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Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 84, No. 4, pp. 1097-1111, August 1994

C r u s t a l T h i c k n e s s V a r i a t i o n i n t h e A n d e a n F o r e l a n d , A r g e n t i n a ,

f r o m C o n v e r t e d W a v e s

b y M a r c R e g n i e r , J e r - M i n g C h i u , R o b e r t S m a l l e y , J r . , B r y a n L . I s a c ks , a n d M a r i o A r a u j o

Abstract L o c a l n e t w o r k t h r e e - c o m p o n e n t d i g i t a l d a t a f r o m t h e S a n J u a n a r e a ,

A r g e n t i n a , p r o v i d e t h e f ir s t s e i s m o l o g i c a l i m a g e s o f t h e d e e p c r u s ta l s t r u c t u re

i n th e A n d e a n f o r e l a n d a b o v e a h o r i z o n ta l s e g m e n t o f t h e s u b d u c t e d N a z c a p l a te .

W e h a v e i d e n t i f i e d S - t o - P s e i s m i c p h a s e s c o n v e r t e d o n t h e M o h o b y a n a l y s i s

o f s e i s m o g r a m s f o r m e d b y t a k i n g t h e p r o d u c t o f t he r a d ia l a n d v e r t i ca l c o m -

p o n e n t s ( R * Z ) f r o m i n t e r m e d i a t e - d e p t h e a r t h q u a k e s i n th e B e n i o f f z o n e d i r e c tl y

b e n e a t h t h e n e t w o r k . U n d e r t h e S i e rr a s P a m p e a n a s , t h e M o h o i s e s t i m a t e d t o

b e a t a d e p t h o f a b o u t 5 2 k m . B e n e a t h t h e e a s te r n P r e c o r d i ll e r a , t h e M o h o

d e e p e n s t o 5 5 / 5 7 k m a n d f u r th e r w e s t , b e n e a t h t h e c e n t ra l P r e c o r d il l er a , t o 6 0

k m . W e t h e r e f o r e e s t i m a t e a 5 ° t o 1 0 ° w e s t w a r d d i p t o t h e M o h o u n d e r t h e

A n d e a n f o r e la n d . I n b o th t h e S ie r r as P a m p e a n a s a n d P r e c o r d i ll e r a p r o v i n c e s ,

t h e t h i c k n e s s o f t h e d u c t i l e l o w e r c r u s t i s c o m p a r a b l e t o th a t f o r a s t a b l e c o n -

t i n e n t a l c r u s t , w h i l e t h e b r i t t l e u p p e r c r u s t , i m p l i e d f r o m t h e s p a t i a l d i s t r i b u t i o n

o f t h e s e i s m i c i t y , s h o w s a n i m p o r t a n t t h i c k n e s s i n c r e a s e . T h i s r h e o l o g i c a l b e -

h a v i o r i s in t e r p r e t e d t o b e a c o n s e q u e n c e o f t h e f la t t e n i n g o f t h e d i p o f t h e

s u b d u c t e d p l a te . T h e e a s t - w e s t d e e p e n i n g o f t h e s e is m i c i t y , t h e M o h o , a n d th e

d e p t h t o b a s e m e n t u n d e r t h e P r e c o r d i l l e r a a ll s u g g e s t th a t t h e A n d e a n f o r e l a n d

l i t h o s p h e r e i s u n d e r t h r u s t i n g b e n e a t h t h e A n d e s . T h e a s s o c i a t e d s h o r t e n i n g i s

e s t i m a t e d t o b e a b o u t 1 5 % a c r o s s t h e S i e r ra s P a m p e a n a s . I t i s e s t i m a t e d t o b e

a t le a s t 3 8 % a c r o s s t h e P r e c o r d i l l e r a f o r t h e p a r t o f t h e c r u s t b e n e a t h t h e

d 6 c o l l e m e n t , w h i l e i t i s u p t o 7 0 % f o r t h e p a r t a b o v e t h e d r c o l l e m e n t .

I n t r o d u c t i o n

Recen t l y , severa l a r t i c l es have dea l t w i t h k i nemat i c

evo l u t i on o f t he Andean o rogen ( I sacks , 1988 ; Al l men-

dinger e t a l . , 1990; Sheffels , 1990) , and they have shown

t ha t model s i nvo l v i ng a l a rge amou n t o f c rus t a l sho r t-

en i ng cou l d sa t i s f ac t o r i l y exp l a i n t he mai n morpho t ec-

t on i c f ea t u res o f t he Andes . In an a t t empt t o quan t i fy

t h is am oun t o f sho r t en i ng across t he en t ir e And ean o ro -

gen i c be l t a t 30 ° S l a t i t ude , AU mend i nger e t a l . (1990)

p r o p o s e d a f a m i l y o f m o d e l s t h a t c a n a c c o u n t f o r t h e

up l i f t o f the h i gh Cord i l l e r a bu t d i f f e r i n the m anner t ha t

t hey l i nk upper and l ower c rus t a l defo rmat i on . A key

paramet er o f t hese model s t o fu r t her cons t r a i n t he mode

of defo rm at i on i n t he l owe r c rus t is t he c rus t a l t h ickness .

Indeed, knowing the upper crustal s t ructure and the depth

ex t en t o f t he b r i tt l e defo rmat i on , t he de t e rmi na t i on o f t he

Moho depth should al low us to bet ter est imate the amount

o f duc t i l e t h i cken i ng i n t he l ower c rus t . To da t e , very

few me asu res o f c rus t a l th i ckness have b een ob t a i ned i n

Sou t h Amer i ca , and espec i a l l y i n t he Andes . To p rov i de

such i mpor t an t i n fo rmat i on , a po r t ab l e se i smi c ne t work

(PANDA, Chiu e t a l . , 1991) was opera t ed i n t he p rov -

i nce o f San Juan , Argen t i na , (F i gs . 1 and 2 ) from Au-

gus t 1987 t o May 1988 . The ne t work was l oca t ed above

a subhor i zon t a l subduct i ng segm en t o f t he Nazca p l a t e .

The numerous i n t e rmed i a t e -dep t h ear t hquakes f rom t he

W a d a t i - B e n i o f f z o n e ( F i g . 3 ) r e c o r d e d b y t h e w h o l e

ne t work p rov i de an oppor t un i t y t o s t udy t he c rus t a l

s t ruc tu re o f the A ndean fo re l and and P reco rd i l le r a t h rus t

be l t th rough sampl i ng by up go i ng r ay pa t hs . In t h i s a r ea ,

t he fo re l and i s a d i s t i nc t i ve morpho t ec t on i c p rov i nce

charac t e r i zed by a se r i es o f moun t a i ns and bas i ns , t he

S i er r as Pampeanas . Al t hough t he S i e r r as Pampeanas a r e

no t par t o f t he morpho l og i ca l An des , t hey a re an i n t egra l

par t o f t he Andean defo rmat i on , and sho r t en ing i n t ha t

p rov i nce i s i mpor t an t t o t he overa l l es t i mat i on o f c rus t a l

sho r t en i ng . The Preco rd i l l e r a i s t he eas t e rnmos t be l t o f

t he Andes and i t s r e l a t i onsh i p t o t he S i e r r as Pampeanas

i s no t wel l under s t ood , espec i a l l y a t dep t h where t here

are very f ew s t ruc t u ra l cons t r a in t s . T he am oun t o f c rus -

t a l t h i cken ing , how ever , ca n be es t i mat ed f rom t he c rus -

tal thickness beneath seismic stat ions, as determined from

t rave l - t i me ana l ys i s o f Moho conver t ed waves f rom un-

1097

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1098 M. Regnier , J . -M. Chiu, R. Sma l ley, J r . , B . L . I sacks , and M. Araujo

d e r l y i n g i n t e r m e d i a t e - d e p t h e v e n t s ( F i g . 3 ) . S i g n i f i c a n t

a m o u n t s o f c r u s ta l t h i c k e n i n g c a n t h e n b e r e l a te d t o

s h o r t e n i n g o f th e t o t a l c r u s t u n d e r t h e S i e r r a s P a m p e a n a s

a n d t h e P r e c o r d i l l e r a .

R e g i o n a l S e t t i n g

T h e S i e r r as P a m p e a n a s , a r e g io n o f P r e c a m b r i a n

m e t a m o r p h i c b a s e m e n t b l o c k u p l i f t s ( C a m i n o s e t a l . ,

1 9 8 2 ) , i s th e e a s t e r n m o s t p r o v i n c e o f th e A n d e a n o r o g e n

b e t w e e n 2 8 ° a n d 3 3 ° S ( F i g . 1 ) . T h e s e r a n g e s a r e e a s t

o f a n d a d j a c e n t to t h e P r e c o r d il l e ra , a n a r r o w f o M a n d

2 0

S

t h ru s t b e l t w h i c h e n d s e a s t w a r d t h e p h y s i o g r a p h i c A n d e s

( F i g . 1 ) . S uch t h i ck- sk i nned d e f or m a t i on eas t o f t he th i n -

s k i n n e d t h r u s t b e l t i s u n u s u a l a n d f o u n d o n l y i n r e g i o n s

o v e r l y i n g s u b h o r i z o n t al s u b d u c t i o n ( D i c k e n s o n a n d S n y -

d e r , 1 9 7 8 ) . B o t h p r o v i n c e s h a v e a b i m o d a l d e p t h d is t ri -

b u t i o n o f s e i s m i c i t y c o r r e s p o n d i n g t o i n t e r m e d i a t e - d e p t h

e v e n t s o f t h e s u b h o r i z o n ta l W a d a t i - B e n i o f f z o n e o f t h e

s u b d u c t e d N a z c a p l a t e a n d t h e c r u s t a l e v e n t s l o c a t e d i n

t h e u p p e r p l a t e ( F ig . 3 ) . T h e S i e r r a s P a m p e a n a s m o u n -

t a i n s a r e b o u n d e d b y m o d e r a t e l y d i p p i n g t h r u s t f a u l t s

w h o s e s e i sm i c a c t iv i t y e x t e n d s d o w n t o a m a x i m u m d e p t h

o f 3 0 k m ( K a d i n s k y - C a d e a n d R e i l in g e r , 1 9 8 5 ; S m a l l e y

a n d Is a c k s , 1 9 9 0 ; R e g n i e r e t a l . , 1 9 9 2 ) . I n t h e P r e c o r -

d i l le r a , t he s e i smi c i t y i s conf i ned t o t he baseme nt a t dep t h

b e t w e e n 5 a n d 3 5 k m i n a p a t t e r n o f s e g m e n t e d f a u l t s

t h a t d o n o t c o r r e l a t e w i t h t h e s u r f a c e m a p p e d f a u l t s

