Modelación de Acelerograma en Campo Cercano para Estudiar las Rupturas Asociadas a Terremotos del Norte de Chile

Abstract

Se realiza un análisis de las características básicas de la fuente sísmica y su respuesta en sismogramas teóricos. Con ese objetivo se desarrolla un programa que a partir de la discretización de un plano de falla, describe las características espacio-temporales de una ruptura y, a través de una determinada función de Green calcula los sismogramas sintéticos asociados. Para propagaciones típicas de la ruptura (frentes planos y circulares) se analiza la forma de la onda detallando los niveles de amplitud, la duración de la señal y el contenido de frecuencias. Programando el modelo de estocástico de ruptura de Lomnitz-Adler y Lemus-Diaz, se muestran sus capacidades de generar rupturas con diversas características. Adoptando este criterio como base, se implementa un modelo de fuente que además incorpora la forma de dislocación de cada punto en la superficie (discretizada) de ruptura. Para cada propagación de ruptura dada por el modelo estocástico, en cada punto de la superficie de ruptura se asume una forma de dislocación de rampla de coseno cuya amplitud y duración se determinan (acausalmente) en base a las extensiones espaciales finales de la misma ruptura. Para tal determinación se define r, la distancia mínima de separación entre cada elemento fracturado y las barreras que limitan la zona de ruptura. A partir de ésto, para el valor del desplazamiento máximo y del rise time en cada punto se proponen funciones del tipo cte× r η ; en las cuales el factor de escala ‘cte’ y η ∈ [0 , 0.5] se entienden particulares a cada sismo. Para este modelo de fuente se calculan los sismogramas sintéticos respectivos utilizando la función de Green de un medio elástico homogéneo e infinito. Se hace una aplicación del modelo de fuente para el terremoto de Arequipa (23/06/2001, Mw=8.4). Para esto se asumen, a priori, la geometría completa del plano de falla (con dimensiones de 370× 150 km2 en base a la distribución espacial de las réplicas), el valor de la velocidad de ruptura (2.8 [km/s] en base a otros autores); así como también los exponentes para la ley del desplazamiento final (0.5) y el rise time (0.35), y el factor de escala de la ley del rise time (2.075), todos estos en base a estimaciones gráficas de los patrones de ruptura. Utilizando los registros de aceleración de cuatro estaciones, ubicadas a distancias comparables a las dimensiones de la falla, se realiza una inversión de fuente a través de la forma de onda. Para esto se combinan los parámetros del modelo estocástico generando una cantidad de alrededor de 40000 intentos independientes, produciendo la correspondiente cantidad de historias de ruptura y calculando los sismogramas sintéticos para las cuatro estaciones de observación. La comparación de los sismogramas reales y sintéticos se realiza mediante la cross-correlación en el dominio del tiempo, bajo tratamiento previo para seleccionar preponderantemente las ondas de cuerpo, y un filtro pasabajos para frecuencias en la región f ∈ [0 , fmax] con fmax particular a cada estación (con valores cercanos a 0.4 [Hz]) La aplicación logra correlaciones superiores al 50% en una única estación (Arica). Otorgando mayor importancia a esta estación, la mejor solución de ruptura obtenida muestra alguna concordancia con lo obtenido por la comunidad internacional. Las soluciones de ruptura seleccionadas verifican zonas de deslizamiento nulo en el interior del plano de falla, que aunque no pueden confirmarse en base a los reducidos niveles de aproximación, proponen características importantes para ser estudiadas a distancias cercanas a la fuente.