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

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Silvana Liz Spagnotto

2014-A

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Resumen

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


En la presente tesis se presentan estudios sismotectónicos en el ambiente de subducción de la placa de Nazca debajo de la placa sudamericana, entre los 31° y 36°S, y su relación directa con la sismicidad de la placa sobremontada. La tesis presenta dos grandes capítulos, relacionados con la evolución temporal de las investigaciones y el despliegue de estaciones sismológicas.

Por un lado la sismicidad entre 34.5° 36.5°S y 67° 71°O posterior al sismo de Maule, Mw=8.8, 27/02/2010, y por otro los sismos entre 31° 34°S de placa de Nazca subducida a profundidades mayores de 100 km y menores a 180 km en secciones plana y normal, y sismos colindantes con zona de transición entre ambas. Además en el primer capítulo se presenta una introducción sobre los conceptos teóricos utilizados.

En la primer parte del capítulo 2, se describe una estrecha área longitudinal orientada en la dirección NNO SSE, entre los 35° y 36° de latitud Sur, donde la sismicidad de corteza se vio incrementada en más de nueve veces en un período de tres meses después del gran sismo de Maule, Chile comparado con un período similar anterior a éste. El área coincide con el sector más septentrional de la fosa de las Loicas. Aunque la sismicidad fue localizada usando solo dos estaciones temporarias instaladas a aproximadamente 100 km al este, pudimos definir aceptablemente el área activada, la cual posee no menos de ~80 km de largo y ~18 km ancho. Las localizaciones de estos sismos y sus mecanismos focales, fueron resueltas con datos adicionales de estaciones regionales. Éstos ocurrieron en el sector noreste del área y sus mecanismos focales son normales y de rumbo. Se realizaron cálculos de cambio de esfuerzo estático usando el criterio de Coulomb, y suponiendo planos confinantes en los laterales de la fosa. El cambio del esfuerzo estático total en el área, varió de ~ 5 bar en el sector norte a ~ 4 bar en el sector sur. La contribución predominante en el valor total fue la componente normal, mostrando que el fenómeno de unclumping fue el proceso responsable de la activación sísmica. Este resultado es completamente consistente con la deformación dilatacional co sísmica observada con GPS en la región.

En la segunda parte del capítulo 2 se obtuvieron localizaciones mejor determinadas y un modelo de velocidades usando los eventos registrados en mayor número de estaciones en tres meses y medio. Ésto, luego de que se instalaran estaciones adicionales dentro del marco del proyecto PICTO N°254, Riesgo Sísmico, ANPCyT. El modelo arroja resultados consistentes, con la localización del sismo chileno Mw=6.0, 2012/07/06 publicado por CMT, en el retroarco con patrones de sismicidad cercana al río Atuel y con la inclinación de la placa obtenida de una publicación anterior.?La serie de aftershocks de ese sismo del 2012 registrada en nuestra red, resulta estar alineada en dirección NNE al igual que uno de los planos nodales del mecanismo focal y terminan hacia el norte en el complejo volcánico Holoceno San Pedro-Pellado. El mecanismo es de rumbo y casi idéntico al Mw=6.5 del 2004/08/28, que se ubica unos ~100 km al NNE muy próximo al volcán activo Planchón. También las profundidades de ambos son similares. Notablemente los epicentros de ambos sismos definen una línea con la cual se alinean, además de los dos volcanes mencionados, con otros dos volcanes activos. Ésto sugiere la posibilidad de existencia de una falla transcurrente que podría conectarse con la falla El Fierro que se extiende desde las proximidades del epicentro del sismo de 2004 hacia el norte. La falla transcurrente con el esfuerzo intermedio vertical ?2; podría haber facilitado el ascenso del magma. Finalmente se realizan algunas comparaciones de la sismicidad en la región antes y después del sismo de Maule.

