) del perfil Cantera 1 (Mamera-San Bernardino)

3.3.3 Perfiles Chacao

En las secciones sísmicas correspondientes a los perfiles ubicados en la depresión sedimentaria de Chacao se pudieron diferenciar con buena resolución las primeras llegadas tanto de los sedimentos del valle de Caracas como del basamento rocoso. En la figura 8 se muestran las secciones sísmicas correspondientes al perfil Chacao C entre la Estación de Bomberos Pajaritos y el Parque del Este y el modelo de velocidades correspondiente. Este perfil está orientado en sentido Norte-Sur y pasa por la parte más profunda de la depresión sedimentaria (figura 3). En el modelo se aprecian 4 capas con distintas velocidades. La más superficial con una velocidad de propagación de las de ondas P de 0,85 km/s corresponde a los sedimentos sueltos del valle, seguidos por una segunda capa con 1,8 km/s que corresponde a los sedimentos saturados. En el centro de la depresión, esta capa alcanza una profundidad de 150 m, seguido por sedimentos consolidados con una velocidad de 2,1-2,4 km/s y una profundidad máxima de 380 m en el plano del perfil. A esta capa le sigue un estrato con una velocidad de 3,8 km/s, interpretado como roca metamórfica meteorizada, el cuál aflora cercano al disparo Pajaritos en el Norte y está ubicado a una profundidad de 140 m debajo del disparo Parque del Este. Las velocidades sísmicas coinciden de manera general con los resultados obtenidos por Weston (1969), quienes interpretan un estrato con Vp de 1,5 km/s como suelo saturado, que solamente está presente en los perfiles de Caracas Country Club y en La Vega/Montalban, mientras el estrato con velocidades alrededor de 1,8 km/s es interpretado como suelos, relleno compacto de valle, además estratos de roca blanda o meteorizada; y el estrato de 2,4 km/s correspondiente a roca sedimentaria o suelos cementados. Weston (1969) interpreta el basamento con Vp alrededor de 4,0 km/s como roca (gneis o esquistos muy consolidados).

Figura 8. Secciones sísmicas del perfil Chacao C (arriba; disparo Pajaritos a la izquierda y disparo Parque del Este a la derecha). Modelo bidimensional con las llegadas observadas (puntos) y calculadas (líneas) en el centro, y trazado de rayos y modelo de velocidades abajo (P = Pajaritos, PdE = Parque del Este).

Figura 9. Modelo bidimensional con las llegadas observadas (puntos) y calculadas (líneas; sección sin reducción) (arriba) y el trazado de rayos y modelo de velocidades para ondas S (abajo) del perfil CPL. Se observa que la cobertura de los rayos alcanza una profundidad máxima de 1 km. Los valores de velocidad Vs del estrato debajo corresponde a los valores Vp/1,732 (figura 5)

3.3.4  Modelo bidimensional para velocidades de ondas S

Las primeras llegadas de ondas S se pudieron identificar únicamente en los disparos La Granja, Hoyo 8, La Carlota, La Bonita, La Limonera y Ocumare, pertenecientes al perfil CPL (figura 4; Sánchez et al., 2002a). En general, se observaron las primeras llegadas con retrasos entre 1,8 y 2 s (sin reducción) a una distancia no mayor a 6 km de los puntos de disparo. El modelo de velocidades de las ondas S se construyó basado en la estructura del modelo de velocidades de ondas P (figura 5), acomodando los valores de velocidad hasta que coincidiesen las llegadas calculadas con las fases identificadas en las secciones sísmicas (figura 9). En el valle de Caracas, los estratos con velocidades de 450 y 860 m/s son identificados como sedimentos y sedimentos consolidados. Respectivamente en el Sur de Caracas, la primera capa de 450 m/s podría representar sedimentos o roca muy meteorizada con un espesor variable entre 10 y 15 metros. Los estratos con velocidades de 1500 y 1600 m/s son identificados como cuerpos esquistosos pertenecientes a las unidades: Peña de Mora, Las Mercedes, Las Brisas y Tacagua, y a las rocas pertenecientes a la Asociación Metavolcanosedimentaria de Villa de Cura y filitas de Paracotos. A partir de profundidades variables entre 250 y 700 m de profundidad, ellos presentan una velocidad de ondas S en el orden de 3,0 km/s.

