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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2717| Estudios sismológicos en dos ambientes tectónicos del Pacífico mexicano Seismics studies in two tectonycs settings of the Mexican Pacific | |
| Héctor Enrique Rodríguez Lozoya | |
| Cecilio Javier Rebollar Bustamante | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Proceso de ruptura, Sismotectónica,Fuente sísmica, Rupture process, Seismotectonic, Seismic source | |
| En esta tesis realicé estudios sismológicos con registros de estaciones sísmicas de banda ancha y acelerógrafos. Las estaciones están localizadas en dos regiones tectónicas de la República Mexicana: el Golfo de California y Colima. Las estaciones sísmicas ubicadas en el Golfo de California son del proyecto NARS-Baja y RESBAN del CICESE. Las estaciones localizadas en la región de Colima son propiedad del Instituto de Ingeniería e Instituto de Geofísica, ambas instituciones dependientes de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). En la primera parte de esta tesis estudié el sismo de Tecomán, Colima, ocurrido el 22 de enero de 2003 (Mw 7.4). Con estaciones permanentes locales y portátiles del CICESE localicé las replicas. Se calculó el espectro telesísmico con estaciones de la red mundial y con estaciones locales y telesísmicas estudié el proceso de ruptura y la liberación del momento sísmico como función del tiempo. Con la localización de las réplicas fue posible inferir un plano de ruptura de 42x56 km2 y un ángulo de la zona de Bennioff-Wadati de 44º. Del espectro calculado con registros telesísmicos de la red mundial y la metodología propuesta por Bezzerghoud (1989) obtuve los parámetros de la fuente. Del espectro se estimó una frecuencia de esquina de 0.05 Hz, una duración de la fuente de 20 segundos y una caída estática de esfuerzos de 2.3 bares, el momento sísmico obtenido fue de 2.7x1020 Nm. Para obtener el desplazamiento cosísmico sobre el plano de falla así como la función de liberación del momento sísmico como función del tiempo utilicé la metodología de Yagi (2004). Los resultados de la inversión fueron: una duración de la ruptura de 32 segundos, un momento sísmico de 1.88x1020 Nm y un desplazamiento máximo sobre el plano de falla de 3.2 metros. La segunda parte de mi investigación consistió en localizar la actividad sísmica de la región del Golfo de California registrada en el periodo 2002-2004. Localicé 124 sismos con magnitudes de 2 a 6.3, los eventos localizados tuvieron rms menores que 1.5 segundos y brechas (gaps) entre las estaciones sísmicas menores de 180°. La sismicidad localizada en este periodo muestra que existe una distribución heterogénea de esfuerzos en el Golfo de California ya que la sismicidad no se localiza a largo de los principales rasgos estructurales. En la tercera y última parte de mi investigación estudié los sismos de magnitud moderada (5<Mw<6.3) que han ocurrido en el Golfo de California. Estos sismos ocurrieron el 12 de marzo del 2003 (Mw 6.3), durante el 2004 ocurrieron dos eventos; el del 12 de noviembre de 2003 (Mw 5.6), así como el del 24 de septiembre de 2004 (Mw 6.1) y más recientemente el del 22 de febrero de 2005 (Mw 5.3). En el estudio del proceso de la ruptura para obtener el desplazamiento cosísmico usé la metodología de Yagi (2004) y para obtener el tensor de momento utilicé el proceso de inversión propuesto por Dreger (1993). Los mecanismos focales resultantes al invertir los datos resultaron de movimiento lateral derecho, excepto el mecanismo del sismo de 12 de noviembre de 2003 el cual fue normal, lo cual implica que en el oeste de la isla Ángel de la Guarda los esfuerzos son de tensión principalmente. Existen pocos estudios en los cuales se haya estudiado el proceso de ruptura con sismos cuyas magnitudes estén en el intervalo 5><6.3) que han ocurrido en el Golfo de California. Estos sismos ocurrieron el 12 de marzo del 2003 (Mw 6.3), durante el 2004 ocurrieron dos eventos; el del 12 de noviembre de 2003 (Mw 5.6), así como el del 24 de septiembre de 2004 (Mw 6.1) y más recientemente el del 22 de febrero de 2005 (Mw 5.3). En el estudio del proceso de la ruptura para obtener el desplazamiento cosísmico usé la metodología de Yagi (2004) y para obtener el tensor de momento utilicé el proceso de inversión propuesto por Dreger (1993). Los mecanismos focales resultantes al invertir los datos resultaron de movimiento lateral derecho, excepto el mecanismo del sismo de 12 de noviembre de 2003 el cual fue normal, lo cual implica que en el oeste de la isla Ángel de la Guarda los esfuerzos son de tensión principalmente. Existen pocos estudios en los cuales se haya estudiado el proceso de ruptura con sismos cuyas magnitudes estén en el intervalo 5<Mw<6 (Kimura et al., 2005). Normalmente los estudios del