En el capítulo 3 se resuelven por inversión de forma onda mecanismos focales profundidades y magnitudes confiables de ocho sismos. En tres casos los sismos muestran tendencia a ser resueltos como sismos dobles y en uno de éstos la solución no coincide con la que resulta de ser considerado como un solo evento. Para otros dos sismos resolvimos el mecanismo focal con los primeros movimientos de la onda P. Para el sismo de 2003 el plano de falla está definido por aftershocks determinados por Marlot et al. 2012, y para el de 2000 al plano de falla lo definimos por su asociación con el sismo de 2003. Las distribuciones de deslizamientos obtenidas por forward modeling usando mecanismos focales y profundidades resultantes de la inversión han mostrado modalidades de las rupturas en planos de falla del 2003 y 2000 y en los planos nodales del mecanismo. Todas las rupturas son unilaterales en sentido horizontal, excepto para el plano nodal buzante al este, del sismo en 2010. En cinco sismos las rupturas comienzan de abajo hacia arriba o por lo menos la zona del plano de falla que resultó con mayor deslizamiento está hacia arriba del inicio de la ruptura. Una excepción importante es el sismo de 2003 que es de arriba hacia abajo. Los sismos de 1993, 1998, 2003 tienen la particularidad de tener L/W<1 (L=largo de la falla en dirección del rumbo, W=ancho de la falla en dirección del buzamiento) contrariamente a lo que ocurre con los sismos de corteza en la placa sobremontada. En el sismo de 1993 esto podría ser consecuencia de limitaciones estructurales para L en sentido lateral y en el de 1998 por ubicarse en una acentuada curvatura horizontal de la placa con L tangente a esa curvatura. Valores máximos de deslizamiento son 0.7 m para el sismo de 1993 y de 0.1 a 0.4 m para los demás.

En los sismos de 1993, 1998, y 2002 relacionados a la placa plana toda la ruptura se desarrolla en el manto oceánico. Gans et al. (2011), muestra que hipocentros de sismos en placa plana están en el manto, pero en esta tesis podemos afirmar que no sólo el hipocentro sino toda la ruptura se desarrolla en éste. También la ruptura del sismo de 2003 está completamente en el manto. En cambio, en el de 2000 que está asociado con el de 2003, la ruptura atraviesa toda la corteza oceánica. Para los sismos de 1983, 2006 y 2010 estimaciones sugieren que: a) el de 1983 en la corteza y parte pequeña del manto para el plano nodal buzante al NE y sólo corteza en el buzante al este, b) el de 2006 en corteza y manto en ambos planos nodales, y c) el de 2010 sólo en corteza.

Los hipocentros de 2000 y 2003 se encuentran próximos entre sí y ambos muy cerca del Moho oceánico y resultan estar asociados. Los deslizamientos en el plano de falla del 2000 aumentó los esfuerzos normales sobre el plano de falla del 2003, ambos buzantes al oeste, variando desde ~ 1 bar cerca del hipocentro de éste sismo hasta ~0.6 bar en la parte profunda del plano. En su conjunto el proceso combinado de los dos sismos describe una ruptura de mecanismo normal, con desplazamiento hacia el este del bloque colgante respecto del bloque pie, que atraviesa toda la corteza y se introduce en el manto alcanzando profundidades de ~ 40 km desde el Moho. No tenemos conocimiento que haya sido documentado un proceso combinado de este tipo en sismos a profundidades intermedias en la bibliografía existente. 

El proceso de ruptura de los sismos en 2000 y 2003 describen en su conjunto una falla normal buzante al oeste con rumbo paralelo al outer rise que cuando se la rota a la posición horizontal resulta tener una sección más superficial con buzamientos de 56° y una más profunda de 65° que es consistente con la las fallas normales generadas en aquél. Esto sugiere fuertemente que la falla se ha originado en el outer rise.

Los deslizamientos producidos en ambos sismos, también vistos en conjunto, son consistentes con un bending propuesto por Nacif (2012) debido a fuerzas gravitatorias adicionales al slab pull por debajo de ~120 km debido a una densificación de la placa por una casi-completa eclogitización. A la profundidad de los sismos de 2000 y 2003 estarían actuando procesos de deshidratación además de las fuerzas de slab pull. Los sismos de 2001, 2006 y 2010, con profundidades ? 125 km tienen predominante componente de rumbo y se encuentran en zonas de la placa ya completamente eclogitizadas y por lo tanto sin procesos de deshidratación.

 


 
Abstract

 Seismicity between 34.5°36.5°S and 67°71°W after Mw = 8.8, 27/02/2010 Maule earthquake, and slip distribution in Nazca plate for earthquakes deeper than 100 km in flat slab and normal subduction between 31 34°S


Seismotectonic studies are presented in the environment of subduction of the Nazca plate beneath the South American plate, between 31° and 36°S, and its direct relation to the seismicity of the upper plate. The thesis presents two main sections related to the evolution of research and deployment of seismic stations.