Figura 10. Mapa de espesores de sedimentos del valle de Caracas basados en modelos previos de Delaware (1950), Weston (1969) y Kantak (2001), incorporando los resultados del presente estudio

4. Discusión de los resultados y conclusiones

Durante la ejecución del Estudio Cortical de Caracas (ECCAR), se realizaron un total de 8 perfiles sísmicos de refracción en el valle de Caracas (3 registros de una cantera, 4 perfiles con disparos reversos en el Este del valle) y entre Caraballeda y Ocumare del Tuy (1 perfil largo con un total de 9 disparos con una longitud del perfil de 50 km). Los resultados de las mediciones sísmicas realizadas permiten definir las velocidades sísmicas para ondas P a lo largo de los perfiles. En algunos de los disparos, se observaron además llegadas de las ondas S.

En general se pudieron observar primeras llegadas de ondas P correspondientes a los sedimentos del valle de Caracas y del cono de Caraballeda, y del basamento granítico hasta una distancia de 40 km del punto de disparo. En el sur de Caracas, se observa un estrato superficial con espesor entre 10 y 15 m y una velocidad Vp de 1,8 km/s. Su espesor aumenta considerablemente entre los disparos La Granja y La Carlota del perfil CPL. Dicho estrato es interpretado como sedimento saturado, relleno o roca meteorizada. El estrato infrayacente posee una velocidad Vp de 2,1-2,4 km/s, alcanzando una profundidad de 200 m en el sector del valle de Caracas que intercepta (Caracas Country Club). Dicho estrato es interpretado como sedimentos consolidados o roca profundamente meteorizada (Esquistos de Las Mercedes y de Las Brisas). A mayor profundidad sigue un estrato con una velocidad Vp de 3,8 km/s, correspondiente a la roca de los Esquistos de Las Mercedes y de Las Brisas, levemente meteorizadas. A partir de 700 m  de profundidad, bajo el valle de Caracas, se encuentran velocidades mayores a 5,1 m/s, que se asocian a las mismas unidades metamórficas. A partir de una profundidad de 3 km, se observa un aumento de la velocidad a 6,1 km/s, lo que se interpreta como el basamento cristalino.

La estructura de velocidades obtenida de los disparos ubicados en Charallave y Ocumare del Tuy posee una marcada diferencia en las velocidades y profundidades de los estratos con respecto al área metropolitana de Caracas. Esta diferencia se asocia al cambio de las unidades litoestratigráficas, donde se encuentran en contacto por la falla de La Victoria los  Esquistos de Las Mercedes y de Las Brisas al Norte con la Asociación Meta-volcano-sedimentaria de Villa de Cura y las filitas de Paracotos en el Sur (presentes posiblemente en el subsuelo de Ocumare del Tuy y Charallave). Éstas últimas presentan una ligera disminución en las velocidades de ondas P respecto a los  Esquistos de Las Mercedes y de Las Brisas.

En el modelo de las velocidades S no se pudo detallar todos los estratos identificados en el modelo de las velocidades P. Se modelaron dos estratos con velocidades de 450 y 850 m/s correspondientes a los sedimentos del valle de Caracas, seguidos por un tercer estrato de 1500-1600 m/s (esquistos meteorizados pertenecientes a las unidades: Peña de Mora, Las Mercedes, Las Brisas y Tacagua) que alcanza una profundidad entre 250-700 m. Debajo, las velocidades aumentan a valores de 3,0 km/s aproximadamente. Los valores de Vs para los sedimentos están en el mismo orden que los reportados por FUNVISIS (1978), basados en mediciones de pozos, que indican en Los Palos Grandes una velocidad de ondas S de 0,43 km/s a 70 m de profundidad (máxima profundidad de los pozos perforados en la zona). En los cálculos de los espectros de respuesta, se considera una Vs de 0,7 km/s  (FUNVISIS, 1978) a 180 m de profundidad, valor ligeramente inferior al obtenido en este estudio. Enomoto et al. (2001) determinan el valor promedio de Vs para los sedimentos del valle de Caracas en 0,68 km/s basados en observaciones de microtremores, aplicando la relación Vs = 4H/T (Konno y Ohmachi, 1998), mientras Semblat et al. (2002) considera para simulaciones numéricas una velocidad Vs de 0,45 km/s para los sedimentos aluviales, un valor considerablemente menor que los reportados en el presente trabajo. La determinación de la velocidad de propagación de las ondas de corte es fundamental para el cálculo de la respuesta sísmica, por lo que deberían concentrarse los esfuerzos en esta dirección en el futuro. 

