Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En esta tesis se simulan los acelerogramas del terremoto de Iquique MW8.1 y su réplica principal MW7.6, usando funciones de Green empíricas obtenidas de réplicas del evento principal. El área de ruptura de los terremotos se subdivide en subfallas, y para cada una de ellas se considera una réplica como función de Green. Los acelerogramas de los sismos son sumados considerando leyes de escalamiento de terremotos, la distribución de desplazamiento y la velocidad de ruptura de los terremotos a simular. Se analiza el efecto de modelar la forma de onda de cuerpo corrigiendo los valores de patrón de radiación de los eventos considerados como funciones de Green empíricas. Del análisis de esta corrección se concluye que es mejor usar la forma de onda original sin modificarla por estos valores. Luego se valida el método de funciones de Green empíricas simulando un evento MW6.2 a partir de una réplica cercana MW5.1. Además, para analizar la sensibilidad espacial, se modela un evento MW6.3 usando una Semilla MW5.2 ubicada al norte y luego otro evento MW6.3 usando una Semilla ubicada al Sur. Los registros simulados muestran una diferencia significativa en los arribos de las ondas de cuerpo y superficiales pero a pesar de esto, se reproducen amplitudes y formas de onda de los registros modelados. La réplica principal MW7.6 presenta dos asperezas principales. En las zonas de máximo deslizamiento se observa una ausencia de réplicas de gran magnitud lo que dificulta la elección de los eventos a utilizar como funciones de Green empíricas. Finalmente se usan los dos eventos más cercanos a cada aspereza de magnitudes MW6.1 y MW3.5. Los registros simulados no presentan similitudes en forma de onda, pero si en la duración del evento y los valores de aceleración máxima. Finalmente se modela el evento principal MW8.1 el cual presenta una zona de alto deslizamiento hacia el suroriente de la ruptura según diversos autores. Para esto primero se modelan sus registros usando una única Semilla MW4.8 la que se encuentra en la zona de mayor deslizamiento y luego, usando un set de Semillas ubicadas en el plano de falla del evento principal. Comparando los resultados obtenidos se concluye que usando un set de Semillas se obtiene una mejora importante en las formas de onda, espectros y valores de aceleración.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En esta tesis se propone una nueva técnica de simulación de acelerogramas usando un método estocástico de falla finita para ser aplicada a terremotos de subducción Chilenos. Para este propósito se modela una falla subdividiéndola en una grilla de subfuentes, tratando a cada una de ellas como una fuente puntual. La técnica simula las aceleraciones (en componentes Este-Oeste, Norte-Sur y Vertical) que experimenta un punto en la superficie de la Tierra debido al arribo de ondas P, SV y SH, considerando que los rayos sísmicos asociados a estas ondas llegan con diferentes ángulos de incidencia y azimut. Esta metodología es probada generando acelerogramas sintéticos para los terremotos del 14 de Noviembre de 2007 en Tocopilla (Mw 7,7), 1 de Abril de 2014 en Iquique (Mw 8,1) y 27 de Febrero de 2010 en la región del Maule (Mw 8,8), comparando los registros reales con los simulados. En particular, se elige el terremoto de Tocopilla (2007) para hacer pruebas y análisis más acabados de la metodología propuesta. Primero se realizan simulaciones de acelerogramas considerando formulaciones previas, y luego simulaciones considerando la metodología propuesta en esta tesis. Además se comparan dos modelos de propagación de rayos sísmicos directos: uno por un medio homogéneo y otro por un medio de capas planas horizontales homogéneas sobre un semi-espacio homogéneo, con el objeto de evaluar qué modelo es más idóneo. Al realizar la simulación de acelerogramas para el terremoto de Tocopilla 2007 (Mw 7,7) considerando distintos m\étodos y modelos, los resultados muestran que la metodología propuesta en esta tesis consigue simular de mejor manera los espectros de amplitud de Fourier de los registros observados. En particular, incorporar ondas P a la simulación permite que la forma de los acelerogramas sintéticos se asemeje más a la observada para estaciones más retiradas de la fuente sísmica, pudiéndose simular de buena manera la diferencia de llegada de ondas P y S. Además, la consideración de rayos sísmicos directos arribando en superficie con distintos ángulos de incidencia y azimut, y la descomposición de las ondas S en SV y SH han permitido simular razonablemente las aceleraciones del suelo en dos componentes horizontales (Este-Oeste y Norte-Sur) y una Vertical, obteniéndose un buen ajuste entre los PGA simulados y observados para las tres componentes en estaciones sobre roca dura. Finalmente, se simulan las aceleraciones que experimenta el suelo para un potencial megaterremoto (Mw 9,0) asociado al gap sísmico del Norte de Chile. Se consideran dos escenarios hipotéticos de ruptura los cuales fueron inferidos relacionando las asperezas o zonas de mayor deslizamiento con las zonas de mayor acoplamiento sísmico. La simulación de acelerogramas muestra que se pueden alcanzar valores de PGA cerca de un 1 [g].

