Deformación intersísmica y acoplamiento interplaca a partir de datos GNSS en la brecha sísmica de la Región de Atacama

Abstract

El presente estudio se enmarca en el margen de subducción entre las latitudes 23ºS a 30ºS, abarcando la denominada brecha sísmica de Atacama. Se recopilan velocidades intersísmicas disponibles en literatura científica medidas por estaciones GNSS continuas y de campaña en los últimos 30 años. Luego se agrupan estas velocidades en dos periodos de tiempo. El primer periodo corresponde a las observaciones realizadas durante los años 1990 a 2000 en el cual se tienen 88 velocidades horizontales. El segundo periodo corresponde a las observaciones realizadas durante los años 2010 a 2016 en el cual se tienen 209 velocidades horizontales. En una primera etapa se caracteriza la deformación cortical intersísmica, calculando para esto mapas de variación volumétrica, vorticidad vertical y vorticidad cinemática a partir de las velocidades recopiladas. Estos mapas revelan señales que son posibles de interpretar mediante desplazamientos asociados a la distribución espacial del acoplamiento, y no a movimientos asociados a estructuras superficiales como la Zona de Falla de Atacama. Posteriormente se realiza una inversión del acoplamiento de placas desde las velocidades intersísmicas recopiladas. Con este fin, se utiliza un medio elástico de capas planas y un modelo de backslip para representar el acoplamiento interplaca. El problema inverso se resuelve mediante mínimos cuadrados con regularización EPIC Tikhonov. Además de los errores observacionales, también se cuantifican e incorporan a la inversión los errores asociados a la predicción del modelo físico. Por otro lado y a diferencia de otros modelos de acoplamiento publicados, se propone un método alternativo a la microplaca de los Andes para corregir las velocidades corticales, que consiste en la incorporación a la inversión de un tensor de gradiente de velocidades regional, que logra un cometido similar, sin necesidad de asumir la existencia de una microplaca. Los resultados de acoplamiento obtenidos indican para el periodo 1990-2000 un acoplamiento casi completo al Sur de la zona del terremoto Mw 8.0 de 1995. Los resultados para el periodo 2010-2016 indican un acoplamiento total en los primeros ~30 km de profundidad del contacto en la zona de estudio, salvo por dos zonas de bajo acoplamiento ubicados en las latitudes 27,5ºS y 29,5ºS. Asumiendo una tasa de acoplamiento constante en los últimos 100 años, habría entre las latitudes de 24,5ºS a 27ºS una extensión de 300 km con un déficit de deslizamiento de 6,6 metros. Además, se encuentran dos anomalías de alto acoplamiento en profundidades mayores a los 50 km a los 27ºS y 29ºS. Finalmente, se discuten posibles interpretaciones sismotectónicas que surgen de los modelo de acoplamiento presentados. Se analiza como posible fuente de las anomalías de alto acoplamiento a profundidades mayores a 50 km, la subducción del ridge de Copiapó y su relación con terremotos lentos, en base a estudios sísmicos, gravimétricos y a otros modelos geofísicos publicados en los últimos años. El tensor de gradiente de velocidades obtenido de la inversión de acoplamiento intersísmico revela una extensión que ocurre en sentido paralelo a la convergencia de placas. Se cree que la fuente de esta extensión es un comportamiento viscoelástico que no es posible de modelar con un modelo elástico.