proceso de ruptura se realizan con sismos de magnitudes mayores a Mw=7. Una razón de esto es la calidad de los registros respectivos, es decir, la no disponibilidad de registros de banda ancha en el campo cercano. Este tipo de registros permiten obtener el proceso de la ruptura de sismos de magnitud pequeña, por otro lado, en la inversión del tensor de momento sísmico con la metodología de Dreger (1993), es posible obtener el tensor de momento sísmico de sismos de magnitudes en el rango de 3><6 (Kimura et al., 2005). Normalmente los estudios del proceso de ruptura se realizan con sismos de magnitudes mayores a Mw=7. Una razón de esto es la calidad de los registros respectivos, es decir, la no disponibilidad de registros de banda ancha en el campo cercano. Este tipo de registros permiten obtener el proceso de la ruptura de sismos de magnitud pequeña, por otro lado, en la inversión del tensor de momento sísmico con la metodología de Dreger (1993), es posible obtener el tensor de momento sísmico de sismos de magnitudes en el rango de 3<Mw<6.0, inclusive si solo se cuenta con registros de tres componentes de una sola estación Dreger (1993). ><6.0, inclusive si solo se cuenta con registros de tres componentes de una sola estación Dreger (1993). Una síntesis de los resultados obtenidos en esta parte de mi investigación los describo a continuación. Sismo del 12 de marzo de 2003. La solución del plano de falla fue: φ=117˚,δ =79º ,λ=168º, un momento sísmico de 0.36x1019 Nm, y magnitud Mw=6.3. La propagación de la ruptura fue en dirección NW-SE principalmente, las dimensiones efectivas de la falla de este sismo fue de 54x10 km2 . La ruptura tuvo una duración de 35 segundos con dos asperezas. Esto significa que la fuente fue compleja y los dos sub-eventos tuvieron un desplazamiento de 0.9 y 0.8 metros respectivamente. Sismo del 12 noviembre del 2004. Tuvo un mecanismo focal con los siguientes parámetros geométricos: φ=320˚, δ =70º y λ= -80º, un momento sísmico de 0.292x1018 Nm, magnitud 5.6 y la propagación de la ruptura fue en la dirección del echado. La duración de la ruptura de este sismo fue de 17 segundos, su proceso puede ser considerado como simple ya que solo se obtuvo una fuente o aspereza en la cual la magnitud del desplazamiento cosísmico fue de 0.3 metros y las dimensiones efectivas de su plano de falla fueron de 8x6 km2 . En la inversión de este evento fue empleado un tiempo de inicio de ruptura ‘rise time’ de 1.9 segundos. Sismo del 24 de septiembre del 2004. Este fue el segundo sismo de mayor magnitud que estudié. Su magnitud fue de Mw=6.1, ligeramente menor con respecto al sismo del 12 de marzo del 2003 (Mw=6.3). Su mecanismo focal es: φ=100º,δ =84º y λ=155º, un momento sísmico de 0.179x1019 Nm, la propagación de su ruptura fue en dirección NW-SE. De la inversión se obtuvieron dos fuentes ó asperezas con desplazamiento de 0.90 y 0.85 metros respectivamente. Las dimensiones de la ruptura fue de 38x7 km2 , la duración de liberación de momento sísmico fue de 30 segundos Sismo del 22 de febrero del 2005. El mecanismo focal fue de: φ=227˚, δ =67º y λ=28º, momento sísmico de 1.02x1019 Nm, magnitud Mw 5.3 y la propagación de la ruptura fue en la dirección del rumbo. De la inversión de los desplazamientos sobre el plano de falla indican que este evento tuvo una sola fuente, es decir, fue un evento simple. Las dimensiones de la ruptura fueron de 8x6 km2. El máximo desplazamiento fue de 0.10 metros, la función de liberación de momento sísmico como función del tiempo fue de 10 segundos. De la comparación de las gráficas de liberación de momento sísmico como función del tiempo se observó que el sismo del 12 de marzo del 2003 así como el del 24 de septiembre de 2004 tuvieron un proceso de ruptura semejante, ambos con una liberación de energía muy similares tanto en magnitud como en duración. Las velocidades de la ruptura propuestas para la inversión de estos sismos en todos los casos fue cercana al 80% de la velocidad de la onda de corte. Por ultimo algo interesante de este estudio es que los mejores resultados de las inversiones utilizando la metodología de Yagi (2004) así como la metodología de Dreger (1993) se obtuvieron considerando profundidades del hipocentro cercanas a los 6±2 km., es decir, la profundidad del mejor ajuste entre los simogramas sintéticos y observados. In this thesis I carried out seismological studies using broadband seismic records and acelerograms recorded in two different tectonic regions of Mexico: Gulf of California and Colima. Seismic stations located in the Gulf of California are from the NARS-Baja and RESBAN networks. The seismic stations located in Colima belong to the Instituto de Geofisica, Istituto de Ingenieria of National University of Mexico (UNAM) and to the University of Colima and CICESE (portable