Servicio Nacional de Geología y MineríaSubdirección Nacional de Geología y Minería

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Este trabajo fue efectuado por:Rodrigo Carrasco O.Paola Ramírez C.

OBSERVACIONES DE LOS EFECTOS DE LA ACTIVIDADSÍSMICA RECIENTE EN LA LOCALIDAD Y LAGUNA DE

CÁHUIL COMUNA DE PICHILEMU,REGIÓN DE O’HIGGINS

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JULIO DE 2011

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OBSERVACIONES DE LOS EFECTOS DE LA ACTIVIDAD SÍSMICA RECIENTEEN LA LOCALIDAD Y LAGUNA DE CÁHUIL, COMUNA DE PICHILEMU,

REGIÓN DE O’HIGGINS

1.- ANTECEDENTES

La Ilustre Municipalidad de Pichilemu, mediante ordinario No. 00271 del 02 demayo de 2011, solicitá al Servicio Nacional de Geología y Minería(SERNAGEOMIN), realizar una inspección en terreno con el objetivo de verificarposibles desplazamientos del sector litoral, ocurridos como resultado del sismoy posterior tsunami del 27 de febrero de 2010, y sus efectos en la actividadminera artesanal, desarrollada en las orillas de la Laguna de Cáhuil,correspondiente a la explotación de cloruro de sodio mediante evaporaciónsolar.Los días 18 y 19 de mayo de 2011, los geólogos, Paola Ramírez y RodrigoCarrasco, efectuaron un recorrido en el área para emitir una opinión técnica,en relación con la situación geomorfológica actual del terreno en las riberas dela Laguna de Cáhuil y en su desembocadura. La visita fue realizada encompañía de los vecinos Sres. Alberto Araneda y Luis Guajardo este último,Presidente de la Junta de Vecinos de Cáhuil, quienes les mostraron a losprofesionales los lugares de interés a observar, además, se contó coninformación relacionada con estudios de riesgos y sismos elaborados por laPontificia Universidad Católica de Chile, proporcionada por el Sr. DanteCornejo, Administrador Municipal de la Ilustre Municipalidad de Pichilemu.En el presente informe, se describen las observaciones realizadas en dichorecorrido, complementadas con los antecedentes técnicos publicados endiversos artículos de difusión científica, que explican las consecuencias de losdos sismos que afectaron el área, el 27 de febrero y el 11 de marzo de 2010.

2.- UBICACIÓN

El pueblo de Cáhuil está ubicado a 15 kilómetros, en línea recta al sur, dePichilemu, en la desembocadura del estero Nilahue, Provincia Cardenal Caro,Región de O’Higgins. Este lugar es conocido por el estuario estacionaldenominado Laguna de Cáhuil (Fig. 1), cuya característica principal es laproducción de sal de costa, además de la nidificación de gran variedad deaves, entre las que destacan cisne corcovado, cisne de cuello negro y taguas.

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3.- ANTECEDENTES SISMICOS

La zona de Cáhuil fue afectada anteriormente por el terremoto de marzo de1985, de magnitud 7,8 en la escala de Richter, cuyo epicentro se localizó enlas costas del sur de la Región de Valparaíso, a 20 km de la costa y 15 km deprofundidad. Es uno de los terremotos más destructivos que han afectado a lazona central del país, y los daños reportados, principalmente asociados a lainfraestructura habitacional y publica, son considerados graves y atribuidos altipo de suelo de fundación sobre la cual se encuentran (relleno cuaternario)considerado muy malo (González, 1987). Con respecto a la Laguna de Cáhuil,no se mencionan antecedentes sobre un cambio de nivel en el estuarioestacional que afectara el régimen de la laguna.Producto del sismo del 27 de febrero de 2010, de magnitud 8,8 Mw (Anexos 1y 3), nuevamente se produjeron daños en edificaciones y viviendas en lacomuna de Pichilemu; además, las zonas ubicadas próximas a la costa fueronafectadas, en diferentes grados, por las olas del tsunami generadas por elsismo (Naranjo y Contreras, 2010). El suelo de fundación del sector PichilemuCáhuil, en su mayoría corresponde a rocas del basamento metamórficointruídas por rocas graníticas (Fig. 2) que presentan buena respuesta sísmica.El pueblo de Cáhuil, sin embargo, está fundado sobre depósitos cuaternarios,

Fig. 7. Ubicación de la localidad de Cáhuil respecto a la ciudad de Pichilemu. Destaca la Laguna de Cáhuil, deforma alargada hacia el sureste, siguiendo la cuenca del estero Nilahue.