A partir de la información obtenida con el modelado bidimensional de los datos sísmicos, se realizó una actualización del mapa de espesores de sedimentos de Caracas con el fin de mejorar la estimación de la profundidad de la roca en el área de Chacao realizado por Kantak (2001), el cual es el producto de la integración (SIG) de datos geológicos y geofísicos generados principalmente antes y después el sismo de Caracas de 1967 (Delaware, 1950; Weston, 1969).

En el mapa de espesores de sedimentos (figura 10), se observa que la orientación de la cuenca es predominantemente este-oeste, con una profundidad máxima de basamento rocoso igual a 380 m en la parte norte de Los Palos Grandes. En la región norte del Municipio Chacao, decrece el espesor de sedimentos hasta aflorar el basamento al pie del Ávila. En la zona Sur, se observa una disminución gradual del espesor de sedimentos. Específicamente en el Parque de Este, la profundidad promedio del basamento es de 140 metros. Destaca la presencia de accidentes en la topografía del basamento rocoso en Los Palos Grandes y al noroeste del Parque del Este, determinados por los datos de pozos ubicados en el área (Kantak, 2001), lo que podría indicar posibles inconsistencias en los datos de pozos o en la interpretación conjunta de ambos bancos de datos. La geometría de la cuenca deberá investigarse en más detalle para poder determinar si el alto nivel de complejidad en la base de los sedimentos se debe a una inconsistencia en los datos o en su interpretación, o que ella corresponda a la configuración irregular de la interfase sedimentos/basamento. El determinar con más detalle esta interfaz mediante mediciones geofísicas es tarea importante con el fin de proporcionar un modelo suficientemente comprobado para el modelado de la respuesta sísmica (Ampuero et al., 2002).

5.  Agradecimiento

Estas investigaciones han beneficiado de fondos provenientes del proyecto CONICIT S1-2000000685, así como fondos adicionales para la perforación y las voladuras de los convenios FUNVISIS-Alcaldía de Baruta y FUNVISIS-Alcaldía de Chacao. Una nota de especial agradecimiento a los participantes de las actividades de campo: L. Alvarado, R. Ambrosio, J.-P. Ampuero, L. Cabrera, V. Cano, L. Castillo, J. Castillo, A. Diaz, R. Durán, J. García, C. Granado, B. Greschke, J. Medina, L. Melo, N. Orihuela, N. Reyes, C. Grimán, M. Rojas, V. Rocabado, L.M. Rodríguez, M. Romero, M. Schmitz, M. Sobiesiak, R. Vázquez, W. Zamora. Muchas gracias a: INPARQUES, Caracas Country Club, Alcaldía de Chacao, Alcaldía de Baruta, Base Aérea Generalísimo Francisco de Miranda (La Carlota); los señores Nicolás d'Ambrosio (Administradora La Limonera C.A.), Italo Guerra, y Abelardo Acosta; y La Universidad Monte Ávila por los permisos de perforación y voladuras. Especialmente a la Cantera Nacional (Mamera) por el permiso de registrar la voladura de la cantera en el sitio y a FERROCAR por el acceso a sus obras. Agradecemos el apoyo de L. Pregitzer (CAVIM), Mateo (OSERCO) por las perforaciones y voladuras, a DC Chacao (E. Marcano) por el apoyo logístico. Agradecemos especialmente al IRIS/PASSCAL Instrument Centre por el préstamo de 193 equipos TEXAN de registro sísmico y el apoyo técnico (B. Greschke y W. Zamora)  para la realización del proyecto. Los datos están disponibles a través del IRIS DMC. El consorcio IRIS está apoyado por NSF grant EAR-9023505.

Este artículo es una contribución presentada en el “III Coloquio sobre Microzonificación Sísmica” celebrado en Caracas del 15 al 18 de Julio 2002. El proceso de edición fue llevado a cabo por Franck A. Audemard M., Michael Schmitz y José Antonio Rodríguez A. (FUNVISIS), con el apoyo de dos revisores externos, a los cuales se les agradece su contribución para la mejora del artículo.

6. Referencias

1. Ampuero, J.-P., Rocabado, V.,  Vilotte, J.-P., Rendón, H., 2002. Simulación numérica de la respuesta sísmica del valle de Caracas: efectos específicos de sitio y estimaciones del método H/V. III Coloquio sobre Microzonificación Sísmica, Serie Técnica 2002-01. FUNVISIS, Caracas, Venezuela. p 18.         [ Links ]

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