Probables Sismos y Tsunamis Historicos

SCT

XV CNISMXICO 2005

PROBABLES SISMOS Y TSUNAMIS PREHISTRICOS DURANTE LOS LTIMOS 5000

AOS EN LA COSTA DE LA BRECHA SSMICA DE GUERRERO, MXICO

M. Teresa Ramrez-Herrera (1), Andrew Cundy(2), Vladimir Kostoglodov(3)

Artculo I-15

RESUMEN

El estudio de los sismos y tsunamis prehistricos usando la geomorfologa y los sedimentos de la costa, ha proporcionado informacin valiosa en la evaluacin del peligro ssmico y por tsunamis. En la costa del Pacfico mexicano han ocurrido numerosos sismos de gran magnitud (M>7.5) en tiempos histricos y ~50 tsunamis desde 1732. Los estudios de los sedimentos y geomorfologa revelan la viabilidad de su uso en la identificacin de eventos ssmicos y de tsunamis prehistricos en las lagunas de la costa de Guerrero. Los sedimentos de las lagunas estudiadas muestran evidencias de probables sismos y 7 eventos de inundacin marina, probablemente de 3 tsunamis, ocurridos en los ltimos 4600 aos BP en la costa de Guerrero.

ABSTRACT

The study of prehistoric earthquakes and tsunamis using geomorphic features and sediment deposits has provided valuable information in the assessment of earthquake and tsunami hazards. The Pacific coast of Mexico has experienced numerous large magnitude earthquakes (M>7.5) in historical time, and 50 documented tsunamis since 1732. Geomorphic and stratigraphic studies on the Guerrero coast reveal the feasibility of using these studies on lagoonal sediments to document past earthquakes and tsunamis. Sediment deposits at studied lagoons show evidence for apparent earthquakes and possibly seven marine inwash events, probably 3 tsunami events, occurred for the past 4600 BP years on the Guerrero coast.

(1) William Lettis & Associates, 1777 Botelho Drive, Suite 262, Walnut Creek, CA 94596, USA, [email protected]

(2) School of Life Sciences, University of Sussex, Falmer, Brighton BN1 9QG, UK. , [email protected] (3) Departamento de Sismologa, Instituto de Geofsica, UNAM, CU, Mxico D. F. , [email protected]

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Sociedad Mexicana de Ingeniera Ssmica, A. C.

INTRODUCCIN El estudio de eventos ssmicos y tsunamis prehistricos y de las tazas de deformacin tectnica usando rasgos de las costas que han sido desplazadas ha provedo de informacin valiosa en la evaluacin del peligro ssmico. Estos estudios han sido generalmente complementados con el anlisis del registro de los sedimentos de la costa, donde los cambios de ambientes marinos a terrestres (o viceversa) pueden ser asentados en cambios en la estratigrafa. Los estudios de este tipo son particularmente valiosos en las costas tectnicamente activas, donde la preservacin de antiguos rasgos de la costa es pobre o donde la subsidencia a largo plazo ha resultado en la erosin, inundacin o el enterramiento de estos rasgos. Los objetivos especficos de esta investigacin son: (1) determinar las tazas de deformacin tectnica derivadas de los estudios geomorfolgicos y geolgicos, y (2) examinar la viabilidad del anlisis estratigrfico en la identificacin de tsunamis y sismos prehistricos en las lagunas de la costa de Guerrero.

La costa de la brecha ssmica de Guerrero, donde se espera que ocurra un gran sismo, se encuentra paralela a la zona de subduccin de la placa de Cocos. Aqu las tazas de convergencia de las placas tectnicas varan de 5.2 a 5.8 cm./ao (Fig. 1). La brecha ssmica de Guerrero ha experimentado varios sismos histricos, en particular el sismo de 1911 (Ms=7.8). Sin embargo, desde 1911 no han ocurrido sismos de magnitudes mayores y solamente pocos sismos de magnitud Ms~6 han ocurrido en los lmites de la brecha. Hay una gran probabilidad de que ocurra un sismo interplacas, de magnitud estimada Mw=8.1 a 8.4. La probabilidad de que ocurra un tsunami tambin es alta. Los registros histricos indican que al menos 10 tsunamis han llegado a esta costa desde 1732 (Snchez y Farreras, 1993).

