Aplicación de métodos bayesianos de inversión al análisis del terremoto de Tocopilla (Mw 7.7) 2007

Abstract

El terremoto de Tocopilla (Mw 7.7) 2007 fue el primer gran evento interplaca ocurrido en la parte sur de la brecha sísmica definida por el gran terremoto de 1877 (Mw 8.8), en la interfaz entre las placas de Nazca y Sudamericana en el norte de Chile. Este evento fue seguido por el terremoto de Pisagua (Mw 8.2) en 2014 y su réplica principal (M_w 7.7), ambos rompieron la parte central de la brecha, produciendo una pequeña fracción del déficit de deslizamiento potencialmente acumulado en la región desde 1877 sin reducir significativamente la amenaza sísmica en la zona. Como el problema de la estimación de parámetros de la fuente sísmica a partir de observaciones en superficie es mal condicionado, se reanaliza el terremoto de Tocopilla utilizando un enfoque Bayesiano de inversión, que tiene la ventaja de caracterizar completamente la incertidumbre de los parámetros de la fuente inferidos sin introducir una regularización adicional a la impuesta por la parametrización de la fuente y utilizando sólo información a priori justificable físicamente. En esta tesis se utiliza el algoritmo de muestreo CATMIP (Cascading Adaptive Metropolis in Parallel) implementado en el software AlTar, junto con los datos geodésicos disponibles (GPS & InSAR) y una geometría detallada de la placa subductante, para producir una caracterización completa del deslizamiento cuasiestático de la fuente del terremoto de Tocopilla. A diferencia de otros estudios, en este se incluye incertezas observacionales y de la predicción del modelo físico directo debido a errores en la estructura elástica del medio. Estudios previos sugieren que una característica geométrica o reológica podría estar actuando como una barrera a la propagación de la ruptura. En este estudio se incorpora un cambio abrupto en el manteo del plano de falla basado en modelos recientes de la interfaz de subducción en esa zona. De la inversión Bayesiana se obtiene un conjunto de modelos con sus probabilidades asociadas, el cual se analiza calculando modelos representativos, tales como el modelo promedio, mediana y de máxima verosimilitud. Estos modelos, concuerdan con estudios previos en que la ruptura ocurrió en la parte más profunda del contacto sismogénico, con el mayor deslizamiento localizado en dos asperezas principales siendo el máximo de 2 \pm 0,6 m. Sin embargo, el patrón de deslizamiento de estos modelos es más compacto y parte de la zona de mayor deslizamiento se ubica costa afuera comparado con estudios previos. La solución encontrada sugiere variaciones abruptas en las propiedades reológicas sobre el contacto de falla, lo que concuerda con la hipótesis planteada. Este estudio difiere en el énfasis en la caracterización de las incertezas, correlaciones y/o dependencias espaciales entre la dislocación en las distintas subfallas. Por ejemplo, la forma de la distribución en los elementos cercanos a la fosa sugiere una resolución más baja en esa zona, dado que esos elementos están peor constreñidos por las observaciones. El método empleado es costoso en términos computacionales, dado que muchos modelos directos (10^{10}) son evaluados para representar la solución del problema inverso. Sin embargo, este método ofrece una caracterización completa de las soluciones y sus incertezas.