III ENCUENTRO DE JÓVENES INVESTIGADORES

"SISMICIDAD LOCALIZADA EN LA REGIÓN SUR DE LA PROVINCIA DE

MENDOZA"

Estudios de la Tierra y el Espacio, Cambio Climáticos y Naturales. Catástrofes

Naturales.

CONICET - Instituto Geofísico Sismológico "Ing. Fernando Volponi" (IGSV) -

FCEFyN - UNSJ

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ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN.

La provincia de Mendoza ha sufrido en los últimos 100 años sismos destructivos que han afectado drásticamente las poblaciones. La región de estudio, ubicada en el sector austral de dicha provincia presenta en sus historia el sismo de M ~ 6.0 (NEIC - PDE) ocurrido el 30 de mayo de 1929. El mismo causo numerosas pérdidas humanas y daños a estructuras en las poblaciones de Villa atuel y Las Malvinas (Lunkenheimer, 1930). El epicentro de este sismo fue atribuido a la falla Malvinas, ubicada en el borde oriental del bloque San Rafael. Costa et al. (2006) , considera a las fallas Las Malvinas, Aisol, Valle Grande y Cerro Negro, estructuras potencialmente sismogenicas. Es de notar que la región tiene gran relevancia industrial, agrícola, ganadera, minera y petrolera, e incluye: las ciudades de San Rafael, General Alvear, Malargüe, las poblaciones de Villa Atuel, Real del Padre, embalses del Nihuil, Valle grande, y Agua del Toro. A partir de catálogos internacionales/nacionales y experimentos regionales, se conoce que la región es sísmicamente activa en corteza y placa de Nazca Subducida. La interacción entre la placa de Nazca y la placa Sudamericana ejerce un factor fundamental en la geodinámica de la región. El régimen compresivo de la región es el responsable de la existencia de fallamiento inverso y estruct uras con distintas geometrías, como plegamiento por flexión de falla, por propagación de falla, corrimientos y retrocorrimientos paralelos a las capas.

Respecto a experimentos sismológicos realizados en la zona, entre Noviembre/2000 - Mayo/2002 operó una red de estaciones en una transecta aproximadamente este-oeste a los ~36°S (Chile-Argentina Experiment, CHARGE, Arizona University y Universidad Nacional de San Juan) y actualmente dentro del proyecto PICTO N° 254 opera el Experimento BSR (Bloque San Rafael). Spagnotto (2013) y catalogo NEIC - PDE, muestran sismicidad en esta zona, aunque no se ven patrones definidos, pero se ve la necesidad de más y mejores localizaciones. Registros de sismicidad local y regional ya obtenidos y otros a obtener forman la impor tante base de datos que permitirá alcanzar los objetivos existentes.

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OBJETIVO.

General: Aportar al conocimiento sismotéctonico y de riesgo sísmico de la región. Específico: Localización y cuantificación de la sismicidad cortical y su relación con las fallas conocidas y/o inferidas en superficie y con los rasgos geomorfológicos y particulares de la tectónica regional.

DATOS.

Los datos utilizados corresponden a los obtenidos por la red de estaciones sismológicas temporarias instaladas entre los y de latitud sur y entre los y de longitud oeste (Ver Figura 1). Las mismas forman parte del experimento denominado (Bloque San

Rafael).

Figura 1 - Red de estaciones sismológicas del experimento BSR (Triángulos rojos).

METODOLOGÍA.

El procesamiento de los datos obtenidos por la red de estaciones del experimento BSR se realizó mediante la metodología de localización individual de eventos empleada por el programa HYPOCENTER 3.1 (Lienert et al. 1986). El mismo está escrito en Fortran . En su primera etapa el algoritmo hace una elección estimativa del hipocentro y tiempo origen , una forma de realizar esto es tomar como valor inicial la localización y tiempo de arribo de aquella estación en que el tiempo de arribo es menor. Con el fin de tender a la linealización del problema, se asume que el hipocentro real está suficientemente cercano a este valor inicial adoptado, de modo que los residuos

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calculados para el hipocentro de prueba serán función lineal de las correcciones hipocentrales (Havskov y Ottemoller 2 0 1 0). En una segunda etapa el software analiza los datos de las distintas fases disponibles para determinar una primera localización, esto se hace mediante el cálculo de los residuos de tiempo de viaje, tomándose como localización inicial aquella que presente el mínimo residuo (Havskov y Ottemoller ). Luego se toma esta localización como la nueva entrada para la siguiente iteración. El método continúa hasta hacer el residuo lo suficientemente pequeño siguiendo un criterio determinado de convergencia.