Los tsunamis ocurren en los ocanos del mundo, en ambas escalas de tiempo, las del ser humano y

las del tiempo geolgico. La mayora de los tsunamis ocurren como resultado del desplazamiento de fallas debajo el mar, otros son provocados por deslizamientos submarinos, erupciones volcnicas, y por el impacto de meteoritos. Los medios para resolver el problema del peligro por tsunamis son tres: la evaluacin, mitigacin y la prevencin. Uno de los principales objetivos de la evaluacin es cuantificar los intervalos de recurrencia y estimar la magnitud de los eventos pasados, y los estudios de los depsitos de sedimentos de tsunamis son un medio importante para resolver estas preguntas. Adems, los estudios de depsitos de tsunamis pueden ayudar a generar conciencia y educacin pblica, que son a su vez un aspecto importante en los esfuerzos para mitigar el peligro por este fenmeno. El tsunami del 26 de Diciembre del 2004 demuestra trgicamente la necesidad global para evaluar el peligro por tsunamis, educar y preparar a la poblacin sobre este fenmeno.

La informacin existente sobre sismicidad y tsunamis en Mxico proviene de registros

instrumentales y de documentos histricos muy recientes. Esta informacin no es suficiente para evaluar en forma completa el potencial y la frecuencia de los eventos catastrficos ocurridos en la costa tectnicamente activa de Mxico, paralela a la zona de subduccin. Los registros instrumentales e histricos en Mxico cubren un rango de tiempo relativamente corto, solamente dos a cuatro siglos en el mejor de los casos para el registro histrico (el ltimo para la zona centro y sur de Mxico principalmente) y de menos de 100 aos para el registro instrumental. Considerando la poca frecuencia con que se presentan los grandes sismos y tsunamis, es necesario evaluar la informacin de eventos prehistricos para determinar su recurrencia, magnitud, y en el caso de los tsunamis, su extensin y origen (local o lejano).

En este artculo presentamos los resultados de nuestro trabajo de investigacin experimental de la

geomorfologa y el estudio de los depsitos de sedimentos en las lagunas de la costa de Guerrero. Nuestra meta a largo plazo es generar respuestas a preguntas tales como: Cual es el efecto que producen los grandes sismos asociados a la zona de subduccin Mexicana en la costa (subsidencia o levantamiento)?, Cual es el nmero, cuando ocurrieron y cual es el desplazamiento que produjeron los sismos

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XV Congreso Nacional de Ingeniera Ssmica, Mxico, DF, Septiembre de 2005

prehistricos?, Podemos identificar la huella de los tsunamis asociados a grandes sismos ocurridos en la costa del Pacifico Mexicano?

En las siguientes secciones presentamos el anlisis de la tectnica, sismicidad, y la historia de

tsunamis registrados en la costa de Guerrero. Posteriormente presentamos la metodologa que aplicamos para estudiar la viabilidad del uso de los sedimentos y estratigrafa en las lagunas de Guerrero para identificar eventos prehistricos de sismos y tsunamis. Finalmente discutimos los resultados iniciales y las interpretaciones derivadas de esta investigacin.

MARCO TECTNICO, SISMICIDAD Y TSUNAMIS Tectnica y Sismicidad La regin costera del Pacfico en el sur de Mxico se localiza paralela a una margen convergente compleja. Esta margen tectnicamente activa se caracteriza por la subduccin de las placas Rivera-Cocos bajo el sur de la placa de Norte Amrica en el sur de Mxico (Fig. 1). El mapa en la figura 1 muestra los eventos ssmicos ms importantes de la zona de subduccin durante el siglo pasado. Los crculos en color muestran las zonas de ruptura y los nmeros indican el ao del evento ssmico. El cuadrngulo indica el rea de la figura 2.

Figura 1. Marco tectnico y sismicidad en el lmite de las placas Rivera-Cocos.

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La subduccin de las placas Rivera-Cocos debajo del sur de Mxico ha generado grandes sismos (ms de 20 sismos de M>7) durante el siglo XX (Singh et al. 1981, 1985; Kostoglodov & Ponce, 1994). La posibilidad de ocurran eventos ssmicos de mayor magnitud ha sido confirmada por los grandes sismos de Jalisco de 1932 (Ms 8.2), el de Colima-Jalisco de 1995 (Mw 8.0), y el de Michoacn de 1985 (Mw 8.1) que devast la Ciudad de Mxico. Este ltimo produjo grandes prdidas humanas, 3000 aproximadamente, y prdidas econmicas en el rango de miles de millones de dlares (UNAM Seismology Group, 1986). La amplificacin de las ondas ssmicas en los sedimentos lacustres que rellenan al valle de Mxico produjo ondas de periodos largos en la Ciudad de Mxico, localizada a ms de 300 km del epicentro (Lomnitz et al. 1999).

Actualmente la brecha ssmica de Guerrero sobresale como una de las regiones de mayor

potencial ssmico, es en esta regin donde se espera que ocurra un sismo mayor. La costa de Guerrero, en el sector de la brecha ssmica, es paralela a la zona de subduccin. Aqu las tazas de convergencia varan de 5.2 a 5.8 cm/ao (Fig. 1 y 2).

