O sismo foi sentido em diferentes partes da Terra e produziu um tsunami que afetou diversas localidades ao largo do Oceano Pacífico, como o Havaí e o Japão, e a erupção do vulcão Puyehue. Cerca de 5.700 pessoas perderam a vida e mais de 2 milhões ficaram feridas por causa desta catástrofe. Tsunamis produzidos pelo tremor causaram 62 mortes no Havai e 31 nas Filipinas nas horas seguintes, e réplicas do primeiro abalo puderam ser sentidas durante mais de um ano. Os estragos chegaram a ameaçar seriamente a realização do Campeonato do Mundo FIFA de 1962, já programada para ocorrer no país.
O número de vítimas e os prejuízos deste desastre nunca foram conhecidos com precisão. Diversas estimativas quanto ao número total de mortes diretamente associadas ao sismo e tsunamis foram publicadas, com a USGS a citar estudos e números de 2.231, 3.000 ou 5.700 mortes, enquanto outras fontes usam estimativas de 6.000 mortes. Várias fontes estimam o custo monetário entre 400 milhões e 800 milhões de dólares norte-americanos (equivalentes a 2,9 e 5,8 mil milhões de dólares, aos custos de 2010, corrigidos pelo efeito da inflação).
A área mais afetada foi Valdivia e seus arredores. Nesta cidade do sismo atingiu uma intensidade entre XI e XII na graus na escala de Mercalli. Grande parte dos edifícios desabou imediatamente, enquanto o Rio Calle-Calle inundou as ruas do centro da cidade. Os sistemas de eletricidade e água foram totalmente destruídos. Testemunhas relataram liquefação do solo. Apesar das fortes chuvas de 21 de maio, a cidade estava sem água. O rio ficou castanho com sedimentos de deslizamentos de terra e estava cheio de detritos flutuantes, incluindo casas inteiras. A falta de água potável tornou-se um problema sério em uma das regiões mais chuvosas do Chile.
Um tsunami provocado pela rutura tectónica foi devastador, afetando a costa chilena entre Concepción e Chiloé. Aldeias costeiras, como Toltén, foram atingidas. Em Corral, principal porto de Valdivia, o nível da água subiu 4 metros antes de recuar (às 16.10), arrastando barcos localizados na Baía —principalmente os navios Santiago, San Carlos e Canelos. Às 16h20, uma onda de 8 metros de altura atingiu a costa entre Concepción e Chiloé a mais de 150 Km/h, matando centenas de pessoas de várias localidades. Dez minutos depois o mar recuou, arrastando ruínas de cidades costeiras, uma outra onda de 10 metros foi relatada dez minutos depois. Vários navios foram completamente destruídos, com exceção do Canelos, que encalhou depois de ser arrastado por mais de 1,5 km para o interior de Valdivia.
Dois dias após o terramoto, o vulcão Cordón Caulle, que se localiza perto do vulcão Puyehue, entrou em erupção.
Outros vulcões também podem ter entrado em erupção, mas nenhum foi
registado devido à pouca comunicação no Chile na época. O número
relativamente baixo de vítimas no Chile (5.700 mortos) é explicado em parte pela
baixa densidade populacional na região.
O terramoto provocou inúmeros deslizamentos de terra, principalmente nos íngremes vales glaciais do sul dos Andes.
Nos Andes, a maioria dos deslizamentos ocorreram nas encostas de
montanhas cobertas por florestas em torno da Falha Liquiñe-Ofqui.
Estes deslizamentos de terra não causaram muitas fatalidades nem perdas económicas significativas porque a maioria das áreas estavam
desabitadas, com apenas algumas estradas.
Um deslizamento de terra causou destruição e alerta após o bloqueio do Lago Riñihue. Aproximadamente 100 quilómetros ao sul do lago, os deslizamentos nas montanhas em torno do rio de Golgol causaram um bloqueio que fez o rio represar muita água; algum tempo depois a "represa" rebentou e criou uma inundação que desceu em direção ao lago de Puyehue. Os deslizamentos em torno do rio de Golgol destruíram parte da Ruta CH-215, que se liga a Bariloche, na Argentina, através do Passo Cardenal Antonio Samoré.
Tsunami
Após os eventos ocorridos em Valdivia, uma onda cruzou o Oceano Pacífico. Quase 15 horas depois, um tsunami de 10 metros de altura atingiu a cidade de Hilo no Havaí, mais de 10 000 km de distância do epicentro, matando 61 pessoas. Eventos semelhantes foram registrados no Japão, Filipinas, Ilha de Páscoa, no oeste dos Estados Unidos, Nova Zelândia, Samoa e Ilhas Marquesas.
A costa chilena foi devastada por um tsunami desde a Ilha Mocha até a região de Aisén.
Em todo o sul do Chile, o tsunami causou uma enorme perda de vidas,
danos à infra-estrutura portuária e a perda de um grande número de
embarcações menores. Mais ao norte, o porto de Talcahuano não sofreu nenhum dano maior, apenas algumas inundações. Alguns rebocadores e pequenos veleiros encalharam em Rocuant Island perto de Talcahuano.
Após o terramoto de 21 de maio em Concepción, pessoas em Ancud buscaram refúgio em barcos. Um barco carabinero, Gloria, estava rebocando alguns desses barcos (que estavam abrigando as pessoas) quando o segundo terremoto ocorreu no dia 22 de maio. Como o mar recuou Gloria encalhou entre Cerro Guaiguén e Cochinos Island. Minutos depois uma onda do tsunami fê-lo naufragar.
No Rio Valdivia e na Baía do Corral vários navios naufragaram devido ao terramoto, entre eles Argentina, Canelos, Carlos Haverbeck, Melita e os restos recuperados de Penco. Canelos que havia ancorado em Corral,
estava cheio de carga de madeira e outros produtos destinados ao norte
do Chile quando o terramoto o atingiu. Após horas de ronda ao redor na
baía do Corral e do rio de Valdivia o navio foi destruído e
subsequentemente abandonado por sua equipe às 18.00. Dois homens a bordo
de Canelos morreram no incidente. Até 2000, os restos de Canelos ainda estavam visíveis. Santiago,
outro navio ancorado em Corral no momento do terramoto, conseguiu
deixar Corral em mau estado, mas naufragou na costa da ilha de Mocha, no
dia 24 de maio.
Na cidade costeira de Queule, um carabinero informou que centenas de pessoas estavam mortas ou desaparecidas alguns dias depois do tsunami. Os historiadores Yoselin Jaramillo e Ismael Basso relatam que as pessoas em Queule décadas mais tarde conheciam cerca de 50 pessoas que morreram por causa do terramoto e tsunami.
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