Geofisica Colombiana N° 6 pp 24-27 diciembre de 2002 Bogota, D.C. ISSN - 0121 - 2974 Monitoreo de emisiones de gas radon vinculado a la actividad microsismica en la zona de Sampacho, Cordoba, Argentina VIRGINIA GROSSO, ROMINA DAGA, GUILLERMO SAGRIPANTI y DIEGO VILLALBA Departamento de Geologia. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Agencia postal 3. CP X5804ZAB - Rio Cuarto. Cordoba. Arg entina. Email: mvgrosso@exa.unrc.edu.ar RESUMEN En el Sur de la provincia de Cordoba, region central de la Republica Argentina, se encuentra la zona pleistoseista Sampacho, donde se ubica la falla activa Las Lagunas, que probablemente genero la crisis sismica del lOde junio de 1934, cuando ocu- rrieron dos terremotos destructivos de M5.5 y M6.0 grados. Las modificaciones en las emisiones del gas radon (Rn 222) Y los aumentos en la ocurrencia de microsismos son conside- rados geoindicadores precursores en areas bajo amenaza sismica. En la etapa presismica de terremotos ocurridos en Japon, Estados Unidos, Italia, Mexico y la antigua Union Sovietica, se han detectado anomalias en los niveles de ernision de este gas, como asi tam bien incremento de la actividad microsismica. El objetivo del presente trabajo es monitorear las emisiones de gas radon para establecer su vinculo con la actividad micro- sismica en proximidades de una seccion de la falla activa Las Lagunas, por medio de la aplicacion de la tecnica del Track-Etch, e intentar establecer un geoindicador precursor de sismos para la misma. Como conclusion, se comprueba que existe vinculacion entre los cambios en la ernision del gas radon y la actividad sismi- ca local, asi como entre la variacion del nivel de ernision y el tamaiio de los sismos leves superficiales, que han ocurrido en el periodo de registro. PALABRAS CLAVE: FALLA; TERREMOTO, RADIACION ALFA; TRACK ETCH ABSTRACT In the South of Cordoba province, Argentine, the pleistocene zone ofSampacho is located, where the active fault Las Lagunas is situated. This probably generated the seismic crisis of 10th June 1934, with the occurrence of two earthquakes ofM5.5 and M6. Modifications In Radon gas emissions (Rn 222) and increases in the microseismic occurrence are considered as precursor geoindicators in areas under seismic hazard. Anomalies in this gas emission levels, as well as an increase in the microseismic activity were detected in the pre-seismic stage of the earthquakes that occurred in Japan, USA, Italy, Mexico and the former Soviet Union. The objective of the present paper is to monitor the radon gas emissions in order to establish its relation to the microseismic activity in an area nearby a section of the active fault Las Lagunas, by means of the Track-Etch technique and to try to establish a seismic precursor geoindicator for it. As a conclusion, it was proved that there exist relations between the changes in the Radon gas emission and the local seis- mic activity, and between the variation of emission level and the size of superficial light earthquakes, that have occurred in the record period. KEY WORDS: FAULT, EARTHQUAKE, ALPHA-RADIATION, TRACK-ETCH UBICACION EI area de estudio se ubica en el sector SO del departamento Rio Cuarto, al Sur de la provincia de C6rdoba, regi6n central de la Re- publica Argentina, entre los 64° 30' y 65° 00' de longitud Oeste y 33° 30' y 34° 00' de latitud Sur aproximadarnente, (figura 1). INTRODUCCION La regi6n de estudio se encuentra en el area sismotect6nica de las sierras de C6rdoba y San Luis, aproximadamente a 650 km hacia el este de la zona de subducci6n (fosa chilena). Se piensa que la defor- maci6n Ne6gena en la precordillera y las Sierras Pampeanas tiene 24 GEOFislCA COLOMBIANA, 6. OICIEMBRE DE 2002 MONITOREO DE EMISIONES DE GAS RADON VINCULADO A LA ACTIVIDAD MICROS is MICA EN LA ZONA DE SAMPACHO, CORDOBA, ARGENTINA IU:PUBU CA A RGENTI NA PROVINCIA DE CORDOBA r<--I---- 45° 65° 64' 63° 62° 35 ~ AREA DE ESTUDIO Figura I. Ubicaci6n area de estudio. coincidencia con el desarrollo de una losa plana de subduccion, alre- dedor de 10 a 15 Ma, Aunque la fase principal de movimiento es asignada al Plioceno-Pleistoceno, su continuaci6n en el Holoceno es evidenciada por la sismicidad, que se concentra en la latitud 33S, (en Costa, 1996) y en la ocurrencia de terremotos destructivos de junio de 1934, en Sampacho, y mayo de 1936 en San Martin (San Luis), al SE de las Sierras Pampeanas. En la zona pleistoseista Sampacho, se identifican