The role of ridges in the formation and longevity of flat slabs.

Flat-slab subduction occurs when the descending plate becomes horizontal at some depth before resuming its descent into the mantle. It is often proposed as a mechanism for the uplifting of deep crustal rocks ('thick-skinned' deformation) far from plate boundaries, and for causing unusual patterns of volcanism, as far back as the Proterozoic eon. For example, the formation of the expansive Rocky Mountains and the subsequent voluminous volcanism across much of the western USA has been attributed to a broad region of flat-slab subduction beneath North America that occurred during the Laramide orogeny (80-55 million years ago). Here we study the largest modern flat slab, located in Peru, to better understand the processes controlling the formation and extent of flat slabs. We present new data that indicate that the subducting Nazca Ridge is necessary for the development and continued support of the horizontal plate at a depth of about 90 kilometres. By combining constraints from Rayleigh wave phase velocities with improved earthquake locations, we find that the flat slab is shallowest along the ridge, while to the northwest of the ridge, the slab is sagging, tearing, and re-initiating normal subduction. On the basis of our observations, we propose a conceptual model for the temporal evolution of the Peruvian flat slab in which the flat slab forms because of the combined effects of trench retreat along the Peruvian plate boundary, suction, and ridge subduction. We find that while the ridge is necessary but not sufficient for the formation of the flat slab, its removal is sufficient for the flat slab to fail. This provides new constraints on our understanding of the processes controlling the beginning and end of the Laramide orogeny and other putative episodes of flat-slab subduction.

Seismic and aseismic slip on the central Peru megathrust.

Slip on a subduction megathrust can be seismic or aseismic, with the two modes of slip complementing each other in time and space to accommodate the long-term plate motions. Although slip is almost purely aseismic at depths greater than about 40 km, heterogeneous surface strain suggests that both modes of slip occur at shallower depths, with aseismic slip resulting from steady or transient creep in the interseismic and postseismic periods. Thus, active faults seem to comprise areas that slip mostly during earthquakes, and areas that mostly slip aseismically. The size, location and frequency of earthquakes that a megathrust can generate thus depend on where and when aseismic creep is taking place, and what fraction of the long-term slip rate it accounts for. Here we address this issue by focusing on the central Peru megathrust. We show that the Pisco earthquake, with moment magnitude M(w) = 8.0, ruptured two asperities within a patch that had remained locked in the interseismic period, and triggered aseismic frictional afterslip on two adjacent patches. The most prominent patch of afterslip coincides with the subducting Nazca ridge, an area also characterized by low interseismic coupling, which seems to have repeatedly acted as a barrier to seismic rupture propagation in the past. The seismogenic portion of the megathrust thus appears to be composed of interfingering rate-weakening and rate-strengthening patches. The rate-strengthening patches contribute to a high proportion of aseismic slip, and determine the extent and frequency of large interplate earthquakes. Aseismic slip accounts for as much as 50-70% of the slip budget on the seismogenic portion of the megathrust in central Peru, and the return period of earthquakes with M(w) = 8.0 in the Pisco area is estimated to be 250 years.

El terremoto de la región sur de Perú del 23 de junio de 2001

El documento comprende un informe sobre estudios o investigaciones sobre las principales características sismotectónicas, geológicas y de los mayores efectos que produjo el terremoto del 23 de junio, del 2001 en la región Sur de Perú. Los estudios se presentan como un recurso de información pública con acceso a la población para que aprendan y retroalimenten el conocimiento sobre el tema de la sismicidad y las medidas de prevención en general.

Historia de un terremoto anunciado para la región sur de Perú

La ocurrencia de grandes terremotos en la región sur de Perú con periodos de retorno del orden de 100 años, ha llevado a muchos investigadores a unir esfuerzos para estudiar en detalle las características sismotectónicas de esta región. El último terremoto que afectó toda esta región ocurrió en el año 1868 con una magnitud de 9.0 Mw e intensidades del orden de X en la escala Mercalli Modificada. A la fecha, las condiciones sismotectónicas necesarias para la ocurrencia de otro terremoto de similar tamaño al de 1868, se han hecho presentes y sus principales características son analizadas en este estudio.(AU)

Intensidades regionales asociadas al terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001

En este estudio se presenta el Mapa de Intensidad Regional correspondiente al terremoto del 23 de junio de 2001 ocurrido en la región sur de Perú. La información utilizada ha sido obtenida a partir de interrogaciones telefónicas realizadas inmediatamente después de ocurrido el terremoto y mediante encuestas in situ. Esta información ha permitido elaborar dos Mapas de Intensidad Regional utilizando las escalas de Mercalli Modificada (MM) y MSK. Los resultados obtenidos indican que el terremoto de Arequipa produjo una intensidad máxima de VII-VII en la escala MM dentro de una área elipsoidal con eje mayor de 320 km de longitud; mientras que, en la escala MSK la intensidad máxima es del orden de 6 grados. Em ambos casos, el epicentro del terremoto del 23 de junio se ubica en el extremo NE del área de intensidad máxima. Asimismo, se presenta los mapas de intensidad regional en la escala Mercalli Modificada para las réplicas de magnitud mayor ocurridas el 25 de junio, 5 y 7 de julio de 2001.(AU)