On the one hand seismicity between 34.5° and 36.5° S 67° 71° W after Mw = 8.8, 27/02/2010, Maule, Chile earthquake, and on the other hand earthquakes between 31° 34°S in subducted Nazca plate to depths greater than 100 km in flat slab and normal or transition suduction. In the Chapter 2, we found in a narrow longitudinal Andean arc area, between 35°S and 36°S, crustal seismicity increased by more than nine times in the three-month period after the great Mw 8.8 Maule earthquake when compared to a similar period before the event. Here we explore how changes in Coulomb conditions associated with the mega-thrust earthquake triggered subsequent upper-plate events in the region. The localized seismicity defines an area of ~80 km long and ~18 km wide and NNW to NNE trend. Md magnitudes varied from 0.7 to 3.1 except for two earthquakes with Mw of 3.9 and 4.5, localized in the northern end of the area. We calculated the focal mechanisms for these two events as normal/strike-slip and strike-slip respectively.During 2011, a 13 temporary station network was installed in the trasarc region in Malargüe, Argentina. 60 earthquakes were localized in the study region during an 8 month period. Static stress change calculations were performed using Coulomb criterion, assuming major previously proposed structures as receiver faults. We used previously published earthquake source parameters and slip distribution for the Maule quake. The largest contribution to total static stress, up to 5 bars, comes from the normal component, suggesting that the unclamping was the main process responsible for seismicity activation. Our results are totally consistent with co-seismic dilatational deformation inferred from GPS observations in the region and subsidence in nearby volcanoes caused by magma migration.Three different Quaternary tectonic settings –extensional, strike-slip and compressional- have been proposed for the arc region at these latitudes. We found that the strike-slip regime is the most favorable, and only due to the unclamping produced by the Maule quake could the regime have temporarily changed to a normal/strike-slip regime. The activation of Quaternary NNE to N-trending dextral strike-slip faults with dextral transtensional movement is inferred to be caused by the unclamping phenomenon.


In the Chapter 3, mechanisms were obtained by waveform inversion (Kikuchi and Kanamori, 1982, 1991, Kikuchi et al. 1993) and slip distribution using direct modeling with the same software. Coulomb static stress changes were calculated using Coulomb 3.2 software (Toda et al, 2005, Lin and Stein, 2004). 

Particularly, the Mw=6.4, 16/6/2000 and Mw=5.7 7/1/2003 intermediate depth (~ 120 km) earthquakes were analyzed. These earthquakes are closely related to each other, with the first one, which breaks the oceanic subducted crust, increasing the Coulomb static stress around ~ 1 bar in the area where the rupture of the second one began (Figure 2). The rupture of the second event was developed in the mantle and penetrated into it to about 40 km in depth.

For the 2003 earthquake, the fault plane is defined by aftershocks which were determined by Marot et al (2012); while for the 2000 earthquake, we define the fault plane by association with the 2003 earthquake.

We propose that both earthquakes are related, indicating the subducted crust rupture of 2000 earthquake which promotes the rupture of 2003 earthquake on the mantle around 18 months later. The 2000 and 2003 rupture planes strike parallel to the outer rise, suggest that the crustal fault is originated in this tectonic environment.

 
 

 
Índice

Índice…………………………..…………………………………………………………………………………………………………..…….1

Resumen………………………….………………………………………..……………………………………………………………..………6

Introducción……………………………………………………………………..……………………………………………………….10

Capítulo N°1: Procedimiento; Datos y Metodologías…………….………….14

1.1.  Introducción………………………………………………………………………………………….…………….………14

1.2.  Datos……………………………………………………………………………………………………………………..…..……14

1.2.1 Red Sismológica……………………………………………………………………………………..…..…………15

1.2.2 Estaciones sismológicas del IGSV-UNSJ, en dependencias del Observatorio Pierre Auger, Malargüe, Mendoza, Argentina…………………15

1.2.3 Proyecto PICTO N 254: Riego Sísmico ……………………………..……………..19

1.2.4 Datos Adicionales……………………………………………………………………………………………….21

1.3. Metodología: …………………………………………………………………………………….…………….………..23

1.3.1 Plataforma de trabajo. Base de Datos……………………………………………………23

      1.3.1.1 Formato de datos………………………………………………………………………………23

      1.3.1.2 SEISAN…………………………………………………………………………………………………………..24

1.3.2 Localización de la sismicidad: ……………………………………………………………..25

1.3.2.1 Método de localización con una estación………………………………………26

1.3.2.2 Localización con varias estaciones……………………………………….…….…28

1.3.2.2.1 Métodos Computacionales……………………………………………………………29

1.3.2.2.1.A Búsqueda en una cuadrícula o Grid Search……………………………………………………………………………………………………………………………………………………29