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consistente en arenas, limos y gravas, que forman terrazas de inundaciónproducto de la depositación de sedimentos transportados por el estero Nilahue,y localmente por gravas depositadas por fenómenos aluviales.El sismo del 27 de febrero de 2010, provocó numerosos casos de licuefacciónen el área de estudio. La licuefacción es un proceso natural mediante el cualdeterminados tipos de suelo pierden bruscamente su resistencia mecánica antela vibración generada por un sismo. Como resultado de esta pérdida deresistencia mecánica el suelo se comporta, momentáneamente, de modosimilar a un fluido, generando importantes deformaciones en el sustrato,causando el colapso de construcciones, como por ejemplo viviendas, red vial,servicio de agua potable y alcantarillado. La licuefacción se genera,principalmente, en suelos arenosos y areno limosos saturados en agua,usualmente ubicados cerca de ríos, borde costero u otros cuerpos de agua, obien, en aquellos suelos donde existe un nivel freático muy superficial.Además, sucede en los suelos que poseen baja compactacián, como sonrellenos antrópicos deficientemente compactados. En el área de Cáhuil,Naranjo y Contreras (2010), describen un profuso desarrollo de grietas que seextienden en forma sub-paralelas a la ribera norte del estero Nilahue (Fig. 3),alcanzando longitudes de decenas a cientos de metros y anchos centimétricoshasta 2,5 m. Otro lugar donde se evidenciaron daños por licuefacción desuelos, corresponde al acceso del puente Cáhuil, donde se observó descensode los terraplenes de acceso, de hasta 13 cm en el terraplén norte, y una leverotación en sentido anti-horario del bloque norte (Naranjo y Contreras, 2010).

Otro sismo de magnitud 6,9 Mw, a 33,1 km de profundidad, tuvo lugar el día11 de marzo de 2010, cuyo epicentro se ubicó a 15 km al noroeste dePichilemu (Fig. 4; Anexo 2); además, le sucedieron varias réplicas mayorescon magnitud entre 5,0 y 6,4 Mw. generando alerta de tsunami preventiva en

Fig. 2. Afloramiento de rocas metamórNcas cubiertas Fig. 3. Evidencias de grietas paralelas a la riberapor sedimentos cuaternarios, sector denominados la norte de la laguna de Cáhuil, sector de la Balsa.Isla, rivera sur de la laguna de Cáhuil.

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el área ubicada entre las latitudes de Coquimbo y la Región de los Lagos. Deacuerdo a Quezada et al. (2010), este movimiento sísmico no puede serconsiderado una réplica del terremoto del 27 de febrero, porque su mecanismofocal es una falla normal (NW-SE/S) y totalmente opuesto al generado porterremotos de subducción, con sus propias replicas y su baja profundidad; estoúltimo condiciona que sus efectos sean mucho más locales, por lo cual noprovocó daños significativos en la infraestructura a escala regional, aunque sí,localmente, generó la destrucción de aquellas construcciones que habíansoportado con daños el sismo del 27 de febrero.

Fig. 4. Muestra el área de ruptura del terremoto del27 de febrero de 2010. Las flechas indican lapropagación de la ruptura en dos segmentos y lalongitud total de la fosa en la zona de ruptura esrepresentada en la línea roja. Se muestra laubicación del epicentro según el ServicioSismológico de la Universidad de Chile (DGF). Parael sismo de Pichilemu del 11 de marzo de 2010, seilustra la traza de la falla normal cortical que logeneró (imagen tomada de Quezada etal. (2010).