( S m a l l e y e t a l . , 1 9 9 3 ) . O n g o i n g d e f o r m a t i o n s s ta r t e d 1 0

m . y . a g o i n t h e c e n t r a l P r e c o r d i l l e r a a n d s p r e a d e a s t w a r d

t o a f f e c t t h e e a s t e r n P r e c o r d i l l e r a 2 . 3 m . y . a g o ( J o h n s -

s o n e t a l . , 1 9 8 4 ; W h i t n e y e t a l . , 1984; Bas t i a s e t a l . ,1 9 8 4 ) . T h r u s t i n g i n t h e S i e r r a s P a m p e a n a s i s e s t i m a t e d

t o b e y o u n g e r t h an 1 0 m . y . a n d c o i n c i d e n t w i th t h e s h u t-

d o w n o f th e v o l c a n i c a r c i n th i s s e g m e n t o f t h e A n d e s

( K a y e t a l . , 1 9 8 8 ) .

D a t a a n d M e t h o d

2 5

3 0

7 5 W 7 0 6 5

F i gu r e 1 . M ap of wes t er n S ou t h Amer i ca i l-lustrat ing upper plate tectonic features, volcanica r c , and con t our s o f t he W ada t i - Ben i of f zone(WBZ). Along-s t r ike segmentat ion of the upperplate tectonic provinces correla tes wi th the a long-strike segmentation of the WBZ (Jordan e t a l . ,

1983). The distribution of Neog ene volcanos (opencircles) (Isacks, 1988) shows an active ma gm aticarc over the s teep WBZ segment and the absenceof an act ive arc over the f la t segment .

C r us t a l and uppe r mant l e ve l oc i t y s tr uc t u r es have be en

s u c c e s s f u l l y i n v e s t i g a t e d u s i n g c o n v e r t e d w a v e s a t i n -

t e r f a c e s b e n e a t h s e i s m i c s t a t i o n s a t b o t h s h o r t ( S m i t h ,

1 9 7 0 ; C h i u e t a l . , 1 9 8 6 ; L i e t a l . , 1 9 9 2 ) a n d t e l e s e i s m i c

e p i c e n t r a l d i st a n c e s ( B a t h a n d S t e f a n s s o n , 1 9 6 6 ; J o r d a n

a n d F r a z e r , 1 9 7 5 ; L a n g s t o n , 1 9 7 9 ) . I n p a r t i c u l a r , c o n -v e r t e d p h a s e s a r e e x t r e m e l y u s e f u l to d e t e r m i n e t h e v e -

l o c i ty a n d g e o m e t r y o f d e e p s t ru c t u re s t h a t c a n n o t b e

i m a g e d e a s i l y w i t h s e i s m i c r e f r a c t i o n o r r e f l e c t i o n p r o -

f i le s . A t s h o r t e p i c e n t r a l d i s t a n c e , b e c a u s e o f th e l a r g e

S - w a v e a m p l i t u d e , t h e m o s t p r o n o u n c e d c o n v e r t e d p h a se

i s o f t e n t h e S - t o - P p h a s e ( S p ) , a n d b o t h i t s r e l a t i v e t ra v e l

t i m e s T ( S - S p ) a n d a m p l i t u d e s c a n b e u s e d t o c o n s t r a i n

t h e v e l o c i t y m o d e l w h e r e t h e c o n v e r s i o n s o c c u r re d . I n

t h i s s t u d y , w e u s e d t r a n s m i t t e d S p c o n v e r t e d w a v e s f r o m

i n t e r m e d i a t e - d e p t h e a r t h q u a k e s i n t h e s u b h o r i z o n t a l

W a d a t i - B e n i o f f z o n e a n d r e c o r d ed b y a l o ca l n e tw o r k

o f t h r e e - c o m p o n e n t s e i s m i c s ta t io n s . T h e n e t w o r k w a s

o p e r a t e d i n t h e S a n J u a n a r e a f r o m S e p t e m b e r 1 9 8 7 t o

M a y 1 9 88 a n d c o v e r e d a n ar e a o f r o u g h l y 1 5 0 k m n o r t h -

s o u th b y 1 0 0 k m e a s t - w e s t ( F i g . 2 ). T h e n e t w o r k c o n -

s i s te d o f 2 6 s i t e s , t h r e e o f w h i c h ( C F A , L F L , a n d L L A )

c o n t a i n e d s m a l l - a p e r t u r e ( s e v e r a l m e t e r s t o 1 k i n ) m u l t i -

s t a t io n a r r a y s ( s i x to 1 1 t h r e e - c o m p o n e n t s t a ti o n s ) . O u r

s t u d y u s e s a s u b s e t o f a b o u t 3 0 0 A q u a l i t y e v e n t s ( e v e n t s

w i t h w e l l - r e c o r d e d a r ri v a l s th r o u g h t h e w h o l e n e t w o r k )

d u r i n g a p e r i o d w h e n t h e c o m p l e t e n e t w o r k w a s o p e r a -

t i o n a l. T h e p h a s e r e a d i n g p r o c e d u r e w a s i d e n t i c a l t o t h a t

d e s c r i b e d i n R e g n i e r e t a l . ( 1 9 9 2 ) . I n i t ia l l o c a t i o n s w e r e

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Crustal Thickness Variation in the Andean Foreland, Argentina, from Converted Waves 1 0 9 9

- 6 9 ° - 6 8 ° - 6 7 °

-31 °

- 3 2 °

-31 °

- 3 2 "

- 6 9 ° - 6 8 ° - 6 7 °

F i g u r e 2 . M a p o f S a n J u a n re g i o n . M o u n t a i n r a n g e s a r e s h a d e d l i gh t f o r t h e

sed imenta ry rocks o f the th in - sk inned Precord i l l e ra and da rk fo r the basement

b lock up l i ft s o f the S ie r ras Pam peanas . In te rm ontane va l l eys o f Carbon i fe rous toQua te rna ry sed iments a re shown in whi te . The eas te rn Precord i l l e ra i s the cha inof mounta ins eas t o f the Matagusa nos V a l ley . The se i smic ne tw ork s ta t ions a re

s h o w n b y o p e n t r i a n gl e s f o r t h e t h r e e -c o m p o n e n t h i g h - g a i n / l o w - g a i n s t a t io n s a n dso l id tr i ang les fo r the smal l -aper tu re a r rays comp osed o f mul t ip le th ree -com po-n e n t h i g h - g a i n / l o w - g a i n o r h i g h - g a i n / h i g h - g a i n s t a ti o n s. I n t e r m e d i at e - d e p th e p i -

cen te r s (JHD oca t ions ) used in th i s s tudy a re a l so shown.

E

c' -

Q

"( 3

W E

0 0 2 5 0 3 0 0 k m

50

1 0 0

1 5 0

5 0 1 O 0 1 5 0 2 0 0, & ,A , m l k , t , ~ , , L , ~ a W ~ t , . , & •

' 'o ~ % o o ' %. ~ s ~ O oo° o ~ : : ~ % ~ o ~ ' ° ~

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o o o "~° oo o 0 o

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F i g u r e 3 . S e l e c t e d s h a l lo w - a n d i n t er m e d i a t e- d e p t h e a r th q u a k e s f r o m t h e S a n

J u a n r e g i o n . T h e e a s t - w e s t c r o s s s e c t i o n s h o w s s e i s m i c i t y h a s b i m o d a l d e p t hd is t r ibu t ion (c rus ta l and WBZ) . Crus ta l se i sm ic i ty is a ssoc ia ted wi th the Pampe anrange S ie r ra P ie de Pa lo and the eas te rn s ide o f the Precord il l e ra . P ro jec t ion o fthe loca t ions o f the PANDA s ta t ions a re ind ica ted by the so l id t r i ang les .

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1100 M. Regnier , J . -M. Chiu, R. Smal ley, J r . , B . L . I sacks , and M. Araujo

ob t a i ned us i ng HYP OI NVE RS E ( Kl e i n , 1978) and a t h r ee -

l a y e r v e l o c it y m o d e l ( T a b l e 1 ) m o d i f i e d f r o m t h e f o u r -

l a y e r m o d e l o f B o l l in g e r a n d L a n g e r ( 1 9 8 8 ) . B o t h P a n d

S a r r iv a l s w e r e u s e d f o r l o c a t in g t h e e a r t h q u a k e s w i t h a

Vp/Vs o f 1 . 7 5 , w h i c h w a s o b t a i n e d f r o m a l e a s t - s q u a r e s

f i t o f a l i n e o n W a d a t i d i a g r a m s ( V l a s i t y , 1 9 8 8 ) . A v -

e r a g e r m s r e s i d ua l s o f a p p r o x i m a t e l y 0 . 3 s e c w e r e f o u n d

f o r o u r t h r e e - l a y e r v e l o c i t y m o d e l , o r s l i g h t v a r i a ti o n s o f

i t. F i n a l l o c a t i o n s w e r e o b t a i n e d u s i n g j o i n t h y p o c e n t r a l

d e t e r m i n a t i o n , JH D , ( F r o h l i c h , 1 9 7 9 ) , w h i c h r e d u c e d th e

a v e r a g e r m s r e s i d u a l o f t h e d a t a se t to 0 . 2 s e c . F i n a l l y ,

o v e r 9 0 % o f t h e l o c a t io n s h a v e e s t im a t e s o f e p i c e n tr a l

a n d d e p t h e r ro r s o f 1 k m a n d 2 k m , r e s p e c t iv e l y .

