Tomografía de ruido sísmico de la cuenca de Santiago

Abstract

Esta Tesis elabora el primer modelo 3D de velocidad de onda de corte para la Cuenca de Santiago utilizando la técnica de tomografía de ruido sísmico. La ocurrencia reciente y futura de terremotos en la zona central de Chile enfatizan la necesidad de contar con un modelo de velocidad de onda de corte que considere variaciones verticales y laterales, y que permita una evaluación acabada de respuesta sísmica de la Cuenca de Santiago. Este trabajo utiliza registros continuos de ruido sísmico provistos por una red temporal de estaciones banda ancha del Centro Sismológico Nacional (CSN) y parte de la red nacional de acelerógrafos (RNA) desplegados sobre la Cuenca. Las componentes verticales de los registros son utilizadas para estimar la función de Green empírica del medio a través del cálculo espectral de la correlación cruzada de ruido sísmico y su similitud con una función de Bessel del primer tipo de orden cero. Esta información es utilizada para calcular curvas de dispersión y tiempos de viaje de ondas Rayleigh para todos los pares de estaciones disponibles entre los 0,1[Hz] y 5[Hz]. La varianza asociada al cálculo de las curvas de dispersión es determinada utilizando el método de Bootstrap modificado para un número de 1000 remuestreos con reposición. Los tiempos de viaje estimados son invertidos mediante un esquema de mínimos cuadrados regularizados con peso, obteniendo mapas de velocidad de fase o tomogramas entre los 0,2[Hz] y 1,1[Hz]. Los mapas de velocidad de fase son utilizados para reconstruir curvas de dispersión en toda la Cuenca e invertir perfiles 1D de velocidad de onda de corte por medio de simulaciones de Monte Carlo. Luego, a partir de estos perfiles de velocidad, se elaboran mapas de velocidad de onda de corte a diferentes profundidades por medio de una interpolación de kriging ordinario y un modelo de variograma esférico. El modelo 3D de velocidad de onda de corte presenta variaciones laterales o anomalías de hasta un 20% del valor medio en el plano E-N, que disminuyen su amplitud a medida que aumenta la profundidad. Las variaciones detectadas en el modelo permiten establecer que el sector norte de la Cuenca posee una rigidez menor al sector sur, exceptuando la zona en donde se ubica el cerro San Cristóbal. La sensibilidad del modelo está acotada entre los 700[m] y los 5-6[km] de profundidad, por lo que carece de un nivel de resolución que permita dilucidar la transición entre las formaciones geológicas profundas y los sedimentos a nivel de superficie. Se recomienda complementar los resultados obtenidos desplegando estaciones temporales en aquellos sectores con mala cobertura de rayos, y campañas locales de medición que permitan mejorar la resolución superficial del modelo. Finalmente, se recomienda utilizar el modelo 3D de velocidad de onda de corte para realizar un modelamiento numérico del comportamiento dinámico de la Cuenca y analizar el efecto que genera la presencia de heterogeneidades de velocidad profundas sobre los acelerogramas y contenido espectral a nivel de superficie.