El Rompecabezas de la Sismicidad del Poniente de la Ciudad de México

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Leonardo Ramírez Guzmán1, Moisés Contreras Ruiz Esparza1, Jorge Aguirre González1, Baruo Daniel Aldama-Sánchez1, Asmit Roy Burman2, Miguel Ángel Carrillo Lucia1, Miguel Leonardo Suárez1, Marco Antonio Macías Castillo1, Beatriz Contreras Ruiz Esparza2, y Miguel Ángel García Illescas1.

1.Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México

2. Disaster Management Studies Department, Indian Institute of Remote Sensing, Indian Space Research Organisation

 

En diciembre de 2023 la naturaleza nos recordó que los sismos que percibimos en la capital además de poder tener un origen local pueden traer consecuencias desafortunadas. En esta ocasión los eventos se presentaron en los alrededores de Mixcoac y, a diferencia de otros sismos locales recientes, causaron daños. Desafortunadamente, hasta hoy estábamos lejos de una explicación definitiva sobre el origen de los microsismos, como se les ha denominado recientemente en diversos comunicados oficiales y notas periodísticas a los sismos de baja magnitud que han acontecido en diversos periodos al poniente de la capital. Aunque quizás inadecuado, el término también se ha utilizado de forma un poco arbitraria en la literatura técnica. Aquí presentamos una síntesis de lo que sabemos hasta hoy y los resultados preliminares de una investigación desarrollada en el Instituto de Ingeniería de la UNAM. Además, esbozamos las acciones que consideramos importante llevar a cabo para ahondar en las causas del movimiento y poder conocer y mitigar sus efectos posibles. 

 

Sismos en el valle de México 

 

Los sismos en la capital, y en general en el valle de México, no son nuevos. En un recuento de la sismicidad registrada en la región y sus alrededores en la primera mitad del siglo XX, Figueroa (1971) reportó más de doscientos temblores; seis de ellos fueron clasificados como fuertes, alcanzando en algunos sitios hasta VI en la escala de intensidades de Mercalli modificada.

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En las dos décadas siguientes, el mismo autor reportó 541 sismos localizados en el valle de México. Las intensidades máximas durante esos años fueron VI en tres sismos. Si bien los sismos reportados ocurren en diversos sitios dentro del valle de México, Figueroa (1971) también hace referencia específica a tres enjambres sísmicos, como se conoce a un conjunto de sismos que ocurren en un lapso corto y en un área bien delimitada. Los dos primeros enjambres ocurrieron en julio de 1950 y septiembre de 1956, respectivamente. Los enjambres se atribuyeron a la falla próxima a la presa Mixcoac, alrededor de 3.5 km al poniente de donde se han observado los sismos en diciembre de 2023 y enero 2024. El tercer enjambre ocurrió en agosto de 1959 y los eventos se localizaron 3 km al norte de Santa Cruz Ayotuzco, sobre la falla del mismo nombre, aproximadamente 20 km al oeste de Mixcoac. Asimismo, en febrero de 1981 y muy cerca a Mixcoac, Havskov (1982) reportó un enjambre de 5 sismos cuyas magnitudes estimadas fueron de 2.7 a 3.2. La instalación de estaciones portátiles junto con estaciones permanentes del Instituto de Ingeniería, el Instituto de Geofísica y de la red RESMAC, todas de la Universidad Nacional, permitió un análisis sin precedentes de la actividad sísmica en esa zona de la capital, usando el registro de 15 estaciones.

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En la última década del siglo XX, y desde entonces, la actividad sísmica en el valle ha sido reportada de manera consistente por el Servicio Sismológico Nacional (SSN). La cantidad de sismos reportados ha oscilado; el número de sismos permaneció bajo (menor a 6 eventos por año) hasta 2012 con excepción de 1999 y 2003. A partir de la segunda década del siglo XXI, se ve un incremento substancial en los eventos reportados, que está correlacionado con el incremento de la instrumentación. Hoy es posible detectar sismos de magnitudes cercanas a 0.3 en algunas zonas. Sin tomar en cuenta el crecimiento de las redes de monitoreo se podría pensar que se ha incrementado la actividad sísmica en la Ciudad de México, lo cual no se puede sustentar. Gracias al monitoreo hoy sabemos que la sismicidad ha ocurrido en la capital desde que tenemos registros, a principios del siglo veinte, los sismos no han excedido la magnitud 4 y que se han presentado con epicentros cercanos a la superficie. 