F i g u r e 4 s h o w s a n e x a m p l e o f a n i n t e r m e d i a te - d e p t h

e a r t h q u a k e r e c o r d e d a t o n e s t a t io n o f t h e n e t w o r k . T h e

d a t a s u g g e s ts a r ri v a ls o f e n e r g y o n t h e Z c o m p o n e n t b e -

t w e e n t h e P a n d S a r r i v a l s b u t i t i s n o t p o s s i b l e t o u n -

a m b i g u o u s l y i d e n t i f y a n d p i c k t h e c o r r e s p o n d i n g p h a s e

i n t h e r a w d a t a , a s i t i s m i x e d w i t h s c a t t e r e d e n e r g y . T o

e n h a n c e b o d y - w a v e p h a s e s t h a t a re c o h e r e n t o n t w o o ft h e t h r e e d i r e c t i o n s Z , R , a n d T , t h e p r o d u c t s R * Z a n d

T * Z a r e c o m p u t e d . I m p o r t a n t p r o p e r t i e s o f t h e R Z p r o d -

u c t , p o i n t e d o u t b y J a c o b a n d B o o t h ( 1 9 7 7 ) , a r e th a t w a v e s

w i t h e l l i p t i c a l p a r t i c l e m o t i o n a r e a t t e n u a t e d a n d c o h e r -

e n t r e c t il i n e a r m o t i o n i s e n h a n c e d . I n a d d i t i o n , P a n d S

w a v e t y p e s h a v e o p p o s i t e s i g n s ; f o r P t h e R Z p r o d u c t i s

p o s i t i v e , w h i l e f o r S t h e R Z , p r o d u c t i s n e g a t i v e . B e -

c a u s e o f t h e h i g h - f r e q u e n c y c o n t e n t o f th e b o d y w a v e s ,

t h e p r o d u c t s w e r e c o m p u t e d w i t h th e r a w d a t a . L o w - p a s s

f i l te r i n g o f t h e d a t a p r i o r t o t h e p r o d u c t r e s u l t e d , i n m o s t

c a s e s , i n a lo s s o f e f f i c i e n c y o f th e p r o d u c t o p e r a t i o n .

S i n c e w e d i d n o t u s e a m p l i tu d e s , t h e c o m p u t e d p r o d u c t s

h a v e t h e n b e e n l o w - p a s s f i l t e re d b e l o w 5 H z t o b e m o r ee a s i l y i n t e r p r e t e d . O n t h e R Z p r o d u c t ( F i g . 4 ) , i t i s n o w

p o s s i b l e t o i d e n t i f y c l e a r P - t y p e a r r i v a l s b e t w e e n t h e P

and S , whi ch we i n t e r p r e t a s S-to-P (Sp) c o n v e r t e d w a v e s

a t d i s c o n t i n u i t i e s b e n e a t h t h e n e t w o r k . T h e f i r s t l a r g e

a m p l i t u d e i n t h e Sp w a v e g r o u p i s i n t e r p r e t e d t o b e t h e

S-to-P c o n v e r s i o n f r o m t h e M o h o . T h e c o d a o f th i s ar -

r i v al , m a i n l y c o m p o s e d o f s u c c e s s iv e Sp p h a s e s , i n d i -

c a t e s t h a t t h e c r u s t i s h i g h l y l a y e r e d a n d / o r f r a c t u r e d .

A s w e a r e d e a l in g w i t h t h r e e - c o m p o n e n t d a ta , w e a l so

T a b l e 1

Crusta l V eloci ty Models*

Three Layersover Half-SpaceModel

Depth (km) Velocity (krn/see)

0 .0 5 . 8 8

1 0 . 0 6 . 2 0

3 2 . 0 7 . 3 0

4 5 . 0 8 . 1 0

* T h r e e - l a y e r m o d e l u s e d i n S a n J u a n a r e a ; th e t o p l a y e r

o f t h e v e l o c i t y m o d e l i s b a s e d o n s h a l l o w r e f r a c t i o n d a t a

( B o l l i n g e r a n d L a n g e r , 1 9 8 8) a n d t h e b o t t o m t w o l a y e r s

f r o m r e g i o n a l e a r t h q u a k e s t u d i e s ( V o l p o n i , 1 9 6 8) .

c o m p u t e t h e T Z p r o d u c t . T h e t w o p r o d u c t s s h o w t h a t

b o d y - w a v e e n e r g y , i n b o t h t h e d i r e c t P a n d s e c o n d a r y

p h a s e , i s u s u a l l y s p l i t b e t w e e n t h e t h r e e d i r e c t i o n s o f

m o t i o n , i n d i c a t i n g w a v e s h a v e p r o p a g a t e d t h r o u g h a

c o m p l e x 3 D v e l o c i t y st r u c tu r e ( L a n g s t o n , 1 9 7 7 ) . H o w -

e v e r , w e d i d n o t o b s e r v e s e c o n d a r y a r r i v a l s s y s t e m a t i -

c a l ly a t a n y s t a ti o n . N o d e p e n d a n c e o f t h e p r e s e n c e o f

th e Sp p h a s e w i t h d i s t a n c e o r b a c k a z i m u t h c o u l d b e e s -

t a b li s h e d . T h e o c c u r r e n c e o f t h e Sp p h a s e i s m o r e l i k e l y

d u e t o a f a v o r a b l e c o u p l i n g o f a d e q u a t e f o c a l m e c h a n i s m

a n d l o c a l f o c u s i n g e f f e c t a t t h e b a s e o f th e c r u s t . C o n -

s i d e r i n g th e s m a l l s e i s m i c w a v e l e n g t h u s e d i n t h i s s tu d y ,

b e t w e e n 0 . 5 a n d 1 k i n , i t is n o t s u rp r i s i n g t o o b s e r v e

i m p o r t a n t v a r i a t i o n i n t h e Sp a m p l i t u d e .

S i e r r a P i e d e P a l o

T h e r e c o r d s e c t i o n o f F i g u r e 5 p r e s e n t s t h e R * Z

p r o d u c t f o r m a n y e a r t h q u a k e s r e c o r d e d a c r o s s t h e s u b -

n e t w o r k l o c a t e d o n t h e S i e r r a P i e d e P a l o . T o r e m o v et h e s o u r c e d e p t h e f f e c t w h e n s e a r c h in g f o r t h e Sp p h a s e ,

t r a c e s a r e l i n e d u p o n t h e S a r r i v a l s . T h e y a r e a l s o c u t

b e f o r e t h e S a r r i v a l b e c a u s e t h e R Z p r o d u c t o f t h a t p h a s e

i s s o l a r g e t h a t i t d r a m a t i c a l l y s c a l e s d o w n a n y s m a l l e r

s i g n a l w h e n d i s p l a y e d . O n e c a n s e e l a r g e a r r iv a l s o f e n -

e r g y b e t w e e n t h e P a n d S p h a s e . F r o m i t s p o l a r i t y a n d

appar en t phase ve l oc i t y ac r os s t he a r r ay , w e i n t e r p r e t t h i s

b o d y w a v e t o b e t h e S-to-P c o n v e r t e d w a v e f r o m t h e

M o h o . T h e o r e t i c a l a r ri v a l t i m e s c u r v e s f o r S a n d M o h o

S-to-P c o n v e r s i o n a r e a l s o s h o w n . T h e y a r e c a l c u l a t e d

u s i n g t h e s a m e v e l o c i t y m o d e l ( B o l l i n g e r a n d L a n g e r ,

1 9 8 8 ) u s e d f o r t h e l o c a t io n s b u t w i t h a 5 0 - k i n - d e e p M o h o

i n s t e a d o f t h e i n i ti a l 4 5 - k m d e p t h . T h e v e l o c i t i e s o f t h em o d e l h a v e n o t b e e n c h a n g e d .

F o r e a c h s t a t io n , a l e a s t - sq u a r e s o l u t i o n o f th e d e p t h

o f a h o r iz o n t a l M o h o w a s e s t i m a t e d , m i n i m i z i n g t h e r e s-

i d u e s o f t h e r e l a t i v e S-Sp t i m e f o r a v a r y i n g M o h o d e p t h .

T h e S-Sp r e l a ti v e t im e s w e r e m o d e l e d u s i n g t h e v e l o c i t y

m o d e l o f B o l l in g e r a n d L a n g e r ( 1 9 8 8 ) a n d a l l o w i n g o n l y

t h e M o h o d e p t h t o v a r y . T h e t o p l a y e rs o f t h e B o l l in g e r

a n d L a n g e r v e l o c i t y m o d e l w e r e d e r i v e d f r o m s h a l lo w

r e f r a c t i o n s u r v e y s i n t h e S a n J u a n a r e a ( Y P F , u n p u b -

l i s h e d d a t a ) a n d m o s t o f o u r s t a ti o n s w e r e o n o u t c r o p s

o f P r e c a m b r i a n m e t a m o r p h i c c r y s t a l l i n e r o c k o r c o m -

p e t e n t s e d i m e n t a r y r o c k . W e t h e r e f o r e c o n s id e r th a t w e

h a v e a g o o d c o n t r o l o n t h e u p p e r c r u s t a l s t r u c t u r e b e -

n e a t h t h e s t a t i o n s a n d t h a t i t w o u l d n o t b e a p p r o p r i a t e to

c o n s t ra i n s o m e o f t h e u p p e r c r u s t p a r a m e t e r s f u r t h e r w i t h

o u r d a t a. T h e m a j o r s o u r c e o f e rr o r c o m e s f r o m p i c k i n g

th e Sp p h a s e . E v e n o n t h e p r o d u c t s , i t c a n b e s l i g h t l y

e m e r g e n t a n d w e e s t im a t e t h e u n c e r t a in t y i n p i c k i n g t h e

a r r i v a l t i m e o f t h e Sp p h a s e t o b e 0 . 2 s e c . T h e u n c e r -

t a i n t y f r o m e a r t h q u a k e l o c a t i o n i s o n e o r d e r l e ss a n d w i l l

n o t s e r i o u s ly a f f e c t o u r M o h o d e p t h d e t e r m i n a t i o n s i n ce

th e S-Sp t i m e d o e s n o t v a r y s i g n i f i ca n t l y o v e r t h e r a n g e

d e f i n e d b y t h e e r r o r s o n e a r t h q u a k e d e p t h a n d d i s t a n c e .