En el presente trabajo se procesaron un total de 7 meses de información y el aná lisis de los datos consistió en varias etapas:

• Para cada registro obtenido por la red de estaciones sismológicas del experimento , se realizó una cuidadosa inspección visual con el objeto de encontrar los eventos sísmicos para su posterior localización.

• Identificación del evento en cada estación. • Se realizó el picado de las fases y en las trazas digitales. Cuando fue necesario, se

utilizaron filtros pasa - banda de a y de a para identificar con mayor claridad las fases y respectivamente.

• De acuerdo a la calidad observada de los datos, se asignaron pesos a cada fase. Estos se aplicaron según el siguiente criterio:

♦ Cero o ningún peso indican una excelente lectura y que la fase está siendo considerada en un 1 0 0% para la localización del evento.

♦ Dos ( 2 ) , la fase está siendo considerada en un 5 0 % para la localización del evento sísmico.

♦ Tres ( 3 ) se considera un 2 5 °% de la fase. ♦ Cuatro ( 4) indica la imposibilidad de leer la fase. La misma no es considerada

para la localización del evento.

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♦ Nueve (9) toma la diferencia de tiempo S — P para el cálculo del hipocentro. Este fue utilizado siempre en las lecturas de fase P y S de las estaciones PUMA y BLS ya que las mismas poseían mal el tiempo.

Picado de fases y filtrado.

Cada sismograma fue visualizado cuidadosamente con el objeto de identificar los tiempos de llegada de las ondas P y S. En todo momento se tuvieron en cuenta la relación señal - ruido, la distancia epicentral y la energía liberada por la fuente sísmica. Éstos son factores que intervienen en la forma del registro y el análisis efectivo de la señal sísmica, y por lo tanto una mala condición en ellos genera situaciones donde la aplicación de ciertos métodos, como el uso de filtros de frecuencia, se hace necesaria para identificar y determinar de manera confiable las fases de las ondas que son de interés. Los filtros de frecuencia resultaron una útil herramienta en aquellos casos donde la relación señal/ruido era baja. Estas herramientas digitales tienen el propósito de remover o atenuar a un nivel mínimo de amplitud parte del espectro de frecuencias del registro digital. De acuerdo a la parte del espectro que dejan pasar y a que parte atenúan, estos se pueden clasificar en tres tipos (ver Figura 2):

• Filtro pasa alto: Este filtro remueve la señal cuya frecuencia está por debajo de la frecuencia de corte.

• Filtro pasa bajo: Este filtro esta caracterizado por atenuar las frecuencias mayores a la frecuencia de corte.

• Filtro pasa banda: Es un filtro que deja pasar un determinado rango de frecuencias y atenúa el resto.

Figura 2 - Curva logarítmica de la relación frecuencia/amplitud de f iltros de frecuencia ideales.

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La operación de filtrado es muy común en el procesamiento de una señal digital. De esta manera, haciendo uso de dichas herramientas se tiene:

Picado de la Onda P.

En el caso de una clara señal proveniente del sismo y teniendo una buena relación señal/ruido, se realizaron sucesivos aumentos o zoom de la imagen de la traza de componente vertical, a fin de seleccionar con mayor precisión la llegada de la onda . (Ver Fi gura 3).

Figura 3 - Sismograma de evento local cuya llegada de señal es clara.