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / En este trabajo se estudia la fuente sísmica de tres terremotos de profundidad intermedia en la zona de subducción Nazca-Sudamérica, lo cual se realiza mediante inversiones cinemáticas y dinámicas en bajas frecuencias. La zona de ruptura es modelada como un parche elíptico ubicado dentro de un plano de falla fijo. Las inversiones se realizan usando datos banda ancha. Para encontrar los mejores modelos de ruptura se usa el método del Neighborhood Algorithm, donde sus niveles de error (X²) son calculados mediante una norma L² entre los registros aboservados y sintéticos. De los tres sismos analizados, el sismo Mw 6.7 que ocurrió el 11 de febrero de 2015 en la provincia de Jujuy es analizado con mayor detalle mediante las inversiones cinemática y dinámica, debido a su mayor tamaño y buena cobertura azimutal. La geometría elíptica de la zona de ruptura, la velocidad de ruptura y el deslizamiento máximo son calculados en la inversión cinemática. Por otra parte, además de la geometría de la zona de ruptura, la inversión dinámica permite obtener los esfuerzos y los parámetros de fricción involucrados en el proceso de fallamiento. Ambas inversiones convergen con bajos errores a modelos de ruptura cuyas geometrías elípticas son muy similares en términos de tamaño y posición dentro del plano de falla. Ambos modelos sugieren una propagación de la ruptura hacia el sur y hacia arriba del hipocentro, presentando coherencia con las ubicaciones de las réplicas. El modelo cinemático sugiere una velocidad de ruptura sub-shear, mientras que el modelo dinámico sugiere una caída de esfuerzos del orden de 30 MPa y una alta tasa de energía de fracturamiento cercana a los 21 MJ/m². Por otra parte, se analizan mediante inversiones cinemáticas otros dos sismos intraplaca de profundidad intermedia que ocurrieron el 20 de junio de 2011 (Mw 6.5) y el 30 de mayo de 2014 (Mw 5.6). La modelación se hace en ambos planos de falla para cada sismo, donde se encuentra que no es posible determinar el plano de falla que rompió a partir de las inversiones cinemáticas. Las soluciones óptimas encontradas en estos eventos tienen errores X² entre 0,2 y 0,4. Para ambos eventos las mejores soluciones sugieren velocidades de ruptura sub-shear. Finalmente, se concluye que la metodología permite modelar las características generales de la fuente sísmica en campo regional a bajas frecuencias, pero presenta algunas limitaciones para modelar los sismogramas observados cuando las distancias epicentrales de las estaciones usadas se incrementan. Además, al comparar las caídas de esfuerzos estimadas a partir de los resultados de las inversiones cinemáticas de estos tres sismos con los resultados de otros sismos interplaca tipo thrust ocurridos en la misma región estudiada, se vuelve a observar que los sismos intraplaca en general tienen caídas de esfuerzos mayores que los interplaca.

