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Cuaternario y Geomorfología ISSN: 0214‐174 www.rediris.es/CuaternarioyGeomorfologia/ Derechos de reproducción bajo licencia CreaGve Commons 3.0. Se permite su inclusión en repositorios sin ánimo de lucro. 89 Cuaternario y Geomorfología (2012), 26 (1‐2), 89‐104 División geológico‐geotécnica aplicada a la zonación sísmica urbana: San Cristóbal, Cuba occidental Geological‐geotechnical division applied to urban seismic zonation. San Cristobal town, western Cuba. Ordaz, A. (1) ; Chuy, T.J. (2) ; Hernández‐Santana, J.R. (3) ; García J.A. (4) (1) Departamento de Geología, Universidad de Pinar del Río, Calle Martí 270 Final, C.P. 20100, Pinar del Río, Cuba. (2) Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas (CENAIS), Calle 17 No. 61, Vista Alegre, C.P. 90400, Santiago de Cuba, Cuba. (3) Instituto de Geografía, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Circuito Exterior s/n, Ciudad Univer‐ sitaria. C. P. 04510, México D.F., Mexico. (4) Empresa Nacional de Investigaciones Aplicadas (ENIA), Calle San Juan No. 43, Pinar del Río, Cuba. Resumen Se presenta el análisis detallado de las condiciones geológico‐geotécnicas de un sector de las llanuras altas y medias meridionales del extremo occidental de Cuba, como base para la caracterización y evaluación del efecto de sitio y, en consecuencia, la identificación de los diferentes niveles de susceptibilidad sísmica en el pueblo de San Cristóbal. La actividad sísmica de esta región está asociada fundamentalmente a la diná‐ mica regional de la falla activa de desplazamiento horizontal siniestro Pinar. Los seismos en el área se ca‐ racterizan por una magnitud moderada a débil, focos someros y una baja frecuencia. La metodología empleada constó de 3 tareas: (1) elaboración del mapa geológico‐geotécnico, (2) zonación en términos de período dominante, y (3) estimación de la variación de intensidad macrosísmica (∆I). Se ha caracterizado a los grupos litológicos en función de su potencia, velocidad de ondas S, valor‐N de ensayos de penetración estándar y la densidad natural de sus materiales. Se propone una zonación en seis clases, según los perío‐ dos dominantes de sus materiales; además, se estimaron las ∆I para cada clase. El grupo litológico aluvial reciente y el aluvial marino del Plioceno‐Pleistoceno inferior, con espesores superiores a 30 m, presentan la mayor capacidad de amplificación sísmica. Palabras clave: Zonación geológica‐geotécnica, períodos dominantes, amplificación sísmica.

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CuaternarioyGeomorfologíaISSN:0214‐174

www.rediris.es/CuaternarioyGeomorfologia/

DerechosdereproducciónbajolicenciaCreaGveCommons3.0.Sepermitesuinclusiónenrepositoriossinánimodelucro.

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CuaternarioyGeomorfología(2012),26(1‐2),89‐104

Divisióngeológico‐geotécnicaaplicadaalazonaciónsísmicaurbana:SanCristóbal,Cubaoccidental

Geological‐geotechnicaldivisionappliedtourbanseismiczonation.SanCristobaltown,westernCuba.

Ordaz,A.(1);Chuy,T.J.(2); Hernández‐Santana,J.R.(3);GarcíaJ.A.(4)

(1)DepartamentodeGeología,UniversidaddePinardelRío,CalleMartí270Final,C.P.20100,PinardelRío,Cuba.(2)CentroNacionaldeInvestigacionesSismológicas(CENAIS),Calle17No.61,VistaAlegre,C.P.90400,Santiagode

Cuba,Cuba.(3)InstitutodeGeografía,UniversidadNacionalAutónomadeMéxico(UNAM),CircuitoExteriors/n,CiudadUniver‐

sitaria.C.P.04510,MéxicoD.F.,Mexico.(4)EmpresaNacionaldeInvestigacionesAplicadas(ENIA),CalleSanJuanNo.43,PinardelRío,Cuba.

Resumen

Sepresentaelanálisisdetalladodelascondicionesgeológico‐geotécnicasdeunsectordelasllanurasaltasymediasmeridionalesdelextremooccidentaldeCuba,comobaseparalacaracterizaciónyevaluacióndelefectodesitioy,enconsecuencia,laidentificacióndelosdiferentesnivelesdesusceptibilidadsísmicaenelpueblodeSanCristóbal.Laactividadsísmicadeestaregiónestáasociadafundamentalmentealadiná‐micaregionaldelafallaactivadedesplazamientohorizontalsiniestroPinar.Losseismoseneláreaseca‐racterizanporunamagnitudmoderadaadébil,focossomerosyunabajafrecuencia.Lametodologíaempleadaconstóde3tareas:(1)elaboracióndelmapageológico‐geotécnico,(2)zonación entérminosdeperíododominante,y(3)estimacióndelavariacióndeintensidadmacrosísmica(∆I).Sehacaracterizadoalosgruposlitológicosenfuncióndesupotencia,velocidaddeondasS,valor‐Ndeensayosdepenetraciónestándaryladensidadnaturaldesusmateriales.Seproponeunazonaciónenseisclases,segúnlosperío‐dosdominantesdesusmateriales;además,seestimaronlas∆Iparacadaclase.ElgrupolitológicoaluvialrecienteyelaluvialmarinodelPlioceno‐Pleistocenoinferior,conespesoressuperioresa30m,presentanlamayorcapacidaddeamplificaciónsísmica.

Palabrasclave:Zonacióngeológica‐geotécnica,períodosdominantes,amplificaciónsísmica.

