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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2925| Estudios de atenuación de ondas de coda y Lg en Baja California y en el centro de México Atenuation of Coda and Lg waves in Baja California and Central Mexico | |
| Gabriel Tonatiuh Domínguez Reyes | |
| Cecilio Javier Rebollar Bustamante | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Ondas sísmicas, Dispersión (Física), Sismología | |
| Se analizan los sismogramas de 3 diferentes redes de estaciones sísmicas digitales con el fin de estudiar la atenuación de las ondas sísmicas en diferentes escalas espaciales, local (distancia epicentral A<8km), regional (Δ<100 km) y lejana (Δ>100 km), en 2 diferentes regiones: el norte de Baja California y el centro de México. En los 2 primeros casos, se estimó la atenuación de las ondas de coda y en el último, la atenuación de las ondas Lg. En la primera parte de esta tesis, se analizan las ondas de coda de 22 eventos locales con magnitudes de 0.8 a 2.7 registrados por una red temporal de estaciones sísmicas instaladas en el campo geotérmico de Cerro Prieto con el fin de estimar la atenuación de las ondas de coda. Se usó el modelo de dispersión simple propuesto por Sato (1977) y ventanas de muestreo de 10 a 15 segundos comenzando en la llegada de la onda S. Todos los eventos están dentro del área de explotación a profundidades de hasta 6 km. Las distancias fuente- estación son menores a 8 km. Dentro del rango de variación, 5 de las siete estaciones mostraron valores similares de Qc de alrededor de 200 a 6 Hz hasta 490 a 24 Hz. Suponiendo que Qc varía con la frecuencia como Qc (f) = Qo fα , se estimó un valor de Qo=111.5±23 y una dependencia de la frecuencia de α de 0.41 ± 0.1. El comportamiento de la atenuación en dos de las estaciones sugiere que efectos de sitio muy locales dominan los registros. Los espectros de desplazamiento se corrigieron con las funciones de atenuación calculadas para estimar los parámetros de fuente delos 22 eventos, para ello, el modelo de Brune (1970) fue usado. Los momentos calculados están en el rango de 5.2X109 a 2X1013 N—m, las caídas de esfuerzos entre 0.03 y 32 bars y las dimensiones de las fuentes alrededor de 150 m. Las caídas de— esfuerzos encontradas son pequeñas en comparación con las obtenidas para eventos de mayor magnitud en el basamento en áreas vecinas (Munguía y Brune, 1984). Como segundo objetivo de la tesis, se estudia la atenuación de ondas de coda y de las ondas Lg en la banda de frecuencias entre 1 y 12 Hz con el fin de estimar la variación regional de este parámetro en el norte de Baja California. Geológicamente, Baja California está dividido en tres principales regiones. De oeste a este: el borde continental, (BC), las sierras peninsulares (SP) y la depresión del Golfo de California (DGC), el cual forma parte de una provincia llamada de cuencas y cordilleras. Los datos consisten en 210 eventos localizados entre los 21° y los 37° de latitud norte registrados por la. Red Sismológica del Noroeste de México (RESNOM) manejada por el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE). Las magnitudes de los eventos usados para este estudio se encuentran en el rango entre 1.1 y 6.7, los eventos son someros con profundidades entre 1 y 20 kilómetros. Para la determinación del parámetro de atenuación de las ondas de coda (Qc ), se usó el modelo de dispersión simple de Sato (1977) en el dominio del tiempo. Qc se calculó usando dos diferentes “ventanas” de la coda. Para eventos cercanos a las estaciones (eventos locales a distancias menores de 30 km) se usaron ventanas para tiempos cortos (menores de 10 segundos), para eventos más lejanos, localizados en los principales lineamientos tectónicos de la región, se usaron ventanas de tiempo de hasta 70 segundos medidos a partir del inicio del evento. Para los eventos a distancias mayores de 100 km se estudió la atenuación de las ondas Lg , la cual se caracterizó a través del coeficiente de atenuación anelástica ƴ. En todos los casos analizados se encontró una dependencia de la atenuación con la frecuencia. Esta dependencia se