Ingeniera Civil / Producto de la alta sismicidad que caracteriza al país se hace necesario desarrollar herramientas para el estudio de peligro sísmico. Éstas proveen información significativa en lo que respecta a la estimación de demanda sísmica sobre las estructuras y del movimiento del suelo. Así, en el presente trabajo de título se tiene como objetivo desarrollar curvas de atenuación para dos parámetros sísmicos de registros de movimiento fuerte en Chile, la Intensidad de Arias y la duración del movimiento fuerte, utilizando el método de ajuste Bayesiano. Se lleva a cabo una revisión bibliográfica donde se escogen algunos funcionales aplicables para la curva de atenuación de los parámetros en estudio. Se desarrolla una base de datos de sismos chilenos con la información necesaria de todos los eventos y estaciones utilizadas, sumando un total de 1117 registros correspondientes a 311 eventos con magnitudes desde 4,5 Mw hasta 8,8 Mw y distancias a la ruptura que varían de 22,1 [km] hasta 1026,01 [km]. El ajuste de las constantes se realiza utilizando un método de actualización Bayesiano, el cual permite actualizar la estimación de parámetros con incertidumbre. Para escoger el funcional que mejor se ajusta a cada parámetro se verifican los residuos, se comparan las desviaciones estándar, se comprueba que los resultados tengan sentido físico, entre otros. Es así como se obtienen los modelos predictivos de movimiento del suelo para la Intensidad de Arias, la duración significativa y la duración entre intervalos, en función de la magnitud de momento (Mw ), la fuente sismogénica, la profundidad del sismo (h), la distancia más cercana a la falla (R) y la velocidad de onda de corte promedio en los primeros 30 metros (Vs30 ). La curva obtenida para la Intensidad de Arias presenta una desviación estándar del error de 1,19, la cual se justifica por la variabilidad natural que presenta el parámetro. En cuanto a la duración significativa se utiliza un intervalo de 5%-95% de energía liberada, obteniendo una curva con una desviación estándar de 0,47. Para la duración entre intervalos se utiliza un límite de 0,05g, donde se obtiene una desviación estándar del error de 1,09, que se justifica en parte por la cantidad más limitada de registros utilizados, esto debido a que el ajuste se realiza únicamente con registros con duraciones entre intervalos mayores a cero, incorporando el resto por medio de un método de clasificación basado en Support Vector Machine. Los residuos obtenidos para las tres curvas no presentan ninguna tendencia en relación a Mw, Vs30 y R, además para la Intensidad de Arias los residuos presentan una distribución normal. Para la duración significativa los residuos muestran una distribución cercana a la normal y para la duración entre intervalos no presentan una distribución normal.

Doctor en Ciencias, Mención Geología / Se invierte la distribución de deslizamiento de cinco terremotos, 3 ocurridos en Chile (Tocopilla 2007, Mw 7.8; Michilla 2007, Mw 6.7; Maule 2010; Mw 8.8) y dos de Japón (Iwate 2008, Mw 6.8 y Tohoku 2011, Mw 9.0). Se realizan inversiones cinemáticas para ellos con la excepción de Michilla 2007 e inversiones dinámicas para Michilla 2007 e Iwate 2008. Las inversiones son hechas proponiendo a priori una distribución geométrica del área de ruptura formada por una o dos elipses y distribución gaussiana de deslizamiento. La búsqueda de la mejor solución se realiza utilizando el algoritmo de vecindad. Acelerogramas y GPS continuos (cGPS) fueron invertidos. Para Tocopilla 2007 se obtiene una distribución de slip caracterizado por 2 elipses. Para el terremoto del Maule dos elipses fueron propuestas encontrándose que el máximo deslizamiento se ubica en la zona norte de una ruptura de casi 500 km; para este terremoto además se identificaron las asperezas que controlaron el movimiento en el rango de frecuencias intermedias (0.02 Hz a 0.1 Hz) en la zona norte de la ruptura. El terremoto de Tohoku 2011 pudo ser caracterizado por la ruptura de una elipses y luego se realizó una búsqueda de la mejor solución utilizando un método de Monte Carlo fijando algunos parámetros y liberando solo 3 de ellos: velocidad de ruptura, deslizamiento máximo y el tamaño de la elipse (manteniendo fija la razón de aspecto entre sus ejes), encontrando que entre estos tres parámetros existen fuertes acoplamientos, confirmando que la solución no es única. También para este terremoto se realiza desarrolla una preliminar inversión utilizando una discretización clásica de rectángulos, encontrándose resultados similares a la inversión por elipse. Finalmente realizamos la inversión de dos terremotos intraplaca de profundidad intermedia de magnitud cercana a Mw 6.8. Para estos terremotos nosotros realizamos las primeras inversiones dinámicas liberando todos los parámetros. Aquí se confirma, realizando inversiones del tipo Monte Carlo, que las inversiones no son únicas y que la ruptura de los terremotos queda controlada por los parámetros de la ley de fricción, pudiendo tomar diferentes valores pero agrupándose en valores específicos de momento sísmico y kappa (kappa es un parámetro que relaciona la energía liberada con la energía disponible para que el terremoto se propague).