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Abstract

Thispaperpresentsthedetailedanalysisofthegeological‐geotechnicalconditionsofasectorofthesouth‐ernhighandmiddleplainsofwesternCuba,asabasisforthecharacterizationandevaluationoftheeffectofsiteand,consequently,theidentificationofthedifferentlevelsofseismicsusceptibilityintheSanCristo‐baltown.Seismicactivity inthisregion is mainlyassociatedto theregionaldynamics ofthe activeleft‐lat‐eralstrike‐slipfault Pinar.Earthquakesintheareaarecharacterizedbymoderatetoweakmagnitude,shallowfocusandalowfrequency.Themethodologyconsistedof3tasks:(1)elaborationofthegeologi‐cal‐geotechnicalmap,(2)zonationintermsofdominantperiod,and(3)estimateofthevariationofmacro‐seismicintensity(∆I).Thepresentlithologicgroupswerecharacterizedaccordingtotheirpower,Swavevelocity,value‐Nstandardpenetrationtestandthenaturaldensityofmaterials.Zonationisproposedinsixclasses,accordingtothedominantperiodoftheirmaterials;alsowereestimatedforeachclass(∆I).TherecentalluviallithologicgroupandalluvialmarinegroupofPliocene‐lowerPleistocene,withthicknessesgreaterthan30m,havethehighestcapacityofseismicamplificationinthearea.

Keywords:geological‐geotechnicalzonation,dominantperiods,seismicamplification.

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1.Introducción

Lasismicidadesunodelosfenómenosgeo‐dinámicosdelacortezaterrestrequemásin‐fluyeeneldesarrollosocioeconómicodeunaregiónolocalidad,debidoasusefectosde‐vastadoresparalavidahumanayelpatrimo‐nio histórico. En las principales zonassísmicas,tantoporsuenergíacomopor lafrecuencia de sus eventos, por lo general,existenestudiosmacrosísmicoseinstrumen‐talesdirigidosalaestimacióndelapeligrosi‐dad, niveles de vulnerabilidad y de riesgo,sobre todo enfocados a la disminución depérdidashumanasyalcontroldelosdañosdetipoeconómico.

Desafortunadamente,debidoamúltiplesfac‐toresde tipo técnico,político, financieroyotros,unagranpartedelaszonasdemode‐radaydébilactividadsísmicanocuentanconestudiosdezonacióndelapeligrosidadsís‐mica,loqueademásdesometerasuspobla‐cionesalazardeestosprocesosendógenos,tampocofacilitalaadecuadaordenaciónte‐rritorial,tantodesusáreasurbanasconstrui‐das,comolasproyectadasenlosprogramasde desarrollo socioeconómico regional olocal.Enesteescenario,hanadquiridouna

granimportancialosllamadosmétodosindi‐rectosdemicrozonaciónsísmica,basadosenlaconsideracióndelosfactoresqueintervie‐nen en la respuesta del suelo a losmovi‐mientossísmicos,apartirdelainformacióngeológica,geotécnica,geofísicaehidrogeo‐lógicadisponible.Estosestudiostienencomoobjetivoestableceráreas,dondelaintensi‐dad de los terremotos puede variar deacuerdoconlascondicionesgeológico‐geo‐técnicaslocales,comotiposlitológicos,espe‐sor de los sedimentos poco consolidados,densidadysaturaciónhídricadelossuelos,entrediversosfactores.Precisamente,elob‐jetivoprincipaldeestetrabajoesdeterminarcómoinfluyenlascondicionesgeológico‐ge‐otécnicasdelpueblodeSanCristóbalantelaocurrencia de un seismo de moderada afuerteintensidad,delimitandounidadesconsimilaresrespuestasdinámicasdelsueloanteestoseventos.

Laactividadsísmica,originadaporlalibera‐ciónsúbitadelaenergíaacumuladadurantelosprocesosdedeformacióndelacortezate‐rrestre,noconstituyeuneventodesconocidoenelarchipiélagocubano,dondeserecono‐cendostiposdesismicidad:entreplacasydeinterior deplacas. La primera, relacionada

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conlainteracciónentrelaPlacadeNortea‐méricayladelCaribe,eslademayorsignifi‐cadoenelpaís,capazdegenerarseismosde8.0gradosmagnitudRichteryhasidores‐ponsablede22delos28terremotosdegranintensidadreportadosenCuba(Chuy,1989,2003).Lasegunda,asociadaafallasactivasde tipo regional y local, se caracteriza poreventos sísmicos de baja frecuencia, confocossomerosyunamagnituddemoderadaadébil. Sinembargo, reporteshistóricoseinstrumentalesregistradosdesdeelaño1528hastaelpresente,tantoeneloccidentecomoenelcentrodeCuba,evidencianlaocurren‐ciade6seismosdegranintensidad,entrelosqueseencuentraelterremotode8gradosdeintensidadMSK,enSanCristóbal,Cubaocci‐dental,enelaño1880(Chuyetal.,1994;Co‐tilla,1999;Chuy,2000,2003).

Enelcasocubano,losestudiosdemicrozo‐naciónsísmicatuvieronsucomienzoainiciosdeladécadadelosaños70delsiglopasado,destacandolasinvestigacionesdesarrolladasporelInstitutodeGeofísicayAstronomía,yporelCentroNacionaldeInvestigacionesSis‐mológicas,ambosdelMinisteriodeCiencia,TecnologíayMedioAmbiente(ChuyyGon‐zález,1982;Álvarezetal.,1991;Chuy,1989,2000,2002,2003;Chuyetal.,1994;ChuyyÁlvarez,1995;Cotilla,1998,1999;Gonzálezetal.,1999;González,2006).Sinembargo,enlaregiónoccidentalaunresultalimitadoelnúmerodeinvestigacionesvinculadasalazo‐naciónsísmica,fundamentalmentehanes‐tadodirigidasaobrasdegran importanciaeconómicayalaciudaddeLaHabana,porsucarácterdecapitaldelpaís(ChuyyGonzález,1982;Gonzálezetal.,1999;González,2006),loque leconfiereunvalorespecialalpre‐sentetrabajo.