1.3.2.2.1.B  Métodos Iterativos de localización…………………..…………30

      1.3.2.2.1.C HYPOCENTER….……………………………………………….…………………31

1.3.2.3 Errores en las localizaciones……………………………………32

1.3.2.4 Métodos de localización relativos…………………………32

1.3.2.4.1 Relocalización conjunta (JHD)…..………………………………………………..33

1.3.3 Modelo de velocidades 1D……..……………………………………………..…….……..33

1.3.4 Mecanismos focales……………………………………………………………………………………………………35

      1.3.4.1 Mecanismos focales con primeros movimientos………….36

      1.3.4.1.1 Patrones de radiación de ondas de cuerpo…………….37

    1.3.4.1.2  Sotware usado basado en primeros movimientos………………………………………………………………………………………………………………………………………38

1.3.4.1.2.1 FpFIT…………………………………………………………………………………………………………………..38

1.3.4.1.2.2 FOCMEC…..………………………………………………………………………………………………………..39

1.3.4.1.2.3 HASH..………………………………………………………………………………………………………………….40

                  1.3.4.2 Mecanismos focales con inversión de onda….………………………………………………………………………………………………………………………………………………….41

1.3.4.2.1 Inversión y modelado de formas de onda………………………….…42

      1.3.4.2.1.1 Función Temporal……………………………………………..…………………….43

      1.3.4.2.1.2 Fuerzas equivalentes……………………………………….……………………45

      1.3.4.2.1.3 Inversión del tensor momento sísmico.……………….46

      1.3.4.2.1.4 Esquema de inversión en el dominio del tiempo….………………………………………………………………………………………………………………………………………………48

    1.3.4.3 Método Kikuchi y Kanamori.….……..……………………………………….….50

    1.3.4.4  ISOLA Software…………………………………………………………………..……….53

    1.3.4.5 Método CMT…………………………………………………………………………………………………………54

      1.3.5.4.1 Método y algoritmo……………………………………………………..………………55

     1.3.4.6 Tensores momentos de no Doble Cupla………………………………….56

     1.3.4.7 Distribución de desplazamientos ………………………………………….58

     1.3.4.7.1 Método de Hartzell y Heaton………………………………………………..59

  1.3.5 Cambio de esfuerzos de Coulomb…………………………………………………………..59

1.3.5.1 Coulomb 3.2…………………………………………………………………………….……………………………….61

1.3.6 Cálculo de Magnitudes……………………………………………………………………………62

1.3.6.1 Magnitud Coda…………………………………………………….…………………….62

1.3.6.2 Magnitud Momento……………………………………………………….………….63

Bibliografía Capítulo 1……………………………………………………………………………….……………………64

 

Capítulo N°2: Sismicidad entre 34.5°-36.5°S y 67°-71°O posterior al sismo de Maule, Mw=8.8, 27/02/2010 A: Sismicidad activada en la fosa andina de Las Loicas por variación del esfuerzo estático originado por el sismo de Maule, Mw=8.8, 27 de Febrero de 2010

2.A.1 Resumen……………………………………………………………….………………………………………….…………………71

2.A.2 Introducción.….………………………………………………………..………………..…………………………72

2.A.3 Marco Tectónico………………………………………………………….……………..……………………………74

2.A.4 Datos y metodología………………………………………………….……………….…………………………80

2.A.5 Variación de Esfuerzos y Activación de Sismicidad en La fosa de Las Loicas………………………………………………………………………………….…………….………………86

2.A.6 Discusión. ………………………………………………………………………………………………………………………96

2.A.7 Conclusiones. …………………………………………………………………….……………………………………103

B: Sismicidad entre 34.5°-36.5°S y 67°-71°O en los meses de Diciembre de 2011 y Mayo-Junio de 2012 localizada usando datos del experimento BSR    

