Mecanismo focal de terremotos en Perú: 30 de mayo de 1990 y 18 de abril de 1993

      En este trabajo, se presenta un estudio del mecanismo focal y dimensiones de dos terremotos ocurridos recientemente en la República del Perú: el de 30 de Mayo de 1990 (mb=6.1) y el de 18 de Abril de 1993 (mb=6.0). Estos terremotos similares en magnitud, se han producido en distintas regiones y a diferentes profundidades: h≤33km el de 1990 (foco superficial) y h=100 km el de 1993 (foco intermedio). Por tanto, estos dos terremotos tienen diferente origen.

      En el Capitulo I, se presenta brevemente la sismicidad que ocurre en el Perú en función de su profundidad y magnitud, asi como los mecanismos focales de terremotos de Perú publicados en diversos estudios.

      La presentación de los métodos usados en el estudio de la fuente sísmica y de las teorías sobre las cuales están basados, se realiza en el Capitulo II. En este Capitulo, se describe el método que utiliza la polaridad de las ondas P para el cálculo del mecanismo focal a partir del algoritmo de Brillinger et al, (1980), la metodología desarrollada por Nábélek (1984) para la modelización de ondas P y SH y la técnica del análisis espectral a partir del modelo de Brune (1970-1971).

      El Capitulo III, está consagrado a describir el tipo de registros utilizados en este estudio. Se presenta las técnicas de procesamiento de datos digitales y el problema del filtraje de la señal. Por último, se describe la ventaja de utilizar registros de banda ancha para mostrar la complejidad de la fuente sísmica.

      En el Capitulo IV, se realiza la aplicación de los métodos antes mencionados a dos terremotos ocurridos en Perú. En este Capitulo, se analiza detalladamente los resultados obtenidos con cada método a fin de comparar dichos resultados.

      Finalmente, en el Capitulo V se presentan las conclusiones obtenidas en este trabajo y en los Anexos 1 y 2 los espectros calculados a partir de registros de ondas internas para los terremotos tema de este estudio.

I.- DESCRIPCIÓN DE LA SISMICIDAD EN PERU 5
I.1.- Mecanismos Focales g

II.- METODOLOGÍA 12
II.1. Orientación de la Fuente Sísmica 12
II.2 Modelización 14
II.3 Análisis Espectral 18

III.- ADQUISICIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS. 20

IV.- APLICACIÓN A TERREMOTOS OCURRIDOS EN PERU 29
IV.1 El Terremoto del 30 de Mayo de 1990 31
IV.2 El Terremoto del 18 de Abril de 1993 47

V. CONCLUSIONES 58

BIBLIOGRAFÍA 64

ANEXO 1 69

ANEXO 2 76

      V.1.- Terremoto del 30 de Mayo de 1990.
      El mecanismo focal obtenido a partir de la polaridad de onda P y por la modelización de las formas de onda (período largo, banda ancha) corresponde a un movimiento de falla inversa cuyo eje de presión P es próximo a la horizontal y orientado en la dirección NE-SW. Sin embargo, existen ligeras variaciones en la orientación de los planos nodales obtenidos con ambos métodos (Tabla 17). El plano nodal con buzamiento al NE, varia de una orientación φ=320.6° (polaridad onda P) a φ=325.0° (modelización) y el plano con inclinación al SW varia de φ=123.8° (polaridad onda P) hasta φ=166.3° (modelización). La mayor variación es observada para el plano que buza al SW. En la solución obtenida a partir de. la polaridad de ondas P, este plano presenta valores para su desviación típica del orden de 17° para su azimut y de 32° para su ángulo de deslizamiento; estos altos valores son debidos probablemente a la poca densidad de información existente al oeste de la esfera focal (Figura 18, Tabla 5). En la solución obtenida a partir de la modelización de las formas de onda, los planos nodales presentan una orientación próxima a NS. La buena correlación entre los sismogramas observados y sintéticos, permite considerar a esta nueva orientación para la fuente sísmica como la más correcta. Así mismo, esta orientación es coherente con la calculada por Harvard-CMT (Figura 28B).

      El mecanismo focal y la orientación de los planos de falla obtenidos para el terremoto del 30 de Mayo, son similares a los calculados para otros terremotos ocurridos en la región subandina (Figura 3) y con los obtenidos a partir de estudios de microsismicidad (Dorbath et al, 1991). Así mismo, la orientación de los principales ejes de esfuerzo son coherentes con los descritos para esta región por Sebrier et al, (1988) y Lindo (1993)

      Suárez et al (1983), define que los terremotos que se producen en la region subandina presentan profundidades entre 5-28 km y que en muchos casos los mecanismos focales muestran planos de falla con buzamientos entre 30° y 600. La profundidad y los parámetros del mecanismo focal del terremoto del 30 de Mayo, se encuentran dentro de estos rangos.

