Propiedades de similaridad de catálogos de sismicidad en el contexto tectónico de subducción del Norte Grande de Chile (19°S y 24°S)

Abstract

En este trabajo de tesis se analizan propiedades de similaridad de catálogos sísmicos, con el propósito de obtener un mejor entendimiento de la recurrencia sísmica: la repetida observación de eventos sísmicos. Esto es importante porque los terremotos son los eventos catastróficos que más pérdidas y fatalidades han generado en los últimos años en Chile. Como caso de estudio se utiliza la zona de subducción del Norte de Chile, donde existe una red adecuada para localizar con precisión y baja magnitud de completitud los sismos que allí ocurren. Descartando los sismos en la placa continental y outer rise, los eventos se distribuyen en profundidad en dos grupos, uno que comprende la zona de influencia de la interfaz de subducción (z < 75 km) y un grupo de sismos de profundidad intermedia (z ≥ 75 km). Si bien ambos grupos han demostrado potencial destructivo, los segundos generan mayores aceleraciones en superficie, planteando la posibilidad de determinar la influencia del tipo de sismicidad en la respuesta a qué esperar luego de un terremoto, en cuanto a la ocurrencia de un próximo evento con una magnitud similar o mayor y en un área epicentral acotada en torno a su localización. Para esto se formaliza teóricamente y se implementa computacionalmente un análisis con una Ley de Escala Unificada para Terremotos. Luego, utilizando la hipótesis de similaridad incompleta o escalamiento en forma de ley de potencia de la densidad de probabilidad D de los tiempos de espera con el momento sísmico y con el área epicentral se obtiene la relación: D/λ = Ψ(λτ ), en que λ ∝ M ^−β L^γ representa el número promedio de eventos por unidad de tiempo que recurren en un área epicentral de dimensión lineal L con momento sísmico mayor o igual a M y Ψ es una función de escala a la cual colapsan todas las distribuciones de tiempos de espera en las distintas escalas. β en tanto, es el coeficiente asociado al balance del número de eventos con el momento sísmico (= 2/3 del b value de la ley de Gutenberg-Richter) y γ es el coeficiente asociado a la distribución fractal de los epicentros en el espacio. Utilizando dos catálogos sísmicos que recopilan terremotos del margen de subducción del Norte de Chile, entre los 19◦ S y 24◦S, uno de mediano plazo (1974 2017) y magnitud de completitud 5,0 y uno de corto plazo (2007 2014) y magnitud de completitud 3,0, se muestra que los sismos asociados a la interfaz de subducción presentan una mayor densidad de probabilidad en la escala corta, manifestada en una asíntota D = τ ^−1 análoga a la ley de Omori para las réplicas, que implica un máximo de probabilidad de recurrencia en tiempos cercanos a la ocurrencia de un sismo. Los sismos de profundidad intermedia, en tanto, poseen una naturaleza poisonneana, es decir, baja correlación temporal en la escala corta y un solo modo de probabilidad asociado a una función de escala exponencial, consistente con observaciones previas que dan cuenta de una baja productividad de réplicas. Finalmente, se plantea que trabajos futuros puedan explotar la similaridad del proceso sísmico para mejorar el entendimiento y manejo de la amenaza sísmica en Chile.