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Tomografía Sísmica Local En El Sector Sur Del Bloque Chocó (Colombia)

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Tomografía Sísmica Local En El Sector Sur Del Bloque Chocó (Colombia) TOMOGRAFÍA SÍSMICA LOCAL EN EL SECTOR SUR DEL BLOQUE CHOCÓ (COLOMBIA) CRISTIAN GIOVANNY REINA GUTIERREZ UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS PROGRAMA ACADÉMICO DE FÍSICA 2017 TOMOGRAFÍA SÍSMICA LOCAL EN EL SECTOR SUR DEL BLOQUE CHOCÓ (COLOMBIA) CRISTIAN GIOVANNY REINA GUTIERREZ Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar por el título de Físico Director ELKIN DE JESUS SALCEDO. Ph. D. UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS PROGRAMA ACADÉMICO DE FÍSICA SANTIAGO DE CALI 2017 III UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS PROGRAMA ACADÉMICO DE FÍSICA CRISTIAN GIOVANNY REINA GUTIERREZ TOMOGRAFÍA SÍSMICA LOCAL EN LA ZONA SISMOACTIVA DE NUQUÍ, COLOMBIA Tema y palabras claves Inversión sismológica no lineal. Ondas sísmicas P y S. Modelo de velocidad sismológica. Estructura de corteza y manto superior. IV V A DIOS Y A MI FAMILIA..... VI Agradecimientos En primer lugar agradezco a Dios por darme discernimiento, fuerza y sabiduría para continuar batallando. A mi familia por el apoyo brindado. Particularmente quiero agradecer a mi tía Nohora, mi tía Ruby y a la señora María de Jesús Rosero por su gran apoyo a lo largo de mi formación académica y por supuesto Инна por su compañía durante todos estos años. Mis más sinceros agradecimientos al Profesor Elkin de Jesús Salcedo Ph.D, Director del Observatorio Sismológico y Geofísico del Sur Occidente Colombiano (OSSO), por recibirme en el Observatorio Sismológico del Sur Occidente Colombiano, por proponerme el tema de trabajo de grado y el permitirme trabajar bajo su dirección, por su disposición y amistad, sino además por sus sugerencias y consejos brindados a lo largo de este trabajo, que me han permitido sumergir en el maravilloso mundo de la Geofísica. Al profesor Hugo Monsalve Jaramillo Msc, Director del Observatorio Sismológico de la Universidad del Quindío (OSQ), por su confianza y disposición, por su amistad al recibirme con los brazos abiertos en la Universidad del Quindío, además por su optimismo y humor, por sus aportes, consejos y ayuda en la ejecución de mi trabajo de grado, por incentivarme hacia la iluminación de la tectónica del territorio colombiano. Extiendo mi agradecimiento por su valiosa colaboración: A los integrantes del Observatorio Sismológico de la Universidad del Quindío (OSQ) por su hospitalidad, por su amabilidad y colaboración. Especialmente a los ingenieros Juan Carlos Zorrilla por su apoyo y asesoramiento en el desarrollo del proyecto. A los integrantes del Observatorio Sismológico y Geofísico del Sur Occidente Colombiano (OSSO), de la Universidad del Valle por su apoyo en el suministro de información a lo largo de mi trabajo de grado especialmente a Danny Cucuñame y Nisley Zuñiga. Al Servicio Geológico Colombiano (SGC), particularmente a la Red Sismológica Nacional de Colombia (RSNC) por el suministro de información esencial para el desarrollo de este trabajo. A los Profesores de la Universidad del Valle, a quienes les debo fundamentalmente mi formación académica. VII Resumen El presente estudio permite relocalizar con el programa SEISAN, un catálogo de 1044 eventos sísmicos suministrado por la Red Sismológica Nacional de Colombia entre los años 1993 y 2016, con RMS ≤ 0,1 segundos, GAP ≤ 250° y errores Hipocentrales ≤ 15 km, para el sector sur del Bloque Chocó y en general sobre el cuadrante definido por: (3,9°-6°) Latitud N y (76,4°-78,5°) Longitud W. A partir de este catálogo relocalizado con 959 eventos sísmicos, se ha implementado el método de inversión simultánea no linealizada de tiempos de arribos de onda P con el programa VELEST, mediante el cual ha sido posible determinar el mínimo modelo 1D de velocidad promedio de onda “P”, evaluando 53 modelos de entrada. Este modelo, mejor se adapta a los sismos invertidos, a la rutina diaria de localización, a las condiciones tectónicas sobre el cuadrante de estudio y como modelo inicial para tomografías sísmicas 3D. Los resultados indican la profundidad de Mohorovičić a los 30 km de profundidad y una primera capa de bajas velocidades que demuestran presencia de material no consolidado. Equivalentemente a través de la inversión simultánea con 398 eventos sísmicos, se ha realizado la tomografía sísmica 3D con el programa SIMULPS14, con la cual se ha obtenido un modelo de velocidad de onda “P” 3D para el cuadrante de estudio. Este modelo brinda información acerca de la compleja distribución de la velocidad con la profundidad de la corteza y manto superior. Dentro de los resultados se evidencian especialmente contrastes de velocidad “Vp” que han sido correlacionados por un lado con los sistemas de fallas Garrapatas y San-Juan en los primeros 30 km de profundidad y los contrastes de velocidad entre los 40 km a 70 km de profundidad, hacia las coordenadas -77,4° y 5,4°, al posible límite y cambio de buzamiento de los segmentos Cauca- Bucaramanga subduciendo y posiblemente relacionado con el trade-off donde cesa el vulcanismo. Palabras Claves: Modelo de velocidades, Inversión de tiempos de viaje, localización, tomografía sísmica. VIII Tabla de Contenido 1. Introducción .............................................................................................................................. 