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5.1 - Redes Ssmicas

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5 - Redes Sismicas 5.1 - Arreglos 5.2 - Estudios de ruido 5.3 - Redes de cobertura mundial, regional y local 5.4 - Redes ssmicas de Mxico 5.5 - Boletines de sismicidad 5.6 - Catlogos de sismicidad y su utilidad 5.7 - Criterios de seleccin de instrumentacin ssmica

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Tamao o apertura: mxima distancia entre 2 estaciones Diferencia red - arreglo: tcnicas usadas en procesado (red arreglo estacin). una red puede utilizarse como un arreglo o un arreglo como una red. Arreglos: Redes Ssmicas con alta coherencia entre Seales ARCES (N Noruega): 4 anillos concntricos 150, 325, 700 y 1500 m (3) (5) (7) (9) 24 SP Z + BB centro

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Mtodos de arreglos Mtodo establecidos. Por datos nuevos es muy de moda. Desarrollado para hacer detecciones y localizaciones muy precisas de explosiones nucleares. Unos nuevos aplicaciones son estudios de temblores grandes y localizacin de tremor no-volcnicos.

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Mtodo de Arreglos Essentialmente una bsqueda de malla sobre localizacines (o back- azimuth,angulo de incidencia). La localizacin nos da una desfase que aplicamos a la seal. Luego se suman las seales (apilado). El valor mximo de la suma se guarda en una figura de backazimuth contra angulo de incidencia, o en un mapa (este, norte) de localizaciones de prueba. La mejor localizacin es la que nos proporciona los desfases que causan mejor alineamiento en tiempo o mas bien, un apilado mas grande.

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Ventajas: - deteccin seales muy dbiles, mal identificables 1 sitio (deteccin nuclear) - mejora localizacin epicentral: orientacin del array como antena (prueba v app y ) - identificacin de fases ( v propagacin ) Condiciones: - r >> 20 arreglo aproximacin ondas planas - r > 10 - r suficientemente pequea comportamiento no puntual - alta precisin medida t relativos entre estaciones - uso tcnicas especficas: - filtrado en velocidad o formacin de haz (i: beam forming) - apilado (i: stacking) - anlisis f-k supresin ruido y mejora ratio s/n Mtodos de arreglos: para amplificar la seal y detectar la direccin NORSAR (Noruega): 60 km 42 sitios 7 subarreglos: 6 SP Z, ~ 3 km

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Yellowknife (Canad): SP (azul y rojo) + BB (verde) volumen datos tratamiento automtico - deteccin (filtros STA/LTA, formacin de haz) - procesado - atributos de la seal (f-k, t llegada, T, amplitud, polarizacin)

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Conceptos bsicos: r j : vector posicin sitio j respecto sitio referencia : azimut (realmente back-azimut) : direccin de propagacin del frente de ondas resp. N = 180 i: ngulo incidencia ( 90) v app : velocidad aparente con que frente barre arreglo [v c, ) -, f(i, v c ) s = 1/v app : lentitud (constante para un rayo especfico) s/km local o regional s/ telessmico parm. rayo: 1/(v app p), p = 6371 /180 111.19 km/ - k = s = /v app = 2 / nmero de onda (km -1 ) j : tiempo de retraso de sitio j respecto sitio de referencia >0: llegada antes a j que a sitio referencia

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2 = t 2 -t 1 = L/v c retraso sitio 2 resp. a 1 v app = d/(t 2 -t 1 ) = v c /sen i i) Si diferencias altitud entre sitios

Ruido existe en todo registro (amplitudes ~ 10 -3 10 -8 cm) dos fuentes: - instrumentacin (sensor, digitalizador, amplificador) trmico (mov. browniano masa, muelle) -1/ m, h,

Fuentes de Ruido Cultural: Por trfico y mquinas. Frecuencias altas (>2-4 Hz). Cambia mucho entre noche y dia. Disaparece rpido con distancia de la fuente y con profundidad. Viento: Similar a ruido cultural, pero por el acoplamiento de estructuras grandes que se mueven en el viento, puede tener ms frecuencias bajas. Ocano: Ms grande cerca de las costas, tiene periodos de la mitad a las ondas en el ocano, 0.5*(10-16 segundos). Puede tener amplitudes hasta 20.000 nm cerca de la costa en tormentas.

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La Fuente de el pico microssmico El pico microssmico (8 seg en el Pacfico, 3-5 seg en el Atlntico) es causado por ondas estacionarias en la costa. Las ondas estacionarias son la interaccin entre ondas llegando a y saliendo de la costa.

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Ruido Del Sensor Ruido de un 4.5 Hz Geofon El ruido del sensor es ms que el ruido de la Tierra (Low Noise Model)

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Ruido

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existe en todo registro

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Diferente contenido de frecuencias diferentes fuentes cmo observar y medir el ruido? dominio t: depende ancho de banda del filtro usado Estacin MOL (Serv. Sism. Noruego) 40 km del Mar del Norte Amplitud en cuentas Frecuencia dominante del ruido Desplazamiento

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Dominio f espectro de densidad de potencia del ruido en aceleracin, P a ( ) u(t): ms -2 U( ): ms -1 u(t): ms -2 p(t): m 2 s -4 (ms -2 ) 2 u(t): ms -2 PSD(t): m 2 s -3 (ms -2 ) 2 /Hz P a ( ): (ms -2 ) 2 /Hz P v ( ): (ms -1 ) 2 /Hz representacin ruido:P d ( ): (m) 2 /Hz p(t) = u 2 (t) Potencia instantanea Regresar a acceleracin:

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RUIDO

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Ruido: generalidades y curvas de Peterson (1993) * componentes horizontales > vertical * reduccin a profundidad p.ej. enterramiento 0.5 m sitios temporales reduccin ++ fluctuaciones T superficie * modelos globales (NHNM y NLNM -new (global) high/low noise models- ) (Peterson, 1993) 75 estaciones en todo el mundo: lmites sup. e inf. * generalmente ruido int. continentess. >) * anlisis emplazamiento: t momentos da/semana/estaciones

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Ruido

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Ruido en GSN

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Ruido y localizacin

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Variabilidad de Ruido

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Lo Nuevo En la decada pasada fue rediscubierto que se puede estimar la funcin de Green (o algo similar) entre dos estaciones, haciendo una corelacin cruzada de registros largos de ruido. Primero mapas de velocidad de grupo, ahora hacen mapas de velocidad de fase que se puede trasladar a modelos 3D de velocidad. El ruido es ms grande < 30 segundos, por eso solo tenemos seal para ondas de superficie con sensitividad a profundidades 30 km (muy aproximadamente). Ya tenemos una explocin en el uso de ruido como seal, en estudios de la estructura de la Tierra, en escala regional hasta escalas de exploracin.

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Ruido como seal Shapiro, Campillo et al 2005

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Ejemplo: Cascadia Calkins et al, JGR 2011

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Velocidad de fase, Onda Rayleigh 12 segundos Ekstrom, Abers, Webb 2009 ??

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Velocidad de Grupo y Fase en Mxico Lo ms nuevo: Gaite, Iglesias, Villaseor, Herraiz, Pacheco 2012

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Gaite, Iglesias, Villaseor, Herraiz, Pacheco 2012

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Ahora: cambios en velocidades Ahora: Monitorear volcanes, campos de exploracin, zonas de subduccin (Mxico) para buscar cambios en velocidades con tiempo.