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Crustal Thickness Variat ion in the Andean Foreland, A rgent ina, f rom Converted W aves 1101

A n o t h e r p o s s ib l e s o u r c e o f e r r o r o n t h e M o h o d e p t h d e -

t e r m i n at i o n c a n b e n o t i c e d i f o n e l o o k s a t t h e g e o m e t r y

o f r a y p a t h s u s e d i n t h i s s t u d y . F i g u r e 6 r e p r e s e n t s a

c r o s s s e c t i o n w i t h t w o i n t e r m e d i a t e - d e p t h e a r t h q u a k e s a t

d i f f e r e n t e p i c e n t r a l d i s t a n c e s t o g e t h e r w i t h t h e r a y p a t h s

o f a l l t h e d i r e c t w a v e s g e n e r a t e d i n a t w o - l a y e r v e l o c i t y

m o d e l . F i r s t , o n e c a n s e e t h a t a t a g i v e n d i s t a n c e t h e P s

a n d S p p h a s e d o n o t c o n v e r t a t t h e s a m e p l a c e o n t h e

i n t e r f a c e . T h e m a i n f e a t u r e i s th e l a r g e m o v e o u t o f th e

c o n v e r s i o n p o i n t o f t h e S p p h a s e w i t h d i s t a n c e , w h i l e

t h e c o n v e r s i o n p o i n t o f t h e P s r e m a i n s p r e t t y m u c h b e -

l ow t he s t a t i on ( see i nse t i n F i g . 6 ) . T h i s l a rge va r i a t i on

s p r e ad s t h e s a m p l i n g o f t h e M o h o o v e r a w i d e a r e a a n d

i n t r o d u c e s s c a t t e r d u e t o b o t h a z i m u t h a l a n d d i s t a n c e d e -

p e n d e n t v a r i a t i o n i n M o h o d e p t h . S i n c e w e a r e u s i n g

shor t -pe r i od da t a , i t i s a l so l i ke l y t ha t a "mi n i mum no i se"

i s p r e s e n t in t h e M o h o d e p t h m e a s u r e m e n t s d u e t o s h o r t

w a v e l e n g t h t o p o g r a p h i c v a r i a ti o n s o f t h e M o h o . I n o r d e r

t o r e d u c e t h e e f f e c t o f d is t a n c e d e p e n d e n t v a r i a t io n o f

t h e M o h o d e p t h , w e h a v e o n l y u s e d e v e n t s w i t h e p ic e n -t r a l d i s t a n c e t o e a c h i n d i v i d u a l s t a t i o n l e s s t h a n 5 0 k i n .

F i g u r e 7 d i s p l a y s a n e x a m p l e o f r m s c u r v e a s a f u n c t i o n

o f M o h o d e p t h f o r t h e st a ti o n i 1 5. A s e x p e c t e d , f o r a

g i v e n c r u s t a l v e l o c i t y m o d e l , o n e c a n s e e a s tr o n g d e -

p e n d e n c e o n M o h o d e p t h . F o r t h e P i e d e P a lo s u b n e t -

w o r k , t h e r m s a r e g e n e r a l l y i n f e r i o r t o 0 . 3 s e c w i t h a n

a v e r a g e o f 0 . 2 s e c , r o u g h l y c o r r e s p o n d i n g t o a n e r r o r o f

- --2 km on t he M o ho dep t h de t e rmi na t i on . F i gure 8 shows

a m a p w i t h M o h o d e p t h s d e t e r m i n e d a t a s i n g l e s t a t i o n .

T h e d e p t h b e n e a t h P i e d e P a l o r a n g e s f r o m 4 8 t o 5 5 k i n .

A s y s t e m a ti c i n c r e a s e i n M o h o d e p t h i s o b s e r v a b l e f r o m

s o u t h to n o r t h w i t h a n a v e r a g e M o h o d e p t h o f 5 0 k m

and 53 k m i n t he so u t he rn and nor t he rn pa r t s o f t he s ie r r a ,

r e s p e c t i v e l y . T h i s r e s u l t is i n a g r e e m e n t w i t h t h e t e c t o n i c

m o d e l p r o p o s e d b y R e g n i e r e t a l . ( 1 9 9 2 ) o f a r a n g e d i -

v i d e d i n t w o b l o c k s .

T o c o n f i r m t h e s e a v e r a g e M o h o d e p t h s , w e h a v e

l o o k e d a t S p p h a s e s f r o m i n t e r m e d i a te - d e p t h e a r t h q u a k e s

l o c a t e d b e n e a t h t h e S i e r r a d e l a V a l l e F e r t il a n d r e c o r d e d

a t t h e w e s t e r n s t a t i o n s o f th e n e t w o r k . F i g u r e 9 s h o w s

a r e c o r d s e c t i o n f o r P r e c o r d i l l e r a s t a t i o n s o f R Z p r o d -

u c t s . F o r e a c h t r a c e , b a c k a z i m u t h i s r o u g h l y e a s t w a r d .

T h e d i s t a n c e i s l a r g e e n o u g h s o t h e S - t o - P c o n v e r s i o n

p o i n t l i e s b e n e a t h t h e S i e r r a P i e d e P a l o ( s e e F i g . 6 ) .

T h e o r e t i c a l a r r iv a l t i m e s f o r S a n d S - t o - P c o n v e r s i o n s

f r o m a 5 0 - k i n - d e e p M o h o a r e a l s o s h o w n . T h e o n s e t o fc o h e r e n t a r r iv a l o f e n e r g y b e t w e e n t h e P a n d S l in e u p

w e l l a l o n g t h e S - t o - P c u r v e . T h i s r e s u l t a g r e e s w i t h t h e

M o h o d e p t h d e t e r m i n e d a t s t a t i o n s l o c a t e d o n t h e s i e r r a

u s i n g u n d e r n e a t h i n t e rm e d i a t e - d e p t h e a r t h q u a k e s .

T h e a v e r a g e c r u s ta l t h ic k n e s s o f 5 2 k m f o u n d b e -

n e a t h t h e S i e r r a P i e d e P a l o i s g r e a t e r t h a n t h e a v e r a g e

A = 1 6 .6 0 ° b a z = - 1 . 2 8 ° H = 1 0 4 . k m

2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 22.5 25 27.5 30

i0 3

0

t (sec)

r* z

(o.-5. hz)

t* z

Fig ur e 4. Exam ple of an intermediate-depth ear thquake recorded at one sta-t ion on the S ier ra P ie de Palo. Th e three-comp onent data are normal ized together .There are suggest ions on the raw data of ar rivals o f energy between the P andS arrivals. T he Sp phase i s c lear ly revealed by the R Z product . Both productsare low-pass fi l tered for easier interpretation. Ene rgy in the TZ prod uct indicatesa co mp lex 3D veloci ty s tructure .

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1102

E

5

15

25

35

45

55

65

75

M . R e g n i e r , J . - M . C h i u , R . S m a l l e y , J r . , B . L . I s a ck s , a n d M . A r a u j o

8 5 ~ ~ _ L ~ _ _ I \

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0

t ( s e c )

F i g u r e 5 . M u l t i p l e s t a t i o n s / m a n y e a r th q u a ke s RZ p r o d u c t r e c o r d s e c t i o n th a t

c l e a r l y sh o w s c o h e r e n t a r r i v a l o f e n e r g y b e t w e e n P a n d S p h a s e s a c r o s s t h e P i ed e P a l o s u b n e t w o r k ( t r a c e s a r e c u t a n d l i n e d u p o n t h e S a r r i v a l s ) . T h e o r e t i c a l

a r r i v a l t i m e s f o r S a n d S-to-P c o n v e r s i o n s f r o m a 5 0 - k i n - d e e p M o h o a r e a l s o

s h o w n .

0

-2 0

-4 0

E"

7= -60r-

0

-8 0

-1 O0

d e l t a ( k m )

-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160

,=8 .10 p . . . . . . . . . . . . S

Vs = 4.63

Figure 6. G e o m e t r y o f r a y p a t h s u s e d i n t h i s s t u d y . N o t e t h a t t h e S-to-P c o n -

v e r s i o n p o i n t v a r i e s s t r o n g l y w i t h e p i c e n t r a l d i s t a n c e ( s e e i n s e t ) .

~ 6 0

1 2 0

8o ~

4 0 x :

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Crustal Thickness Variation in the Andean Foreland, Argentina, from Converted Waves 1103

4 0 - k m c r u s t a l th i c k n e s s e s t i m a t e d f o r t h e B r a z i l i a n c r a -

t on (Assumpcao and S uarez , 1988) and i nd i ca t e s t he c rus t

h a s u n d e r g o n e a s ig n i f i c a n t a m o u n t o f c ru s t a l th i c k e n -

i n g , a b o u t 1 2 k i n , w h i c h i s a 3 0 % i n c r e a s e . I f w e a s s u m e

t h e b r i t t l e a c t i v i t y d o m a i n i s 3 0 - k m t h i c k , a s i m a g e d b y

t h e c r u s t a l s e i s m i c i t y b e n e a t h P i e d e P a l o ( R e g n i e r e t a l . ,

1 9 9 2 ) , w e c a n t h e n e s t i m a t e t h e d u c t i l e l o w e r c r u s t t o

b e 2 2 - k i n t h i c k , t h e d i f fe r e n c e b e t w e e n t h e M o h o d e p t h

a n d t h e u p p e r c r u s t a l t h i c k n e s s . A c c o r d i n g t o C o n d i e

( 1 9 8 9 ) , t h is v a l u e f o r t h e l o w e r c r u s ta l t h i c k n e s s i s v e r y

c l o s e t o t h a t f o r a s h i e ld o r p l a t f o r m a r e a ( 1 9 t o 2 1 k i n ) .