1 2. Problema de Investigación ........................................................................................................ 3 2.1 Formulación del Problema .................................................................................................................. 3 2.2 Justificación ......................................................................................................................................... 7 2.3 Objetivos y Alcances ............................................................................................................................ 8 2.3.1 Objetivo General .......................................................................................................................... 8 2.3.2 Objetivos Específicos .................................................................................................................... 8 2.3.3 Alcances y Limitaciones ................................................................................................................ 8 2.4 Antecedentes ...................................................................................................................................... 9 3. Geología y Marco Tectónico .................................................................................................. 13 3.1 Localización del Área Estudio ............................................................................................................ 13 3.2 Marco Geológico Regional ................................................................................................................ 14 3.3 Límites Tectonoestratigráficos .......................................................................................................... 16 3.3 Marco Tectónico ................................................................................................................................ 17 3.4 Fuentes Sismogénicas ....................................................................................................................... 20 4. Marco Teórico ......................................................................................................................... 22 4.1 Teoría Básica De Tomografía Sísmica Local ....................................................................................... 22 4.2 Separación de Parámetros Hipocentrales y Modelo de Velocidad ................................................... 28 4.3 Problema Inverso .............................................................................................................................. 28 4.4 Localización de Sismos con Múltiples Estaciones ............................................................................. 31 4.5 Programa SEISAN .............................................................................................................................. 32 4.6 Programa VELEST (Modelo 1-D) ........................................................................................................ 33 4.7 Programa SIMULPS14 (Modelo 3-D) ................................................................................................. 36 4.8 Matrix Resolución .............................................................................................................................. 37 5. Metodología y Procesamiento de Datos ................................................................................. 39 5.1 Instrumentación ................................................................................................................................ 39 5.2 Relocalización de eventos sísmicos ................................................................................................... 41 5.3 Diagrama Wadatti ............................................................................................................................ 45 5.4 Base de Datos ................................................................................................................................... 47 6. Resultados ............................................................................................................................... 51 6.1 Modelo de Velocidades ....................................................................................................................
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