Fase post-sísmicas: Implicancias de la distribución de Afer-slip en las propiedades friccionales del megahrust y la conexión entre el vulcanismo y cambios del campo de estres luego del evento principal del Maule Mw 8.8

Fase post-sísmicas: Implicancias de la distribución de Afer-slip en las propiedades friccionales del megahrust y la conexión entre el vulcanismo y cambios del campo de estres luego del evento principal del Maule  Mw 8.8

Lopetegui, Macarena; Molina, Diego; Ochoa, Fernanda

Se considerarán datos observados por distintos tipos de instrumentación y modelos con la fase postsísmica de los últimos terremotos de megathrust; Maule 2010 (8.8Mw), Iquique 2014 (8.1Mw) e Illapel 2015 (8.4Mw). En cuanto a los estudios del terremoto de Iquique, se obtuvo que el área donde se distribuyeron los aftershocks se pudo haber deducido a partir de la distribución espacial de foreshocks, ubicados principalmente en el área de nucleación del terremoto. Las réplicas y pre-sismos tienden a ubicarse en profundidades someras, mientras que el evento principal muestra propagación de ruptura hacia el downdip. Para el terremoto de Illapel, éste ocurre en una zona de alto acople, ubicada entre dos sectores de bajo acople. Se localizan réplicas bordeando parche de slip cosísmico de 5m. Para el terremoto del Maule, se estimó que existía una zona de afterslip que seguía la dirección del downdip, conectándose con la región de slip cosísmico post-terremoto. Además, se observan pulsos de afterslip, implicando que existe aceleración del slip en diferentes puntos de tiempo. En el downdip y el norte, el afterslip es liberado de manera asísmica, y en el sur es liberado de manera sísmica. En cuanto a las implicancias que tendrían los terremotos sobre la activación de volcanes, éstos deberían estar ya en un estado crítico para que se viesen afectados por el estrés dinámico.

Introducción

La etapa post-sismica de diferentes terremotos varían considerablemente dependiendo del tipo de fallamiento y propiedades de la interfaz entre los dos bloques participantes. La actividad post-sísmica relacionada a los 3 úlimos mega-eventos ocurridos en la zona de subducción chilena, permite por lo tanto el  poder entender las propiedades físicas, químicas y mecánicas que podrían estar gobernando distintas zonas a lo largo del megathrust. Caracteristicas particulares de la actividad post-sísmica es que los eventos de slip parecieran ser en muchos casos transientes y por otro lado, el comportamiento temporal tanto del after-slip como de los afershocks parecieran mostrar un tiempo de decaimieno similar. Sumando a lo anterior, una visión bastante simple que había esado presente desde ya hace muchos años es que los existían zonas del megathrust llamadas asperezas y las cuales se relacionaban a zonas donde durante la etapa inter-sísmica parecieran estar altamente acopladas. En estas asperezas se creía que el terremoto durante el co-sísmico se nucleaba y propagaba, mientras que las zonas que rodeaban los parches de slip co-sísmico seguian presentando deslizamientos durante la fase post-sísmica (Lay and Kanamori, 1981). Sin embargo, esta

percepción estaría cambiando debido a lo

observado en los terremotos de Japon de 9.0 y Maule de 8.8 donde se aprecia que los eventos se nuclearon en zonas de acoplamiento intermedio, y además de que grandes parches de afer-slip se presentan sobre la misma área de slip co-sísmico. El análisis que realizan varios trabajos en relación a este tema son los que se consideran en el siguiente manuscrio, permitiendos dilicidar cuales serían los factores que estarían controlando el ciclo

sísmico completo, uno de los cuales es buen candidato y es la presencia o no presencia de fluidos presentes antes y después de un evento cambiando las propiedades friccionales del medio.

Por otro lado también se ha observado que grandes terremotos (Mw > 9) tendrían un claro efecto en la actividad volcánica cercana. Asi se observó que para los terremotos ocurridos en Chile ocurridos en 1906 y 1960 gatillo actividad vulcanologica dentro de un año luego de ocurridos estos eventos, sin embargo luego de 5 años de haber ocurrido el terremoto del Maule no se ve una clara relación entre vulcanismo y acividad sísmica del evento principal. Se cree que el campo de estreses inducidos por los terremotos pueden inducir cambios en la deformación superficial, cambios termales, variación de la actividad sísmica, cambios hidrotermales o incluso erupciones y es parte de lo que este manuscrito toma en consideración.

Metodología

Los métodos utilizados para estudiar la fase postsismica de un evento sísmico de gran magnitud son bastante diversos al igual que en el estudio de las demás fases. Cuando hablamos de la actividad que ocurre luego de acontecido el terremoto, es importante considerar la parte sísmica y asísmica que influyen en los registros que se utilizan para realizar los estudios. Para esto, es primordial conocer la distribución de las réplicas y las características que éstas tienen (Lange et al 2012) para poder inferir alguna relación entre áreas en las que predomina la presencia de replicas y otras en las que el deslizamiento es principalmente asísmico (Lange et al 2014).