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Este trabajo consta de 2 partes. La primera está enfocada en inversiones de la fuente utilizando el método de la fase-W y la segunda trata aspectos analíticos y numéricos de tsunamis. La fase-W es una fase de largo periodo de 200 a 1000 segundos, que llega entre las ondas P y S. Se puede descomponer como suma de modos normales o como suma de rayos. Por la rapidez con la que llega a los sismómetros de banda ancha a distancia regional, es posible utilizar estos datos sísmicos. Por el largo de onda de esta fase es posible estudiar eventos medianos a mega terremotos, en términos de magnitud superiores a 5.8. Mediante la inversión de las funciones de Green es posible obtener la magnitud de momento, el centroide y el mecanismo focal de un terremoto para entregar una alerta rápida de tsunamis en poco tiempo. Con este método se estudiaron terremotos antiguos, incluyendo toda la taxonomía de terremotos posibles; ya sean superficiales, profundos, de ambientes de subducción, outer-rise, de tipo lento, y mega-terremotos. Cada uno de estos resultados fueron comparados con el catalogo GCMT, obteniendo magnitudes, mecanismos focales y centroides bien correlacionados con lo obtenido por el catálogo. Posteriormente se realizó la implementación en tiempo real del método en el Departamento de Geofísica- Servicio Sismológico Nacional de la Universidad de Chile. Desde su implementación, han ocurrido seis eventos posibles de estudiar, de los cuáles 5 entregaron los mismos resultados que el USGS, concordando con las condiciones tectónicas conocidas en esos lugares. Solo uno de estos eventos entregó un mecanismo focal que no corresponde a la tectónica, producto de poca cobertura de estaciones hacia el sur de Chile. En la segunda parte se trataron todos los aspectos teóricos y numéricos del modelamiento de tsunamis. Se presentó una clasificación considerando su fuente, ya sea, volcánica, un deslizamiento submarino o sub-áereo o un terremoto. Posteriormente se realizó el tratamiento con ecuaciones de la mecánica de fluidos, incluyendo efecto de la no linealidad y la dispersión. Luego se consideraron deformaciones teóricas del fondo del mar basado en distintas fuentes, de diferentes dimensiones y a diferentes profundidades, siguiendo la línea de la placa de subducción concluyendo que lo más importante para la generación de un tsunami son: la profundidad del límite superior del plano de falla y el tamaño del terremoto. Se realizaron modelos numéricos para los tsunamis de Nicaragua 1992, Antofagasta 1995, Indonesia 2004, Chile 2010 y Japón 2011. En base a las fuentes sísmicas de estos eventos fueron se realizaron los modelos, comparando los run-ups numéricos con los observados en terreno. Finalmente, en base a información histórica, velocidades de placa, modelos de acoplamiento y perfiles de refracción sísmica, se estudió la laguna sísmica del norte grande. Con todo lo anterior se propone un modelo de fuente sísmica y posterior tsunami que alcanzaría alturas de hasta 15 metros en algunas zonas de campo cercano.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Los procesos sismotectónicos de la Zona Central de Chile están relacionados con la subducción de la Placa de Nazca bajo la Placa Sudamericana. Sin embargo, la sismicidad cortical superficial en la zona central ha sido poco estudiada, tanto en su origen como en su tasa de actividad, a pesar de la existencia de 2 eventos sísmicos de gran magnitud localizados a profundidades menores de 15 km, uno en Las Melosas en 1958 (M=6.9) y otro al oeste de Rancagua en 1987 (M=5.9). Cabe mencionar que en este sector se concentra el 40% de la población del país, además se encuentran 3 grandes minas cupríferas, algunas minas de yeso, plantas hidroeléctricas y el gasoducto proveniente de Argentina. En este escenario y enmarcado en el proyecto FONDECYT 1050758, este trabajo tiene el objetivo de crear un modelo de estructura de velocidades a nivel cortical de la zona central cordillerana (33º-34.5ºS), además de estudiar las concentraciones de sismicidad bajo las minas Los Bronces (Ex Disputada) y El Teniente. Esto ayudará a una mejor caracterización y comprensión del comportamiento sísmico en esta zona. Con 28 estaciones temporales más las estaciones permanentes de la Universidad de Chile se registraron, entre Noviembre del 2005 y Marzo del 2006, una serie de eventos, siendo de gran importancia los registros provenientes de tronaduras asociadas a las faenas de extracción de la mina Los Bronces. Estos eventos artificiales permiten la obtención de datos distancia-tiempo para ondas sísmicas, donde se tiene un conocimiento prácticamente exacto de las ubicaciones tanto