Figura 2. Brecha ssmica de Guerrero.

El ngulo de la subduccin es subhorizontal, originalmente estimado a ~15 (Ponce et al. 1992), y recientemente inferido por V. Kostoglodov (1996) y otros autores (Surez et al. 1990, Pardo & Surez, 1995), como una subduccin de megafalla de corrimiento con un ngulo inicial de >15 que se inclina a los ~30 cerca de la costa y subsecuentemente se torna subhorizontal. La brecha de Guerrero ha sido subdividida en dos segmentos: el segmento noroeste corresponde quiz al rea de ruptura del sismo de Diciembre 16 de 1911 (Ms 7.8), y el segmento sureste que se correlaciona con las reas de ruptura de los sismos del 28 de Julio de 1957 (Ms 7.8) y la del 15 de Abril de 1907 (Ms 7.9) (Ortiz et al. 2000) (Fig. 2). El segmento noreste de la brecha de Guerrero no ha padecido sismos de magnitud grande desde el sismo de 1911 y solamente han ocurrido pocos eventos de Ms~6 en los extremos de la brecha (Lowry et al.

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2001, Larson et al. 2004). Se espera que un sismo mayor interplacas, de una magnitud estimada Mw 8.1 a 8.4, puede ocurrir (Surez et al. 1990; Anderson et al. 1994; Valdes-Gonzalez & Novelo-Casanova, 1998). El problema que surge de estas estimaciones se debe a que se basan exclusivamente en los registros instrumentales e histricos, que no son suficientemente completos (cubren solo dos siglos en esta zona) para determinar con mayor precisin la frecuencia de grandes sismos, as como para establecer si han ocurrido sismos de mayor magnitud a la registrada durante tiempos prehistricos. En la figura 2 se muestra la brecha ssmica de Guerrero. Las reas en color con el ao anotado indican las zonas de ruptura de los grandes sismos ocurridos recientemente. Las flechas en negro en la parte continental indican la extensin aproximada de la ruptura de los grandes sismos de 1899, 1907, 1909 y 1911. Las flechas en rojo son los vectores de las velocidades de convergencia de acuerdo al modelo NUVEL 1A (DeMets et al. 1994).

Tsunamis La costa de Guerrero ha experimentado sismos asociados a la zona de subduccin que han generado tsunamis en la historia reciente. Los registros de tsunamis en Mxico generalmente provienen casi en su totalidad de los registros de maregrafos, de observaciones visuales, algunas veces registradas en documentos (Farreras, 1997), y en menor grado de observaciones y mediciones postsunami (Ortiz et al. 1999; Ortiz et al. 2000; Borrero et al. 1997). Las mediciones de maregrafos iniciaron en Mxico en 1952 (Farreras, 1997). Este es un registro relativamente corto para entender el peligro potencial de los efectos de los tsunamis en la costa occidental de Mxico, donde se localizan numerosas poblaciones y centros tursticos. Los datos histricos y los registros instrumentales recopilados por Snchez y Farreras (1993) indican que al menos 49 tsunamis (50 incluyendo el tsunami de Colima del 1995) han alcanzado a la costa del Pacifico de Mxico desde 1732; 34 de estos tsunamis han sido originados por fuentes locales, y todos han sido producidos por sismos (los tsunamis tambin pueden ser generados por deslizamientos submarinos, volcanismo, e impacto de meteoritos) (Farreras, 1997). La mxima altura registrada para estos tsunamis fue de 3.0 m. Sin embargo, los datos histricos de los ltimos tres siglos, basados en observaciones visuales, indican que la altura de las olas de tsunamis que han alcanzado la costa del Pacfico Mexicano puede ser mayor al nmero registrado con los maregrafos. Por ejemplo, el 16 de Noviembre de 1925 un tsunami que alcanz la costa de Zihuatanejo, Guerrero, produjo una ola de 11 metros, y el 22 de Junio de 1932 el tsunami que inund la costa de Cuyutln, Colima, produjo olas de 10 metros de altura. Estos dos tsunamis produjeron daos considerables a la poblacin y prdidas humanas.