seismic stations). I studied the Tecoman Colima earthquake that occurred 22 January 2003 Mw=7.4. CICESE portable seismic stations and permanent seismic station from the University of Colima were used to locate the aftershocks of the Tecomán earthquake. We estimated an aftershock area of 42x56 km2 and a dip of the Wadati-Benioff zone of 44°.The teleseismic spectrum was calculated to get source parameters and with the local and teleseismic records we estimated the rupture process. From the spectrum I estimated a corner frequency of 0.05 Hz . I estimated source duration of 20 seconds and a stress drop of 2.3 Mp (23 bars) and seismic moment of 2.7x1020 Nm. In order to infer the rupture process we used Yagui (2004) inversion code. From the inversion process we obtained rupture duration of 32 seconds, a seismic moment of 1.88x1020 Nm, two main zones of seismic moment release with a maximum displacement of 3.2 meters. The second part of my thesis research consisted in locate the earthquake activity originated in the Gulf of California from 2002 to 2004 as well as to estimate the rupture process of four earthquakes in the magnitude range from 5.3 to 6.3. I located 124 events in the magnitude range from 2.0 to 6.3. The located events have rms of 1.5 seconds and the gap between seismic stations was selected to be less than 180°. The located seismic activity suggested that there are heterogeneous stress distributions in the Gulf of California since most of the earthquake activity is not located over the main tectonic features. I studied the rupture process of the following events: The Loreto earthquake that occurred 12 March 2003, Mw=6.3, the Isla Angel de la Guarda earthquake that occurred 12 November 2004, Mw=5.6, the Isla San Lorenzo earthquake that occurred 24 September 2004, Mw=6.1, and the Topolobampo earthquake that occurred 12 February 2005, Mw=5.3. I used the Dreger algorithm (1993) in order to obtain the seismic moment tensor of the Isla San Lorenzo earthquake and the Topolobampo earthquake. Both earthquakes have a right lateral strike slip fault plane solution. Few earthquakes have been studied in the magnitude range from 5 to 6 in order to study it rupture process. One possible reason is that there are few broad band stations located close to the epicenter of events in that magnitude range. I found out that rupture process of the studied events have its own rupture characteristics that can be summarized as follow. Loreto earthquake 12 March 2003. The fault plane solution was: strike φ=117°, dip δ=79° and slip λ=168°, a seismic moment of 3.6x1018 Nm and a magnitude of Mw=6.3. The rupture duration was of 30 seconds, a complex rupture process with two sources. Each seismic source had a maximum coseismic displacement of 0.9 and 0.8 meters respectively. The source dimension had a source area of 54x10 km2 . Isla Angel de la Guarda earthquake of 12 November 2004. The fault plane solution was: strike φ=320°, dip δ=70° and slip λ=-80°, a seismic moment of 2.92x1019 Nm and a magnitude of Mw=5.6. This events had a simple rupture process with a rupture duration of 17 seconds. The coseismic displacement was of 0.3 meters. The source dimension had a source area of 8x6 km2 ,The source dimension had a source area of 8x6 km2 . In the inversion process I used a rise time of 1.9 seconds. Isla San Lorenzo earthquake of 24 September 2004. The fault plane solution was: strike φ=100°, dip δ=84° and slip λ=155°, a seismic moment of 1.79x1018 Nm and a magnitude of Mw=6.1. This was a complex event with two sources with a maximum coseismic displacement of 0.9 an 0.85 meters. This events had a rupture process with a rupture duration of 30 seconds, The source dimension had a source area of 38x7 km2 . Topolobampo earthquake of 22 February 2005. The fault plane solution was: strike φ=227°, dip δ=67° and slip λ=28°, a seismic moment of 1.02x1019 Nm and a magnitude of Mw=5.3. This was a simple event with a single source with a maximum displacement of 0.1 meters and a source dimension of 8x6 km2 . The source time duration was of 10 seconds. The Loreto and Isla San Lorenzo earthquakes had a similar rupture process with two sources and large source duration. In the inversion process we used a rupture wave velocity of 80% of the shear wave velocity. Finally from the direct body wave form modeling and the inversion of the seismic moment tensor we obtained source depth of the order of 5±1 km. | |
| CICESE | |
| 2005 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Rodríguez Lozoya, H.E,2005.Estudios sismológicos en dos ambientes tectónicos del Pacífico mexicano.Tesis de Doctoradoen Ciencias.Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.77 pp. | |
| CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO | |
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