de la fuente como de las estaciones registradoras. En el caso de El Teniente los eventos son netamente de carácter sísmico. El modelo 1D obtenido en Los Bronces se resume en 3 capas con gradiente lineal de velocidad. Aumentando en profundidad, los espesores de estas capas son de 4.1, 22.1 y 3.9 km y sus velocidades de 4.8 - 5.1 km/s, 5.9 - 7.0 km/s y 7.1- 7.2 km/s para ondas P y de 2.8 km/s, 3.5 - 3.9 km/s y 3.9 - 4 km/s para ondas S. En el caso de El Teniente el modelo es de 2 capas con espesores de 2.4 y 23.9 km y velocidades de 4.4 - 4.5 km/s y 5.8 - 7 km/s para ondas P y 2.5 - 2.6 km/s y 3.4 - 3.9 km/s para ondas S. Ambos modelos se asemejan a modelos realizados en estudios anteriores estudios y las diferencias están relacionadas principalmente a la corrección de altura y a la distribución de las estaciones en el área de estudio del nuevo modelo. Se debe mencionar que en la modelación de El Teniente, la dispersión de datos distancia-tiempo (X-T) es alta producto de la decisión de tomar 1 punto de origen cuando en realidad existen distintos hipocentros, debido al carácter sísmico de los eventos. Con los modelos unidimensionales se realizó un modelo bidimensional entre estas dos zonas mineras, creando un perfil Norte-Sur de 132.8 Km de longitud ubicado en el sector precordillerano. Para ajustar el modelo se utilizaron los datos de estaciones cercanas al perfil y se consideraron sólo los datos distancia-tiempo de los eventos provenientes de Los Bronces. El modelo 2D obtenido alcanza profundidades cercanas a los 25 Km y al observar el gráfico Vp/Vs se puede concluir un mayor aumento en profundidad de los valores de Vp/Vs hacia el Norte del perfil, lo que podría indicar la existencia de fases fluídas (roca hidratada o magma) y roca más seca y rígida hacia el Sur del perfil. Se realizó además la relocalización de los eventos concentrados en las zonas mineras de Los Bronces y El Teniente con los nuevos modelos 1D y 2D. Las variaciones de la relocalización son poco significativas y no se distingue característica geométrica que pueda ayudar a una mejor interpretación de la sismicidad en estos sectores. En cuanto a los esfuerzos, en Los Bronces se lograron obtener mecanismos focales de 3 eventos, todos con fallamiento inverso de rumbo Norte-Sur. En El Teniente se obtuvieron 17 mecanismos focales, la mayoría compresionales y también con rumbos aproximados Norte-Sur.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Los sismos, también conocidos como terremotos o movimientos telúricos, son considerados como uno de los fenómenos naturales más devastadores y aterradores que existen. Cierta región de la Tierra es violentamente sacudida y desgajada de manera instantánea, en donde decenas o miles de personas pueden perder bienes, salud, seres queridos y, tal vez, la vida. Lo que se busca es dar a conocer algunos métodos para la determinación de los parámetros hipocentrales de un sismo; asimismo dar a conocer las causas y efectos de un sismo, así como también las medidas que debemos de tener para afrontar estos eventos naturales / Trabajo de suficiencia profesional

Aborda la solución utilizando el software Coulomb 3.3 pro- puesto por Toda et al., (2011). Este software contribuye en el estudio de la transferencia y cambios de esfuerzos ocasionados por estos 6 sismos en mención, a fin de determinar el impacto de la transferencias de esfuerzos ocasionada por la secuencia de sismos y su implicancia en la peligrosidad sísmica en la región de estudio. Para la validación de los resultados se utilizó las réplicas de cada evento sísmico a fin de observar la mayor concentración de réplicas con el incremento de esfuerzos, esto se logró observar a través del cartografiado de los patrones lobulares de esfuerzos para verificar las zonas de activación de la sismicidad o las zonas de sombra de esfuerzos según lo propuesto por Stein (1999), asimismo, el mapa de isosistas propuesto por el Instituto Geofísico del Perú´ (IGP) para observar la distribución espacial de los esfuerzos con las intensidades macro-sísmicas en la escala de Mercalli Modificada en todo el litoral costero central del Perú a fin de verificar lo propuesto por Jiménez (2015) y Villegas-Lanza et al. (2016) para el sismo de 1746. Los resultados obtenidos muestran a la actualidad en una relajación de esfuerzos hacia el continente y un incremento de esfuerzos que son validados con los patrones de deslizamiento y réplicas recopiladas. El riesgo de un futuro evento sísmico de las mismas características analizadas se encuentra en las costas del sur de Lima, aproximadamente entre las ciudades de Cañete y Mala donde se observó un gran incremento de esfuerzos aún no liberados hasta la fecha. / Tesis