Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El presente trabajo tiene como objetivo estudiar y comparar distintos modelos de la flexión de la litósfera oceánica en un ambiente de subducción o margen convergente. Dichos modelos provienen del estudio de la elasticidad para el equilibrio de placas y/o barras delgadas. Además se han incorporado las fuerzas involucradas como el \emph{Slab-pull} y \emph{Ridge-push}, siendo estas las más dominantes en un proceso de subducción. En segunda instancia se modeló el contacto entre dicha placa y la litósfera continental, al introducir una restricción al problema, que es que la litósfera oceánica no se traslape con otra función que se encarga de simular el continente. Este problema es matemáticamente conocido como el problema del obstáculo.\\ Inicialmente se exploran los modelos unidimensionales clásicos encontrados en la literatura, para variar de ellos las condiciones de borde usadas proponiendo a partir de esto un modelo para las fuerzas involucradas. Al hacer esto y comparar la flexión con perfiles batimétricos se pueden analizar los modelos y su analizar su alcance para describir observaciones relevantes en un ambiente de subducción, además de inferir valores para los parámetros utilizados. Esto es comparado con trabajos similares dentro del estudio flexural de la litósfera oceánica.\\ Por otro lado, la investigación hecha con el obstáculo genera soluciones interesantes desde el punto de vista tectónico, entregando estas un conjunto de máximos y mínimos en los esfuerzos, interpretados estos cómo zonas donde la placa está propensa a fracturamiento. El modelar mecánicamente la zona interplaca es nuevo y abre la puerta a nuevos modelos que puedan dar cuenta de la fenomenología esperada. Además, como variante se ha hecho esta modelación usando fuerzas de contacto, incorporando así una interacción proveniente del estudio de la elasticidad, hecho por primera vez por Hertz en 1882. La modelación 2D de este problema es hecha usando el método de elementos finitos, siendo este método capaz de, a partir de la formulación variacional del problema, entregar la solución. Este resultado no muestra demasiada variación con los resultados obtenidos de modelos de obstáculo 1D, pero muestra mayor versatibilidad a la hora de escoger distintos dominios y condiciones de borde.\\ Cómo resultado de este trabajo se llega a que los distintos modelos 1D pueden modelar no de manera única la flexión de la litósfera oceánica con un error de las decenas de metros. Se propone una solución mixta donde es permitida la reducción de la rigidez en la cercanía de la fosa y además la incorporación de fuerzas oblícuas para modelar el \emph{Slab-pull}, permitiendo así que los esfuerzos no se sobrevaloren y no perder la dinámica de la interacción.

Doctor en Ciencias, Mención Geología / Esta tesis describe la estilos y el comportamiento de los rasgos más importantes del antearco externo del segmento Pampeano (29-33°S), que incluye la región marina y la el borde occidental de la Cordillera de la Costa. Para mejorar la compresión del control estructural inherente de la cuña continental en los procesos ligados a la tectónica de subducción, se ha analizado e interpretado datos batimétricos, sísmicos de reflexión y refracción, sismicidad, información geológica y estructural disponible de la cordillera de la Costa. Esta investigación muestra una marcada segmentación costa afuera del norte de Chile, en tres provincias morfoestructurales (complejo acrecionario-pie del talud; talud medio y talud superior), que son dividas por marcados quiebres de pendiente. Los quiebres de talud denotan estructuras de primer orden en la región; altos de Intracuenca, cuencas de subducción e importantes escarpes de fallas. Está marcada segmentación morfoestructural concuerda con las secciones tomográficas que muestran un fuerte contraste en la velocidades Vp bajo el talud medio (3.5-5.0 km/s) y el talud superior (6.0-6.5 km/s). El rango de estas velocidades son correlacionables con unidades volcánicas e igneas-metamórficas, lo cual sugiere en conjunto con la geología de la cordillera de la Costa, una cuña continental con rasgos de un arco volcánico mesozoico, afectada por los procesos ligados a la erosión tectónica. Sobreyaciendo el basamento acústico, dos secuencias sísmicas sin-extensionales han sido reconocidas que fueron correlacionadas con las unidades geológicas de la cuenca de Valparaíso y de la cordillera de la Costa; Plio-Pleistoceno (SII) y Mio-Plioceno (Cretácico Superior ?