La costa de Guerrero ha sido habitada desde pocas prehispnicas, sin embargo, la informacin registrada y aquella obtenida de observaciones visuales de los tsunamis que han alcanzado e inundado esta costa no va ms all de 1732 (Farreras, 1997). La evaluacin del peligro por tsunamis derivada de esta informacin puede conducir a minimizar el peligro por tsunamis en la costa de Mxico, considerando que: (1) el registro instrumental de tsunamis cubre un muy corto periodo de tiempo (a partir de 1952), (2) que el registro instrumental puede estar incompleto debido a deficiencias en la operacin de la red mareogrfica (Farreras, 1997), y (3) que el registro histrico es relativamente corto, comparado con el de pases como Japn, y puede estar incompleto debido a que no se dejaron evidencias escritas o que stas fueron destruidas (Farreras, 1997). Consecuentemente, es de extrema importancia integrar la informacin de tsunamis prehistricos, basada en evidencias geolgicas de los depsitos de tsunamis, a la informacin actual de tsunamis ocurridos en la costa del Pacfico de Mxico, para mejorar el conocimiento y evaluar el peligro que este fenmeno posee en la regin. El estudio de los tsunamis prehistricos y de su extensin permite establecer el nmero, la fecha en que ocurrieron, determinar si se trata de un sismo local o lejano, estimar periodos de recurrencia, y mejorar los modelos hidrodinmicos.

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MTODOS Enfoque Sistemtico Integral En esta investigacin, sobre la viabilidad de los estudios geomorfolgicos y estratigrficos en la determinacin de eventos ssmicos y de tsunamis prehistricos, hemos aplicado un enfoque sistemtico integral que comprende: Caracterizacin de las formas del relieve y mapa geomorfolgico de detalle Estudios estratigrficos y de los depsitos de sedimentos Anlisis geoqumicos Anlisis de microfsiles (diatomeas, foraminferas, ostrcodos) Determinacin de las edades de eventos usando las tcnicas radiomtricas (14C, 137Cs, y 210Pb) Mediciones con GPS

La evaluacin del peligro ssmico y por tsunamis comprende la reconstruccin de los patrones de

comportamiento de grandes sismos y de aquellos generadores de tsunamis en tiempos prehistricos. La actividad ssmica a lo largo de las costas tiene efectos nicos. Las costas pueden levantarse o hundirse instantneamente durante los sismos (levantamiento o subsidencia cossmica). El efecto de este fenmeno queda registrado en la morfologa costera y en las caractersticas de los depsitos de los sedimentos, as como en la secuencia estratigrfica de estos. Los cambios del nivel de la costa con respecto al mar que se observan durante los sismos mayores producen antiguas lneas de costa o terrazas marinas emergidas por el efecto de levantamiento tectnico. El caso contrario sucede cuando los sismos producen la subsidencia de la costa provocando la inundacin de antiguas zonas terrestres y el sumergimiento de sta (por ejemplo: Atwater et al. 1995; Clague & Bobrowsky, 1994 Nelson et al. 1996).

En esta investigacin realizamos el anlisis de sensores remotos (imgenes de satlite y

fotografas areas), as como la investigacin detallada de campo con el objetivo de caracterizar, interpretar y mapear las formas del relieve del estrecho costero que comprende la brecha ssmica de Guerrero y de los sectores adyacentes (Ramrez-Herrera et al. 2004a, b).

Los cambios rpidos del nivel del mar inducen cambios en las caractersticas de los sedimentos,

las tazas de sedimentacin y en la frecuencia de inundacin, que a su vez pueden ser reflejados en cambios en la litologa, tipo de contacto y en los grupos de macro/microfsiles (Nelson et al. 1996). Esta susceptibilidad de los sedimentos en la costa a los cambios de nivel del mar ha conducido a numerosos estudios, que han usado sedimentos y la estratigrafa de los ambientes pantanosos, principalmente marismas salinas, en las costas de los lmites de placas tectnicas activas, para identificar sismos prehistricos de magnitudes grandes (M>8) (por ejemplo Clague & Brobowsky, 1994; Atwater et al. 1995; Nelson et al. 1996; Kelsey et al. 1998). Estos estudios han usado tradicionalmente anlisis detallados de la litologa y de macro- o microfsiles de secuencias sedimentarias costeras para identificar la edad, el nmero y la magnitud de sismos prehistricos, y para determinar la magnitud de los movimientos corticales cossmicos.

Las secuencias de sedimentos costeros son tambin registros tiles de tsunamis prehistricos (por

ejemplo: Golf et al. 1998; Dominey-Howes et al. 2000; Atwater & Moore 1992; Kelsey et al. 2005; Williams et al. 2005). Los cambios en las facies de los sedimentos, las caractersticas y los microfsiles que estos contienen pueden ser usados para determinar la edad y la extensin de eventos de grandes tsunamis. Los depsitos de tsunamis tambin tienen un gran potencial en el registro de la profundidad del flujo y la velocidad del tsunami, parmetros de importancia para la ingeniera de la costa.