numerosas fa- lias geologicas, entre elias la falla activa denominada Las Lagunas. Esta se ubica a 15 km al oeste de la localidad de Sampacho con un rumbo de 0350 - 0400 N Y caracter inverso con plano buzante al SE. Presenta una escarpa recti linea de aproximadamente 24 km de lon- gitud, alcanzando en algunas secciones 9 m de altura en materiales loessicos, que genera una importante barrera at escurrimiento super- ficial, evidenciada por la presencia de una serie de lagunas alinea- das, como Suco, Seca, Dumbull, Goyo y Chachaue (Sagripanti et al.,2001). La reactivacion de esta estructura probablemente genero la crisis sismica dell 0 de junio de 1934, con la ocurrencia de dos terremotos de M5.5 y M6.0, e intensidad epicentral de IX grados (MM), consi- derados dos de los mas destructivos ocurridos en la zona de sismici- dad reducida de Argentina. Ademas de los terremotos historicos destructores anteriormente mencionados, la sismicidad superficial en la region es frecuente, ya que en ella han ocurrido numerosos movimientos que superan valo- res de M4.0, y una actividad microsismica que, en promedio, supera GEOFislCA COLOMBIANA, 6, OICIEMBRE OE 2002 los 9 eventos par afio (Sagripanti et al., 1998). EI inventario de pa- rarnetros sismicos recopilado de los eventos ocurridos desde el 1826 hasta la actualidad indica que estos son mas de 130. A partir de un operativo sismol6gico movil, se determin6 que la profundi- dad de la capa sismoactiva tiene entre 12 y 15 km (Mingorance, 1991). Las fluctuaciones en algunos parametres fisicos de las rocas pueden utilizarse como geoindicadores precursares en areas bajo amenaza, como modificaciones de la velocidad de la onda sismica P, deformaciones y basculamiento de la superficie, variacion de la resistividad electrica de los materiales, aumento en la ocurrencia de microsismos y modificaciones en las emisiones del gas Radon (Bolt, 1981). Como ejemplo de esto ultimo, podemos citar los te- rremotos de Tangshan en 1976 (M7.8); 1rpinia, ltalia en 1980 (M6.6), Izu-Oshima-Kinkai, Japon, en 1977 (M7.0); Mexico en 1985 (Ms8.1) y Kobe, Japon en 1995 (Ms 7.2), en el que, con ante- rioridad al evento principal, se registr6 un aumento de las emisio- nes 20 veces mayor que los val ores normales. Se estima, a partir del estudio geol6gico-estructural de la zona, de los antecedentes de sismicidad historica y actual, y de las evi- dencias paleosisrnologicas y neotectonicas, que esta posee un im- portante potencial sismogenico. Por ello se escogi6 una seccion de la falla activa Las Lagunas para desarrollar los estudios del presen- te trabajo, cuyo objetivo es monitarear las emisiones de gas radon para establecer si tienen vinculacion con la actividad microsismica generada en proximidades de esta seccion, e in ten tar establecer un geoindicador precursor de sismos para la misma. METODOLOGIA La metodologia utilizada para la medicion de las emisiones de gas Radon es la tecnica del Track-Etch, la cual consiste basicarnente en el registro, par medio de detectores (peliculas de nitrocelulosa sen- sibles a la radiacion alfa, tipo LR-115), de las trazas radiactivas emitidas por la desintegraci6n del gas Radon, Las particulas alfa emitidas se difunden y transportan a traves de suelos parosos y fracturas de las rocas, dejando a su paso trazas en los detectores co- locados a una profundidad de aproximadamente 65 em (Sagripanti et aI., 1998). EI tiempo de exposicion es 30 dias aproximadamente, luego del cuallos films impactados son sometidos a un bombardeo quimico para aumentar el tamafio de las trazas. El conteo de las mismas se efectua con un microscopio optico y contador de puntos, calculando el promedio de impactos, el cual se expresa en nurnero de impactos por mnr' por dia, Para tal fin se estableci6 una red monitora cuya disposici6n es- tablece un perfil transversal a la traza de la seccion en estudio, consta de cuatro estaciones ubicadas en la base de la escarpa, en los bloques elevado y hundido, la cuarta en la parte central del bloque elevado que opera como estacion de control, para obtener el regis- 25 GROSSO ET AL. tro de un sector mas estable. Se denominan FLL2, FLL3, FLL4 Y FLLC, respectivamente, figura 2. N ® 0.5 0 1Km REFERENCIAS _____ 560 GURVA DE NIVEL DIRECTRIZ 0 LAGUNAS HUMEDAL CAMINO VECINAL ARROYOS FLL2 RED MONITORAo Figura 2. Ubicacion de la red monitora. EI periodo de monitoreo fue entre los meses de mayo de 200 I a julio de 2002, durante eI cual se