T h i s w o u l d i n d i c a t e t h a t m o s t c r u s t a l t h i c k e n i n g o c c u r s

t h r o u g h a n i n c r e a s e o f t h e b r i t t l e d o m a i n r a t h e r t h a n o f

t h e d u c t i le d o m a i n o f t h e c ru s t . A s p o i n t e d o u t b y S i b s o n

( 1 9 8 2 ) , t h e c u t o f f d e p t h f o r m i c r o s e i s m i c i t y , i d e n t i f ie d

t o t h e b r i t t l e - d u c t i l e t r a n s i t i o n , d e p e n d s s t r o n g l y o n t h e

g e o t h e r m . H e r e , a m o d e r a t e t o lo w h e a t f l o w , d u e t o t h e

d o u b l i n g o f l it h o s p h e r e a n d t h e a b s e n c e o f v o l c a n i c a r e

( J o r d a n e t a l . , 1 9 8 3 ) , a s s o c i a t e d w i t h a n i m p o r t a n t s t ra i n

r a t e , can ex p l a i n t he unusu a l l y l a rge t h i ckness o f t he b r i t tl eu p p e r c r u s t .

P r e c o r d i l l e r a

I n o r d e r to s u r v e y t h e M o h o u n d e r t h e w h o l e n e t -

w o r k , w e h a v e a l s o l o o k e d f o r S p c o n v e r t e d w a v e s a t

t he s t a t i ons l oca t ed on t he P record i l l e r a . F i gure 10 shows

a r e c o r d s e c t i o n o f th e R Z p r o d u c t f o r m u l t i p l e e v e n t s a t

t h e s t a ti o n s o f t h e e a s t e r n P r e c o r d i l l e r a ( F ig s . 2 a n d 8 ) .

t(S)-t(Sp) le as t square s inversion

2 .0

~2

\

\

\

/

] I I )

35 45 55

moho depth (km)

/J

/

J

/

65

1. 5

!_ j 1 .o

t

~ 0.5

riIi 0 .0

75

Fig ure 7. Least -square invers ion resul ts to es-t imate the Moho depth f rom the re la t ive ar r ivaltimes T(S)-T(Sp) observed at one s ta tion. T he rmsresiduals are plotted against Moho depth for theBollinger and Lang er (1988) crustal velocity model.Source distances are less than 50 kin.

I t c lea r l y shows a r r iva l s o f ene rgy be t wee n P and S phases .

L a r g e v a r i a t i o n s , i n b a c k a z i m u t h t o g e t h e r w i th l a t er a l

v a r i a t i o n o f s t r u c t u r e i n t h e c r u s t a r e p r o b a b l y r e s p o n -

s i b l e f o r t h e i m p o r t a n t d i f f e r e n c e s o b s e r v e d i n t h e o v e r -

a ll w a v e f o n n o f th e S- to - P e n e r g y a n d f o r t h e s c a t t e r o f

o n s e t o f e n e r g y a r o u n d t h e c o m p u t e d t r a v e l- t im e c u r v e .

B e c a u s e t h e e n e r g y i s s p l i t b e t w e e n t h e r a d i a l a n d t a n -

g e n t i a l c o m p o n e n t ( F i g . 4 ) f o r o f f - a z i m u t h a r r iv a l s d u e

t o n o n p l a n a r o r d i p p i n g i n t e r f a c e s , t h e R Z p r o d u c t i s n o t

a l w a y s a s l a r g e a s i t w o u l d b e f o r a f l a t l a y e r e d c r u s t

and shows i mpor t an t ampl i t ude va r i a t i ons . A 55-km-deep

M o h o v e l o c i t y m o d e l h a s b e e n u s e d t o c o m p u t e t h e c u rv e s

s h o w n o n F i g u r e 1 0 . F u r t h e r w e s t , t h e d a t a r e c o r d e d a t

t h e w e s t e r n m o s t s t a t io n s o f t h e n e t w o r k l o c a t e d o n t h e

c e n t r a l P r e c o r d i l l e r a ( F i g s. 2 a n d 8 ) e x h i b i t v e r y c l e a r

S p p h a s e s o n t h e v e r t i c a l c o m p o n e n t a f t e r l o w - p a s s f i l -

t e r i n g b e l o w 3 H z . F i g u r e 1 1 s h o w s a m u l t i p l e e v e n t s

r e c o r d s e c t i o n o f th e v e r t i c a l c o m p o n e n t a t t h e s e t h r e e

s t a t io n s ( i 1 2 , o 1 1 , a n d o 1 0 ) . A c l e a r p h a s e i s o b s e r v e d

t h r o u g h o u t t h e s e c t i o n a t a b o u t t h e t i m e o f t h e c o m p u t e dS- to - P c o n v e r t e d p h a s e fo r a 5 9 - k m - d e e p M o h o . T r a c e s

a r e l i n e d u p o n t h e o b s e r v e d S t i m e a n d a r e c u t b e f o r e

t h e S a r r iv a l f o r e a s i e r c o m p a r i s o n w i t h t h e p r o d u c t r e c -

o r d s e c t i o n s . A t v e r y c l o s e d i s t a n c e s , t h e S- Sp r e l a t i v e

t r a v e l t im e i s q u i te i n s e n s i t i v e t o e a r t h q u a k e d e p t h , w h i l e

th e S -P t i m e , i . e . , t h e l e n g t h o f p l o t t e d s i g n a l , s h o w s

l a r g e v a r i a t i o n d u e t o s c a t t e r in t h e d e p t h o f t h e e v e n t s .

T h e M o h o d e p t h f o u n d b e n e a t h s t a t i o n o 0 9 l o c a t e d b e -

t w e e n t h e S i e r r a P ie d e P a l o a n d t h e e a s t e r n P r e c o r d i l l e r a

i s 52 km (F i g . 8 ) . T h i s i s s i mi l a r o r s l i gh t l y l a rge r t han

t h e a v e r a g e 5 0 - k in M o h o d e p t h f o u n d b e n e a t h t h e s o u th -

e r n b l o c k o f t h e S i e r r a P i e d e P a l o , n o r t h e a s t o f s t a t io n

o 0 9 . T h a t w o u l d i n d i c a t e t h a t t h e M o h o d o e s n o t s h a l -l o w , a t l e a st o n t h e w e s t s i d e o f t h e S i e r r a P i e d e P a l o ,

a n d t h a t t h e t h i c k e n i n g o f t h e c r u s t i s c o n t i n u o u s f r o m

t h e S i e r r a P i e d e P a l o t o w a r d t h e P r e c o r d i l l e r a . F r o m

b o t h t h e r e c o r d s e c t i o n s ( F ig s . 5 , 1 0 , a n d 1 1 ) a n d t h e

M o h o d e p t h s d i s p l a y e d o n F i g . 8 , t h e r e i s a s y s t e m a t i c

M o h o d e p t h i n c r e a s e f r o m e a s t t o w e s t . T h e r e i s a b o u t

a 3 - t o 5 - k m d i f f e r e n c e i n t o ta l c r u s ta l t h i c k n e s s b e t w e e n

t h e S i e r r a P i e d e P a l o a n d t h e e a s t e r n P r e c o r d i l l e r a , a n d

t h e r e i s a ls o a t h i c k n e s s i n c r e a s e b e t w e e n t h e e a s t e r n a n d

t h e c e n t r a l P r e c o r d i l l e r a . T h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e e a s t -

e rn and cen t r a l P r ecord i l l e r a i s abou t 25 km , whi ch y i e l ds

a n 1 1 ° w e s t w a r d s l o p i n g M o h o f o r a 5 - k i n d e p t h d i f f e r -

e n c e b e t w e e n t h e m . U s i n g t h is s lo p e e s t i m a t e , th e M o h o

w o u l d b e a t a 7 0- 1~ n d e p t h b e n e a t h t h e f r o n t a l C o r d i l le r a

i f t h e M o h o s l o p e r e m a i n s c o n s t a n t .

F i g u r e 1 2 sh o w s t h e e f f e c t o f d i p o n S- Sp r e l a t i ve

t i m e . T h e t w o c u r v e s a r e f o r a f l a t ( s o l i d l i n e ) a n d a

d i p p i n g M o h o ( d a s h e d l i n e ) w i t h a 5 5 - k i n M o h o d e p t h

b e n e a t h t h e s t a ti o n ( s e e i n s e rt ) . T h e t i m e d i f f e r e n c e s b e -

t w e e n t h e t w o c u r v e s a t d i s t a n c e s g r e a t e r th a n 1 2 0 k m

a r e b i g g e r t h a n 1 s e c . , w h i c h i s r e s o l v a b l e i n t h e d a t a i f

s u c h d i s t a n c e d e p e n d a n t v a r i a t i o n o f t h e S- Sp t i m e e x -

i s t s . T o c h e c k w h e t h e r t h e r e i s a r e g i o n a l t r e n d o r n o t ,

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110 4 M. Regn ier , J . -M. Chiu, R. Smal ley, J r . , B . L . I sacks , and M. Araujo

w e h a v e m a p p e d S-Sp r e s i d u a l t i m e s a t a l l s t a t i o n s o n

t h e P r e c o r d i l l e r a o n a s i n g l e p o l a r p l o t f o r a h o r i z o n t a l

c r u s t 5 5 - o r 6 0 - k m t h i c k d e p e n d i n g o n s t a t i o n s l o c a t i o n

( F i g . 1 3 ) . T h e s i z e o f th e s y m b o l s i s p r o p o r t i o n a l t o th e

r e s i d u a l . T h e r e s i d u a l s f o r e v e n t s b e n e a t h t h e s t a t i o n s ( A

< 4 0 k i n ) a re v e r y s m a l l , b o t h p o s i t i v e a n d n e g a t i v e ,

i n d i c a t i n g a g o o d f i t o f t h e o b s e r v e d r e l a t i v e t r a v e l t i m e s

t o th e c r u s ta l m o d e l . B e y o n d 4 0 k m , t h e re s i d u a l s p a t -

t e r n s h o w s a r a d ia l i n c r e a s e o f t h e r e s id u a l a m p l i t u d e a n d

a n e a s t - w e s t v a r i a t i o n o f t h e r e s i d u a l s i g n s i m i l a r t o th e

t i m e d i f f e r e n c e s o f t h e d a s h e d c u r v e ( d i p p in g M o h o ) m i -

n u s t h e s o l i d c u r v e ( f la t M o h o ) f r o m F i g u r e 1 2 . T h e

w e s t w a r d i n c r e a s e o f t h e p o s i t i v e r e si d u a l s i n d i c a t e s a

w e s t w a r d i n c r e a s e o f t h e M o h o d e p t h . A 5 ° t o 1 0 ° wes t -

w a r d s l o p e f o r th e M o h o b e n e a t h t h e P r e c o r d i ll e r a c o u l d

a c c o u n t f o r t h e i n c r e a s e i n r e s i d u a l a m p l i t u d e s .