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La secuencia de diciembre 2023-enero 2024

 

De acuerdo con el SSN (2024), del 3 de diciembre de 2023 al 10 de enero de 2024 se han presentado 23 eventos de magnitudes de 1.1 a 3.2, ubicados en las alcaldías de La Magdalena Contreras y Álvaro Obregón, todos con profundidades menores a 1.4 km. La figura 1 ilustra con círculos los epicentros de la secuencia mencionada de acuerdo a las estimaciones del SSN.  

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La serie de sismos causó daños a diversas estructuras y de acuerdo a la Secretaría de Protección Civil de la Ciudad de México, ocho estructuras fueron dañadas gravemente y se han reportado un gran número de daños en la zona de Mixcoac. La figura 2, muestra una compilación de los sitios que se han reportado con daño y que hemos verificado, junto con algunas fotografías del tipo de agrietamiento en la carpeta asfáltica y en estructuras. 

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De acuerdo con el Servicio Sismológico Nacional, los microsismos de diciembre de 2023 a febrero de 2024, como se les ha denominado a los sismos de baja magnitud en el poniente de la capital, tienen profundidades menores a 1.4 km y han ocurrido en las alcaldías de La Magdalena Contreras y Álvaro Obregón. La Figura 1 ilustra con círculos los epicentros de la secuencia mencionada de acuerdo con las estimaciones calculadas. Sin embargo, observaciones de los autores y los reportes de daños de la Secretaría de Protección Civil de la Ciudad de México, ubican estructuras con afectaciones en una zona distante, considerando la magnitud de los sismos, con un patrón casi lineal que incluye las alcaldías Álvaro Obregón y Benito Juárez, en zonas consideradas por el reglamento de construcciones local (ver Figura 1).

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La causa de los sismos

 

En la literatura técnica y no técnica se han propuesto diversos mecanismos que dan origen a los microsismos, algunos pocos científicos que rayan en el sensacionalismo y otros que requieren análisis detallado. La explicación más sencilla, y que favorecemos sin duda, es la reactivación de fallas geológicas presentes en la zona, algunas de las cuales no están mapeadas. Algunas investigaciones preliminares sugieren que el movimiento observado corresponde al causado por fallas de tipo normal, lo cual veremos un poco más adelante y que coincide con nuestra investigación preliminar. Sin embargo, la incertidumbre en las ubicaciones de los sismos con las estaciones de la red permanente no permite identificar de manera contundente las fallas causantes. Algunos efectos que podrían provocar la activación mencionada son la acumulación de tensión regional, el hundimiento del valle de México y la recarga del acuífero que alimenta a la zona metropolitana que en ambos casos podrían originar esfuerzos capaces de inducir los temblores. Además, se ha manejado una hipótesis que propone que los sismos de gran magnitud con epicentro en la costa propician condiciones de desequilibrio, actuando como precursoras de sismos locales. 

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Campaña de Monitoreo y Evaluación de Daños del Instituto de Ingeniería  

 

Dada la importancia de los eventos y los daños reportados, la Coordinación de Ingeniería Sismológica y la Unidad de Instrumentación Sísmica (UIS) del Instituto de Ingeniería instalaron un arreglo de estaciones de registro sísmico con sensores de velocidad y aceleración en la zona. La figura 3 muestra la ubicación de los puntos de medición. La red ha grabado de manera continua desde la tercera semana de diciembre de 2023 hasta principios de febrero de 2024. Gracias a este arreglo se reubicaron los epicentros de sismos reportados por el SSN, las diferencias entre las estimaciones son notables. Al parecer la distribución de la red permanente del SSN y la Red Acelerográfica del Instituto de Ingeniería—operada por la UIS— que comparten información, no es suficiente para localizar de manera robusta sismos en esa zona de la capital. 

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Con la finalidad de comprender la sismicidad de la zona, la Coordinación de Ingeniería Sismológica y la Unidad de Instrumentación Sísmica (UIS) del Instituto de Ingeniería instalaron un arreglo de estaciones de registro sísmico con sensores de velocidad y aceleración. La Figura 2 muestra la ubicación de los puntos de medición. La red ha grabado de manera continua desde la tercera semana de diciembre de 2023 hasta finales de febrero de 2024. Utilizando la información de este arreglo se reubicaron los epicentros de sismos reportados por el SSN, los cuales, resultaron estar más cerca de los daños observados. Lo anterior motivó un recorrido por la zona cercana a los mismos en la que encontramos una “grieta" que cruza casi ininterrumpidamente la zona de Mixcoac (ver Figura 2).