2.B.1 Introducción……………………………………………………………………….………………………………………104

2.B.2 Localizaciones y modelo de velocidades………………………………….….…104

2.B.2.1 Estación de referencia………………………………………………….………….108

2.B.3  Marco Tectónico……………………………………………………………………………………………..109

2.B.4 Análisis de la sismicidad ………………………………………………………..…………….112

      2.B.4.1 Sismo Mw=6.0 2012/06/07 y serie de aftershoks……114

      2.B.4.2 Ángulo de subducción de la placa de Nazca ……………119

2.B.5 Conclusiones…………………………………………………………………………………………………………………120

Bibliografía Capítulo 2……………………………………….…………………………………….…………………122

Anexo Capítulo 2……………..……………………………………………………………………..…………………………133

 

Capítulo N°3: Mecanismos por inversión y distribución del deslizamiento por forward modeling de formas de onda de sismos a profundidades intermedias en secciones subhorizontal y normal de placa de Nazca subducida de Argentina y Chile.

3.1 Introducción………………………………………………………………………………………………………………………142

3.2 Sismos profundos…………………………………………………………………………………..………………143

3.3 Resultados Obtenidos………………………………………………………………………….……………………143

3.3.1 Epicentros…………………………………………….………………………………………………………………………143

3.3.2 Mecanismos focales………………………………………………………..……………………………………145

3.3.3 Profundidades y Magnitudes………………………………………………………………………147

      3.3.3.1 Caso con dos mínimos absolutos……………………………………………147

      3.3.4 Duración de la función temporal…………………………………..………148

3.3.5 Extensión espacial y velocidad de ruptura…………..…………….……152

      3.3.6 Estimando la extensión de la fuente………………………………….153

      3.3.7 Caída de esfuerzo estático………………………………….………………………155

      3.3.8 Propiedades direccionales de la radiación sísmica157

      3.3.8.1 Mecanismos focales. Análisis………………………..…….……………157

      3.3.8.2 Componente isotrópica.……………………………….……………………….……159

      3.3.8.3 Componente CLVD….………………………………………………………………………………160

      3.3.8.4 Foco con dimensiones………………………………………..…………………………162

      3.3.9 Áreas de ruptura y Magnitud……………………………………..………………164

      3.3.10 Funciones temporales de la fuente y casos dobles168

3.3.11 Ejes de máxima tensión (T) y presión (P)..…170

      3.3.12 Series de aftershocks para sismos a profundidades intermedias …………………………………………………………………………………………..……………………………….171

      3.3.13 Mecanismos y su relación con la morfología de la placa subducida en zona subhorizontal,  normal, y de transición …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………173

3.4 Causas de la sismicidad en la placa subducida………………………………173

3.5 Distribuciones de deslizamientos…………………………………………………………………178

      3.5.1 Sección Placa Plana…………………………………………………………………..………178

      3.5.1.1 Algunos antecedentes de interés para la sección plana….………………………………………………………………………………………………………………………………………………178

      3.5.1.2 Descripción y análisis de la distribución de los deslizamientos obtenidos…….……………………………………………………………………………………180

      3.5.1.3 Sismos entre 31°S y 32°S en comparación a la estructura de la placa………………………………………………………………………………………..……..185

      3.5.1.3.1 Sismos del 08/06/1993 y 24/09/2002…………….……………185

            3.5.2 Sección de transición…………………………………………………………191

      3.5.2.1 Sismos Mw=5.86, 12/02/2010, Md=3.9, 18/4/2001 y Md=3.6, 13/11/2001 ……………………………….……………………………………………………………………………191

      3.5.2.2 Sismos cercanos y/o colindantes al sur de la zona de transición en la inclinación de la placa que se extiende desde los ~33°S hacia el norte ..…………………………………………………………………………192

      3.5.2.2.1 Sismo Mw= 6.0, 15/12/1983……………………….…………………………192

      3.5.3 Sección Subducción Normal…………………………………………………….………192

      3.5.3.1 Sismos Mw=6.4, 16/6/2000 y Mw=5.5, 7/1/2003.………192

3.6 Conclusiones…………………………………….…………………………………………………..………………………211

Bibliografía Capítulo 3………………………………………………………………………………………………214

Anexo Capítulo 3…………………….…………………………………………………………………………………………224

 