D i s c u s s i o n

O n e i m p o r t a n t r e s u l t o f t h i s s t u d y is t h a t th e p r o d u c to f o r th o g o n a l c o m p o n e n t s t o e n h a n c e b o d y - w a v e s i g n a l

t o n o i s e r a t i o c a n b e a p o w e r f u l t o o l , e s p e c i a l l y w h e n

r e f l e c t e d / c o n v e r t e d w a v e s a r e w e a k a n d h i d d e n b y s c a t -

t e r e d e n e r g y . S y n d e r et al. ( 1 9 9 0 ) , i n p r o c e s s i n g d e e p

s e i s m i c r e f l e c t i o n p r o f i l e s in t h e s a m e a r e a , c a m e t o t h e

c o n c l u s i o n t h a t t h e P a m p e a n a s b a s e m e n t h a s l o w s e is m i c

r e f l e c t a n c e . N o f e a t u r e i n t h e l o w e r c r u s t c o u l d b e i d e n -

t i f i e d o n t h e i r s e c t i o n s . T h i s r e s u l t i s i n a g r e e m e n t w i t h

t h e a b s e n c e o f o b s e r v a b l e P-to-S c o n v e r t e d w a v e s f r o m

t h e l o w e r c r u s t i n o u r d a t a . I n d e e d , P - w a v e i n c i d e n c e

o n t h e M o h o f r o m s h o r t - d i s t a n c e i n t e r m e d i a t e - d e p t h

e a r t h q u a k e s i s g e n e r a l l y s t e e p ( F i g . 6 ) f o r a Ps r a y p a t h ,

a n d t h i s p h a s e w i l l h a v e s i g n i f i c a n t a m p l i t u d e o n l y i f a

h i g h e n o u g h v e l o c i t y c o n t r a s t is p r e s e n t . S i n c e w e s e l -

d o m f o u n d S - w a v e p h a s e s i n t h e P c o d a o f t h e r a d ia l

c o m p o n e n t o r l a r g e n e g a t i v e p u l s e s o n t h e RZ p r o d u c t

( F ig . 4 ) w i t h i n t h e e x p e c t e d t i m e r a n g e f o r Ps p h a s e s ,

t h e l o w e r c r u s t a p p e a r s t o h a v e l o w v e l o c i t y c o n t r a s t.

T h e v e r y h ig h a m p l i tu d e o f t h e S w a v e c a n , h o w e v e r ,

g e n e r a t e o b s e r v a b l e Sp p h a s e s ( F i g . 4 ) . T h e s e q u a l i t a t iv e

i n t e r p r e t a t i o n s o n t h e l o w e r c r u s t v e l o c i t i e s a g r e e w i t h

t h e v e l o c i t y m o d e l u s e d i n th i s s t u d y ( V o l p o n i , 1 9 6 8 ;

B o l l i n g e r a n d L a n g e r , 1 9 8 8 ) , w h i c h c o m p r i s e s a v e r y

h i g h l o w e r c r u s t v e l o c i t y (V p = 7 . 3 k m / s e c ) . F o r s u c h

a c r u s t a l v e l o c i t y m o d e l , a l o w v e l o c i t y c o n t r a s t a c r o s st h e M o h o d i s c o n t i n u i t y i s l i k e l y . W e d i d n o t m o d e l t h e

a m p l i t u d e o f t h e S-to-P c o n v e r t e d a r r i v a l s f o r s e v e r a l

r e a s o n s . F i r s t , b o d y - w a v e a m p l i t u d e s a r e s t ro n g l y d e -

p e n d e n t o n f o c a l m e c h a n i s m s a n d v e r y f e w f o c a l m e c h -

a n i s m s a r e a v a i l a b l e f o r t h e i n t e r m e d i a t e - d e p t h e v e n t s

- 6 9 ° - 6 8 ° - 6 7 °

- 3 1 °

. 3 2 ° ~ o 0 6

52

- - 3 1 °

- _ 3 2 °

i 0 5 0 k m L

. 6 9 ° - 6 8 ° - 6 7 °

Fig ure 8. Map of San Juan region showing the Moh o depth determined ateach individual s ta t ion. There i s a sys temat ic increase of the Moho depth f romsouth to nor th across the S ier ra P ie de Palo. Th ere i s a l so a regional eas t -we stincrease of the Moho depth.

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Crustal Thickness Variat ion in the Andean Foreland , Argent ina, f rom Converted Wa ves 1105

( R e t a , 1 9 9 2 ) , m a k i n g a m p l i tu d e m o d e l i n g h a z a r d o u s .

A l s o , p r o p a g a t i o n e f f e c t s s u c h a s a t t e n u a t i o n , s c a t t e r i n g ,

a n d f o c u s i n g / d e f o c u s i n g a r e o b v i o u s l y p r e s e n t i n t h e

s h o r t - p e r i o d d a t a a n d w o u l d p r e v e n t s u c c e s s f u l m o d e l -

i n g . I t i s i n t e r e s t i n g t o n o t e t h e f r e q u e n c y c o n t e n t v a r i -

a t io n o f t h e M o h o S p p h a s e a s o n e m o v e s f r o m s t a t i o n s

i n t h e e a s t e r n t o t h e c e n t r a l P r e c o r d i l l e r a , a s i t i s p r o b -

a b l y r e l a t e d t o v a r i a ti o n o f t h e t h i c k n e s s o f t h e M o h o

t r a n s i t i o n z o n e . T h e l o w - f r e q u e n c y S p p h a s e f r o m b e -

n e a t h t h e c e n t r a l P r e c o r d i l l e r a (F i g . 1 1 ) w o u l d i n d i c a t e

a t h i n n e r M o h o t r a n s i t i o n z o n e t h a n t h a t f o u n d u n d e r t h e

e a s t e r n P r e c o r d i l l e r a a n d S i e r r a P i e d e P a l o . A l t e r n a -

t i v e l y , i t c a n a l s o i n d i c a t e a l a r g e r v e l o c i t y j u m p a c r o s s

t h e M o h o .

O u r m o d e l o f c r u s ta l t h i c k n e s s v a r i a t i o n is s u m -

m a r i z e d i n a r e g i o n a l c a r t o o n ( F i g . 1 4 ) i n c o r p o r a t i n g r e -

s u i ts o f t h i s s t u d y w i t h l a t e s t t e c t o n i c m o d e l f o r t h e A n -

d e a n f o r e l a n d ( R e g n i e r e t a l . , 1992; S mal l ey e t a l . , 1993) .

T h e M o h o d e p t h d e t e r m i n a t io n h a s b e e n a c h i e v e d s o l e l y

w i t h tr a v e l - ti m e m o d e l i n g . T h e v e l o c i t y m o d e l w e u s e dw a s d e r i v e d b y V o l p o n i ( 1 9 6 8 ) f o r t h e l o w e r c r u s t f r o m

t h e r e f r a c t i o n m e t h o d w i t h e a r t h q u a k e d a t a a n d r e f i n e d

b y B o l l i n g e r a n d L a n g e r ( 1 9 8 8 ) f o r t h e u p p e r c r u s t f r o m

s h a l l o w r e f r a c t i o n p r o f i l e s . I t is v a l i d f o r t h e S i e r r a P i e

d e P a l o a r e a . O u r M o h o s t u d y i m p l ic i t ly m a k e s t h e a s-

s u m p t i o n t h a t c r u s t a l v e l o c i t i e s d o n o t v a r y m u c h f r o m

t h e S i e r r a P i e d e P a l o t o t h e P r e c o r d i l l e r a s i n c e d e t a i l e d

v e l o c i t y m o d e l s f o r b o t h a r e a s a r e u n a v a i l a b l e . B e c a u s e

t h e r e i s a t r a d e - o f f b e t w e e n c r u s t a l t h i c k n e s s e s a n d v e -

l o c i ti e s i n c r u s t a l s t ru c t u r e d e t e r m i n a t i o n , t h e i n c r e a s e o f

th e S - S p t i m e f r o m e a s t t o w e s t c o u l d b e a l s o e x p l a i n e d

b y a n e a s t - w e s t d e c r e a s e o f th e m e a n c r u st a l v e l o c it y

i n s t e a d o f a n e a s t - w e s t i n c r e a s e o f th e c r u s t a l t h i c k n e s s .