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En este estudio usamos un enfoque integral combinando las tcnicas de estratigrafa, sedimentologa, geoqumica, microfsiles, y tcnicas radiomtricas para evaluar la viabilidad de estas tcnicas en la identificacin de eventos ssmicos y de tsunamis prehistricos, preservados en las secuencias de sedimentos de la costa de Guerrero, Mxico. En particular, nos enfocamos este artculo a presentar los resultados e interpretaciones de la geomorfologa, estratigrafa, geoqumica de los sedimentos y las edades radiomtricas obtenidas a la fecha.

RESULTADOS Geomorfologa El paisaje tpico de la costa de Guerrero, dentro de los lmites de la brecha ssmica de Guerrero, consiste de una serie de lagunas y de barras. Este sector de la costa incluye cinco lagunas, de noroeste a sureste son: El Plan, Tetitln, Mitla, Coyuca, y la de Tres Palos. Est ltima laguna, no se encuentra estrictamente dentro del sector de la brecha, sin embargo, incluimos su anlisis para determinar los posibles cambios en las tazas de deformacin tectnica fuera de la brecha ssmica. La figura 3 presenta la imagen de satlite mostrando el paisaje caracterstico de la costa de Guerrero y las lagunas de Mitla, Coyuca y Tres Palos aparecen en ese orden, de noroeste a sureste, izquierda a derecha, en la imagen. Las estrellas corresponden a cuatro de los ncleos iniciales de la exploracin de campo. Todas estas lagunas se encuentran cerradas por barras, ocasionalmente abiertas artificialmente (informacin de los pobladores). En general, el paisaje de la costa de Guerrero, en el segmento de la brecha ssmica de Guerrero, sugiere un modelo de subsidencia de la costa a largo plazo. Una serie de indicadores geomrficos tales como islas alargadas que guardan semejanza con antiguas barras, islas-barra sumergidas, extensos ambientes de marismas o pantanos, y rasgos antropolgicos sumergidos (concheros), entre otros, sugieren subsidencia tectnica activa de la costa. La costa de Guerrero de noroeste a sureste muestra variaciones en las caractersticas morfolgicas, como el aumento de la profundidad de las lagunas costeras en la zona central y sureste del segmento de la brecha ssmica de Guerrero. Estas variaciones en el paisaje dentro del segmento de la brecha de Guerrero, de noroeste a sureste, sugieren posibles variaciones en las tazas de deformacin.

Las caractersticas geomorfolgicas de la costa y la presencia de evidencias estratigrficas de antiguos depsitos de tsunamis enterrados, que se discuten en mayor detalle a continuacin, sugiere la subsidencia de la costa a largo plazo en este estrecho de Guerrero. Estas interpretaciones coinciden con las observaciones de mediciones precisas con antenas de GPS, realizadas por V. Kostoglodov, que indican subsidencia de la costa (Kostoglodov et al. 2001).

El anlisis geomorfolgico permiti seleccionar los sitios ptimos para las investigaciones de la

estratigrafa y el estudio de los sedimentos por medio de la perforacin y recoleccin de ncleos de sedimentos. Las lagunas costeras de Guerrero estn rodeadas de reas pantanosas y de marismas, salinas y cinturones de manglares. Las zonas de marismas y pantanos salinos, debido a su susceptibilidad a los cambios relativos de nivel del mar, han sido utilizadas con xito en los estudios de estratigrafa y de sedimentos para identificar sismos y tsunamis prehistricos en las costas tectnicamente activas en lmites de placas (por ejemplo: Clague & Bobrowsky, 1994; Long & Shennan, 1994; Atwater et al., 1995; Nelson et al. 1996; Kelsey et al. 1998, Golf et al. 1998; Dominey-Howes et al. 2000). Durante las exploraciones de campo seleccionamos 9 sitios en las zonas pantanosas y de marismas de las lagunas El Plan, Tetitln, Mitla, Coyuca y Tres Palos. En este artculo presentamos los resultados de esta investigacin para los sitios en las lagunas de Mitla, Coyuca y Tres Palos. La figura 3 muestra la localizacin de estas lagunas.

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Figura 3. Imagen de satlite mostrando el paisaje en un sector de la costa de Guerrero.

Figura 4. Zona baja de marismas y salinas en la laguna de Mitla.

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La figura 4 ilustra el paisaje de zonas bajas de marismas y salinas con buen grado de preservacin, es decir sin huella de alteraciones antrpicas, donde seleccionamos los sitios para obtener ncleos de sedimentos (a profundidades de aproximadamente 2 a 5 metros), y para determinar la estratigrafa cerca de la superficie de los depsitos de las lagunas y de las zonas de manglares. En total recuperamos 12 ncleos, aqu presentamos los resultados de 7 de stos. Los sitios de cada ncleo fueron localizados con GPS y la elevacin de estos fue medida con un instrumento GPS de alta precisin. La Figura 5 muestra este proceso. Los sedimentos de los ncleos se describieron en el campo y en algunos casos se preservaron intactos para muestrear en el laboratorio. Las muestras se tomaron para pruebas de laboratorio de granulometra, radiocarbono, geoqumica de sedimentos, y microfsiles.

