ESFUERZOS TECTÓNICOS INTRAPLACA EN

SUR AMÉRICA DEDUCIDOS DE

MECANISMOS FOCALES DE TERREMOTOS

Dr. Manuel Iván Zevallos Abarca

0. IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN

"Knowledge of the stress state and its link to deformation is

important for a wide range of practical applications, including the

stability of underground openings, enhancing productivity from

hydrocarbon and geothermal reservoirs and seismic hazard

assessment. Stress information is also critical for resolving

questions related to the driving forces of plate tectonics and

intraplate deformation."

O. Heidbach, M. Tingay and F. Wenzel. Frontiers in Stress

Research, Tectonophysics 428 (2010) 1-2

1. OBJETIVOS

• Calcular los tensores de esfuerzos en la placa continental

Sud-Americana;

• Determinar la forma del campo de esfuerzos en la placa

litosferica;

• Identificar las fuentes de los esfuerzos litosfericos.

2. Definiciones

para x(1,2,3); y(1,2,3).

Tensor de orden 2, covariante y simetrico.

2. Definiciones / Esfuerzo Tectónico

Efectuando una rotación del sistema de coordenadas,

hasta que las componentes de cizalla sean iguales a

cero obtenemos el tensor de esfuerzos principales.

Sobre éste, si substraemos un valor escalar dado por la

presión litostatica encontraremos el Esfuerzo

Tectónico (deviatoric stress).

3. Metodología

Ondas P Mecanismo Focal

Tensor de Esfuerzos Campo de Esfuerzos

Modelo de Placa

Inversión

Inversión

3. Metodología / Mecanismo Focal

• Polaridades de los primeros

arribos de las ondas P indican

los cuadrantes de compresión y

tensión.

3. Metodología / Régimen tectónico/ falla normal

3. Metodología / Régimen tectónico/ falla inversa

3. Metodología / Tensor Momento Sísmico (CMT)

Ajuste de un modelo de fuente sísmica a los periodos largos.

3. Metodología / Tensor de esfuerzos por inversión

Determination of stress from slip data: Faults and folds

Andrew J. Michael

Journal of Geophysical Research: Solid Earth

Volume 89, Issue B13, pages 11517–11526, 10 December 1984

4. Data

Estudios previos incluidos en esta investigación:

Assumpção, M., 1992. The regional intraplate stress field in South

America. J. Geophys. Res. 97, 11.889 -11.903. Periodo – 1990. № de

mecanismos focales/CMT: 82.

Zevallos, I., 2001. Esforços na Placa Continental Sul-americana. M.Sc.

Dissertation. IAG, University of São Paulo, p. 69. Periodo 1990-1999. № de

mecanismos focales/CMT: 62.

Mulcahy, P., Chen, C., Kay, S.M., Brown, L.D., Isacks, B.L., Sandvol, E.,

Heit, B., Yuan, X., Coira, B.L., 2014. Central Andean mantle and crustal

seismicity beneath the Southern Puna plateau and the northern margin of

the Chilean-Pampean flat slab. Tectonics 33.

http://dx.doi.org/10.1002/2013TC003393. Periodo 2007-2009. № de MF:17

Dias, F.L., 2016. Focal Mechanisms and the Intraplate Stress Pattern in

Brazil. Ph.D. thesis (in Portuguese). University of São Paulo, Dept. of

Geophysics, 158 pp. Periodo 1999-2015. № de mecanismos focales/CMT: 7.

4. Data

GS: Guayana Shield;

AmB: Amazonas Basin;

CBS: Central Brazil Shield;

PnB: Paranaiba Basin;

PcB: Parecis Basin;

SFC: San Francisco Craton;

TP: Tocantins foldbelt;

Pt: Pantanal Basin:

PrB: Parana Basin;

ChB: Chaco Basin;

AB: north Andean Block.

Las barras de colores

indican la dirección de

SHmax tomado de MF.

5. Control de calidad

Los MF y CMT fueron calificados de acuerdo con los criterios dados por los

organizadores del World Stress Map (WSM). Según estos la calidad depende

de la confiabilidad en la determinación de la dirección de SHmax a partir de

la solución de MF; como esa dirección puede ser cualquiera dentro del

cuadrantes de extensiones, entonces la mejor calidad que se le puede asignar

a un MF (o CMT) es C.

C1: el mecanismo focal esta bien determinado por dos conjuntos de datos

independientes. Pueden ser un MF basado en la polaridad de ondas P y un

ajuste a ondas de periodo largo (CMT);

C2: el mecanismo focal esta determinado por un solo conjunto de datos, pero

se ha definido el plano de falla por algún otro medio;

D: el mecanismo focal tienen un error de solución superior a 20°.