H o w e v e r , i t i s i n t e r e s t i n g t o n o t e t h a t t h e c r u s t a l s e i s -

m i c i t y is a ls o d e e p e n i n g w e s t w a r d , w i t h m a x i m u m d e p t h

r a n g i n g f r o m 3 0 k m b e n e a t h t h e S i e r ra P i e d e P a l o ( R e g -

n i e r e t a l . , 1 9 9 2 ) t o b e t w e e n 3 5 a n d 4 0 k m b e n e / l t h t h e

e a s t e r n P r e c o r d i l l e r a ( S m a l l e y e t a l . , 1 9 9 3 ) . B o t h m a x -

i m u m d e p t h v a l u e s w e r e o b t a i n e d t h r o u g h i n d e p e n d e n t

J H D l o c a t i o n s , w h i c h c o r r e c t f o r l a t er a l c r u s t a l s t r u c tu r e

v a r i a t i o n s ( P u j o l e t a l . , 1 9 9 1 ) . B e t w e e n t h e S i e r r a P i e

d e P a l o a n d t h e e a s t e r n P r e c o r d i l l e r a , t h e i n c r e a s e o f t h e

M o h o d e p t h i s e q u i v a l e n t to t h e d e e p e n i n g o f t h e s e is -

m i c i t y , c a . 5 k m , i n d i c a t i n g t h a t b o t h t h e M o h o a n d t h e

u p p e r c r u s t l o w e r b o u n d a r y s h o w t h e s a m e w e s t w a r d

s l o p e . T h i s s i m i l a r b e h a v i o r o f b o t h b o u n d a r i e s s t r o n g l ysugges t s an eas t - we s t c r us t a l th i ckness va r i a t ion a s a ma j or

c o m p o n e n t o f t he S - S p t i m e s i n c r e a s e ; t h e a m o u n t o f l a t-

e r a l v a r i a t i o n o f v e l o c i t y c a n n o t b e c o n s t r a i n e d b y o u r

d a ta . A n i m p o r t a n t c o n s e q u e n c e o f o u r m o d e l ( F i g . 1 4 )

i s t ha t , a l ong t he s ame eas t - wes t p r o f i l e , t he duc t i l e l ower

c r u s t s h o w s n o t h i c k n e s s v a r i a t i o n a n d r e m a i n s 2 1 - k m

1 2 0 _ _

130 I

140

E'150 __

.1.-.,

"t 3

160 _

170 _

180 __

190 J

0 5

\

\

\

10 15 20 25 30

t (sec)

35 40 45 50

F i g u r e 9. Record sect ion a t Precordi l lera s ta t ions of R Z product f rom inter -mediate-depth earthquakes beneath the Sierras Pampeanas province. Delta is largeenough so the S- to-P convers ion points lay beneath the S ier ra P ie de Palo (F ig.6) . The 50-km Moho depth es t imated f rom this record sect ion i s in agreementwi th the Moh o depth determinat ions a t the s ingle s ta t ion on S ier ra P ie de Palo.

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110 6 M. Regnier , J . -M. Chiu, R. Sma l ley, J r . , B . L . I sacks , and M. Araujo

t h i c k , s l o p i n g 5 ° to 1 0° w e s t w a r d . T h e c r u s t a l t h i c k e n i n g

o c c u r s t h r o u g h a n i n c r e a s e o f t h e b r i tt l e u p p e r c r u s t b e -

n e a t h b o t h t h e P a m p e a n f o r e l a n d a n d t h e P r e c o r d i l l e r a .

A l t h o u g h t h e t w o a r e a s h a v e d i f f e r e n t s e i s m i c i t y p a t -

t e r n s , p a r t l y c o n t r o l l e d b y t h e d i f f e r e n t t i m e p e r i o d s

e l a p s e d s i n c e t h e i r l a s t r e s p e c t i v e l a r g e o r c h a r a c t e r i s t i c

e v e n t ( 1 9 4 4 f o r t h e P r e c o r d i l l e r a a n d 1 9 7 7 f o r t h e S i e r r a

P i e d e P a l o ) , t h e y p r o b a b l y h a v e c o m p a r a b l e c r u s t a l

t h e o l o g y . T h e d e e p e n i n g o f b o t h t h e d u c t il e l o w e r c r u s t

a n d t h e s e i s m i e i t y s u g g e s t s t h a t t h e P a m p e a n c r u s t i s u n -

d e r t h ru s t in g b e n e a t h t h e P r e c o r d il l e ra . T h e e a s t - w e s t i n-

c r e a s e o f t h e d e p t h t o t h e b a s e m e n t a l s o s u p p o r t s t h is

m o d e l . T h e d e p t h t o t h e P r e c a m b r i a n b a s e m e n t i s v a r i -

a b l e i n t h e f o r e l a n d b a s i n w e s t o f th e S i e r r a P i e d e P a l o

( T u l u m v a l l e y , F ig . 2 ) , b u t n o d e e p e r t h a n 5 k m ( B o l -

l i n g e r a n d L a n g e r , 1 9 8 8 ) . W e s t w a r d , t h e d e p t h t o t h e

d 6 c o l l e m e n t t h i c k en s f r o m 9 k m b e n e a t h t h e e a s t e rn P r e -

c o r d i l l e r a t o a b o u t 1 5 k m b e n e a t h t h e c e n t r a l P r e c o r d i l -

l e r a ( A l l m e n d i n g e r e t a l . , 1990) . T h e i nc r ease o f t he dep t h

t o t h e b a s e m e n t i s t h e n o f t h e s a m e o r d e r a s t h e M o h o

d e p t h i n c r e a s e a n d a l s o s u g g e s t s t h e f o r e l a n d c r u s t u n -

d e r t h r u s t s b e n e a t h t h e P r e c o r d i l l e r a n t h i n - s k i n n e d b e l t .

A s p o i n t e d o u t b y A l l m e n d i n g e r e t a l . ( 1 9 9 0 ) , c r u s -

t a l s c a le b a l a n c e d s e c t i o n s a r e v e r y p o w e r f u l i n th i s s e g -

m e n t o f t h e A n d e s f o r t w o m a j o r r e a s o n s : ( 1 ) th e a b s e n c e

o f i m p o r t a n t m a g m a t i c a d d i t io n t o t h e a n d e a n c r u s t d u r -

i n g t h e l a st - 9 m . y . ( K a y e t a l . , 1988) and ( 2 ) t he

boundar y cond i t i ons , bo t h hor i zon t a l l y and ve r t i ca l l y , s e t

u p b y t h e s u b d u c t e d p l a t e , w h i c h s e v e r e l y l im i t th e d o -

m a i n o f d e f o r m a t i o n o f t h e S o u t h A m e r i c a n l i t h o sp h e r e

a b o v e t h e N a z c a p l a t e . F i n a l l y , t h e g e o m e t r y o f t h e p la t e

c o n v e r g e n c e a n d t h e to p o g r a p h y o f t h e A n d e s d o n o t s h o w

e v i d e n c e o f i n d e n ta t i o n a n d o f l a rg e l a t e ra l m o t i o n o f

l i t h o s p h e r i c b l o c k s ( I s a c k s , 1 9 8 8 ) , w h i c h a l l o w s u s t o

10

20

30

40

50E

J

-~ 60

70

80

90

100 L--~

0 5 10 15 20 25 30 35 40

t (see)

F i gu r e 10 . M ul t ip l e even t s R Z product reco rd sect ion a t s ta t ions of the eas ternPrecordi l lera (o15, o12 , LLA, i l l , i09, i07, i08, and 007) . A m ajor ar r ival ofenergy i s observed between the P and S phases throughout the sect ion a t aboutthe t ime of the computed S - t o - P conver t ed phase f o r a 55- km - deep M oho . As i nFigure 5, traces are cut at the S arrival .

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Crustal Thickness Variation in the Andean Foreland, Argentina, from Converted Waves 1 1 0 7

a s s u m e a 1 D s h o r t e n i n g a c r o s s t h e o r o g e n . A l t h o u g h i t

i s v e r y l i k e l y t h a t a 3 D d i s t r i b u t io n o f d e f o r m a t i o n o c -

c u r s o f t e n l o c a l ly , t h e 1 D s h o r t e n in g m o d e l i s p r o b a b l y

v a l i d o n a r e g i o n a l s c a l e . I f t h i s a s s u m p t i o n i s n o t t r u e ,

t h i s w o u l d l e a d t o a n u n d e r e s t i m a t e o f t h e a c t u a l s h o r t -

e n i n g a c r o s s th e o r o g e n w h e n c o m p u t e d f r o m t h i c k e n i n g

i n f e r r e d i n a s i n g l e c r o s s s e c t i o n o f t h e A n d e s o n l y .

W e e s t i m a t e d , u s i n g a r e a b a l a n c i n g , t h e s h o r t e n i n g

o f t h e S i e r r a s P a m p e a n a s p r o v i n c e f o r t h e l a s t 5 t o 1 0

m . y . , d u r i n g w h i c h c o m p r e s s i v e f o r c e s c a u s e d t h ic k -

s k i n n e d d e f o r m a t i o n ( C a m i n o s , 1 9 7 9) . T h e a c t u a l e a s t -

w e s t w i d t h o f t h e S i e r ra s P a m p e a n a s p r o v i n c e i s a b o u t

5 ° ( J o r d a n a n d A l l m e n d i n g e r , 1 9 8 6 ) , w h i c h i s 4 81 k m

a t t h e l a t i t u d e 3 0 ° s o u th . W e e s t i m a t e d i n t h i s s t u d y t h e

c r u s t a l t h i c k n e s s t o b e 5 2 k m a t t h e w e s t e r n m a r g i n o f

t h e p r o v i n c e a n d w e a s s u m e d t h e o r i g i n a l t h i c k n e s s w a s

4 0 k m . T h e i n i ti a l w i d t h w a s t h e n 6 2 5 k m t o m a t c h t h e

s a m e a r e a a f t e r d e f o r m a t i o n . T h e t o t a l s h o rt e n i n g i s 1 4 1

k m o r 2 9 % . T h i s v a l u e m u s t b e s e e n a s th e u p p e r b o u n d

f o r th e s h o r t e n i n g s i n c e w e a s s u m e d a u n i f o r m c r u s t al

t h i c k e n i n g a l l o v e r t h e S i e rr a s P a m p e a n a s p r o v i n c e . I f

w e a s s u m e a p r o g r e s s i v e l i n e a r t h i c k e n i n g f r o m e a s t t o

w e s t , s t a r t i n g w i t h a 4 0 - k i n - t h i c k c r u s t a l o n g t h e e a s t e r n

m a r g i n ( i . e . , n o t h i c k e n i n g ) , t h e i n i t i a l w i d t h b e c o m e s

5 5 3 k m a n d t h e to t a l s h o r t e n i n g 7 2 k m o r 1 5 % ( F i g . 1 5 ) .

