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SUPERCYCLE AT THE ECUADORIAN SUBDUCTION ZONE REAVEALED AFTER THE 2016…
SUPERCYCLE AT THE ECUADORIAN SUBDUCTION ZONE REAVEALED AFTER THE 2016 PEDERNALES EARTHQUAKE
María Elena Véliz Zambrano
Compilado a partir de: Nocquet et al. (2016). Supercycle at the Ecuadorian subduction zone revealed after the 2016 Pedernales earthquake. Nature Geoscience, 10(2), 145-149. https://doi.org/10.1038/ngeo2864
Objetivo: Reconstruir el budget de deformación en la zona de subducción de Ecuador desde el gran terremoto de 1906 a partir de resultados históricos de sismología, datos de geodesia actuales y densas observaciones locales del reciente terremoto de Pedernales de Mw 7.8 en 2016
Largos registros de historia sísmica en varias zonas de subducción sugieren un comportamiento de superciclo de actividad sísmica, donde la tensión acumulada durante siglos se libera a través de grandes terremotos agrupados, lo que resulta en un período prolongado de mayor riesgo sísmico
Antecedentes
La secuencia sísmica en la zona de sobducción colombo-ecuatoriana comenzó con el gran terremoto de 1906 Mw 8.5–8.82, que rompió un segmento de ∼500 km de largo del mega empuje desde el norte de Ecuador hasta el sur de Colombia
Durante las siguientes décadas, tres grandes terremotos (Mw 7.7–8.2) rompieron nuevamente varios subsegmentos dentro de la misma área
El terremoto de Pedernales de 2016 parece marcar un nuevo paso de la secuencia porque tuvo lugar en el mismo segmento ya roto por el terremoto de 1942 Mw 7.8–7.9
Todos los eventos de la secuencia ocurrieron en el megathrust donde la placa oceánica de Nazca se subduce debajo de la Astilla Andina del Norte (NAS), un dominio que se mueve 8-11 mm año. El movimiento relativo de Nazca / NAS es ∼85% de la tasa de convergencia de la placa de Nazca / Sudamérica, lo que lleva a un déficit de deslizamiento máximo de 47 mm que se acumula cada año en la megathrust.
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Strain budget
La ruptura solo se propagó marginalmente en áreas de acoplamiento interseísmico bajo (<20%) mientras que el deslizamiento sísmico más grande (> 2 m) ocurrió en áreas de acoplamiento más alto (> 60%).
La interfaz de subducción está compuesta por asperezas sísmicas discretas que persisten durante el período interseísmico y separadas por zonas débiles asísmicas
El área de ruptura de 2016 abarca las ubicaciones de epicentro propuestas para el terremoto de 1942 Mw 7.8–7.94
La información disponible coincide con una gran superposición entre las distribuciones de deslizamientos sísmicos de 2016 y 1942
- Los ∼6 m de deslizamiento sísmico máximo exceden ampliamente el déficit de deslizamiento de 3.5 m acumulado desde 1942 asumiendo un acoplamiento completo
- El sobreimpulso en varios terremotos recientes se atribuye a que el terremoto anterior no restableció por completo el déficit de deslizamiento
- El deslizamiento durante el terremoto de 2016 supera en un 30 a 60% el déficit de deslizamiento estimado a partir de los modelos de acoplamiento interseísmico extrapolados durante el período 1942-2016
- El terremoto de 1942 tuvo un momento (M0 = 6-8 × 1020 Nm, Mw 7.8-7.9) de tres a cinco veces mayor que el déficit de momento acumulado durante 36 años al ritmo actual
Se reconocen incertidumbres potencialmente grandes en los modelos de acoplamiento interseísmico cerca de la trinchera donde los datos del GPS proporcionan bajas restricciones ) o la posibilidad de variaciones temporales en la acumulación de deformaciones
Los eventos episódicos de deslizamientos lentos o la sismicidad moderada contribuyen a liberar una fracción de la tensión acumulada
Se asume que el terremoto de 1942 liberó la mayor parte de su momento en un área de la interfaz comprendida entre la latitud 0.5◦ S – 0.5◦ N a lo largo del rumbo y desde la zanja hasta 40 km de profundidad.