5. Control de calidad / Clase C1

5. Control de calidad / Clase C2

5. Control de calidad / Clase D

6. Tensores de esfuerzos / Inversión

•Algoritmo de Michael

(1984)

•Inversion usando MF hasta

1999;

•no se incluyen MF con

calidad D.

Zevallos, I., 2001. Esforços Na Placa

Continental Sul-americana. M.Sc.

Dissertation. IAG, University of Sao Paulo,

p. 69.

6. Tensores de esfuerzos / Regiones iso-dinamas

6. Tensores de esfuerzos /

Esfuerzos principales

6. Tensores de esfuerzos / Esfuerzos Tectónicos

Assumpçao , Dias,

Zevallos, Naliboff , 2016.

Journal of South

American Earth

Sciences, V. 71, 278-295.

7. Análisis estadístico / Bootstrap

Rojo: normal azul: inversa verde: de rumbo

7. Análisis estadístico / Bootstrap

8. Fuentes de esfuerzos / Efecto topográfico

También conocido como efecto gravitacional; se debe a las variaciones

laterales de densidad en la litosfera terrestre.

8. Fuentes de esfuerzos / Ridge push

Quantitative Plate Tectonics

Physics of the Earth - Plate Kinematics – Geodynamics

Authors: Schettino, Antonio

9. Modelos de

placa litosferica

Modelo de

placa

sintetizando

el efecto

gravitacional

del macizo

andino. Meijer, P.T., 1995. Dynamics of

Active Continental Margins: the

Andes and the Aegean Regions. PhD

Thesis. Utrecht University, The

Netherlands.

9. Modelos de placa litosferica

Naliboff, J.B., Lithgow-

Bertelonni, C., Ruff,

L.J., Koker, N., 2012.

The effects of

lithospheric

thickness and density

structure on Earths

stress field. Geophys. J.

Int. 188, 1e17.

http://dx.doi.org/10.1111/

j.1365246X.2011.05248.x

.

10. Conclusiones

1. El esfuerzo horizontal predominante en toda la placa es del tipo

compresional; con excepciones puntuales en las regiones andinas

de mayor altitud.

2. Lejos de las costas, los esfuerzos horizontales máximos presentan

direcciones bastante uniformes, en las que se identifican dos

dominios principales: a) entre la región sub-Andina y el SE de

Brasil predomina la dirección E-W; b) entre el cratón Amazónico y

el escudo de la Guayana se presenta n en la dirección SE-NW.

3. A lo largo de las costas del Atlántico los esfuerzos tienen una

rotación respecto de la dirección determinada en las regiones

centrales de la placa; rotación provocada por la flexión de la placa

debida a la carga de las cuencas sedimentarias en el zócalo

continental.

Bibliografia Assumpçao, M., 1992. The regional intraplate stress field in South America. J. Geophys. Res. 97,

11.889e11.903.

Assumpçao, M., 1998a. Seismicity and stresses in the Brazilian passive margin. Bull. Seism. Soc.

Am. 88 (1), 160-169.

Assumpçao , Dias, Zevallos, Naliboff , 2016. Journal of South American Earth Sciences, V. 71, 278-

295.

Dias, F.L., 2016. Focal Mechanisms and the Intraplate Stress Pattern in Brazil. Ph.D. thesis (in

Portuguese). University of Sao Paulo, Dept. of Geophysics, 158 pp.

McKenzie, D.P., 1969. The relationship between fault plane solutions for earthquakes

and the directions of the principal stresses. Bull. Seism. Soc. Am. 59,

591e601.

Meijer, P.T., 1995. Dynamics of Active Continental Margins: the Andes and the

Aegean Regions. PhD Thesis. Utrecht University, The Netherlands.

Meijer, P.T., Govers, R., Wortel, M.J.R., 1997. Forces controlling the present-day state

of stress in the Andes. Earth Planet. Sci. Let. 148, 157e170.

Naliboff, J.B., Lithgow-Bertelonni, C., Ruff, L.J., Koker, N., 2012. The effects of lithospheric

thickness and density structure on Earths stress field. Geophys. J. Int.

188, 1e17. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-246X.2011.05248.x.

Zevallos, I., 2001. Esforços Na Placa Continental Sul-americana. M.Sc. Dissertation. IAG,

University of Sao Paulo, p. 69.

ivanzev@imagineria-electronica.cl

www.imagineria-electronica.cl