Modelo cinemático de ruptura sísmica para inversión de sismogramas en el campo lejano

Abstract

El objetivo de esta memoria es implementar un sistema de procesamiento y análisis de señales sísmicas en el campo lejano para determinar, mediante una técnica de inversión linealizada, la distribución del desplazamiento sobre un plano de falla con dimensiones finitas como modelo de la fuente sísmica. Para este objetivo, son estudiados los fundamentos teóricos para la generación del campo de desplazamientos de las ondas de volumen de una fuente finita a distancias telesísmicas, de interpretación más sencilla en términos del proceso de ruptura en la fuente sísmica, y los fundamentos numéricos para plantear el problema de inversión de la variación espacial y temporal del desplazamiento sobre el plano de falla. En el Capítulo 2, se estudia la representación matemática de la fuente sísmica, desde la teoría de la elastodinámica lineal, en términos de la función de Green y el tensor de momento sísmico. En el Capítulo 3, es determinada la función de Green de la elastodinámica para un medio infinito, homogéneo e isotrópico, y con ello el patrón de radiación de las ondas P y S en el campo lejano. El Capítulo 4 corresponde a las correcciones realizadas a dichas expresiones para incorporar las características de heterogeneidad y superficie libre de la Tierra desde la teoría de rayos y se discute su rango de validez como aproximación. Además, son incluidos los efectos de la respuesta instrumental y de la atenuación intrínseca en la Tierra para altas frecuencias. Al final de este capítulo se obtiene la expresión analítica para la generación de sismogramas sintéticos en el campo lejano para una fuente puntual, la cual es utilizada en los principales métodos de inversión (Kikuchi & Kanamori 1991, Hartzell & Heaton 1983, Nábelek, 1984). El Capítulo 5 corresponde al estudio del modelo de fuente extendida de Haskell y el efecto de directividad. En el Capítulo 6, son estudiadas las parametrizaciones utilizadas en los métodos de Kikuchi & Kanamori (1991), Hartzell & Heaton (1983) y Nábelek (1984), y las condiciones de borde requeridas para otorgar estabilidad al problema inverso. En el Capítulo 7, es explicitada la parametrización del problema de inversión desarrollada en esta memoria, el cual es implementado como un sistema matricial para la componente vertical del campo de desplazamiento. Para evaluar su pertinencia, se realiza la inversión de la fuente sísmica para el terremoto del 14 de noviembre del 2007 en Tocopilla (Mw=7.7) y se comparan los resultados con los obtenidos por otros métodos independientes (ondas de campo cercano y lejano) en los trabajos de Peyrat et al. (2010) y Delouis et al. (2009). Los resultados de la inversión resultan ser consistentes con los resultados de los otros estudios, tanto en el patrón de la distribución del deslizamiento sobre el plano de falla y en su magnitud, como con la distribución de las réplicas. Finalmente, son propuestas diversas modificaciones al método desarrollado, como por ejemplo la modelación de otras formas de onda (ondas SH, PP, etc), y la incorporación de relaciones de causalidad en el desplazamiento de subfallas vecinas del modelo, las cuales son de fácil implementación en los sistemas de inversión matricial.