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Figura 5. Mediciones con GPS de alta precisin en los sitios de muestreo de ncleos. Estratigrafa Las muestras de los ncleos obtenidas en esta investigacin experimental, para explorar la viabilidad del uso de los estudios estratigrficos en la determinacin de eventos de sismos y tsunamis prehistricos, demostr que esta tcnica es apropiada para las lagunas de la costa de Guerrero. Los ncleos obtenidos en las lagunas de Mitla, Coyuca y Tres Palos muestran cambios en la estratigrafa con contactos abruptos entre los sedimentos, ejemplificados en la figura 6, que indican cambios significativos en los ambientes de depsito a travs del tiempo (Figura 6).

En la laguna de Coyuca, predominan arenas laminadas, limos y arcillas en las secuencias de sedimentos. Los dos ncleos de la laguna Coyuca muestran horizontes o estratos con materiales gradualmente ms finos hacia arriba, indicando la presencia de corrientes menguantes, que pueden estar relacionadas a tormentas o a eventos de inundacin rpida. En la laguna de Mitla, donde se colectaron 3 ncleos que muestran intercalaciones de limos con arenas hasta profundidades de 2m, ms abajo se observan intercalaciones de arenas con arcillas muy suaves de color azul, probablemente de origen marino, entre los 2 y los 3 metros de profundidad. En la base del ncleo (ACA-04-06) se observan horizontes de arcilla ricos en materia orgnica (con fragmentos de madera, hojas, posiblemente depsitos

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de manglares). En la laguna de Tres Palos, el ncleo ACA-03-03 fue tomado a 3.3 metros de profundidad y tomado en las orillas de la laguna en un ambiente pantanoso de manglares. Los horizontes consisten de arenas gruesas intercaladas con arcillas, con ambos tipos de contactos, graduales y abruptos. Los sedimentos ms profundos produjeron fechas de radiocarbono de 1698 +/- 41 aos BP. Otro de los ncleos tomados en las orillas de la Laguna Tres Palos, en ambientes de pantanos de manglares, a profundidades de 3.4 metros, muestra intercalaciones de arcillas y arenas con contactos predominantemente abruptos, el horizonte ms profundo, que contena turba con materia orgnica, produjo una edad de 2810+/-44 aos BP (Figura 7).

Figura 6. Ncleos de sedimentos de las lagunas Coyuca y Mitla mostrando los cambios en los sedimentos con contactos abruptos. Las flechas en rojo muestran los contactos abruptos.

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Figura 7. Interpretacin de la estratigrafa de los ncleos de las lagunas de Coyuca y Mitla. Las edades de radiocarbono se indican en aos BP (determinadas por el Laboratorio Beta Analytic).

En general, se observan fragmentos de material orgnica dispersos a lo largo de los ncleos, pero

son raros los horizontes ricos en materia orgnica, y en el depsito de sedimentos parecen predominar los sedimentos inorgnicos. Sin embargo, el carbn es abundante en la mayora de los ncleos. Esto indica probable incineracin local o desecacin y pedognesis. Las muestras de sedimentos colectados indican una predominancia de minerales como el cuarzo, los feldespatos, micas, y algunos minerales pesados en las unidades de sedimentos ms gruesos.

Es notable que, en cada uno de los sitios estudiados, todos los ncleos muestren contactos

abruptos entre las diferentes unidades de sedimentos, que indican cambios rpidos en las condiciones de depsito o erosin. En las lagunas de Coyuca y Mitla, donde colectamos ms de un ncleo, no fue posible establecer la correlacin de las diferentes unidades u horizontes de sedimentos. Las probables razones peden ser: 1) se requiere un nmero mayor de ncleos para establecer la continuidad de las unidades de sedimentos, o 2) la probable heterogeneidad de la estratigrafa en el sitio y entre sitios. Sin embargo,

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todos los ncleos mostraron cambios considerables en los ambientes de depsito a travs del tiempo, y al menos algunos de estos estn relacionados a cambios relativos locales del nivel del mar (es decir, cambios de altura de la costa con respecto al nivel del mar). Por ejemplo, el ncleo ACA-04-06 colectado en la laguna de Mitla, muestra en particular cambios a escalas mayores en los ambientes de depsito, incluyendo la probable transicin de ambientes de laguna a marinos (inferido del cambio de arcillas ricas en fragmentos de hojas y madera a arcillas azules pobres en materia orgnica). Las muestras de este ncleo (y de otros ncleos) estn siendo analizadas para detectar el contenido de microfsiles (foraminferas, ostrcodos, y diatomeas) que no discutimos en este artculo, y que se utilizarn para determinar y confirmar los ambientes de depsito y los cambios de nivel del mar. Edades de radiocarbono Las secuencias de sedimentos fueron analizadas para determinar las edades de 14C de los sedimentos ms antiguos, mientras que para los sedimentos ms recientes se usaron los istopos de 210Pb y 137Cs. Estas edades proporcionan informacin relevante en cuanto a la cronologa en los cambios de ambientes, las tazas de acumulacin de los sedimentos, y su relacin con la actividad ssmica.