representó para las ondas de coda mediante una relación de la forma Qc (α) = Qo f α.. Los resultados muestran que para tiempos cortos existe una variación espacial .de ambos parámetros (Q0 y α ) . Se encontraron valores bajos de Q0 desde alrededor de 53 en la provincia BC hasta 144 en la provincia DGC. Los valores de α están entre 0.70 para los eventos localizados en las provincias BC y SP y 0.44 en la provincia DGC. También se encontró variación espacial de Qc calculada para tiempos largos. Los valores extremos de Q0 fueron: 41 para eventos localizados en la SP y registrados en la provincia BC y 246 para eventos en la SP y registrados en la DGC. Se interpretan estos resultados en función de la geología. Para el cálculo de la atenuación de las ondas Lg partimos de una relación entre el espectro de amplitud de un registro de aceleración y la distancia para encontrar el coeficiente de atenuación y. Se usaron para ello eventos localizados en el sur de California y registrados en la red RESNOM. Las distancias evento-estación son de hasta 420 km. Se observó un comportamiento diferente de ƴ para trayectorias que atraviezan por la DGC, (ƴ=0.00026±0.0005f 0.83±0.07) con respecto a las que atraviezan la SP (ƴ = 0.0035±0.0003f 0.57±0.03). Usando el total de los datos, en la inversión, encontramos una dependendencia de ƴ de la forma ƴ=0.0032±0.00021f 0.678±0.02 para toda la región involucrada. Suponiendo una velocidad de grupo (Vlg ) de 3.4 km/seg se obtiene una relación de Qlg de la forma Qlg (f) = 288±20f 0.32±0.02. Un resultado similar fué obtenido por Xie y Mitchell (1990) en la provincia de cuencas y cordilleras. Este resultado está también de acuerdo con otros estudios de atenuación en provincias tectónicas jóvenes (Nuttli, 1980; Roecker y otros, 1982). Finalmente, Se calculó la atenuación de ondas Lg de 61 eventos localizados en la zona de subducción de la Trinchera Mesoamericana y registrados en la red sísmica digital de Laguna Verde, Veracruz. Dos trayectorias de propagación fueron consideradas: Guerrero-Veracruz y Oaxaca -Veracruz Suponiendo una dependencia de la frequencia de ƴ de la forma ƴ(f=ƴ0 f ƞ se encontró un valor de ƞ=0.175±0.05 en ambas regiones. Por otro lado, ƴo=0.0071±0.002 es menor para las trayectorias de Guerrero-Veracruz que para las de Oaxaca—Veracruz de ƴo =0.0161. Una posible explicación de la diferencia en atenuación es el estado de esfuerzos en ambos estados, la geología, la densidad de fracturas y su posible contenido de fluidos. Seismograms recorded at three different arrays of digital recorders were analyzed in this thesis in order to estimate the attenuation of seismic waves mainly, in two different spatial scales, local and regional, from two different regions: northern Baja California and central México. For the former, I estimated coda and L8 waves attenuation and for the second region I calculated Lg wave attenuation. I began my study with local events originated at the Cerro Prieto geothermal field located in the Mexicali valley of Baja California. In this case, coda waves from 22 local events recorded by a temporal network of seismic stations were used to estimate coda attenuation Qc in the frequency range 6-24 Hz. I used Sato’s (1977) single scattering model for coda windows of 10 to 15 seconds beginning at twice the S-wave travel time. All events analyzed were located within the exploitation area with depths up to 6 km and source-to- receiver distances less than 8 km. Within the range of variation, five of the seven stations showed similar Qc values that ranged from about 200 at 6 Hz to about 490 at 24 Hz. Assuming a power law dependence of the form QC (f) = Q0 f ƞ we estimated a value of Qo = 111.5 ± 23 and a frequency dependence ƞ of 0.41 ± 0.1. I found that very local site effects dominate the coda recorded at two stations. I estimated source parameters from 22 small events in the Cerro Prieto geothermal field using S-wave spectra. All events analyzed were located in the sediments within the exploitation area with source depths up to 6 km and magnitudes in the range from 0.9 to 2.7. Using a velocity model modified from the calculated