Estos sismos, dejaron en evidencia la alta vulnerabilidad de las localidadescosteras del país, frente a un evento de tsunami. Es el caso del pueblo deCáhuil, que está emplazado en un lugar expuesto a la entrada del mar por ladesembocadura del estero Nilahue, según lo indica la modelación realizada porla Pontificia Universidad Católica de Chile (2010), cuyos resultados semuestran en la figura 5.De acuerdo a los estudios de Barrientos (2010) y Quezada et al. (2010)publicados con posterioridad a los sismos principales, se han evidenciadodesplazamientos verticales y horizontales en el área costera continental deChile Central, mediante el uso de GPS (Global Positioning System), bioindicadores y testimonios de lugareños. Estos estudios indican dos zonasprincipales de deformación, y entregan evidencias de un claro alzamientolitoral entre Cocholgüe y Tirúa (36,6-38,3° latitud S) incluyendo las islas SantaMaría y Mocha, y una subsidencia litoral entre Pichilemu y Constitución (34,4-

-75 -74 -73 -72 -71

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Fig. 5. Modelación de los efectos de un tsunami para la costa de Pichilemu-Cáhuil de acuerdo a suprofundidad (tomado del Estudio de Riesgos de Sismo y Maremoto para las Comunas Costeras de lasRegiones de O’Higgins y del Maule).

35,3° latitud S), y en la localidad de Cartagena (33,5° latitud S) (Quezada etal., 2010,). Barrientos (2010), indica la existencia dos zonas principales dedeformación, y estima levantamientos del orden de 1,9 m a 2,0 m en PuntaLavapié y de 1,1 m inmediatamente al sur de Concepción; con respecto a losdesplazamientos horizontales, se han reportado medidas de 3,7 m en la ciudadde Concepción y 4,7 m en la ciudad de Constitución.

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Altura Ola (Metros)

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Para la zona de Pichilemu-Cáhuil, los antecedentes recopilados indicarían que,por efecto del sismo del 27 de febrero de 2010, la zona habría tenido unlevantamiento evidenciado en que los roqueríos costeros quedaron másexpuestos, indicando una baja del nivel del mar y, posteriormente, para elsismo del 11 de marzo de 2010, se produjo un ascenso del mar, indicando unasubsidencia del terreno. El producto de ambos movimientos da como resultadouna subsidencia cercana a los 30cm (Quezada eta!., 2010).

desembocadura delaproximadamente 15laguna se forma, en

4.- OBSERVACIONES EN TERRENO

La Laguna de Cáhuil se ubica entre los faldeos de la cordillera de la costa y laestero Nilahue, en la Comuna de Pichilemu,

km al sur de la localidad de Pichilemu (Figs. 1 y 6). Estala desembocadura del estero Nilahue, por la obturación

estacional de su desagüe, en período de estiaje. Sus coordenadas de referenciaen el pueblo de Cáhuil son: Este 773.850 m y Norte 6.180.540 m, Datum WGS84, Huso 18.

Fig. 6. vista en dirección noroeste a sureste que muestra la localidad de Cáhuil y su laguna homónima, deforma alargada hacia el sur este. El círculo rojo encierra el sector de la desembocadura de la Laguna deCáhuil, que se encuentra parcialmente obstruida por una barra de arena (imagen tomada de Google Earth).

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Al momento de la visita, una barra de arena en el borde costero, deaproximadamente 600 m de largo y 150 m de ancho (Fig. 7), bloqueabatotalmente el desagüe de la Laguna de Cáhuil, con una diferencia de altura deaproximadamente 2 m entre la línea de alta marea y el espejo de agua de lalaguna. De acuerdo al testimonio del Sr. Araneda, hasta hace unos 65 años lalaguna permanecía todo el año con su desagüe abierto al mar, ya que la barrade arena no lograba cerrarse totalmente, posiblemente por un menor aportede sedimentos y precipitaciones mejor distribuidas durante el año.

la temporada deperíodo de estiaje

Actualmente, la barra de arena se abre a principios deinvierno para cerrarse a fines de primavera, mientras dura eldesciende paulatinamente el nivel del cuerpo de agua

permite la formación de la Laguna de Cáhuil.