2.Áreadeestudio

2.1. Localizacióngeográfica

ElpueblodeSanCristóbalselocalizaaloestede laprovinciadeArtemisa,enCubaocci‐

dental;yestácomprendidoentrelascoorde‐nadas 22°41´37´´ y 22°43´23´´, de latitudnorte, y 83°4´33´´ y 83°2´7´´, de longitudoeste(Figura1A).Eláreadeestudioabarcaunasuperficiede14km2 y,enlaactualidad,cuenta con8 100 viviendas y aproximada‐mente26000habitantes.Eldesarrollode‐mográfico de este pueblo ha marcado unnotablecrecimientopoblacionalydelfondohabitacional,conladuplicacióndeambosin‐dicadoresentreelaño1970yel2012,loquedeterminalanecesidaddeunazonificaciónsísmica,comopartedelasmedidasdemiti‐gación y prevención de dichos eventos enestaregióndedébilamoderadasismogene‐ración.

2.2.Marcogeológicoterritorial

SanCristóbal seubicasobrelossedimentosde la cuenca cenozoicade losPalacios, enCubaoccidental.EstaestructuradeprimidaesunmonoclinalquebuzahaciaelSur,conunángulomuysuave,de7°a8°,cuyocortees‐tratigráficoestáconstituidoporrocassedi‐mentariasyvulcanógeno‐sedimentarias,quesobreyacendiscordantementesobreunba‐samentoofiolítico(Cabreraetal., 2004).Ésteyaceaunos3kmdeprofundidadyestácon‐formadoporrestosdecortezaoceánica,re‐presentadosporuncomplejoultramáficodegabros,serpentinitasybasaltos.SobreestebasamentodescansanlosdepósitosdelaFor‐maciónEncrucijada,compuestosporbasal‐tos,rocasvulcanógeno‐sedimentarias,limo‐litasycalizasdelCretácicoinferior(aptiense‐albiense),ysobreéstaaparecendiscordante‐mente los sedimentos terrígenos carbona‐tadosdelaFormaciónLosNegrosdelCretá‐cicosuperior(campaniense‐maastrichtiense),conunespesorde500‐700m,queincluyenareniscas, limolítas polimícticas y vulcano‐mícticasconintercalacionesdeconglomera‐dosvulcanomícticosycalizasmicríticasconrudistas.

Apartirdeestosúltimossedimentos,apare‐cenlasformacionesgeológicasquerevistenunaimportanciasignificativaparalazonifica‐

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cióndelasusceptibilidadsísmicadelazona,yaquetienendeterminadogradodeaflora‐mientoyunbuzamientohorizontalysubho‐rizontal (Figura 1B). En orden de sobreya‐cencia:(a)FormaciónLomaCandela,repre‐sentadaporarcillasyareniscascalcáreasdelEocenomedio‐superior;(b)FormaciónPaso

Real,compuestapordepósitoscarbonatadosyterrígenosdelMiocenoinferior‐medio,dis‐cordantessobrelaFormaciónLomaCandela,estandoformadosporcalizasorganógeno‐de‐tríticasconintercalacionesdeareniscas,arci‐llas,arenas,calizasdolomitizadasydolomías,con un espesor de 750 m. Finalmente, la

Figura1.A.ÁreadeestudiodelpueblodeSanCristóbalysuentorno,extremooccidentaldelaprovinciadeArtemisa,enCubaOccidental.B.EsquemageológicodelpueblodeSanCristóbalyáreasaledañas.Escalaoriginal1:100000.Figure1.A.StudyareaoftheSanCristobaltownanditssurroundings,farwestoftheprovinceArtemisainWestern

Cuba.B.SchematicgeologicalmapofSanCristobaltownandsurroundingareas.Originalscale1:100000.

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partesuperiorde lacolumnaestratigráficaestá ocupada por conglomerados, gravas,arenas y arcillas arenosas, débilmente ce‐mentados,delaFormaciónGuanedelPlio‐

ceno‐Pleistocenoinferior;sedimentosarcillo‐sosconpresenciadegravasdelaFormaciónGuevarayporacumulacionescuaternarias,tantodegénesisfluvialcomolacustre.

Figura2.ActividadsísmicaenlaregiónoccidentaldeCuba(1528‐2011).Enlafotografía:RasgosmorfoestructuralesdelafalladetransformaciónPinar,(a)EscarpatectónicadelafallaPinarenlasmontañasbajasdelaSierradelRosa‐rio,alnortedelpueblodeSanCristóbal;(b)Lomeríostectónico‐erosivos;(c)Llanuraserosivasaltas,enelentorno

deláreadeestudio.Figure2.SeismicactivityinwesternCuba(1528‐2011).Inpicture:Morphostructuralfeaturesofthetransformfault

Pinar,(a)TectonicscarpofPinarfault;(b)Tectonic‐erosivehills;(c)Higherosiveplainsinthestudyarea.

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2.3. Condicionesgeomorfológicas

Lasprincipalescaracterísticasgeomorfológi‐casestándeterminadasporlafallaPinar(Fi‐gura 2), la cual divide al territorio en lasmontañasbajasdelaSierradelRosario(440a650m)yelsistemaescalonadodellanurascosterasdelSurdePinardelRío (desde lacostahasta100‐120m),enclavadoenelde‐pocentrodelacuencaLosPalacios.Estaes‐tructura profunda de desplazamientohorizontaldeizquierda,concomponentenor‐mal,manifiestacambioscinemáticosensusdesplazamientos (Cofiño y Cáceres, 2003;Cruzetal., 2007),manteniéndoseactivaenlaactualidad(McGillavry,1970).LafallaPinarsedesplazapormásde180kmdelongitud,

conunainclinacióngeneralhaciaelsur‐su‐reste,siendolazonasismogenéticamásim‐portante del occidente cubano (Díaz yLilienberg,1989).Comoevidenciageomorfo‐lógicadelaactividadsísmicadelafallaPinar,seencuentranpaleodislocacionessísmicasenlascomunidadesdeOjodeAguaydeLaSo‐ledad‐SanPablo,conderrumbesquesuperanloscentenaresymilesdemetroscúbicos,aescasos8‐10kmalnorte‐noroestedelpueblodeSanCristóbal.