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Una vez reubicados algunos de los sismos y teniendo presente que los daños ocurrieron más cerca de los nuevos epicentros hicimos un recorrido por la zona cercana a los mismos. Con sorpresa, encontramos una “grieta” de poco más de un kilómetro de longitud que cruza casi ininterrumpidamente la zona de Mixcoac (ver figura 3 y 4). Esta observación y la evidencia de algunos daños que sugieren deformaciones permanentes en el suelo requería de un análisis con observaciones de otro tipo. 

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Los daños y la “grieta" sugieren deformaciones permanentes que analizamos a través de las imágenes satelitales. Considerando que la mejor alternativa para determinar movimientos permanentes del terreno en grandes áreas son las imágenes satelitales, decidimos recolectar información de varios días e hicimos un análisis conocido como DInSAR para identificar desplazamientos en ambos lados de la “grieta", con la intención de determinar si había algún patrón que se pudiera asociar como una expresión superficial de una falla. La Figura 3 muestra nuestra interpretación preliminar de la información mencionada. La escala de colores representa el desplazamiento vertical del suelo. Al norte de la “grieta" se presentan hundimientos o desplazamientos negativos que se extienden ortogonalmente, aproximadamente 500 m; al sur, pequeños desplazamientos positivos con el área de influencia menor.

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El patrón que se observa en la Figura 3 es similar al desplazamiento permanente generado por una falla de tipo normal (ver figura 4). Formalmente, no se han sugerido otras explicaciones; sin embargo, debe ser evidente para el lector que al presentarse sismos en una zona, éstos deben asociarse a una dislocación o falla si los registros presentan una llegada de onda p seguida de una s, lo cual, observamos en los registros de la red temporal y permanente.

 

Además, de acuerdo con nuestras estimaciones de profundidad debieron nuclear a profundidades mayores a medio km. En este caso, hemos conjuntado tres evidencias para sustentar de manera preliminar que los sismos asociados a la sismicidad del periodo analizado corresponden a una falla que hemos denominado Plateros-Mixcoac, la cual, corre de acuerdo a lo indicado en la figura 2.

 

Los elementos empleados para llegar a esta conclusión preliminar son:

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a) la coincidencia de los epicentros al norte de la “grieta",

b) desplazamientos verticales o hundimientos cuyo patrón es el de una falla normal, y

c) daños en la zona epicentral.

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Una falla en una zona muy poblada de la capital

La estructura geológica debe formar parte de un sistema de fallas mayor que muy probablemente está activa –en general nos referimos a una falla activa cuando ha tenido actividad en el cuaternario- o se ha reactivado, que debido a los sedimentos más someros de la zona no había dejado evidencia superficial. Debido a que el impacto que puede tener esta falla en las construcciones, no ha sido cuantificado en las acciones de diseño de esta zona, este es un tema de investigación en el Instituto de Ingeniería.

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¿Qué podría causar la reactivación o movimientos en la falla?

 

Las causas que podrían provocar la nucleación de la ruptura en esta falla u otras cercanas son la acumulación de tensión regional, el hundimiento del valle de México, así como la recarga y descarga en la Sierra de las Cruces del acuífero que alimenta a la zona metropolitana.

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También, se ha pensado que los sismos de gran magnitud son un detonante. En todos los casos, se podrían originar esfuerzos capaces de inducir los temblores.

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Hasta hoy, no tenemos una explicación definitiva sobre el origen de los microsismos. Existen registros de sismos desde las primeras siete décadas del siglo XX, donde Figueroa (1971) reportó más de 650 temblores, seis de ellos clasificados como fuertes, alcanzando en algunos sitios hasta VI en la escala de intensidades de Mercalli modificada.

 

Además, Figueroa reportó la existencia de tres enjambres sísmicos en 1950, 1956 y 1959, al oeste de Mixcoac. En 1982 Havskov reportó un enjambre de cinco sismos con magnitudes de 2.7 a 3.2.

 

A partir de la década del siglo XX la actividad sísmica en el valle ha sido reportada de manera consistente por el Servicio Sismológico Nacional (SSN). Gracias al monitoreo sabemos que la sismicidad en la capital no es nueva, que los sismos no han excedido la magnitud 4 y que se han presentado c​on epicentros cercanos a la superficie.