tomaron catorce muestreos. EI re- TABLA I. PLANILLA RESUMEN gistro de la actividad sismica local ocurrida durante el mismo se lIe- vo a cabo por medio de un inventario de parametros macrosismicos e instrumentales. Los datos obtenidos del conteo, numero y distribucion temporal de los eventos ocurridos fueron tratados y representados grafica- mente para analizarlos e interpretarlos posteriormente. RESULTADOS En la planilla resumen (Tabla I), se presentan los datos de los regis- tros de impactos generados por la radiacion Alfa, en el periodo en estudio. La actividad microsismica superficial en la zona durante este pe- riodo fue 4 eventos, de los cuales los dos primeros alcanzaron M3. I (05/01/02) YM3.2 (20/02/02), Y los restantes 14/07/02 y 20/07/02 se estima fueron de M<2.0, ya que no fueron registrados con el sis- mografo del Inpres (Instituto Nacional de Prevencion Sismica), emplazado en la zona de estudio, el cual esta calibrado para regis- trar eventos de magnitudes mayores que esta. Sobre la base de los datos obtenidos de los conteos se elaboro un grafico que representa las variaciones en las emisiones de Radon en el periodo de muestreo y la ocurrencia de los eventos registrados (figura 3). DISCUSION Y CONCLUSIONES Del analisis e interpretacion de los resultados se observe un aumen- to en los valores de ernision del gas Radon y una posterior disminu- cion, previa a la ocurrencia de los eventos sismicos, 10 cual evidenciaria la vinculacion que existe entre la emision y la ocurren- cia de microsismos. Se estima que la amplitud de esta variacion estaria relacionada con el tamafio de los sismos, ya que las emisiones se triplican antes de la ocu- rrencia de los eventos de M3.1 y M3.2, Yno al- canzan a duplicarse antes de un evento de M<2. Acerca de la efectividad que podria tener el metodo de monitoreo de las emisiones de gas Radon como sistema de alerta temprana de sismos, se concIuye, en forma preliminar, que los resultados obtenidos son alentadores para la seccion de la falla Las Lagunas, con sismos leves superficiales. Por esta razon se considera necesario con tar con un mayor pe- riodo de monitoreo de las emisiones y sus re- laciones con la ocurrencia y el tamafio de los eventos, para establecer un sistema de alerta temprana en la seccion de la falla activa en estudio. Estaciones FLL2 FLU FLL4 FLLC Periodo de registro (imp/mm'/dia) (imp/mm'/dia) (imp/mmvdia) (imp/mm'/dia) Mayo/Ol - junio/Ol 2,289 3,085 2,300 Junio/Ol - julio/Ol 2,348 2,100 1,868 1,897 Julio/Ol - agosto/Ol 2,034 2,163 1,403 1,846 Ag./O 1 - sept./O 1 2,863 4,734 3,620 3,326, Sept./O 1 - oct./O I 5,169 5,541 5,772 4,994 Oct./O 1 - nov./O 1 6,168 5,500 5,332 1,941 Nov./O 1 - dic./O I 4,985 5,469 4,069 2,354 Dic./O 1 - enero/02 4,665 3,976 3,354 2,978 Enero/O 1 - febrero/02 4,81 3,821 3,945 3,852 Febrero/02 - marzo/02 3,371 2,496 2,389 1,857 Marzo/02 - abri 1102 2,918 2,544 3,109 1,735 Abrill02 - mayo/02 3,029 2,82 2,557 1,686 Mayo/02 - julio/02 2,931 3,414 3,083 1,509 Julio/02 - julio/02 2,547 2,237 2,395 1,947 26 GEOFislCA COLOMBIANA, 6, OICIEMBRE DE 2002 MONITOREO DE EMISIONES DE GAS RADON VINCULADO A LA ACTIVIDAD MICROS is MICA EN LA ZONA DE SAMPACHO, CORDOBA, ARGENTINA (,.5 ..,--------------------------, _6.0 ~ 5.5 ;;- 5.0 S 4.5 .§ 4.0 c.35 t~:i, ~~ .. :6 1.5 ~\~:~ 0.0 '-- -"'-----"'-- -'iJU---J Periodo de registro +--~U2 FU.J .a FUA __ Cl»<'lWI... 0: Sismos ocurridos Figura 3. Emisi6n de gas Rad6n vs. tiempo. AGRADECIMIENTOS Al Program a Geoindicadores para la Evaluacion y el Monitoreo Ambiental, al Proyecto Calidad Ambiental. Evaluacion y Monitoreo de Riesgos Naturales, financiado por SEC y T-UNRC, y al Proyecto Pautas para la Planificacion y Gestion de los Recursos Hidricos del departamento Rio Cuarto a Partir del Analisis Geoambiental de su Estado Actual y su Tendencia Evolutiva, financiado por la Agencia Cordoba Ciencia, por su apoyo al desarrollo de este trabajo. BIBLIOGRAFiA BOLT, A. B. 1981. Terremotos. Ed. Reverte. COSTA, C. y C. VITA FINC!. 1996. Late Holocene Faulting in the Southeast Sierras Pampeanas of Argentina. GEOfislCA COLOMBIANA, 6, DICIEMBRE DE 2002 MINGORANCE F. 1991. Analisis y evaluacion del tectonismo reciente aso- ciado a la falla Sampacho, Cordoba, Argentina Central. Revista Geofi- sica 35, ppI3-39. SAGRIPANTI G.; ORIGLIA D. Y CAMPANELLA 0.1998. Sismicidad en una region de intraplaca. Departamento Rio Cuarto. Cordoba. Argentina. 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