Los modelos que tratan de explicar como se va desenvolviendo esta fase postsísmica, tienen restricciones y consideraciones diferentes a las que se emplean en las otras fases sísmicas, como por ejemplo, la zona en la que se espera que ocurra un cierto deslizamiento puede no ser la misma que en la que los movimientos del cosismico se desarrollaron, por lo que algunos estudios consideran un plano de falla más grande para este periodo (Lin et al 2013). Por otro lado, existen modelos que tratan de mostrar con mayor detalle como este proceso postsísmico se va desarrollando, para lo cuál crean modelos dependientes del tiempo (Bedford et al 2013) que muestran los cambios que va sufriendo los diferentes mapas de afterslip a medida que pasa el tiempo.

El estudio del megathrust en el que se desarrollan los eventos ocurridos en Chile, se vuelve crucial para poder entender los procesos de slip postsimico que ocurren en él. Es por esto que se investiga acerca de las propiedades friccionales que tiene el megathrust, para ver el grado de acomplamiento mecánico de éste, como también realizar estudios sobre antearco de la zona para ver las condiciones de fallamiento que estos puede sufrir (Cubas et al 2013). También es utilizado el b-value, parámetro que relaciona frecuencias y magnitudes de arreglos sísmicos, para poder conocer mayor información acerca de las propiedades mecánicas del megathrust (Tassara et al 2016) y así poder inferir la distribución de fluidos a los largo de éste.

Otro tema importante a considerar en la fase postsismica es como diferentes estructuras geológicos se ven afectadas por la ocurrencia de eventos sísmicos de gran magnitud, como por ejemplo los volcanes y fallas intraplacas.

Para realizar todos estas indagaciones es necesaria la utilización de diversos set de datos. En estudios sobre actividad volcánica luego de grandes terremotos, las redes sismológicas son de vital importancia (Farias et al 2014) ya que este tipo de redes, que tiene como característica la sensibilidad en sus registros, permite identificar eventos volcano tectónicos como también episodios de tremores que pueden ser indicadores de posibles futuras erupciones.

Otro tipo de dato que es altamente utilizado en esta fase son los GPS que en sí nos ayudan a tener un registro continuo del desplazamiento en superficie para poder inferir lo que esta ocurriendo en profundidad. Existen trabajos (Lin et al 2013, Ruiz et al 2016) en los que lo registrado por GPS continuos, se utiliza para observar en que regiones el afterslip es mayor y  como la relajación visco-elástica esta influyendo en estos datos. También datos GPS son utilizados para ver como otros procesos como rebote poro-elástico influyen en la deformación postsísmica (Klein et al 2016).

Además de los GPS, existen herramientas geodésicas muy útiles a la hora de estudiar como los terrenos varían antes y después de los terremotos. Con el objetivo de analizar los cambios sutiles en la deformación del suelo que se pueden dar y la actividad térmica en volcanes que se encuentra relativamente cerca de la zonas afectadas por ciertos terremotos, como es, por ejemplo, la SVZ (Zona Volcánica Sur) por el terremoto del Maule 2010,(Pritchard, 2013) es que se utilizan instrumentación satelital como MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer), ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) y lo más conocido, InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar), ya que este tipo de datos cuentan con una gran cobertura espacial en lugares en los que la accesibilidad dificulta la implementación de otros tipos de instrumentación. La interferometría (InSAR) es también utilizada para complementar y comprobar resultados ya obtenidos usando otros set de datos. Por ejemplo, el terremoto del Maule gatilló deformación sobre una gran área por lo que lo convierte en un escenario ideal para estudiar la redistribución de estrés en la corteza superior luego de ocurrido un evento de subducción, por lo que se investiga la deformación en superficie mediante observaciones sísmicas para caracterizar la ubicación de eventos, magnitud y mecanismos focales de estos y donde datos de InSAR ayudan a mejorar la precisión de estos parámetros involucrando nuevas restricciones (Scott et al 2014).

En muchos de estos estudios, como también ocurre cuando se estudia otras fases sísmicas, se utilizan diferentes set de datos de forma paralela, para que de esta forma se pueden tener más restricciones y obtener resultados lo más aproximado a la realidad. Hay investigaciones que relacionan datos sísmicos, geodésicos y de tsunami para poder estudiar los cambios de estrés luego de ocurrido un gran evento y como estas fluctuaciones pueden afectar a los complejos volcánicos (Bonalli et al 2015). Estos resultados se combinan con reconstrucciones de la geometría de las vías de magma para así poder identificar los volcanes que tienen una mayor probabilidad de afloramiento magmático después de un gran terremoto.

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