Según los habitantes del sector el nivel de las aguas en la Laguna de Cáhuilhabría ascendido, aproximadamente, unos 30 cm luego de los eventossísmicos. La evidencia que ellos denotan es la inundación anormal, a la fechade esta visita (pasado el período de estiaje) de los cuarteles para producciónde sal, junto con el anegamiento no habitual de zonas en torno a la Laguna deCáhuil (Fig. 8), que podría constituir el efecto más visible de descenso(subsidencia) del sector litoral. Aunque, si bien este descenso del fondo de lalaguna puede ser reflejo de las diferencias regionales registradas pormediciones con GPS, en el trabajo de Quezada et al., (2010), este aumento delnivel de las aguas también puede ser resultado de la licuefacción de losrellenos sedimentarios en el fondo de la laguna, con lo cual las aguasintersticiales afloran a la superficie, y las partículas sedimentarias decantan yse reordenan disminuyendo su porosidad efectiva.

Laguna de CáhuilDesembocadura estero Nilahue

Fig. 7. Vista hacia el sur mostrando la barra de arena actual que bloquea el desagüe del estero Nilahue que

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Durante las observaciones en terreno, no se logro evidenciar alzamientos nihundimientos en el sector litoral, por la falta de bio-indicadores como algascoralinas o bancos de bivalvos, u otros indicadores como el cubrimiento nohabitual de rocas respecto al nivel del mar (Fig. 9). Debido a que no existenantecedentes detallados de la profundidad de la laguna y sus característicasmorfológicas antes de los sismos, no fue posible estimar la subsidencia entérminos absolutos. Además, el tiempo trascurrido desde los eventos sísmicosy el trabajo de los agentes climáticos, en muchos casos han borrado oatenuado las evidencias en terreno de los efectos de los sismos.

5.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los antecedentes analizados indican que el área de Pichilemu-Cáhuil, habríatenido un alzamiento debido al sismo del 27 de febrero de 2010, y queposteriormente, se habría producido una subsidencia del terreno por efecto delsismo de 11 de marzo de 2010, de modo que el producto de ambosmovimientos verticales dio como resultado una subsidencia cercana a los 30cm.Con respecto a la subsidencia descrita, es necesario señalar que podrían existirotros efectos de orden más complejo, tales como, cambios en las condicioneshidrológicas (temperatura, densidad del agua, permeabilidad) y

Fig. 8. Laguna de Cáhuil, muestra parte de los cuarteles (superficie de terreno inundada con una columna deagua de poca profundidad - del orden de decenas de cm), utilizados para el proceso de evaporación yobtención de sal.

Fig. 9. Afloramiento de rocas del basamento metamórfico y granítico sector Punta de Lobos; no hayevidencias directas que permitan definir una diferencia en el nivel de las aguas respecto a la situación anteriora los sismos del año 2010.

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sedimentológicas, así como los efectos de la infiltración y la licuefacción, en elsector de la desembocadura del estero Nilahue y el cuerpo de agua de laLaguna de Cáhuil, que pueden explicar el ascenso del nivel de agua observadopor los habitantes del sector. También, se debe considerar que el sistema quegobierna los ambientes fiuvio-marinos, es de un marcado carácter climáticoque se refleja en variaciones estacionales e interanuales del nivel de las aguas,así como en la morfología de la barra de arena que cierra el sistema.El método de explotacián, para obtener sal a partir de las aguas salobres en laLaguna de Cáhuil, es un proceso muy sensible a los cambios climáticos y a lascondiciones geomorfológicas, por lo mismo, para los efectos prácticos, se debeconsiderar la realización de estudios más detallados para hacer unmodelamiento más ajustado de la variación en el nivel del suelo. Para ello sedeben usar sistemas de medición, con el menor error posible, por ejemplo,GPS diferencial, o mediante la restitución fotogramétrica y la comparación contopografías anteriores a los eventos sísmicos.Sobre la base de mapas de inundación por tsunami, se recomienda regular yplanificar el uso de las zonas costeras. Junto a ello, se requiere, de modoimperativo, la implementación de planes de emergencia y educación sobre lospeligros geológicos en la zona.Detener el desarrollo de obras que no cumplan con las normas de construccióno no cuenten con los permisos correspondientes de parte del Municipio. Enparticular, si estas obras intervienen las características naturales del terreno,generando terraplenes o terrazas inestables o rellenando áreas inundables yhumedales, que son terrenos con alto peligro de licuefacción.Capacitar e informar a los propios vecinos para que estos puedan ejercer susderechos y actúen como fiscalizadores, denunciando a la autoridad local lasactividades que puedan ir en contra de la seguridad de la comunidad. Esta esuna herramienta fundamental para prevenir impactos negativos debido a lafragilidad del territorio en el cual habitan y desarrollan sus actividadeseconómicas.Reiterando las recomendaciones de Naranjo y Contreras (2010), la pésimarespuesta sísmica del suelo en la localidad de Cáhuil, hace recomendable laposibilidad de relocalizar el pueblo, considerando, eventualmente, estudios demecánica de suelos para la evaluación y solución definitiva.Aún cuando el puente de esta ciudad respondió en forma satisfactoria al sismo,se recomienda reforzar el confinamiento de los sedimentos que soportan elterraplén de acceso, para evitar mayor hundimiento y mitigar los efectos de lalicuefacción.