ElpueblodeSanCristóbalsesitúaalsurdeestafalla,sobrellanurasaltasymedias,entre30y120mdealtitud,yedadesdelPleisto‐cenomedioe inferior (Bioscaetal., 1986;Díazetal., 1986).Asuvez,en losríosSan

Tabla1.Clasificacióndelossuelos,segúnsucomportamientosísmico.ComparacióndelanormacubanaNC46:1999ylaespañolaNCSE‐02.

Table1.Classificationofsoils,accordingwiththeirseismicbehavior.ComparisonoftheCubanstandardNC46:1999andtheSpanishNCSE‐02.

NormaCubanaNC46:1999 NormaEspañolaNCSE‐02

Perfil\po DescripciónTipode

Descripciónterreno

S1 I

S2 II

S3 III

S4 IV

RocadecualquierGpo,sedimentariaocristalina.Puedecar‐acterizarseporunavelocidaddepropagacióndelaondacor‐tantemayorde800m/s.

Suelosrígidosdeunespesormenorde60mhastalabasero‐cosa,siempreycuandolosestratossuperioresesténcom‐puestospordepósitosestablesdearenas,gravasoarcillasduras.Puedecaracterizarseporunavelocidaddepropagacióndelaondacortanteentre450m/sy750m/s.

Depósitosestablesdesuelosnocohesivosoarcillasduras.Losestratossuperioresestáncompuestosporarenas,gravasoar‐cillasduras.Puedecaracterizarseporunavelocidaddepropa‐gacióndeunaondadecortanteentre240m/sy450m/s.

Depósitosdearcillasblandasomediasyarenasconespesoresde10momásconosinpresenciadecapasintermediasdearenasuotraclasedesuelosnocohesivos.Puedecaracteri‐zarseporunavelocidaddepropagacióndeunaondadecor‐tantemenorde240m/s.

Depósitosdearcillablandaconespesoresmayoresde12m.Puedecaracterizarseporunavelocidaddepropagacióndeunaondacortantemenorque150m/s.

Rocacompacta,suelocemen‐tadoogranularmuydenso,Vs>750m/s.

Roca muy fracturada, suelosgranularesdensosocohesivosduros,Vsentre750m/sy400m/s.

Suelogranulardecompacidadmedia, o suelo cohesivo deconsistencia firme o muyfirme,Vsentre400m/sy200m/s.

Suelogranularsuelto,osuelocohesivoblando.Vs<200m/s.

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CristóbalySantaCruz,elespectrodeterrazasfluvialesesde1.5‐2myde3‐5m,ambasdelHoloceno, y de10‐15myde20‐25mdelPleistocenosuperior(Lilienberg,1973).Estoselementospermitendescartarlainfluenciadelatopografíaenelefectodesitio.

2.4. Sismicidadymovimientostectónicosre‐cientes

Deacuerdoconelmapadezonificaciónsís‐micaconfinesdeingeniería(ChuyyÁlvarez,1995; Oficina Nacional de Normalización,1999), el áreadeestudioperteneceaunazonaderiesgosísmicobajo,sinefectosdañi‐nospara las construcciones.Por supuesto,estoseconsideraválidosóloparaperfilesdesuelo del tipo rocoso‐cristalino, definidoscomo terrenos S1 (Tabla 1); sin embargo,desdeelpuntodevistadelahistoriasismo‐lógicadeloccidentecubano,nopuedeplan‐tearselainexistenciadeeventossísmicos.Enestesentido,diversosautores(Álvarezetal.,1991;Cotilla,1998,1999;Chuy,2003;CotillayCórdova,2011)reportanalgunosdeciertaconsideración, talescomo:Trinidad,SanctiSpíritus,5dejuniode1824(intensidad6);LaHabana,21defebrerode1843(intensidad5);SanCristóbal,Artemisa,el23demarzode1880(intensidad8);Trinidad,24deenerode1909(intensidad6);SanCristóbal,20dedi‐ciembrede1937(intensidad6);CaibariényRemedios,VillaClara,15deagostode1939(intensidad7);JagüeyGrande,Matanzas,16dediciembrede1982(intensidad6);yel8demarzodel2000(intensidad5,5)enVara‐dero,Matanzas.Loseventossísmicosregis‐trados en el extremo de Cuba occidental(Figura2)reflejanintensidadeshastamayo‐resde6grados,segúnlaescalamacrosísmicaMSK(Kárniketal.,1984).

Chuy (2003) en investigaciones recientessobrelaamenazasísmicaesperadaparaelte‐rritorionacional,determinóeincluyóalmu‐nicipio de San Cristóbal en la zona conintensidadMSKcomprendidaentre6.0‐7.0gradosyunaaceleraciónhorizontalde40‐90

cm/s2 (0.04g‐0.09g,dondeg=980cm/s2‐aceleraciónde lagravedad)parasuelosdeconsistenciamedia(S2),conunaprobabilidaddeocurrenciadel15%yunperiododere‐tornode50años.Estasnuevasconsideracio‐nes también influyeron en la necesidad yviabilidaddelazonacióndesusceptibilidadsísmicapresentadaenestetrabajo.