Las mediciones de 14C indican que las secuencias de sedimentos tienen edades mximas de 4664+/-52 aos BP en un ncleo de 4.5 m (La figura 7 ilustra las edades de 14C de los ncleos). Las edades de 14C concuerdan con la profundidad a la que se tomo la muestra, siendo ms jvenes aquellas cercanas a la superficie.

Los resultados de los anlisis de 210Pb y 137Cs para los sedimentos de lo 0 a 70 centmetros de

profundidad muestran la ausencia de 137Cs, o que ste no es detectable, mientras que el 210Pb muestra posibles alteraciones antrpicas en los sedimentos superficiales, por lo que no fue posible obtener la edad precisa de estos sedimentos.

Geoqumica de sedimentos Aqu presentamos la caracterizacin de la geoqumica de sedimentos de algunos de los ncleos colectados para ilustrar cual es la composicin general de los sedimentos en las lagunas de la costa de Guerrero, y para determinar el potencial de estos en la diferenciacin geoqumica de cambios en los ambientes de terrestres a marinos y marinos a terrestres. Adems, presentamos la relacin entre la geoqumica de los sedimentos y la estratigrafa de los ncleos.

Colectamos tres ncleos de la laguna Tres Palos, localizada a aproximadamente 30 km al sureste de la laguna Coyuca. El anlisis geoqumico de los sedimentos se realizo va espectrometra de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS). En cada uno de estos ncleos la distribucin de los elementos qumicos refleja los cambios en la estratigrafa, es decir en la composicin de los sedimentos. Los elementos tradicionalmente concentrados en los detritos (arcillas y minerales pesados), como el Rb, K, Al, y elementos de tierras raras, (Ti, Cr, etc.) muestran patrones similares de la superficie hacia abajo, con picos de concentraciones altas en los horizontes ricos en arcillas, o en aquellos donde puede haber un aporte mayor de minerales pesados. La informacin obtenida de la geoqumica indica claramente cambios significativos en los ambientes de depsito de los sedimentos a travs del tiempo. Aunque la variacin del contenido de Fe (elemento de reduccin-oxidacin, que ha sido usado como indicador de inundacin marina) de la superficie a la parte profunda de los ncleos, est en mayor parte dominada por el control del aporte de las partculas de detritos (demostrado por el alto grado de correlacin con los elementos como el Al y el Ti, r = 0.92 y r = 0.89, respectivamente), existen variaciones significativas en los

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contenidos de S, Cl, y Br de la superficie a la parte profunda de los ncleos y cambios relativos en relacin a los horizontes que sobreyacen o suprayacen a los horizontes enriquecidos con estos elementos.

En general, la distribucin de 48 elementos qumicos en los sedimentos de los ncleos reflejan

predominantemente los cambios en la estratigrafa y la composicin de los sedimentos. Los cambios observados en la geoqumica y en la estratigrafa de los sedimentos indican claramente cambios significativos en los ambientes de depsito a lo largo del tiempo. El anlisis de la composicin qumica muestra las variaciones a lo largo del ncleo, o sea de la superficie hacia abajo, en las concentraciones de los elementos Br, Ca, Sr, S y Cl. Estos elementos han sido usados en ambientes costeros como indicadores de eventos de inundacin marina (como los tsunamis). Los ncleos analizados aqu muestran horizontes de sedimentos que son considerablemente ricos en elementos como el Br, S y/o Cl en relacin a las unidades que los sobreyacen y suprayacen (Figura 8).

Figura 8. Correlacin de la estratigrafa con la geoqumica de sedimentos. Ejemplo del ncleo ACA-03-01 de la laguna de Coyuca y concentraciones de los elementos Br, Ca y Sr,.