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REFERENCIASBarrientos, 5. 2010. Informe Técnico: Terremoto Cauquenes 27 Febrero 2010 in Revista

Economía & Administración, Facultad de Economía y Negocio, Universidad de Chile.Mayo/Junio 2010 No. 159, PP. 20-26.

Pontificia Universidad Católica de Chile. 2010. Estudio de Riesgos de Sismo y Maremotopara las Comunas Costeras de las Regiones de O’Higgins y del Maule. Dossier síntesislocalidad de Cáhuil. Pontificia Universidad Católica de Chile. 24 p.

González, W.P. 1987. Estudio de los efectos del sismo del 3/3/85 en la zona costera de la VIRegión, entre Santo Domingo y Pichilemu. Memoria para optar al título de Ingeniero Civil,Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento deIngeniería Civil. 177 p.

Servicio Sismológico de la Universidad de Chile. Informes de los sismos del 27 de febrero y11 de marzo de 2010, obtenidos del Servicio Sismológico de la Universidad de Chile, páginaweb: http://www.sismologia.cl/index.html

Naranjo, J.A.; Contreras, iP. 2010. Efectos geológicos del sismo del 27 de Febrero de 2010:Observaciones de destrucción de tsunamis en la Comuna de Pichilemu, VI Región deO’Higgins [INF-O’Higgins-02]. 2 p.

Quezada, 1; Jaque, E.; Belmonte, A.; Fernández, A.; Vásquez, D.; Martínez, C. 2010.Movimientos cosísmicos verticales y cambios geomorfológicos generados durante elterremoto Mv=8,8 del 27 de febrero de 2010 en el centro-sur de Chile. In Revista Geográficadel Sur, Vol.1, N° 2, pp.11-45.

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Anexo 1

Informe Servicio Sismológico de la Universidad de Chile:Fecha y Hora Local: 2010/02/27 03:34:08

HIPOCENTRO

06:34:08Hora UTC:

27/02/2010

Latitud: -36 17’ 23”

Longitud: -73 14’ 20”

Profundidad: 30.1 km

8.8 (MI) GUCMagnitud:8.8 (Mw) GS

ServicioFuente: Sismológico (U.

de Chile)

Referencia: 43 km al SO de Cobquecura

Intensidades (Escala de Mercalli)

Fuente: ONEMI-DIREMER desde la Regiónde Antofagasta hasta la Región de Los

Lagos

Concepción IXRancagua VIIISantiago VIIITalca VIIITemuco VIIIValdivia VIValparaíso VIViña del Mar VIPuerto Montt 1 VVicuña TIII-IVCopiapó IIICoquimbo IIIHuayco IIITierra Amarilla IIIAntofagasta IICalama II

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Anexo 2

Informe Servicio Sismológico de la Universidad de Chile:Fecha y Hora Local: 201 0/03/11 11:39:41

HIPOCENTRO

14:39:41Hora UTC:

11/03/2010

Latitud: -34 18’ 3”

Longitud: -72 7’ 47”

Profundidad: 33.1 km

Magnitud: 6.9 (Mw) GS

ServicioFuente: Sismológico (U.

de Chile)

Referencia; 15 km al NO de Pichilemu

Intensidades (Escala de Mercalli)

Fuente: ONEMI-DIREMER Regiones deValparaíso, O’Higgins, Maule, Bío-Bío,

Araucanía y RM

Rancagua VIISantiago VITalca VIConcepción VSan Antonio VValparaíso VPetorca ‘IVQuillota IVTemuco :1VVilla Alemana IVQuinteto III

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Anexo 3

Escala de Intensidades de Mercalli Modificada

1.- No se advierte sino por unas pocas personas.

