Caracterización de trazas sísmica en el campo cercano: Pisagua, Norte de Chile

Abstract

En la actualidad, el estudio de los sismos se basa en la interpretación correcta de la señales que ellos emiten y que los humanos somos instrumentalmente capaces de medir. La señal que se obtiene de un sismo es conocida como traza sísmica y cuantifica la respuesta en velocidad que generan las ondas sísmicas en la superficie terrestre. La correcta caracterización de una señal sísmica entrega amplia información sobre el mismo, pudiéndose determinar cosas tales como su magnitud, lugar de ocurrencia, entre otros. Una de las principales características de una traza son la llegada de las ondas P y S, con las cuales se puede iniciar un primer análisis en la caracterización de una señal sísmica. La identificación de la aparición de estas dos ondas dentro de la traza sigue siendo un problema abierto en la sismología y que ha seguido siendo investigado con diversas técnicas de análisis de señales e inteligencia computacional. En este trabajo de título se proponen tres métodos para la identificación de las ondas P dentro de una traza sísmica: Método de los Espectrogramas, Método de los Fractales y Métodos de los Fractales modificado. El primer método utiliza técnicas en el dominio de la frecuencia, identificando las alzas energéticas que muestra el espectrograma para la identificación de la llegada de una onda, el segundo es un método que determina la ``dimensión fractal'' de cada punto del sismograma, logrando detectar en base a un cambio brusco de la dimensión generado por la llegada de la onda y, finalmente, el tercer método es un método mixto entre los dos anteriores, que mezcla sus características para una mejor identificación. Para la identificación de la onda S, se usó el algortimo Matching Basic Pursuit que es capaz de descomponer la señal en funciones wavelets. Usando esa metodología, la señal era descompuesta y era posible analizar sólo la onda S presente en la traza, pudiendo de esta forma identificar el tiempo de llegada de ésta. Los resultados de los métodos fueron positivos, el Método de los Espectrogramas y el Método de los Fractales obtuvieron cerca del 80% y 83% de detecciones correctas a menos de un segundo del tiempo real de la aparición de la onda P. El Método de los Fractales Modificado, que mezclaba características de ambos, elevó la cantidad detecciones al 88%. Por otro lado el método de reconocimiento de onda S obtuvo cerca del 83% de detecciones correctas en el mismo intervalo. En conclusión, los métodos propuestos en esta investigación mostraron ser eficaces, y se proyectan como una excelente solución a este problema de la sismología.