Para el caso contrario, (Figura 4) en aquellos registros donde la relación señ al/ruido es baja y donde se presenta una gran dificultad para identificar la llegada de la señal sísmica, se aplicó un filtro pasa - banda de 5 al 0 //z. o bien de 1 0 a 1 5 //z. Los mismos permitieron orientar la búsqueda del arribo de dicha onda. El uso del filtro se realizó solo para la identificación de la fase. El picado se hizo sobre la traza sin filtrar.

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Picado de la onda S.

Figura 4 - A) Sismograma con baja relación señal/ruido. B) Se utilizó un filtro de 5 a 10 Hz para aumentar la relación señal/ruido.

El proceso de picado es similar al de las ondas . La identificación del arribo de la onda es difícil debido a su superposición con el resto de las fases intermedias que arriban luego de la onda , o bien debido a la llegada de la onda en forma emergente. Se optó muchas veces por no picarla. Esto se hizo con el fin de no sumarle error al proceso.

Para los casos donde se identificó la llegada de dicha fase se utilizó un filtro pasa - banda de a con el fin de visualizar en mejor medida el arribo de la onda, ver Figura 5. En aquellas estaciones que poseen las tres componentes como

el picado se realizó en las componentes horizontales ( J V - S ; E - W ) .

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Figura 5 - A) Difícil determinación de la llegada de onda S. B) Uso del filtro pasa banda de 1 a 5 Hz para la correcta identificación del arribo de la fase S.

Se localizaron un total de 142 eventos sísmicos locales (Ver Figura 6). El modelo unidimensional de velocidades utilizado para el cálculo de los tiempos de arribo teóricos fue el obtenido por Lupari (2014)

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72* -71° -70° -69° -68° -67°

0 50 100 200 300

Figura 6 - Distribución en planta de la sismicidad local situada en la región de estudio. Estaciones sismológicas del experimento BSR (Triángulos rojos).

RESULTADOS E INTERPRETACIÓN.

La sismicidad cortical localizada en la región de estudio, registrada durante los 7 meses procesados, se encuentra restringida casi en su totalidad a los primeros de profundidad. Se obtuvieron localizaciones con errores horizontales < 10 km y errores verticales < 15 km (Figura 7). En la Figura 6 se muestra la distribución de sismos corticales localizados en la región de estudio.los mismos han sido destacados con distin tos colores de acuerdo a su relación con las estructuras geológicas de la zona. Los sismos de color celeste están ubicados en las principales fallas de Faja Plegada y Corrida de Malargüe , en la cual el régimen compresivo invierte principalmente las fallas Triásicas-Jurásicas de Cuenca Neuquina de rumbos .

Los sismos indicados con color rosa, son aquellos sismos relacionados al posible cambio de estrés estático producto del sismo , del de febrero de , Maule - Chile 9

(Spagnotto 2013), ya que se ubican en una zona en donde según catálogos globales (VV£7 C, ), no existía sismicidad anterior a dicho sismo. Spagnotto y Triep 2 0 1 2 , encuentran un aumento de más de 9 veces en la sismicidad,

Error en Latitud Error en Longitud

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 5 7 59

Limite Superior del Intervalo Unite Sup«™ del Intervalo

Error en Profundidad

1 2 3 4 5 5 7 8 9 10 11 12 13 14 Limita Superior del Intervalo

Figura 7 - Histogramas realizado con los errores cometidos en la determinación de los parámetros espaciales de localización (Latitud, Longitud y Profundidad) .

En color rojo se muestran los sismos relacionados al sismo del día de junio de el cual está ubicado a los de profundidad. Dicho sismo y sus principales réplicas fueron reportados por catá logos Internacionales y por la red chilena de sismología. El principal aftershock , ocurrió a las 19 : 2 5 : 2 2 .6 del mismo día en los 3 6 . 2 1 1 °5, 70.943° O y 1 6 . 7 fcm de profundidad. El mecanismo focal reportado por , es de rumbo, y se interpreta que el plano solución es de rumbo dextral. Dicho plano es sugerido por la distribución de aftershocks (Cembrano, 2 009).