 
Conclusiones

1. El sismo Mw=8.8, 2/27/2010 de Maule incrementó en más de nueve veces la sismicidad en la fosa pleistocena de Las Loicas ubicada entre los 35.3°S y ~ 36°S. Exceptuando dos de los sismos con magnitudes 4.1 y 4.4 a los ~ 35.3°S, el resto de los sismos tienen magnitudes menores o iguales que 3.1. Es posible que la sismicidad activada continúe al sur de los 36°S en otra sección de la fosa de Las Loicas y al norte de los 35.3°S en otro sistema de fallas, pero los errores en las localizaciones no nos permiten asegurar ésto. El modelo de variaciones de esfuerzo en la fosa de Las Loicas causado por la distribución de deslizamientos en el plano de falla del sismo de Maule, que orientamos N-NO, coincidentemente con la línea de sismicidad, con planos buzantes a 70°, y deslizamientos normales puros, dio los resultados que se muestran en la Figura 2.A.11. Se usó un coeficiente de fricción ?´= 0.6, y se obtuvieron ~ 5 bar a los 35.3°S decreaciendo a ~ 4 bar a los ~ 36°S. Los cálculos en 35.6°S, 70.46°O, profundidad = 5 km, dan variaciones totales de esfuerzos de 5.1 y 4.9 bar para los planos buzantes al este u oeste respectivamente. Para cada uno de estos planos el esfuerzo de corte ??s es sólo el 70% y 52% respectivamente de la contribución de la componente normal ?´??n.

Esto indica que el unclumping es el mecanismo predominante de la activación de la sismicidad en la fosa de Las Loicas. Los modelados con cambios moderados de rumbo y deslizamiento en los planos de falla y algunos casos con componentes de rumbo puros, dan también variaciones de esfuerzos significantes, pero siempre predominando la variación de la componente normal. 

Notablemente la dirección de la extensión, perpendicular al acimut de la fosa, coincide con la dirección de extensión cosísmica determinada por GPS en la región.

Es claramente favorable la variación de esfuerzo normal sobre los planos de falla relacionados a la estructura de la fosa. 

 

 

2. La coincidencia en las profundidades obtenidas para el sismo Mw=6.0, 2012/07/06, con la obtenida por CMT, y la consistencia en los sismos de placa en comparación con Anderson, et al. (2007), sugieren que el modelo unidimensional de velocidades obtenido en esta sección es aceptable para la corteza y para profundidades mayores a 100 km. Exceptuando la profundidad del Moho, que puede estar exagerada por la concentración de los sismos al oeste donde hay engrosamiento de corteza. 

La localización de la sismicidad de tres meses y medio en un período posterior al sismo de Maule, Mw=8.8, 27/2/2010, parece haber sufrido algunas ligeras variaciones comparada con los últimos 22 años del catálogo PDE. Principalmente en regiones entre 69°O y 71°O. En la zona epicentral del sismo de 2012 y la ocupada por sus aftershocks había un gap sísmico de por lo menos los últimos 22 años. La serie de aftershocks registrados permiten elegir el plano activado con dirección Norte-Sur y subvertical (~ 69°). La línea recta que une los epicentros de los sismos de 2004 y 2012, ambos con mecanismos casi idénticos, coincide con el rumbo de sus planos nodales ~ N-S. Los volcanes activos de arco, quedan exactamente ubicados en esa línea, lo que sugiere una relación de los mismos con una posible falla dextral de rumbo que podría aun continuar al norte de los 35°S.

Variaciones de esfuerzos normales de ~ 4.4 bar producidos por el sismo de Maule en la falla activada por el sismo de 2012 pueden haber contribuido a que la misma alcance las condiciones de ruptura.

 

3. Se han analizado las distribuciones areales de deslizamientos de los sismos de profundidad intermedia en placa de Nazca subducida. La mayoría de las rupturas de los sismos empiezan de abajo hacia arriba o por lo menos la zona del plano de falla que resultó con mayor deslizamiento está hacia arriba del inicio de la ruptura. No cumplen esto la ruptura en el plano de falla del sismo 2003, las de ambos planos nodales en el 1983 (para la solución con mecanismo inverso), y la del plano buzante al sureste en el de 2006. Todas las rupturas son unilaterales en sentido horizontal excepto para el plano buzante al sureste del 2010.