      Los valores para el momento sísmico y radio de fractura obtenidos a partir de la modelización de ondas (M_o 5.1×10¹⁸ Nm, r= 25 km) son idénticos a los calculados desde el análisis espectral de ondas internas (M_o= 5.6×10¹⁸ Nm, r= 24.4 km). El valor obtenido para el momento sísmico escalar, es coherente con el calculado por Harvard-CMT (M_o=7.7×10¹⁸ Nm).

      A partir de la modelización de registros de periodo largo, Suárez et al (1983) analiza dos terremotos ocurridos próximos al epicentro del terremoto del 30 de Mayo. Estos terremotos se produjeron el 19 de Junio de 1968 (h=24 km; M=6.1; Mo=1.96×10¹⁹ Nm) y 20 de Junio de 1968 (h=26 km; M=5.8; M_o=4.95×10¹⁷ Nm) (Figura 3). Los mecanismos focales y profundidad de estos eventos son similares a los obtenidos para el terremoto del 30 de Mayo. Sin embargo, el evento del 19 de Junio de igual magnitud y profundidad que el ocurrido el 30 de Mayo (este estudio), habría liberado más energía sísmica (M_o=1.96×10¹⁹ Nm). Estas diferencias, probablemente se deba al diferente tipo de información sísmica utilizada en su estimación.

      La importancia de los datos de banda ancha, se refleja en la calidad de la información utilizada para el análisis del proceso de ruptura del terremoto del 30 de Mayo de 1990. Es debido a esta información, que ha sido posible identificar la ocurrencia simultanea de un segundo evento 1.4 segundos después del primero, separados por 5.1 km en dirección N65°E. El mecanismo focal para este segundo evento, corresponde a un movimiento de falla inversa con planos nodales orientados en dirección NS y NNW-SSE (φ=177°; φ=321°). La profundidad estimada es de 21.3 km y un radio de fractura de 18 km. Así mismo, se ha identificado la ocurrencia de tres asperezas asociados al primer evento. con radios de fractura de 5, 9 y 11 km respectivamente. Esta complejidad de la fuente, seria dificil de observarse en registros de período largo.

      V.2.- Terremoto del 18 de Abril de 1993.
      La orientación de la fuente sísmica obtenida a partir de la polaridad de ondas P y por la modelización de las formas de onda, son prácticamente idénticas (Tabla 18). El mecanismo focal corresponde a un movimiento de falla normal con planos nodales orientados en dirección NE-SW y eje de tensión horizontal T en dirección NW-SE. Estos resultados son cuantificados con la excelente correlación entre las formas de onda observada y sintética de los registros de banda ancha. La profundidad del terremoto ha sido estimada en 106 km, similar al obtenido por Harvard – CMT.

      Los pocos mecanismos focales calculados para terremotos de profundidad intermedia (Región central del Perú), corresponden a movimientos de falla normal cuyos planos nodales se orientan en dirección NW-SE (Stauder, 1975) (Figura 4A). La orientación obtenida para los planos de falla del terremoto del 18 de Abril, no corresponde a esta característica, ellos se orientan en dirección NE-SW. Sin embargo, la orientación de los principales ejes de esfuerzo (T y P) es coherente con el descrito por Stauder (1975) para esta región (Figura 4A).

      Los valores para el momento sísmico y radio de fractura obtenidos a partir de la modelización de ondas (M_o= 4.58×10¹⁸ Nm, r= 17.6 km) son coherentes con los calculados desde el análisis espectral de ondas internas (M_o= 4.38×10¹⁸ Nm, r=18.3 km).

      La simplicidad de la función temporal de la fuente sísmica obtenida en este estudio para el terremoto del 18 de Abril, se debe al efecto de filtrado de la señal sísmica. Al eliminar el ruido presente en los registros utilizados en la modelización, también se ha eliminado detalles de la fuente sísmica; sin embargo, las dimensiones obtenidas para, la fuente, son coherentes con los calculados por Harvard – CMT.

      Finalmente, en este trabajo por primera vez se utilizan datos sísmicos digitales de banda ancha para el estudio de terremotos ocurridos en Perú. Asi mismo, se inicia el estudio de las dimensiones de la fuente sísmica a partir del análisis espectral de ondas internas.