Porotraparte,ladinámicadelosmovimien‐tostectónicosrecientesdeCubaoccidental,mediantenivelacionesgeodésicasreiteradasdeprimerorden(DíazyLilienberg,1989),re‐flejaronel carácteractivode la fallaPinar,complementado por las deformaciones si‐nestralesdelasredesfluviales(Cruzetal.,2007).Segúnlacomparaciónentrelosciclosdenivelaciónde10y25años,realizadaconlainformacióndelInstitutoCubanodeGeode‐siayCartografía(hoyGEOCUBA),lasmonta‐ñasdelaSierradelRosario,alnortedeSanCristóbal,experimentanascensosdébilesdelordende+1a+1.5mm/año,mientrasquelasllanurasdondeestáenclavadaeláreadeestudio,alsur,reportandescensosde0a‐2mm/año.

OtrorasgoimportanteeslamigracióndelasismicidadalolargodelafallaPinar,desdeelpobladodeSanJuanyMartínezhastalapro‐piaciudaddeLaHabana.Estosresultadosevi‐dencian la actividad de la falla y lasusceptibilidad sísmica del pueblo de SanCristóbalydeotrosaledañosadichatrazatectónica.

3.Materialesymétodos

3.1.Materialesempleados

El levantamientoy la interpretacióngeoló‐gico‐geotécnicadelpueblodeSanCristóbalysu entorno, ocupó las hojas topográficas3584‐II‐d‐2,3584‐II‐d‐3,3584.II‐d‐5y3584‐II‐d‐6,aescala1:10000(InstitutoCubanodeGeodesiayCartografía,1981).Paralaelabo‐racióndelmapadeseismosperceptiblesenlaregiónoccidental,duranteelperíodocom‐

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prendidoentrelosaños1528y2011,seem‐plearonloscatálogosproporcionadosporelCentroNacionaldeInvestigacionesSismoló‐gicas(CENAIS),ampliadoscondatosinstru‐mentalesdelaestaciónsismológicadeSoroa,situadaa20kmalnorestedeSanCristóbal,ypordatosdeseismoshistóricos,recogidosendiferentesdocumentos.Lainformacióngeo‐lógico‐geotécnica,seobtuvodelosinformestécnicosdelaEmpresaNacionaldeInvesti‐gacionesAplicadas(ENIA),dondeseemplea‐ronlastécnicasdesondeosdepenetraciónestándaryperforaciónrotaria.

3.2.Métodos

Lametodologíaparalaestimacióndelasus‐ceptibilidadsísmicadelpueblodeSanCristó‐balincluyólastareassiguientes:

Confeccióndelmapageológico‐geotécnico:Fueelaboradoconlainformacióngeotécnicacontenidaen67sondeos,conprofundidadesvariablesentre10y40m,ejecutadosporlaEmpresaNacionaldeInvestigacionesAplica‐das (ENIA)deCuba.Ellos incluyen lasdes‐cripcionesdecolumnaslitológicas,ensayosdepenetracióndinámicaestándar(SPT)yre‐sultadosdepropiedadesfísicasdelossuelos,obtenidosenellaboratorio.Lazonacióngeo‐técnica,serealizóapartirdegruposlitológi‐cos,estableciéndoseunaadecuadadiferen‐ciación,segúnsugénesis,espesoresypro‐piedadesfísico‐mecánicas.

Zonaciónentérminosdeperíododominante:Esteparámetrosecorrelacionaconelgradodeoscilacióndelossuelosduranteunepiso‐diosísmico,pudiéndoseinferir,queamayo‐res valoresdeperíodosdominantes enunmaterial,mayorserálaamplificaciónprovo‐cadaporlasondasS.Enestecaso,seutilizólarelación T = (4H/Vs), propuesta por Bard(1985),dondeHeselespesorde los sedi‐mentosyVs,lavelocidaddeondasS.Elvolu‐menconsiderablededatos,permitióefectuarloscálculosdeperíodosdominantesencadapuntodesondeoeinterpolarestosvaloresparaobtenerelmapadesusceptibilidadalaamplificaciónsísmica,segúnlosvaloresdeT,obtenidosempíricamente. ParadeterminarVs,seutilizaronecuacionesempíricas,queemplearonelnúmerodegolpesN,obtenidoenelensayodecampodepenetraciónes‐tándar(NSPT),dondeNcorrespondealnú‐merodegolpesnecesariosparahincarunapuntazacónicade30cm,aplicándoleunpesodegolpeode63.5kg,desdeunaalturade76cm.Entotal,seharecopiladoladescripciónde60sondeosconensayosdeNSPT,con1320valoresdeN.ParaelcálculodeVs delossuelosdelpueblodeSanCristóbal,seempleólapropuestadeAkinetal.(2011),lacualcon‐sideralaedad,génesisyprofundidaddecadaestratoestudiado(Tabla2).

Estimacióndelavariacióndeintensidadma‐crosísmica:Laevaluacióndelasusceptibili‐dad sísmica, a escala regional, requiere laintensidadmacrosísmicaesperadaenlarocadereferencia,estimadaporChuy(2003)yse‐ñaladaenpárrafosanteriores.Elvalordelaintensidadmacrosísmica,encadaemplaza‐miento,variaráenfuncióndelascaracterísti‐cas geotécnicas de los materiales, queconformanelsuelodelemplazamiento.Deestemodo,esnecesariocalcularlaamplifica‐ciónlocaldelmovimientodelsuelo,entér‐minosdeintensidadmacrosísmica.

ParalaestimacióndeDI,seempleólapro‐puestadePetrovski(1980):

∆I=1.67logρ0Vo/ρiVi

Tabla2.CorrelacionesempíricasbasadasenNvsVs,te‐niendoencuentalaprofundidad,z(Akinetal.,2011).Table2.EmpiricalcorrelationsbasedonNvsVs,taking

accountofdepth,z(Akinetal.,2011).