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El terremoto de 1958 Mw 7.7 en el norte de Ecuador5 tuvo un momento sísmico que excedió en un 50% a 180% el momento acumulado desde 1906 suponiendo un acoplamiento completo sobre sus respectivas áreas de ruptura
El terremoto de 1979 Mw 8.2 en el sur de Colombia la sísmica momento es al menos un 70% mayor que el momento acumulado desde 1906
Cálculos
Una estimación directa utilizando los sitios GPS en las Islas Galápagos ubicados a 1000 km de la costa frente al margen de Ecuador indica una tasa de convergencia Nazca / NAS de 47 mm/año
La cinemática NAS se deriva de las mediciones de GPS distribuidas en un área grande desde la latitud 3 ◦ S hasta 4.6◦ N con deformación interna insignificante y es consistente con las tasas de deslizamiento del Holoceno en fallas continentales acomodando su movimiento
la incertidumbre de la tasa de deslizamiento en el mega empuje es como máximo de unos pocos milímetros por año
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Conclusiones:
- La tasa sísmica en el segmento Pedernales no es consistente con la idea de sucesivas rupturas (1906, 1942, 2016) de la misma aspereza persistente, liberando el deslizamiento y déficit de momento acumulado desde el terremoto anterior
- Se considera la hipótesis alternativa según la cual los terremotos de 1942 y 2016 tuvieron áreas de deslizamiento principales cercanas pero diferentes
- La zona de subducción Ecuador-Colombia ilustra en la actualidad un comportamiento de falla predicho por modelos físicos que incluyen variación espacial de fricción de falla e identificado por estudios paleosismológicos, mostrando terremotos agrupados temporalmente separados por períodos de quiescencia sísmica
- Un gran terremoto también puede tener el efecto opuesto de iniciar una fase de liberación sísmica mejorada, con grandes terremotos ocurriendo con más frecuencia que durante los siglos anteriores al gran terremoto
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Métodos
Datos geodésicos: Se analizaron los datos del GPS utilizando el software GAMIT / GLOBK v10.642, utilizando la estrategia descrita en Nocquet (2014). Los sitios GPS de la campaña se midieron de 3 a 14 días después del terremoto. Se usaron datos de SAR de la banda C Sentinel-1 (Agencia Espacial Europea, longitud de onda de 5,55 cm) y la banda L ALOS-2 (Agencia de Exploración Aeroespacial Japonesa, longitud de onda de 24,25 cm) para determinar el desplazamiento cosísmico de la línea de visión hacia el interior
Métodos de inversión cinemática de ruptura: incluye cinco conjuntos de datos: HRGPS, GPS estático, acelerogramas, InSAR y ondas corporales a escala global. Se seleccionaron desplazamientos de GPS con una magnitud mayor a 1 cm y dentro de los 200 km del epicentro
Desajuste del modelo fuente cinemático: Se invirtió el deslizamiento de falla cinemática obtenida dando el mismo peso al GPS estático, los movimientos locales del suelo (HRGPS y acelerómetros) y los datos telesísmicos, mientras que la mitad de este peso se aplica a InSAR para tener en cuenta potencial desplazamiento postsísmico.
Validación del modelo a partir de la función de tiempo de fuente relativa (1) y datos de tsunamis (2)
- Comparación de las predicciones del modelo con ondas superficiales de banda ancha registradas en estaciones telesísmicas. Se adoptó un enfoque empírico de función de Green (EGF), utilizando como EGF la réplica de Mw 6.7
- Se utilizaron observaciones de tsunamis registradas en las tres boyas de aguas profundas de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA)
Superposición entre la ruptura de 1942 y 2016: Se revisaron las diferentes observaciones disponibles para discutir la superposición entre las áreas de ruptura de 1942 y 2016. Con un mecanismo de empuje y un ángulo de inmersión poco profundo, el mecanismo focal indica que el evento de 1942 es un evento de interfaz de subducción. Se han determinado dos ubicaciones de hipocentros para este evento. Ambos están ubicados dentro de áreas de deslizamiento significativo (∼1 m) durante el terremoto de 2016
Estimaciones de acoplamiento espacial interseísmico, deslizamiento y déficit de momento: El mapa de acoplamiento interseísmico se deriva utilizando el campo de velocidad deNocquet (2014) aumentada de dos sitios en el sur de Colombia proporcionados por el Servicio Geológico de Colombia y que se benefician de datos desde 2011. La geometría de la interfaz de subducción de BPAU se discretiza utilizando cuasi-equilátero triángulos de aristas de 10 km de largo
Disponibilidad de datos: Datos tomados del IGEPN, IGM, a red global GNSS IGS, Sentinel-1, entre otros