II.- Se percibe sólo por algunas personas en reposo, particularmente en los pisos superiores de losedificios.

III.- Se percibe en los interiores de los edificios y casas. Semejanza con la vibración producida porel paso de un vehículo liviano.

IV.- Los objetos colgantes oscilan visiblemente. Muchas personas lo notan en el interior de losedificios aún durante el día. Se dejan oír las vibraciones de la vajilla, puertas y ventanas. Sesienten crujir tabiques de madera. La sensación percibida es semejante a la que produciría el pasode un vehículo pesado.

V.- La mayoría de las personas lo perciben aún en el exterior. Durante la noche, muchas personasdespiertan. Los líquidos oscilan dentro de sus recipientes y aún pueden derramarse. Los objetosinestables se mueven o se vuelcan. Es posible estimar la dirección principal del movimientosísmico.

VI.- Lo perciben todas las personas. Se atemorizan y huyen hacia el exterior. Se siente inseguridadpara caminar. Se quiebran los vidrios de las ventanas, la vajilla y los objetos frágiles. Los juguetes,libros y otros objetos caen de los armarios. Los muebles se desplazan o se vuelcan. Se producengrietas en algunos estucos. Se hace visible el movimiento de los árboles y arbustos, o bien, se lesoye crujir.

VII.- Los objetos colgantes se estremecen. Se experimenta dificultad para mantenerse en pie. Elfenómeno es percibido por los conductores de automóviles en marcha. Se producen daños deconsideración en estructuras de albañilería mal construidas o mal proyectadas. Sufren dañosmenores (grietas) las estructuras corrientes de albañilería bien construidas. Se dañan los muebles.Caen trozos de estuco, ladrillos, parapetos, cornisas y diversos elementos arquitectónicos. Laschimeneas débiles se quiebran al nivel de la techumbre. Los terraplenes y taludes de arena ograva experimentan pequeños deslizamientos o hundimientos.

VIII.- Se hace difícil e inseguro el manejo de vehículos. Se producen daños de consideración y aúnel derrumbe parcial en estructuras de albañilería bien construidas. En estructuras de albañileríabien proyectadas y construidas sólo se producen daños leves. Caen chimeneas en casas eindustrias; caen igualmente monumentos, columnas, torres y estanques elevados. Las casas demadera se desplazan. Los tabiques se desprenden. Se quiebran las ramas de los árboles. Seproducen cambios en las corrientes de agua y en la temperatura de vertientes y pozos. Aparecengrietas en el suelo húmedo, especialmente en la superficie de las pendientes escarpadas.

IX.- Se produce pánico general. Las estructuras de albañilería mal proyectadas o mal construidasse destruyen. Las estructuras corrientes de albañilería bien construidas se dañan y a veces sederrumban totalmente. Los cimientos se dañan. Las estructuras de madera son removidas de suscimientos. Sufren daños considerables los depósitos de agua, gas, etc. Se quiebran las tuberías(cañerías) subterráneas. Aparecen grietas aún en suelos secos. En las regiones aluviales,pequeñas cantidades de lodo y arena son expelidas del suelo.

X.- Se destruye gran parte de las estructuras de albañilería de toda especie. Se destruyen loscimientos de las estructuras de madera. Algunas estructuras de madera bien construidas, inclusopuentes, se destruyen. Se producen grandes daños en represas, diques y malecones. Se producengrandes desplazamientos del terreno en los taludes. El agua de canales, ríos, lagos, etc. saleproyectada a las riberas. Cantidades apreciables de lodo y arena se desplazan horizontalmentesobre las playas y terrenos planos. Los rieles de las vías férreas quedan ligeramente deformados.

XI.- Muy pocas estructuras de albañilería quedan en pie. Los rieles de las vías férreas quedanfuertemente deformados. Las tuberías (cañerías subterráneas) quedan totalmente fuera deservicio.

XII.- El daño es casi total. Se desplazan grandes masas de roca. Los objetos saltan al aire. Losniveles y perspectivas quedan distorsionados.

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