En este trabajo, la sismicidad es muy escasa en el Bloque San Rafael, pero en Color Naranja, se indican los sismos ubicados en las inmediaciones. Destacados con naranja

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más claro, se indican sismos que podrían estar relacionados a la Falla Las Malvinas considerando el error de sus localizaciones. En color amarillo mostaza, se indica un grupo de sismos que se destacan ya que se alinean con el cauce de los ríos Atuel y Diamante. Por último, indicados con color violeta, y más o menos alineados, se destacan los sismos relacionados Estructuras volcánicas en Payenia. Varios autores como, Bermúdez et al. 199 3, Ramos et al. ( 1999) y muchos otros, sugieren fallas por las que ascendería el magma que forma los extensos campos volcánicos.

CONCLUSIONES.

Al comparar la sismicidad localizada en el presente trabajo con la reportada por catálogos internacionales (NEIC - PDE), nacionales (INPRES) y por experimentos regionales que cubrieron la zona, se encuentra sismicidad no reportada anteriormente. Por ello que se destaca la gran importancia que tienen las redes locales al momento de estudiar, analizar y monitorear la sismicidad de una zona que particularmente presenta en su historia un terremoto destructivo ( ocurrido en mayo de ). El análisis de sismicidad aquí presentado exige mejorar las localizaciones realizadas, con el fin de definir las distintas zonas activas y poder relacionarlas a las diversas estructuras y a distintos fenómenos que ocurren en la zona. Particularmente se localizó, en el periodo estudiado, escasa sismicidad asociada al bloq ue San Rafael donde un total de 10 sismos (teniendo en cuenta sus errores de localización) podrían estar relacionados a la falla Malvinas ubicada en el borde oriental del Bloque. A su vez se encontró sismicidad alineada al los ríos Atuel y Diamante. Cabe destacar la importancia de realizar una localización de múltiples eventos con el fin de minimizar errores así como también mejorar el modelo de velocidades.

Como perspectiva futura, se propone realizar la resolución de mecanismos focales de aquellos sismos asociados a estructuras potencialmente sismogenicas.

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BIBLIOGRAFÍA.

Bermúdez, A., Delpino, D., Frey, F. y Saal, A. 1993. Los basaltos del retroarco extraandinos. 12° Congreso Geológico Argentino y 2° Congreso de Exploración de Hidrocarburos. Mendoza. Relatorio: 161-172, Buenos Aires. Costa C., Cisneros H., Solvarredi, J. y Gollucci, A. 2006. La neotectónica del margen oriental del Bloque de San Rafael: Nuevas consideraciones. Asociación Geológica Argentina. Serie D: publicación Especial N 6: JJ. 40. Cembrano J. y Lara L., 2009. The link between volcanism and tectonics in the southern volcanic zone of the Chilean Andes: A review. Tectonophysics 471, 96-113. Havskov J. & Ottemoller L. Routine Data Processing in Earthquake Seismology, 2010. Lienert, E. Berg, y Frazer N. 1986. Hypocenter: An earthquake location method using centered, scaled, and adaptively damped least squares bulletin of the seismological society of america , vol. 76, no. 3, pp. 771-783. Lúnkenheimer F. 1930. El terremoto submendocino del 30 de mayo de 1929. Observatorio Astronómico de La Plata. Contribuciones Geofísicas Tomo III, N° 2. La Plata. Lupari M.N. 2014. Localización de sismos locales y regionales entre latitudes 34.5°-36° S y longitudes 67.5°-70° O y su relación con las estructuras geológicas principales. Trabajo Final de Licenciatura en Geofísica, Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales, Universidad Nacion al de San Juan, Argentina. Ramos, V.A., 1999. Las provincias geológicas del territorio Argentino. Geología Argentina, Instituto de Geología y Recursos Minerales, Anales 29 (3): 41 - 96. Buenos Aires, Issn: 0328-2325. Spagnotto, S. L. 2013. Sismicidad entre 34.5°-36.5°S y 67°-71°O posterior al sismo de Maule, Mw=8.8, 27/02/2010 y distribuciones de deslizamientos en placa de Nazca para sismos de profundidades mayores a 100 km en secciones plana y normal entre 31-34°S". Tesis Doctoral, Universidad Nacional de San Juan. Argentina.

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