-Plioceno). Estas secuencias son separadas por una marcada discordancia (discordancia de Valparaíso). Los datos de reflexión sísmica muestran que un fallamiento extensional pervasivo, que inclina hacia el este (EI), reconocido en el dominio del talud superior y que se extiende hasta al menos el talud medio. Este sistema (EI) controla la distribución y acumulación de las secuencias más antiguas observadas (SI). Además, un sistema extensional y colapsos que inclinan hacia el oeste (EII) también ha sido observado, restringido en gran parte en desde el talud medio hasta la fosa. EII corta al sistema EI, preferencialmente paralelo la inclinación de las secuencias más antiguas (SI), y controla a las cuencas marinas de talud que son rellenadas por las secuencias sísmicas del Plio-Pleistoceno (SII). El límite tectónico entre el talud medio (bloque externo de antearco) y superior (bloque costero) es un prominente sistema de escarpes de fallas que inclinan hacia el oeste (~1 km de rechazo) donde complejos arreglos estructurales se han observado, y que corresponden a la expresión en superficie de un importante contacto litológico (backstop). Dentro del bloque externo de antearco los arreglos estructurales serían distintos pero complementarios puesto que compartirían el mismo nivel de despegue; por lo que el movimiento extensional de la falla (backstop) maestra en la parte interna de este bloque, durante la ruptura cosísmica, contribuiría a generar acortamiento en la parte externa del bloque. Durante el periodo intersísmico, la falla maestra se reactivaría en un sentido inverso. Evidencias de slumping, fallamiento inverso y reactivación, han sido reconocidas en el dominio del talud y restringidas a estructuras que inclinan hacia el este y oeste, inducidos por deformación gravitacional y sísmica. La inclinación regional de las secuencias pre-Pliocenas favorece el colapso gravitacional del bloque externo de antearco que denota el control de la arquitectura inherente en la región.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El 1º de abril del 2014, a las 23:46:45 UTC ocurrió un gran terremoto Mw 8.2 cerca de la locali- dad de Pisagua, en el segmento de la zona de contacto inter-placa donde el mega terremoto de 1877 (Mw 8.8-9.0) definió una brecha sísmica, en la cual no ocurrió un proceso de ruptura significativo en 137 años. En las últimas dos décadas, redes de GPS instaladas en el norte de Chile y el sur de Perú, han proporcionado observaciones que son utilizadas para analizar la evolución espacial y temporal de la deformación de la corteza, particularmente antes, durante y después del terremoto de Pisagua 2014 (Mw 8.2). Dichas observaciones proveen una gran oportunidad de comprender los procesos de deformación inter-, co- y post-sísmica en una misma zona sismogénica, permitiendo mejorar el entendimiento del comportamiento mecánico del contacto sismogénico de subducción. En este trabajo se procesan los datos registrados por receptores GPS en la zona de estudio, obteniendo series de tiempo posicionales diarias y sub-diarias. A partir de estas series de tiempo, se estiman señales de desplazamiento co-sísmico del terremoto de Pisagua 2014 y de la réplica principal, desplazamientos post-sísmicos inducidos por dichos terremotos, y las tasas seculares para el período anterior al terremoto de Pisagua. Estas señales se obtienen utilizando un procedimiento de inversión robusto basado en la norma L1, para ajustar modelos de trayectorias de las series de tiempo posicionales. Una particularidad a destacar de este estudio es que, a diferencia de otros trabajos publicados, la estimación de desplazamientos post-sísmicos considera la superposición de funciones base que representan de mejor forma el comportamiento transiente de la deformación post-sísmica, y que son independientes de la física que normalmente se asume para estos procesos. Utilizando las señales de deformación obtenidas en este trabajo, se estiman modelos de disloca- ción co-sísmica del