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Poco a poco nos iremos acercando para conocer las causas y los detalles que ocasionan los sismos en el poniente. Hoy podemos decir que es muy probable que la estructura geológica causante de los sismos de la secuencia discutida en documento se haya originado en un segmento o falla, la Plateros-Mixcoac, independiente ubicada a profundidades considerables cuyo potencial aún desconocemos.

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Algunos resultados preliminares: ¿La falla Plateros-Mixcoac o una zona reactivada de una estructura mayor?

 

La mejor alternativa para determinar movimientos permanentes del terreno en grandes áreas son las imágenes satelitales; así recolectamos información de varios días e hicimos un análisis conocido como DInSAR para identificar desplazamientos a ambos lados de la “grieta”, con la intención de determinar si había algún patrón que se pudiera asociar a la expresión superficial de una falla.

 

La figura 5 muestra nuestra interpretación preliminar de la información mencionada. La escala de colores representa el desplazamiento vertical del suelo. Al norte de la “grieta” se presentan hundimientos o desplazamientos negativos que se extienden ortogonalmente, aproximadamente 500 m, y al sur pequeños desplazamientos positivos con un área de influencia menor.  

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El patrón es similar al desplazamiento permanente generado por una falla de tipo normal, la cual puede ser independiente y que no había sido identificada antes, pero sí sugerida por muchos autores, o quizás es parte de un segmento no identificado de las fallas reportadas en la literatura técnica.

 

Este hallazgo, al cual llamaremos la falla Plateros-Mixcoac ha sido de alguna forma propuesto en conversaciones con académicos e inclusive se sugiere en el mapa de riesgos de la Ciudad de México, pero nunca se había sido confirmado. Lo hemos corroborado de manera preliminar mediante:

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a) epicentros en la zona norte de la falla Plateros-Mixcoac y

b) desplazamientos verticales o hundimientos cuyo patrón es el de una falla normal.

 

Las dimensiones y potencial de la falla PlaterosMixcoac son un tema de investigación en la UNAM, pues el impacto que puede tener en las construcciones no se ha cuantificado y las estimaciones usadas para definir las acciones de diseño en la zona no consideraron que la falla exista.

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Conclusión y reflexión final

 

El cuestionamiento natural del lector debe ser ¿Qué más necesitamos conocer y qué impacto tiene la presencia de la falla en los edificios, casas e infraestructura de la zona?  

 

La respuesta a la primera parte de la pregunta la conocemos. Debemos determinar mediante métodos de exploración convencionales activos, como la reflexión sísmica, la geometría de la falla Plateros-Mixcoac — no es un buen momento para hacer pruebas con métodos que ofrecen poca resolución— y mediante un monitoreo continuo Posicionamiento con Geográfico Sistemas de (GPS) la velocidad con la que se mueve la superficie.  

 

Los resultados e información arriba mencionados nos ayudarán a contestar la segunda parte de la interrogante, pues son indispensables para obtener las acciones que deberían soportar las estructuras y contrastarlas con la normatividad actual. En preparación, en el Instituto de Ingeniería continuaremos monitoreando y comenzaremos a estimar escenarios para determinar el impacto, empleando por lo pronto las herramientas que tenemos a la mano, para cumplir con la misión de ayudar en la solución de problemas nacionales que tiene encomendada nuestra universidad. 

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Mediante la integración de información sismológica, satelital y daños en estructuras hemos identificado, de manera preliminar, una estructura geológica que hemos denominado la falla o el segmento Plateros-Mixcoac.

Existen todavía muchas interrogantes sobre la sismicidad en la zona poniente de la capital. Sin embargo, al ir definiendo las diferentes fallas que pueden ser la causa de los movimientos, iremos explorando los posibles mecanismos que modifican el estado de esfuerzos que provocan la nucleación que da pie a los sismos.

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El análisis de información sismológica, satelital y el patrón de daños soportan la propuesta de la presencia de una falla ubicada en el poniente del Anillo Periférico que pasa por avenida Revolución de la CDMX, con una expresión superficial de una longitud cercana a los 2 km, la cual, se le ha asociado con la actividad sísmica de los meses de diciembre de 2023 a febrero de 2024. Los resultados preliminares que se presentan requieren, sin duda, de una serie de exploraciones para determinar la estructura geológica y geofísica de la zona, y de ser necesario, estimar la magnitud potencial de la falla o segmentos de falla presente en los alrededores.

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