Achisina 29Jul2014 JRuiz Paredes

Caracterizacin de terremotos y sismos superficiales en Chile

Javier A. Ruiz

Departamento de Geofsica

Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas

Universidad de Chile

Charla ACHISINA, Julio 29, 2014 Javier A. Ruiz Paredes 2

Contenidos de la presentacin

Contexto sismotectnico de Chile

Actividad ssmica superficial observada en la subduccin Chilena

Revisin breve de eventos corticales

Tcnicas de modelamiento del movimiento del suelo

Modelamiento de datos reales y estudios tericos

Conclusiones y discusin


En Chile ocurren frecuentemente todo tipo de terremotos

Subducin Chilena

Tasa de convergencia Placa Sudamericana y de Nazca, ~ 7 cm/ao


Sismicidad Chile Central 2000-2013


Thrust

Outer rise

Sismos Profundidad Intermedia

Corticales

f

o

s

a

c

o

s

t

a

Distance (km)

Sismicidad en Profundidad


Placa ocenica

Fosa

Placa continental

Grandes y mega terremotos interplaca

Sismos intraplaca superficiales

Sismos profundidad intermedia

Falla normal

Falla inversa

Esquema: Tipos de Terremotos y Fallas, Zona de Subduccin (Japn)

After Headquaters for Earthquake Research Promotion (SUIHON)

Sismos y Terremotos Superficiales en Chile


Revisin de Sismos Superficiales Intraplaca en Chile

La mayora de ellos ha ocurrido a lo largo de la zona de andes cordilleranos y piedemonte

El sismo de 2001, Mw 6.3, en Aroma, norte de Chile.

El sismo del 2004, Mw 6.4, ocurrido en Curic en Chile central.

En April del 2007, durante la crisis ssmica en el fiordo de Aysn ocurri un sismo Mw 6.2 que fue seguido por un tsunami local causado por un deslizamiento de tierra.

Otros eventos corticales que han causado daos durante el Siglo XX,

El terremoto de Punta Arenas, en 1949, ML 7.5 que ocurri a lo largo de la Falla de Magallanes.

El terremoto de las Melosas, en 1958, ocurri en la cordillera de los Andes en las cercana de Santiago, con magnitud Mw 6.3.


(Faras et al., 2005)

(Fuente, NEIC/USGS)

Terremoto de Aroma, Mw 6.4, 2001

24 Julio 2001

Depth : 15 km

Falla de rumbo

Right-lateral strike-slip fault


Terremoto de Curic, Mw 6.5, 2004

28 Agosto 2004

Depth : 16 km

Falla de rumbo

(Fuente, NEIC/USGS)


Sismo de Aysen, Mw 6.2, 2007

(Vargas et al. 2013)

Secuencia de eventos

21 Abril 2007

Profundidad: 16 km

Falla de rumbo


(Alvarado et al., 2009)

Las Melosas, 1958, Mw 6.3

4 Septiembre 1958

Profundidad: 5-9 km

Falla de rumbo

Santiago


Terremoto outer rise, Mw 7.0, 2001

9 Abril 2001

Mw 7.0

Depth : 15 km

Falla Normal

(Clouard et al., 2007)

Tcnicas de Modelamiento


Estimacin del movimiento del sueloAceleracin, velocidad, desplazamiento?

Approach numrica

Propagation ?

Site ?

Source ?

Simulacin dinmica o cinemtica de la

ruptura de fuente ssmica

Approach emprica

Base de datos aceleromtricas

- Indicadores de movimiento del suelo (PGA, PGV, duracin de fase fuerte,)

- Relaciones (Leyes) de atenuacin- Acelerogramas sintticos


Funciones de Green Numricas / Empricas

Evolucin Temporal de la Ruptura Ssmica

Principios de modelos cinemticos de ruptura de la fuente

Modelo de deslizamiento heterogneos k-2

Clculo sismograma sinttico

Fuente

Trayecto

Sitio


Modelamiento Cinemtico

Estas tcnicas se pueden aplicar en :

Estudio de la fisica de la fuente ssmica.

Problemas de inversin de la fuente.

El rea de la Ingeniera de Terremotos.

Se pueden calcular sismogramas sintticos banda-ancha (baja y alta frecuencia, en campo completo) a distancias cercanas de la falla.

A distancias cercanas, los efectos de fuente extendida son dominantes (efectos de directividad, hanging-wall/foot-wall, proceso de ruptura, distribucin de slip, geometra del plano de falla). Estas tcnicas toman en cuentas estos efectos.


u

(

k

)

Amplitud Espectro de Fourier 2D Espacial

Distribucin de desplazamientos sobre plano de falla

Evolucin temporal : tiempos de ruptura

(Bernard et al., 1996; Ruiz et al., 2007)

Modelos de Ruptura Estocasticos k-2

k-2

Mw 7.0


Evolucin espacio/tiempo de la velocidad de deslizamiento sobre el plano de falla

Modelos de Ruptura Estocsticos k-2

Aplicacin a Datos Reales y Estudios Tericos


Qu ocurri despus del terremoto de Maule, Mw 8.8, del 27F 2010?

El 11 de marzo 2010, varias rplicas se gatillaron en la zona norte de la zona de ruptura de Maule, en las cercanas de Pichilemu.

Entre ellos, dos grandes sismos, Mw ~ 7.0 y 6.9

Eventos superficiales intraplaca costeros en falla normal - eventos nicos y registrados por primera vez - que ocurrieron en la placa Sudamericana, como posible respuesta a un mega terremoto de contacto.


Distribucion del desplazamientocosismico invertido con datos telesismicos y ondas superficiales.