terremoto de Pisagua 2014 (Mw 8.2), de su principal réplica, y la dislocación post-sísmica asociada a este evento. Estos modelos se calculan mediante inversiones con regularización, en donde el operador de regularización está basado en la sensibilidad de las dislocaciones en el contacto interplaca a las observaciones obtenidas en superficie. Este método permite la obtención de modelos de dislocación robustos, estables y con un mayor nivel de detalle. Se analizan los resultados dentro del contexto sismo-tectónico de la región, comparando los modelos obtenidos con otros modelos de dislocación y acoplamiento para la zona. Se concluye que la interfaz interplaca de la zona tiene propiedades mecánicas bastante heterogéneas, lo que significa que es capaz de acumular grandes esfuerzos. Además, existen barreras sísmicas a los 19ºS y 21ºS, que son capaces de detener el frente de ruptura de sismos comparables al terremoto de Pisagua 2014. Finalmente, se concluye que la zona al sur de los 21ºS, hasta los 23ºS, muestra ser una región con un alto peligro sísmico asociado. / Fondecyt 11140904, CONICYT

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Este trabajo presenta el procesamiento, análisis y modelamiento de los primeros datos de Geodesia Marina medidos en el margen chileno. El objetivo principal fue desarrollar meto- dologías de procesamiento y análisis de registros de sensores de presión absoluta del fondo marino (APG), para obtener el campo de desplazamiento vertical del fondo oceánico. Por medio de dichas observaciones se infieren transientes, los cuales se modelan con el fin de estudiar las distintas fases del ciclo sísmico en las zonas de subducción de Chile y Japón. Por medio de tales observaciones se busca entender mejor el comportamiento mecánico del contacto interplaca durante el ciclo sísmico. Con el fin de procesar los registros de APGs se desarrollaron metodologías para estimar correcciones instrumentales y de marea, además de implementar un algoritmo para convertir la presión del fondo oceánico a desplazamiento vertical del mismo. Por otro lado, para obtener series de tiempo menos ruidosas se estimó el modo común de error por medio de un análisis de componentes principales. Esto permite no sólo estimar robustamente los parámetros asociados a los transientes sino que también la detección de señales más débiles. Se analizaron dos conjuntos de datos adquiridos durante la fase postsísmica del terremoto de Maule del 2010, M w = 8.8. Los sensores se ubicaron en la región del prisma acrecionario, en la zona norte de ruptura del terremoto. Los períodos de observación, entre 2010-2011 y 2012-2013, permitieron observar transientes sísmicos y asísmicos atribuibles a procesos de de- formación tectónicos. Estas observaciones evidencian la heterogeneidad del comportamiento mecánico del contacto interplaca, lo que se atribuye a diferencias en el régimen de fricción. Se analizaron registros de APG proporcionadas por investigadores japoneses de la Univer- sidad de Tohoku, medidos en la zona norte de la ruptura del megaterremoto de Tohoku-Oki del 2011, M w = 9.0. Se estudió el mayor precursor de este, el terremoto de Sanriku-Oki del 2011, M w = 7.3, gatillado dos días previo a este. Las metodologías de análisis y procesamiento antes descritas permitieron una estimación precisa y robusta de los desplazamientos cosís- mico y postsísmico asociadas al precursor. Con tales estimaciones se obtuvo un modelo del proceso de ruptura que incorpora datos de GPS, strong motion y telesísmico, posibilitando analizar el rol del precursor en la nucleación del terremoto de Tohoku. Finalmente, se diseñó una metodología para invertir el tensor de momento sísmico com- pleto y deviatórico, utilizando observaciones cosísmicas del desplazamiento estático. Se ana- lizaron datos de los terremotos de Tocopilla del 2007, M w = 7.7; de Sanriku-Oki del 2011, M w = 7.3 y de Iquique del 2014, M w = 8.1. Se muestra que a partir de cierta magnitud la aproximación de fuente puntual no es válida y que datos de Geodesia Marina permiten constreñir mejor las soluciones. / CONICYT y su departamento de Relaciones Internacionales a través del proyecto USA 2012-001; de manera adicional por CONICYT a través de la Beca de Magíster Nacional, año 2015