by McMechan and Mooney (1980), a sedimentary amplification factor of 2.35 was estimated and used as a correction in the calculation of earthquake source parameters. I also corrected spectra for attenuation according to Q (f)c=111.5f 0.4 . From calculated displacement spectra and appling Brune’s model, we estimated stress drops between 0.03 and 32.0 bars for earthquakes with seismic moments in the range from 5.2x109 to 2x1013 N-m. It was found an increase of stress drop with seismic moment according to log10 (Δσ)= 0.8±0.04 log10 (Mo)-9.2±0.5. These stress drops are amall compared with those obtained from events located in the basement (stress drops mainly greater than 10 bars). Estimated source radii of the order of 150 meters was almost constant for all events. Using events recorded by the seismic network of northern Baja California (RESNOM) attenuation of coda and Lg waves were estimated in the frequency band 1 to 12 Hz in order to find a regional variation of Q (Qc and Qlg) in northern Baja California, Mexico. I used the single scattering model of Sato (1977) in the time domain to estimate quality factor Qc, and a spectral approach to relate acceleration spectra with distance to estimate the anclastic attenuation coefficient ƴ of Lg waves. I calculated Qc, for short (< 10 seconds) and long lapse times (< 70 seconds) using local events and the events originated at the main tectonic features of the area. I assumed a frequency dependence of Qc. of the form Qc(f)=Qc f α . For short lapse times a regional variation of Q0, with low values from about 53 in the Inner Continental Borderland (BC) province to about 115 in the Peninsular Ranges (SP) and 144 in the Gulf of California Depression (DGC) province, was observed. α values range from 0.70 and 0.85 for events in the BC and SP to 0.44 in the DGC region. For long lapse times and for events located in the SP, I found Q0 values from 49 at stations within de BC to 101 at stations within the DGC. Attenuation coefficient ƴ of Lg waves between 1 and 6 Hz was also estimated for this region using events located in Southern California with source-station distances up to 420 km. I found that frequency dependence of ƴ was higher for source-receiver paths going from a typical continental structure to a pull—apart basin (the DGC province) than for paths within 'the SP. Using all data in a linear inversion process and assuming a group velocity (Vlg) of 3.4 km/s, a power law dependence of the form Qlg(f)=288±-20f 0.32±02 was obtained. The Mexico subduction zone is an area of high seismicity capable of generating great earthquakes such as the 1985 magnitude 8.1 earthquake which caused serious damage in Mexico city, 350 kilometers away. Therefore it is possible to make use of moderate size earthquakes originated in that subduction zone to study seismic wave attenuation. Attenuation of Lg waves were estimated using 43 events located in the subduction zone of the Middle America Trench and recorded by the seismic network of Laguna Verde, Veracruz, Mexico. I estimated the anelastic attenuation coefficient ƴ of Lg waves by estimating the rate of decay of acceleration spectra with distance. I considered paths from two regions: Guerrero-Veracruz (NE-SW direction) and Oaxaca-Veracruz (north—south direction). Assuming a frequency dependence of ƴ of the form ƴ(f)=ƴO f ƞ. I found that ƞ=0.175±0.05 for both regions and that ƴO (ƴO=0.0071±0.002) was lower for paths from Guerrero-Veracruz than for paths from Oaxaca-Veracruz (ƴO =0.0161±0.003) in the frequency range from 2 to 7 Hz. A possible explanation of this difference in attenuation may be due to the state of stresses that prevail in both states, the geolo gy, the density of fractures and probably fluid content. | |
| CICESE | |
| 1997 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Domínguez Reyes, G. T. 1997.Estudios de atenuación de ondas de coda y Lg en Baja California y en el centro de México. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 133 pp. | |
| CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Ciencias de la Tierra |
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