Desplazamientos, terremoto de Maule, 27F 2010, Mw 8.8

(Lay et al., 2010)

Epicentro


(Ryder et al., 2012)

Sismicidad Marzo 20 Junio 2, 2010

Pichilemu

Evento 1, 14h39

Evento 2,14h55


En nuestro estudio

Se analizaron los eventos ssmicos ms grandes, Mw ~ 7.0 y 6.9, para determinar la geometra de ambas fallas, usando distintos tipos de datos sismolgicos y geodsicos.

El objetivo, en vista de los antecedentes sismolgicos, proveer un modelo de ruptura de fuente ssmica de ambos eventos con una interpretacin tectnica que explique los distintos tipos de datos existentes.


Planos de falla propuestos por Ryder et al. (2012)

Planos de Falla y Mecanismos focales (gCMT/NEIC)

Evento 1Mw 7.0Depth : 10 kmFalla Normal

Evento 2Mw 6.9Depth : 20 kmFalla Normal Vertical


Objetivos del Estudio

Objetivo principal: Usando modelos cinemticos constreir la geometra de los planos de falla.

Proponer un modelo de ruptura cinemtico para ambos terremotos que pueda explicar distintos tipos de datos (GPS cossmicos, registros de periodo corto y datos de velocidad banda ancha de estaciones telessmicas)

Usar un modelo estocstico k-2 y modelar datos y registros en el campo cercano a distancias cercanas a la falla.


Slip distribution

Rupture times

Para un modelo de ruptura cinematica se necesita especificar, el desplazamiento, tiempos de ruptura y la velocidad de desplazamiento sobre el plano de falla, y propagar las ondas ssmicas en el medio.


Fault diverging splay array

Event 2

Event 1Fault Model Proposed

(Ruiz et al., 2014)


Importancia: Primer terremoto superficial registrado por la red de acelerografos (K-Net, KIK-Net), en Japn, RED que fue instalada con posterioridad al Terremoto de Kobe.

Caso de Estudio: Terremoto Yamaguchi, Japn, Mw 5.9, 1999, Japn

Profundidad 10 km

Falla de Rumbo

Se usaron funciones de Green Empricas, es decir, registros de eventos de pequea magnitud registrada por la misma red para modelar la propagacin de ondas

(Ruiz et al., 2013)


Objetivo: modelar los registros observados en desplazamiento, velocidad, y aceleracin.

En base a estudios previos se fija la magnitud, la geometra de la falla y se generan desplazamientos estocsticos.

Modelo otro estudioModelo Generado estocsticamente


(Ruiz et al., 2013)

Comparacin simulacin y observaciones


Comparacin de Niveles de PGA Observados y Modelados

(Ruiz et al., 2013)


Estudios Tericos Simulacin de ruptura para la Falla de San Ramn

Traza de la FallaFalla Inversa


L

L

L

L

3

0

k

m

3

0

k

m

3

0

k

m

3

0

k

m

6.6 < Mwmax < 7.1

W

L 30 km W 18 km

38

u (10-4 a 10-5) x L ; 3x1010 Nm

M0 = A u

Maxima profundidad

sismognica de la ruptura?

Estimacin de la Geometra de la Falla de San Ramn

(Armijo et al., 2010)

Estimacin Rangos Magnitud ->


Se Modelan Escenarios Hipotticos de Ruptura

Parmetros a estudiar

Se generan varias distribuciones estocsticas del desplazamiento

Variacin de la posicin del hipocentro

Velocidad de ruptura

Rise-time


Escenarios hipotticos de ruptura

Se modelan los movimientos del suelos (desplazamientos, velocidad y aceleraciones) en una red de estaciones

Magnitud, Mw 6.9

Dimensiones del Plano de falla

L = 30 kmW = 16 km

Geometra/OrientacinStrike = 358Dip = 40Rake = 113


On going Rupture AnalysisNO existen datos de terremotos: los resultados se pueden estudiar y comparar con Leyes Empricas de Atenuacin.

En PGA, se obtiene buenos niveles del maximo de la aceleracion a distancias cercanas.

A mayores distancias ( R> 5-10 km) deficiencias en el nivel de PGA.

Mayores aceleraciones se obtienen en la vecindad de la traza de la falla, y en superficie en la zona del hanging-wall.


Ejemplo PGA promedio para ruptura norte-sur

R

u

p

t

u

r

a

N

o

r

t

e

a

l

S

u

r

Incremento nivel PGA

Conclusiones


Conclusiones Modelo cinemtico k-2 permite modelar razonablemente los

movimientos del suelo a distancias cercanas

El uso de funciones de Green empricas (registros de aceleracin de eventos de pequea y moderada magnitud) mejoran notablemente el contenido de radiacion en alta frecuencia (Estudio de Yamaguchi, Japn y en el caso del terremoto destructor superficial de LAquila, Italia, Mw 6.3)

Necesidad de contar con registros de pequenos sismos en una red de acelerografos

Falla en dip-slip costeras como las de Pichilemu primeras en registrarse instrumentalmente. Existen en otras Zona a lo Largo de Chile?. Se pueden gatillar con otro gran terremoto de subduccin?.

En contar con una de buena cobertura, permitira seguir detectando micro-sismicidad en la zona cordillerana (Sistema de Fallas San Ramn)


Agradecimientos

Parte de los trabajos presentados fueron finaciados, o parcialmente financiados por Fondecyt (Proyecto Iniciacin No. 11100134) y el DRI (Departamento de Relaciones Internaciones) de Conicyt (Proyecto Chile-USA2010-01).

Algunos resultados son gracias a financiamiento provenientes de Ncleo Milenio (Grant P06-064-F), y Proyecto Fondap (CEGA, proyecto nmero 15090013).

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