El Moho en la zona de la placa plana, conocido por estudios con Funciones receptoras (Gans et al. 2011), las profundidades obtenidas de los sismos y dimensiones del plano con deslizamientos, permiten asegurar las extensión y ubicación en profundidad de las rupturas en el caso de la placa plana. En los sismos de 1993, 1998 y 2002 toda la ruptura se desarrolla en el manto oceánico aun siendo que lo hacen desde abajo hacia arriba. Notemos que en la publicación recién citada se muestra que hipocentros de sismos en placa plana están en el manto, pero nosotros podemos afirmar que no solo el hipocentro sino toda la ruptura se desarrolla en éste. También la ruptura del sismo de 2003 está completamente en el manto. En cambio, el de 2000 que está asociado con el de 2003, la ruptura atraviesa toda la corteza oceánica. Para los sismos de 1983, 2006 y 2010, al no conocer con confiabilidad la posición del Moho sólo podemos estimar que la ruptura se encuentra en: a) el de 1983 en la corteza y parte pequeña del manto para el plano buzante al NE y sólo corteza en el buzante al este, b) el de 2006 en corteza y manto en ambos planos, y c) el de 2010 sólo en corteza.

En el plano de falla del sismo de 2003 y los planos nodales del 1993 y 1998, la relación L/W<1  (~0.7, ~0.4 y ~0.8, respectivamente; L=largo del plano de falla a lo largo del rumbo, W=ancho del plano de falla a lo largo de la dirección de buzamiento). Esto no es lo que sucede para los sismos de corteza en placa sobremontada donde L?1 o L>1. Son estas dos últimas condiciones las que cumplen los otros sismos estudiados en esta tesis (Figura 3.11). Para el sismo de 1993, L/W<1 podría estar relacionado a que se encuentra en una zona de abrupto cambio de desplazamiento vertical cuya extensión lateral en sentido aproximadamente norte es del orden del largo L~8-11 km del sismo. Para el de 1998, L/W<1 puede estar relacionado a que se ubica en una gran curvatura en sentido horizontal que puede limitar su desarrollo lateral. Para el de 2003 es posible que pueda explicarse L/W<1 por tratarse de una ruptura “no limitada hacia abajo”, es decir no encuentra una discontinuidad reológica (como en el caso de los sismos de corteza) que detenga su propagación.

Valores máximos de deslizamientos del sismo de 1993 es 0.7 m, mucho mayor que para todos los otros sismos que varían desde 0.1 a 0.4 m. Esta diferencia podría también estar relacionada a la ubicación del sismo de 1993.

Los hipocentros de los sismos 2000 y 2003 se encuentran próximos entre sí y ambos muy cerca del Moho oceánico. La ubicación espacial de los hipocentros, sus respectivas distribuciones de aftershocks y la variación de los esfuerzos de Coulomb, muestran que los desplazamientos del plano de falla de 2000 buzante al oeste, aumentaron los esfuerzos normales sobre el plano de falla del 2003 también buzante al oeste, variando desde ~1 bar cerca del hipocentro de este sismo hasta ~0.6 bar en la parte profunda del plano. La ruptura del 2003 sobrevino unos 18 meses después de la ocurrencia del 2000. En su conjunto el proceso combinado de los dos sismos describe una ruptura de mecanismo normal, con desplazamiento hacia el este del bloque colgante respecto del bloque pie, que atraviesa toda la corteza y profundiza en el manto alcanzando profundidades de ~ 40 km desde el Moho. No tenemos conocimiento que haya sido documentado un proceso de éste tipo en sismos a profundidades intermedias en la bibliografía existente.

El proceso de ruptura de los sismos en 2000 y 2003, con sus rumbos (15° y 199°) y buzamientos (29° y 38°) de los planos de falla, describen una falla compuesta que cuando rotada a posición horizontal coincide con las fallas que se podría esperar se producen en el outer rise. Esto es, una falla normal buzante al oeste con rumbo paralelo al outer rise y dos secciones una superficial y otra más profunda de 56° y 65° de buzamiento enteramente consistente con las fallas producidas en ese lugar. Esto sugiere fuertemente que es ése el origen de la falla.

El sismos de 1998 y el proceso asociado de los de 2000 y 2003, tienen en común, ubicarse en una zona de bending de la placa. El primero por el cambio de inclinación por re-subducción de la placa y los otros por un bending propuesto por Nacif (2012) debido a fuerzas gravitatorias adicionales al slab pull por debajo de ~ 120 km debido a una densificación de la placa por una casi-completa eclogitización. En la ubicación de estos tres sismos el proceso de deshidratación puede no haber finalizado completamente y en consecuencia se combina con las fuerzas de slab pull para dar origen a los mismos. 

Los sismos de 2001, 2006 y 2010, con profundidades ? 125 km tienen todos predominantes componentes de rumbo y se encuentran en zonas de la placa ya completamente eclogitizadas y por lo tanto sin procesos de deshidratación.