Tipodesuelo Vs(m/s)

Todoslossuelosaluviales Vs=59.44N0.109z0.426

Arenasaluviales Vs=38.55N0.176z0.481

Arcillasaluviales Vs=78.1N0.116z0.35

TodoslossuelosdelPlioceno Vs=121.75N0.101z0.216

ArenasdelPlioceno Vs=52.04N0.359z0.177

ArcillasdelPlioceno Vs=140.61N0.049z0.232

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Dondeρ0 yVosonladensidadylavelocidaddelasondastransversalesdelsuelopatrónrespectivamente.Mientrasqueρi yVi sonladensidadponderadaylavelocidaddeondastransversalesequivalenteparaelcorteestu‐diado.Consistentementeconelmétodoem‐pleado para determinar la intensidadregional,seconsiderócomosuelopatrónalos terrenos S2 (arcillas carbonatadas). En

estecasodeestudio,laprofundidaddein‐vestigaciónseextiendehastalos30m.Lavelocidaddelasondastransversaleshastalos primeros 30 metros (Vs30) se definecomo:

Figura3.Mapageológico‐geotécnicodelalocalidaddeSanCristóbal.Figure3.Geological‐geotechnicalmapoftheSanCristobaltown.

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Dondehi yVisonlapotenciaylavelocidaddelasondastransversalesencadaunodelosnivelesi,respectivamente.Neselnúmerodeestratosconsideradosenlostreintaprimerosmetros.

4.Resultadosydiscusión

4.1. Caracterizacióngeológico‐geotécnica

Deacuerdoconelanálisisdelascolumnasli‐tológicas y descripciones obtenidas en 67

sondeos,seestablecieron3gruposlitológi‐cos,segúnserepresentaenlaFigura3:Grupolitológicoaluvialreciente:Estosdepó‐sitosserelacionanconlasterrazasfluvialesdelRíoSanCristóbal,constituidosporarenaspocoarcillosas,arenasygravasarenosas,decolorcarmelitaconvetasgrises,queclasifi‐can,segúnelSistemaUnificadodeClasifica‐ción de Suelos (SUCS) (Casagrande, 1948),comoarenasarcillosas(SC)ygravasarcillosas(GC). Son sedimentos poco consolidados,comoindicaelbajovalor‐Nde18(Tabla3yFigura 4.B). El valor obtenido de Vs (~142

Tabla3.Descripcióngeotécnica(valorN,densidadnaturalyestimaciónempíricadeVs)delosgruposlitológicosdescritosenSanCristóbal.

Table3.Geotechnicaldescription(valueN,naturaldensityandempiricalestimationofVs)oflithologicgroups,de‐scribedinSanCristobal.

Densidad Media/Grupo

Medidasdel Valor‐N Media/ Medidasdenatural mediana Vs

litológicovalor‐N (SPT) mediana densidad

promedio* densidad (m/s)(SPT) promedio* valor‐N natural(g/cm3) húmeda

Aluvialesrecientes 30 18 1.07 14 2.00 1.06 142AluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario 1209 31 1.02 42 2.03 1.00 290

CarbonatadoArcillas

81 34 1.04 15 2.07 1.02 345delNeógeno

carbonatadasRocaintacta ‐ ‐ ‐ ‐ 2.30** ‐ 1070**

*Elcálculopromediodelosvaloresseharealizadoponderandoeltotaldemedicionesexistentes.**Valoresasumidosdetrabajosprecedentes.

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Tabla4.ComparacióndelosrangosdevaloresdeondasSdeterminadosenestetrabajo,mediantelasecuacionesempíricasdeAkinetal. (2011)conlosofrecidosenlaliteratura.ClasificaciónsísmicadelosterrenosdeSanCristó‐

bal,segúnLomtadze(1977)ylasnormascubanaNC46:1999yespañolaNCSE‐02.Table4.ComparisonoftherangesofS‐wavesdeterminedinthestudy,usingtheempiricalequationsofAkinetal.(2011)withthoseofferedintheliterature.SeismicclassificationofthelandsofSanCristobaltown,accordingLom‐

tadze(1977)andCubanstandardsNC46:1999andSpanishNCSE‐02.

Tipode TipodeGrupo terreno terreno

Tipode Vs(m/s) Vs(m/s) Vs(m/s) Vs(m/s)

litológico Lomtadze NC46:terreno Lomtadze NC46: NCSE‐02 Akinetal.

(1977) 1999NCSE‐02 (1977) 1999 (2011)

Aluvialesrecientes IV S3 IV 100‐700 <240 <200 100‐220AluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario V S2 III 200‐700 240‐450 200‐400 180‐330

CarbonatadoArcillas

V S2 III 200‐700 240‐450 200‐400 260‐400delNeógeno

carbonatadasIntercalacionesdecalizasyMargas

II S1 I 400‐3400 >800 >750 1070*

*Valorasumidodetrabajosprecedentes.

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m/s),unidoasuscaracterísticaslitológicas,leconfiereaestegrupolitológico,lacategoríadeterrenoS3oIV,segúnlanormacubanaNC46: 1999 y española NCSE‐02 respectiva‐mente(Tabla4). Lapotenciadeestossedi‐mentososcilaentrelos5y25m,pudiendoalcanzarperíodosdominantessuperioresa0.5s.

EnlaTabla4,amododevalidación,semues‐traunacomparacióndelosrangosdeveloci‐dadesdelasondasS;determinadosenestetrabajomediantelasecuacionesempíricasdeAkinetal. (2011)conlosofrecidosporLom‐tadze(1977)ylasnormascubanayespañolacitadasanteriormente.

GrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Pleistocenoinferior:Ladistribuciónespacialypotenciadeestossuelosestámuybiende‐finida(Figura3).Lamayorpartedelainfra‐estructuradeSanCristóbaldescansasobreestegrupolitológico,yaciendoconcordante‐mentesobrelasrocascarbonatadasneóge‐nas.Lasarcillas,arcillasarenosasyarenas

arcillosascongravas,sonlaslitologíasmásrepresentativas; las que clasifican por elSUCS,comoarcillasinorgánicasdebajacom‐presibilidad(CL),arcillasinorgánicasdealtacompresibilidad(CH)yarenaarcillosa(SC).Elvalor‐Npromedioesde31yladensidadna‐turalde2.03 g/cm3,conunarelaciónmediamediana de 1.02 y 1.00 respectivamente(Tabla3yFigura4.A),mostrandoungradodeincertidumbreprácticamentenulo (TerrenoS2). La capacidad de amplificación sísmicapara estos sedimentos, se incrementa enaquellossitiosconespesoressuperioresalos30m.

GrupolitológicocarbonatadodelNeógeno:Eselgrupolitológicoconmenosafloraciónyniveldeestudio.Estárepresentadopetrográ‐ficamenteporalternanciasdecalizasymar‐gas fosilíferas,alcanzandoespesores supe‐rioresalos50m.Eltechodelgrupo,general‐menteestámeteorizadoyloconformanarci‐llas carbonatadas (CH según el SUCS) confragmentosdecalizas.ElvalordeVsparalarocanometeorizadaesde1070m/s,loque

Figura4.A.RelaciónentrelavelocidaddeondasSyladensidadnatural;B.Relacióndeladensidadnaturalyelvalor‐N,delosmaterialesestudiados,indicativosdelgradodesusceptibilidadsísmicadelossuelosdelpueblode

SanCristóbal.Figure4.A.RelationshipbetweentheS‐wavevelocityandthenaturaldensity;B.Listofnaturaldensityandvalue‐N

ofstudiedmaterials,indicativeoftheseismicsusceptibilityofsoilsintheSanCristobaltown.

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corresponderíaaunmaterialdeltipoS1,enlaclasificaciónde lanormacubanaNC46:1999ytipoIenlanormaespañolaNCSE‐02.Losperíodosdominantessoninferioresa0.1s,siendolosmenossusceptiblesalaamplifi‐caciónsísmica.

4.2. Susceptibilidadalaamplificaciónsísmica,segúnlosvaloresdeperíodosdominantes

Laevaluacióndelosespesoresdesedimen‐tos,elvalor‐Nyladensidadnatural,haper‐mitido hacer una primera división

Figura5.Mapadezonaciónsísmica,divididoenseisrangosdesusceptibilidadalaamplificaciónsísmica,segúnlosvalo‐resdeperíodosdominantesobtenidosempíricamenteysurelaciónconlosincrementosdeintensidadmacrosísmica.Figure5.Seismiczonationmap,dividedintosixrangesofsusceptibilitytoseismicamplification,accordingtothevalues

ofdominantperiods,obtainedempirically,andtheirrelationshipwiththeincreasesofmacroseismicintensity.

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Tabla5.Situacionesgeológicas‐geotécnicasparticularesparacadarangodeperíododominanteyvariacióndeintensi‐dadsísmica.

Table5.Particulargeological‐geotechnicalconditionsforeachdominantperiodrangeandvariationofseismicintensity.

PeríododominanteVariaciónde

Descripcióndelperfillitológico(T=4H/Vs)

laintensidadsísmica(∆I)

>0.5s 0.5

0.4a0.5s 0

0.5

0.3a0.4s

0.2a0.3s 0

0.1a0.2s 0

<0.1s ‐0.5

‐1

CorteconformadoporsuelosdelgrupolitológicoAluvialesrecientesoAluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario,hastalaprofundidadde30myenocasioneshastalos40maproximadamente.LasrocascarbonatadasdelNeógenoapare‐cencomosegundacapa.GrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario,hastalaprofundidadde25maproximadamente.LasrocascarbonatadasdelNeógenoaparecencomosegundacapa.SuelosdelGrupolitológicoAluvialreciente,conespesorde15msobrelasrocascarbonatadasdelNeógeno.GrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternariocompactos,hastalaprofundidadde25maproximadamente.LasrocascarbonatadasdelNeógenoaparecencomosegundacapa.GrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario,hastalaprofundidadde15maproximadamente.LasrocascarbonatadasdelNeógenoaparecencomosegundacapa.GrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Cuaternario,hastalaprofundidadde10maproximadamente.LasrocascarbonatadasdelNeógenoaparecencomosegundacapa.AfloranlossuelosaluvialesmarinosdelPlioceno‐Cuaternarioconespesoresinferioresa10m.LasrocascarbonatadasdelNeógenoaparecencomose‐gundacapa.Corte conformado por las rocas del Grupo litológico carbonatado delNeógeno,conunapotenciasuperioralos50m.

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geológico‐geotécnicayformularlasprimerasvaloracionesreferentesasucomportamientosísmico (Figura5).Unavezdeterminada lapotenciadelosdepósitosnoconsolidadosylaVsencadasondeo,sepudodeterminarelperíododominanteencadapunto.Apartirdelasrelacionesempíricasempleadas,sede‐terminaronseisclasesdeperíodosdominan‐tes(>0.5;0.4a0.5;0.3a0.4;0.2a0.3;0.1a0.2y<0.1s)querespondenaochosituacio‐nesgeológico‐geotécnicas(Tabla5).