La correlacin en los cambios de las caractersticas geoqumicas de los sedimentos coincide con

los cambios en la estratigrafa. Los indicadores de paleosalinidad en la estratigrafa y en la geoqumica (Br > Sr > Ca >>Na > Cs >U) de las marismas de la costa de Guerrero reflejan contactos abruptos entre los sedimentos. Esto indica probables eventos asociados a cambios relativos del nivel del mar, es decir, cambio del nivel de la costa por actividad ssmica. Las edades de radiocarbono sugieren que estos cambios relativos del nivel del mar no se deben a cambios climticos, ya que globalmente el nivel del mar alcanz su nivel actual y se ha mantenido relativamente estable en los ltimos 6,000 aos. La edad mxima

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recuperada, 4626 aos BP, de los sedimentos que muestreamos indica que estos cambios aparentes del nivel de la costa, reflejado en los contactos abruptos de los sedimentos, se asocian a movimientos cossmicos durante eventos de grandes magnitudes. Asimismo, la estratigrafa y la geoqumica de los sedimentos recuperados en las lagunas de la costa de Guerrero, sugieren que estos movimientos de la costa y estos cambios relativos del nivel del mar son instantneos, es decir que no se deben a un proceso gradual de cambio climtico.

Los ncleos estudiados presentan alternancias de horizontes de arenas con gradacin normal,

sobreyaciendo y suprayaciendo, con contactos abruptos, a sedimentos finos, generalmente arcillas y limos. La geoqumica de estos horizontes de arena indica ambientes con paleosalinidad alta, es decir ambientes marinos. Esto sugiere que probablemente 7 eventos de inundacin marina, al menos 3 probables tsunamis, se encuentran registrados en la estratigrafa de las marismas de las lagunas de Guerrero.

Las caractersticas de la geomorfologa de la costa, de los sedimentos de las marismas, y las

edades de radiocarbono implican una taza de subsidencia de ~ 1 mm/ao para el sector de la brecha de Guerrero. Los anlisis de microfsiles y ms edades de 14C, 210Pb y 137Cs, permitirn determinar la edad para cada evento ssmico y de tsunamis.

CONCLUSIONES El estudio de la geomorfologa, geologa y estratigrafa muestra que la costa de Guerrero, dentro de los lmites de la brecha ssmica, se caracteriza por la presencia de rasgos morfolgicos que indican aparente subsidencia de la costa. Ejemplo de estos rasgos son la presencia de indicadores como islas alargadas que semejan antiguas barras costeras, islas-barra sumergidas, restos arqueolgicos sumergidos, y otros.

Muestras de ncleos perforados en nueve sitios revelan la estratigrafa con cambios y contactos abruptos marcados en el subsuelo, que sugieren un claro cambio ocurrido rpidamente en los ambientes de depsito. Estos cambios abruptos en los tipos de sedimentos indican eventos rpidos y catastrficos que coinciden con los cambios relativos del nivel del mar ocasionados por sismos, y por tsunamis que pueden acompaar a algunos de estos grandes sismos.

Las edades de radiocarbono muestran que las secuencias de los sedimentos, obtenidos de las

perforaciones con ncleos, tienen hasta 4626+/-37 aos BP, y sugieren una taza de subsidencia de aproximadamente 1mm/ao.

Los anlisis de la estratigrafa, la geoqumica, y las mediciones de radiocarbono muestran el

potencial de estos estudios en la identificacin de depsitos de tsunamis y de eventos ssmicos prehistricos. La correlacin preliminar de la geoqumica, el tipo de sedimento y el tipo de contactos estratigrficos entre estos confirman cambios abruptos en el ambiente de depsito de sedimentos (terrestre a marino). Estos cambios sugieren la presencia de probablemente hasta 7 inundaciones marinas, al menos 3 probables tsunamis, y sismos prehistricos mayores en los ltimos 4,600 aos. Estos resultados sugieren que la recurrencia de grandes sismos podra ser de al menos de 600 aos en promedio para los ltimos 4600 aos. Sin embargo, los cambios relativos y rpidos del nivel del mar identificados como cambios del nivel de la costa asociados a sismos, y los probables eventos de tsunamis que acompaan a estos sismos, al menos tres de estos eventos, requieren de ms trabajo en: (1) la obtencin de un nmero mayor de ncleos para establecer correlaciones y la extensin de los eventos, (2) la verificacin de los eventos con el anlisis detallado de la granulometra y la caracterizacin de los microfsiles, as como la determinacin de las edades para cada evento.

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RECONOCIMIENTOS

Agradecemos a National Science Foundation (NSF EAR-030850, NSF BCS-0211215) el apoyo financiero otorgado para realizar esta investigacin, as como al Insituto de Geofsica de la UNAM por el apoyo en la parte logstica de las exploraciones de campo. En particular agradecemos el apoyo de Arturo Carranza-Edwards, Eduardo Morales, Jonathan Taylor, Michael Frogley, Jaime Urrutia-Fucugauchi, y de los estudiantes de postgrado de Ciencias de la Tierra de la UNAM que participaron en las exploraciones de campo.

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Probables Sismos y Tsunamis Historicos

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