Análisis de la crisis sísmica del 2020-2021 en el estrecho de Bransfield, Antártica

Abstract

Esta investigación surge en el contexto de la crisis sísmica ocurrida en el estrecho de Bransfield, Antártica, entre agosto del 2020 y septiembre del 2021, donde un nido sísmico se manifestó entre el margen tectónico de la Cuenca de Bransfield y el volcán submarino Orca, mientras otro grupo de eventos se ubicó hacia el este del estrecho alojando un evento principal de Mww 6.9. El estudio de esta secuencia busca conocer la fuente donde surge esta sismicidad para aportar información y conocimiento sobre la amenaza geotectónica de una región aislada con escasa cobertura instrumental. Para abordar este problema se aplican metodologías para la verificación de la calidad de los datos y corrección de estos, localización de los hipocentro y cálculo de los mecanismos focales. Para ubicar la sismicidad se utilizan métodos de localización relativa respecto a un evento maestro y localización con estación única. Los mecanismos focales de sismos de magnitud 𝑀��>4.5 son calculados invirtiendo la forma de onda en dominio temporal. El control de calidad permitió detectar y corregir la orientación y amplitud de 4 estaciones. Hasta 159 eventos se lograron relocalizar con la técnica de Evento Maestro en toda la secuencia, describiendo una configuración con forma de rampa elongada y profundizada hacia el norte del volcán. Por otra parte, 290 sismos se localizaron bajo el bloque continental con la estación de campo cercano JUBA en Bransfield Central. Finalmente, se determinaron 49 mecanismos focales con el método TMDT para toda la secuencia, variando desde mecanismos de rumbo a normales, con diferentes preponderancias de las componentes DC sobre DLVC. Estos resultados indican una diferencia en el origen de ambos grupos sísmicos ubicados en el estrecho, mostrando un comportamiento fundamentalmente tectónico al este, mientras que, en el centro la sismicidad se explica a través de la interacción tectonomagmática entre los márgenes de la cuenca y el volcán submarino Orca. Adicionalmente, se evalúan procesos de gatillamiento por un pulso viscoelástico entre ambos grupos y la existencia de proto fallas transformantes incipientes en el rift de Bransfield comparándose con casos de estudio similares. Esta crisis sísmica ha aportado a la comprensión del nivel de amenaza sísmica, por tsunami y volcánica en el estrecho de Bransfield, revindicando la importancia del resguardo de la población en Antártica.

This research arises in the context of the seismic crisis that occurred in the Bransfield Strait, Antarctica, between August 2020 and September 2021, where a seismic cluster developed between the tectonic margin of the Bransfield Basin and the Orca submarine volcano, while another cluster of events was located eastward of the strait hosting a main event of Mww 6.9. The study of this sequence aims to understand the source of this seismicity to contribute information and knowledge about the geotectonic hazard of an isolated region with limited instrumental coverage. To address this issue, methodologies for data quality verification and correction, hypocenter localization, and focal mechanisms calculation are applied. Methods for relative location with respect to a master event and single-station location are used to pinpoint seismic activity. Focal mechanisms of earthquakes with a magnitude greater than 4.5 are calculated by inverting the waveform in time domain. Quality control allowed the detection and correction of the orientation and amplitude of 4 stations. Up to 159 events were successfully relocated with the Master Event technique throughout the sequence, describing a configuration with an elongated ramp shape deepening northward of the volcano. Moreover, 290 earthquakes were located beneath the continental block with the near-field station JUBA in Central Bransfield. Finally, 49 focal mechanisms were determined with the TMDT method for the entire sequence, ranging from strike-slip to normal mechanisms, with different predominances of DC components over CLVD components. These results indicate a difference in the origin of both seismic groups located in the strait, showing mainly tectonic behavior to the east, while in the center, seismicity is explained through the tectonomagmatic interaction between the basin margins and the Orca submarine volcano. Additionally, triggering processes due to a viscoelastic pulse between both groups and the existence of incipient transforming proto-faults in the Bransfield rift are evaluated, comparing them with similar case studies. This seismic crisis has shed light on the level of seismic, tsunami, and volcanic hazard in the Bransfield Strait, indicating efforts to be pursued for the protection of the population in Antarctica.