Laclase1eslamásproclivealaamplificaciónsísmica. Según su cartografía, se relacionaconlossuelosdelgrupolitológicoaluvialre‐cienteysusparámetrosgeotécnicossonlosmásdesfavorables(Tabla3;Figura4.AyB).Enestaclase,seincluyentambiénlossuelos

aluvialesmarinos,cuandoalcanzanespeso‐resmayoreso iguales a 30m. Mientras laclase6eslamenossusceptible,conelgrupolitológicocarbonatadodelNeógenoensu‐perficieomuycercadeella.

4.3. Caracterizacióndelefectolocal,enfun‐cióndelavariacióndelaintensidadmacro‐sísmica

ConocidalaintensidadesperadaenelpueblodeSanCristóbal(6‐7gradosMSK),paraunperíododeretornode50años(Chuy,2003)yel incremento de la intensidad, según elefectodesitio,sepuedenreajustarlosvalo‐resdeintensidadmacrosísmicaesperadosencadazonadelpueblo.Enestecasodeestu‐

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dio,seobtienencuatrovaloresde∆I(‐1;‐0.5;0; y +0.5) en las 60 columnas litológicas,dondeseefectuaronloscálculos.

Según la relación intensidad macrosísmica–estructurasconstructiva– daños(Tabla6)deKárniketal.(1984),paraintensidadesentre6y7gradosMSK,sepuedenpronosticardañosdecategoría1parael50%deconstruccionesdetipoA.CartográficamenteestosdañosseesperanenedificacionesconstruidassobreelgrupolitológicoaluvialmarinodelPlioceno‐Pleistocenoinferior,conpotenciaentrelos10y20m.Losdañosesperadospudieranincre‐mentarseenlossectoresidentificadoscon∆I=+0.5 (Figura5).Mientrasquelosdañosenlaszonascon∆I=‐1o ‐0.5seríanmínimos, según laescalaMSK, la categoría de los daños sería 0, elseismoseríaperceptibleporlaspersonasyanimales,losobjetoscolgadossedesplaza‐rían.Estepronósticoserelaciona,conlain‐fraestructura ubicada en aquellos sitios,dondelasrocascarbonatadasdelNeógenoafloranoestánmuycercadelasuperficie.

5.Conclusiones

Lainterpretaciónlitológicadelareddeson‐deos,permitiólaclasificacióngeológico‐geo‐técnica de San Cristóbal en 3 gruposlitológicos:Aluvial reciente,AluvialmarinodelPlioceno‐PleistocenoinferioryCarbona‐tadodelNeógeno.Estadivisiónrespondealagénesis,disposicióndelosmaterialesyasuspropiedadesfísicas.

Mediante la descripción litológica de cadasondeoyelvalor‐Ndepenetraciónestándar,sepudoobtenerempíricamente laVsparacadagrupolitológico.Conestosdatos,sees‐timóelperíododominante (T)decada te‐rreno,definiéndoseseisclasesdeperíodosdominantes(>0.5;0.4a0.5;0.3a0.4;0.2a0.3;0.1a0.2y<0.1s).Laclase1(T>0.5)eslamássusceptiblealaamplificaciónsísmica,representadaporcortesaluvialesrecientesoaluviales marinosdelPlioceno‐Pleistocenoin‐feriormuypotentes(> 30m).

Seobtienencuatrorangosde∆I(‐1;‐0.5;0y+0.5)enlos60sondeos,dondeseefectua‐

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Tabla6.Tiposdeestructurasconstructivasysusdaños,segúngradosdeintensidadsísmicaMSK‐64.Adaptadoporlosautores,apartirdeKárniketal. (1984),alascondicionesdeláreadeestudio(N(%):Porcentajedelosdaños,DC:

Categoríadelosdaños,losvaloressubrayadossonestimadoscomplementarios).Table6.Typesofbuildingstructuresandtheirdamages,accordingtodegreesMSK‐64.AdaptedbytheauthorsfromKárniketal.(1984)andappliedtotheconditionsofthestudyarea(Nin%:Percentageofdamages;DC:Categoryof

damages;estimatedunderlinesvaluesarecomplementary).

Intensidad TiposdeestructurasMacrosísmica A B C

MSK‐64 N(%) DC N(%) DC N(%) DC

V 95 0 100 0 100 045 0 95 0 100 0

VI 50 1 5 15 210 1 15 0 50 0

VII 35 2 35 1 50 150 3 50 25 410 2 10 1 10 0

VIII 35 3 35 2 35 150 4 50 3 50 25 5 5 4 5 3

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ronloscálculos.Lazonacorrespondienteaun∆Ide+0.5,guardarelaciónespacialconlaClase 1 de períodos dominantes, confir‐mandolaaltasusceptibilidadsísmicadesusmateriales.Ladelimitacióngeográficadeestazona,esdegranutilidadparalosingenieroscivilesyplanificadoresdelterritorio.

Lasusceptibilidadsísmicadelgrupolitológicoaluvialreciente, enlaszonasaledañasalvalledelRíoSanCristóbal,puedeestaracompa‐ñadaporeldesarrollodefallasygrietasdedespegueenlosbordesyescarpasdesuste‐rrazasfluvialessuperiores.

Agradecimientos

LosautoresagradecenalCentroNacionaldeInvestiga‐cionesSismológicas(CENAIS),alaEmpresaNacionaldeInvestigacionesAplicadas(ENIA)yalDepartamentodeGeologíadelaUniversidaddePinardelRíodeCuba,yalosInstitutosdeGeofísicaydeGeografíadelaUni‐versidadNacionalAutónomadeMéxico,suapoyoalostrabajosdecampo,ensayosdelaboratorioyprocesa‐mientodelainformación,durantelosproyectos“Eva‐luaciónyconservacióndelmacizogeológicoconfinesconstructivos”y“MicrozonaciónsísmicadelpueblodeSanCristóbal”.Alosrevisoresanónimoslagratitudporsusvaliososcomentariosyacertadassugerenciasdu‐ranteelprocesodearbitrajecientífico.

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