Análisis del terremoto del sur de Perú, 23 de junio de 2001, Mw=8.4 : Utilizando datos locales

Se analiza la secuencia de réplicas del mayor terremoto a nivel mundial de los últimos 25 años, que corresponde al ocurrido en el sur del Perú el 23 de junio de 2001, Mw=8.4, utilizando datos sismológicos obtenidos con redes locales de observación y monitoreo. Se discute la sismicidad histórica, principalmente lo relativo a la estimación de las magnitudes determinadas con parámetros macrosísmicos, considerando que dichas magnitudes no incluyen particularmente el efecto de sitio y la directividad del proceso de ruptura. Se concluye que el terremoto de 2001 es equivalente al de 1784 y no al de 1868, que es el mayor reportado en el sur del Perú. El área de réplicas determinada con datos de la red mundial y con observaciones locales indica que el segmento comprendido entre ilo y Tacna permanece intacto. Finalmente se indica que considerando la ocurrencia del terremoto de Antofagasta ocurrido en 1995 y el terremoto del sur de Perú de 2001, la probabilidad de ocurrencia de un sismo mayor en la brecha sísmica del norte de Chile ha aumentado, sin embargo dicho próximo evento no será necesariamente equivalente al último de la serie, vale decir al de 1877.(AU)

Mecanismo focal del terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001

En este estudio se determina el mecanismo focal del terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001 y de tres de sus réplicas de magnitud mayor -25 de junio, 5 y7 de julio- a partir de la distribución azimutal de la polaridad de la onda P identificada en registros obtenidos a distancias regionales y telesísmicas. Los resultados indican que el mecanismo focal del terremoto de Arequipa es del tipo inverso con planos nodales orientados en dirección NNW-SSE, siendo el plano con buzamiento al ENE casi horizontal. Las réplicas del 25 de junio y 7 de julio presentan similar solución que el terremoto de Arequipa; mientras que, la réplica del 5 de julio corresponde a un mecanismo de tipo normal con ejes de tensión (T) orientado en la dirección de convergencia de placas.(AU)

Proceso de ruptura del terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001 y de tres de sus réplicas de magnitud mayor : (Resultados preliminares)

La orientación de la fuente y las características del proceso de ruptura del terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001 (ML=6.9, Mw=8.2) y de tres de sus réplicas de magnitud mayor (25 de junio, Mw=6.8; 5 de julio, Mw=6.5; 7 de julio, Mw=7.5), es analizado a partir del modelado de ondas de volumen a distancias telesísmicas. Los resultados sugieren que el terremoto de Arequipa y las réplicas del 25 de junio y 7 de julio fueron producidas por fuentes con mecanismos de tipo inverso con el plano nodal que buza en dirección ENE casi horizontal. Los ejes de presión (P) se orientan en dirección ENE-WSW. Para la réplica del 5 de julio el mecanismo es de tipo normal con planos nodales orientados en dirección NE-SW. Las características de la función temporal de la fuente sísmica (STF) sugieren que el proceso de ruptura del terremoto de Arequipa tuvo una duración del orden de 85 segundos, tiempo durante el cual se produjeron hasta tres rupturas aleatorias, siendo la tercera la de mayor tamaño. El momento sísmico es del orden de 1.3E+21 Nm, equivalente a una magnitud Mw=8.2. Las réplicas analizadas en este estudio, muestran un STF relativamente simple y de menor duración. El terremoto de Arequipa tuvo su origen en el proceso de subducción de la Placa de Nazca bajo la Sudamericana, siendo esta fuente sismogénica la más importante en el Perú.(AU)

Características espacio - tiempo del proceso de ruptura del terremoto del 23 de junio de 2001 (Región sur del Perú)

En el presente estudio se analiza las características del complejo proceso de ruptura del terremoto del 23 de junio de 2001 a fin de conocer la dirección de propagación de la energía y la ubicación epicentral de otros posibles puntos de ruptura. Para tal fin, se analiza en detalle las formas de onda de 8 registros telesísmicos distribuidos alrededor del epicentro del terremoto y los resultados obtenidos por Kikuchi y Yamanaka (2001). Las características de las formas de onda, amplitudes y periodos, sugieren que la mayor energía se ha liberado en dirección SE (77º-120º Sur). Asimismo, se identifica la ocurrencia de tres rupturas aleatorias separadas de la primera por 5-6 y 36-40 segundos, siendo la última de mayor tamaño y ubicada cerca de la localidad de Camaná (Arequipa), coincidiendo con el área de mayor daño y con la afectada por el tsunami generado por dicho terremoto.(AU)

Orientación de la fuente del terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001 y de algunas réplicas importantes

Se analiza la orientación de la fuente sísmica del terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001 y de una serie de 15 réplicas importantes para las cuales se dispone de mecanismos focales. La distribución espacial de las réplicas muestra una propagación bilateral de la ruptura en dirección SE cubriendo un área de 370x150 km². El mecanismo focal del terremoto de Arequipa y de las réplicas ubicadas entre la línea de costa y la fosa indican el desarrollo de un proceso compresivo dentro de un rango de profundidad menor a 50 km y con eje de presión orientado en dirección similar al desplazamiento de las placas. Las réplicas que se ubican en el interior del continente corresponden a procesos extensivos producto de la deformación interna de la placa de Nazca a profundidades del orden de 60 km y a la deformación continental cerca de la superficie.(AU)

Parámetros del terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001 y de tres réplicas de magnitud mayor deducidos del análisis espectral de ondas de volumen

En este estudio se estima el momento sísmico escalar (Mo), el radio de fractura (r) y el desplazamiento medio (u) del terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001 y de tres de sus réplicas de magnitud mayor -25 de julio, 5 y 7 de julio- a partir de los espectros de amplitud de la onda P registrada a distancias telesísmicas y asumiendo un modelo de falla circular. Los resultados obtenidos indican para el terremoto de Arequipa un Mo de 1.2E+21 Nm equivalente a una magnitud Mw=8.2. Para las réplicas del 25 de junio, 5y 7 de julio, el momento sísmico escalar es de 1.8E+19Nm (6.8Mw), 7.2E+18Nm (6.5Mw) y 2.0E+20Nm (7.5Mw) respectivamente.(AU)

Algunas notas sobre las aceleraciones máximas producidas por el terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001

En este trabajo se analiza los valores de la aceleración máxima registrada por tres estaciones acelerográficas debido a la ocurrencia del terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001 (Mw=8.2) : MOQ (Moquegua), JAB (Jabonillos, Huancavelica) y CAM (Camacho, Lima). En términos de aceleración neta, la registrada en MOQ es 30 veces mayor que la de JAB y a su vez, 61 veces mayor que la registrada en CAM. Las estaciones de JAB y CAM se ubican en dirección opuesta a la de MOQ y a distancias mayores en 95 y 232 km con relación a la ubicación del epicentro del terremoto. Las diferencias en los valores de aceleración sugieren que la mayor cantidad de energía liberada por el terremoto se ha propagado en dirección de la estación MOQ, siendo estas apreciaciones coherentes con la geometría de la superficie de ruptura y con las áreas que soportaron mayor daño en superficie.(AU)

Evaluación de la respuesta del suelo en Camaná, Atico y Chala a partir de las réplicas del terremoto del 23 de junio de 2001

En este trabajo se presenta los resultados obtenidos del análisis realizado sobre el contenido de frecuencias observadas en las estaciones acelerográficas instaladas en Chala, Atico y Camaná (Departamento de Arequipa), a partir del registro de 13 réplicas del terremoto del 23 de junio de 2001. Los resultados sugieren que para los componentes horizontales, el suelo de Atico es más consolidado que el de Camaná; mientras que, para la componente vertical el de Camaná es más estable. Asimismo, el suelo de la estación de Chala muestra mayor rigidez que el de Atico. La mayor aceleración registrada corresponde a una réplica de magnitud ML=4.9, siendo esta de 232 gals en la estación de Camaná.(AU)

Grandes terremotos y áreas de ruptura en la región sur de Perú : Terremoto de Arequipa del 23/06/2001

El 23 de junio de 2001, la región sur de Perú fue afectada por un terremoto de magnitud 8.2Mw. Este terremoto ocurre después de 133 años de silencio sísmico y su área de ruptura cubre solamente el 75

del área fracturada por el terremoto ocurrido en esta misma región en 1868 (9.0Mw). Sin embargo, es posible que el terremoto del 23 de junio sea el inicio de un nuevo periodo de ocurrencia de grandes terremotos en la región sur de Perú y norte de Chile. La ocurrencia de otros terremotos alrededor del área de ruptura de los terremotos de 1868 (sur de Perú) y 1878 (norte de Chile) a diferentes niveles de profundidad, sustentan esta hipótesis.(AU)

Anomalías del valor de b y el terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001

En este estudio se analiza las características de la distribución espacial de los sismos con foco superficial (h<60km) ocurridos a lo largo de la costa de Perú entre 1964 y 1999 (Ms>3.5) a fin de evaluar la existencia de áreas con valores anómalos de b (asperezas) cerca o próximo donde ocurrió el terremoto del 23 de junio del 2001. Para tal fin, se realiza una aplicación de la metodología propuesta por Wiemer y Wyss (1997) para el cálculo de los valores de b y periodos de retorno de grandes terremotos. Los resultados muestran la presencia de hasta siete (7) asperezas distribuidas, de Norte a Sur, a lo largo de la costa de Perú. De estas asperezas la más importante, debido al tiempo transcurrido (más de 100 años), se ubica en el borde Oeste de la región Sur de Perú y cuya geometría y ubicación coincide con el epicentro y área de ruptura del terremoto de Arequipa del 23 de junio de 2001. Según estos resultados, el terremoto de Arequipa fue predecido por la metodología aplicada en este estudio.(AU)