A p e r i o d i c c r u s t al t h i c k e n in g w i t h m a x i m a b e n e a t h e a c h

i n d i v i d u a l r a n g e w o u l d g i v e a b o u t t h e s a m e a m o u n t o f

t o t a l s h o r t e n i n g a s t h e r a m p m o d e l . T h e s e s h o r t e n i n g

v a l u e s a r e m u c h l a r g e r t h a n t h e 2 t o 4 % e s t i m a t e o f J o r -

d a n a n d A l l m e n d i n g e r ( 1 9 8 6) b a s e d o n c u m u l a t i v e s h o r t-

e n i n g a c r o s s t h e e n t i r e S i e r r a s P a m p e a n a s f a u l t s y s t e m .

S n y d e r et al. ( 1 9 9 0 ) s u g g e s t e d , f r o m i n t e r p r e t a t io n o f

d e e p s e i s m i c s o u n d i n g a c r o s s P a m p e a n a s f a u l t s y s t e m s ,

t h a t J o r d a n a n d A l l m e n d i n g e r ' s e s t i m a t e m i g h t b e t o o

l o w . H o w e v e r , t h e i m p o r t a n t d i s c r e p a n c y b e t w e e n t h e

d i f f e r e n t e s t i m a t e s c o u l d i n d i c a t e t h a t c r u s t a l t h i c k e n i n g

c a n n o t b e e x p l a i n e d b y h o r i z o n t a l c o m p r e s s i o n a l o n e a n d

r e q u i r e s a d d i t i o n o f m a g m a s i n t h e l o w e r c r u s t b y u n -

d e r p l a t i n g o r c r u s t a l i n t r u s i o n . B o t h a p o s i t i v e d e n s i t y

a n o m a l y ( I n t r o c a so , 1 9 80 ) a n d a h i g h c o m p r e s s i o n a l w a v e

_ _- - - - T - - [ - - - s ~ I s I ~ - -

1 0

2O

30 I /

r5 0 _ _ , l /

80 _~ ~ ~ \9 0 _ r _ t J I

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0

t (sec )

F ig u re 1 1 . M u l t ip le ev en ts reco rd sec t io n o f t h e v e r t ica l co m p o n e n t a t s t a -t ions on the cen tral P record i l lera 012 , o l 1 , and o10) . The seismo gram s are low-pass f i l tered below 3 Hz. A clear compressional phase is observed th roughou tthe sect ion at the t ime o f the S-to-P co n v er t ed p h ase fo r a 5 9 -k m -d eep M o h o .Traces are l ined up on the observed S t ime and are cu t befo re the S arr ival .

Ev 4 0#

"O

3 5 4 0

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1108 M. Regnier, J.-M. Chiu, R. SmaUey, Jr., B. L. Isacks, and M. Araujo

"6 "

G L

O9

05

1 4

1 2

1 0

- 2 0 0 d e l t a ( k m ) 2 0 0

14. . . -- _

" , . .. . ~ " v p = 7 . 2 _ ~ ................... 5 1 2

N . . . .. . . .. ~ = t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vs=4.7 / .......

t I I i I I I I I I I ] I t I I ] [ 1 I ] I I I ] I t I I ~ I I I I I I I I

- 2 0 0 - 1 6 0 - 1 2 0 - 8 0 - 4 0 0 4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0

d e l t a ( k m )

Figure 12. Computed S-Sp relative travel time as a function of the epicentral

distance for a flat (solid curve) and a 5° dipping (dashed curve) Moho. Th e inset

shows the crustal model used for the computation. Note the large time differences

between the two curves at distances greater than 100 km and their opposite sign

on both sides of the station.

Nt

"" " • .... 4 - •° o ...... .... •... " ,

+ • " . , ' . . " ,%

• *. .. .: ................. 0 ".,. - '

. + * " - . + t / ~ ~ " ~ ., " + + • . + + . . ~ , ~ .

l ;" . o - 0 • , "

.4-.;++~++ - ,~- + 9

• : P • . + ~ ' + ~ ; + ° i" S ' , " 2 ~ o . + / : =

' + J - , . + + . 4 0 , . ~ o .- ' ,• . . . J r - * + . * . . , "

z _ . ~ . . . . . . . .. 6 0 ., "

°÷ . .. . o . . 04 -- I - ~_ .............. ° " '~ 6 - } ..... "

o . . "...... 1 0 0 , ' .....

4 - o i - .................. , " ' 0

÷ ~ " .................. ,.-" 1 2 0 . '. . . . . . . •

. . . . . . . . . . 1 4 0 ...... . . . . . . . . . . . . . b + .

. . . . . . . . . o . - . "

" " " " " . - " E r R

e , - " "

o

• . . . . . . I . . . . . . . . .

o !o

4 - 1 . 4

+ 1 . 2

+ 1 . 0

+ 0 . 8

+ 0 . 6

+ 0 . 4

0 . 2

0 . 0

- 0 . 2

° - 0 . 4

o - 0 . 6

o - 0 . 8

o - I . 0

0 - 1 . 2

0 - 1 . 4

s e o

Figure 13. Polar plot of the S-Sp residual times at all Precordillera stations

for a horizontal crust 55- or 60-kin thick depending on station location (eastern

or central Precordillera). The size of the symbols is proportional to the residual.A plus is a positive residual and an open circle a negative residual. The triangle

shows the station location. The increase of the residual amplitudes away fromthe station and the distribution of positive and ne gative residuals indicate that the

Moho is dipping westward beneath the Precordillera.

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Crustal Thickness Variation in the Andean F oreland, Argentina, from Converted Waves 1109

0 km

1O0 krn

200 km

300 km

Precordillera terrane

Pampeanas terrane

o /

Chilena terrane ~ " _~ # .~"

- - < - L L . . . . . .:. Nazca Plate

p m 200 km 400 "-~m 600 km

Fig ure 14. Regional cartoon incorporating results of this study (Moho depthand ductile layer thickness). The crossed area is the Sierra Pampeanas province;dashed area, Main A ndes and Chilena terrane; dark grey area, Precordillera thin-skinned tectonic province; light grey area, lithosphere. The dotted strip on topof the Sierras Pampeanas and Main Andes province represents the ductile de-formation zone.

Precordiliera S i e r r a s P a m p e a n a s

, , , ~ , , o - . . . . ~

7 0 % 10 50 km

c

~kmd

Fig ure 15. Schematic cross section of the Pre-cordillera and Sierras Pampeanas terranes before(top) and after (bottom) shortening. The shorten-ing values are indicated for each unit. The M ohoslope is 5 ° in the Precordillera province. The ver-

tical exaggeration is x 2.

ve loc i ty (Volponi , 1968) in the lower c rus t suppor t the

m ode l o f unde rp la ted m af ic m agm a s in the P am p ean c rus t .

Thus , the th icken ing of the P am pean c rus t i s due to the

c o m b i n a t i o n o f a d d it i o n o f m a f i c m a g m a s a n d h o r i z o n t al

c o m p r e s s i v e f o r c e s a c t i n g o n t h e S o u t h A m e r i c a n l i t h o -

s p h e r e . W i t h o u t d e t a i l e d i n f o r m a t i o n o n t h e l o w e r c r u s t

l a y e r i n g , t h e r e s p e c t i v e i m p o r t a n c e o f b o t h c a u s e s i s d if -

f i cu l t to e s tab l i sh . The S p coda (F igs . 4 and i0 ) usua l ly

shows tha t the lower c rus t i s l aye red and l a rge am pl i -

tudes a re p re sen t , ind ica t ing w ave conve rs ions a t h ighe r

ve loc i ty con t ra s t s than the Mo ho d i scon t inu i ty . These

ve loc i ty con t ra s t s cou ld represen t the t rans i t ions f rom

underp la ted m agm as to s t anda rd duc t i l e lower c rus t .

The shor ten ing ac ros s the P record i l l e ra has been e s -

t i m a t e d b y A l l m e n d i n g e r e t a l . (1990) to 95 km or 70%,

wi th an o r ig ina l 135-km -wide be l t . Us ing s t ra igh t fo r -

ward a rea ba lanc ing t echn ics on the whole c rus t , th i s

am o unt o f shor ten ing , to ge the r wi th an in i ti a l 40-km -

th ick c rus t , g ives an e s t im a te o f the p re sen t c rus ta l th ick-

nes s tha t i s to ta l ly unrea l i s t i c (>100 km ) . The uncou-

p l i n g o f t h e d o m a i n s a b o v e a n d b e l o w t h e d r c o l l e m e n t

p r o v i d e s a s i m p l e w a y t o a c c o m m o d a t e d i f f e r e n t d e f o r -

m a t ion ra te s fo r the two dom ains . Be for e shor ten ing , the

th icknes s o f the c rus ta l dom ain be low the d rco l l em e nt

was about 35 k in , a s sum ing the o r ig ina l s ed im enta ry

w e d g e w a s 5 - k m t h i c k ( A l l m e n d i n g e r e t a l . , 1990) and

the c rus t 40-k in th ick . The p resen t dep th to the

d r c o l l e m e n t i s e s t i m a t e d t o b e 1 5 k m b y A l l m e n d i n g e r

et al . (1990) wi th s e i sm ic re f l ec t ion da ta . Toge the r wi th

the crus ta l thicknesses found in this s tudy, that leads to

th icknes ses o f 40 and 45 k m for the c rus t be low the

d6co l lem ent fo r the eas te rn and cen t ra l P record i l l e ra , re -

spec t ive ly . Assum ing an o r ig ina l wid th o f 135 km and

a 10 ° wes tw ard M oho s lope , the ac tua l wid th o f the do-

m a i n b e l o w t h e d 4 c o l l e m e n t s h o u l d b e 8 6 k m t o m a t c h

the s am e a rea a f t e r de form a t ion . Tha t i s a to ta l shor t -

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1 1 1 0 M . R e g n i e r , J . - M . C h i u , R . S m a l l e y , J r . , B . L . I s a c k s , a n d M . A r a u j o

e n i n g f o r t h e c ru s t b e l o w t h e d d c o l l e m e n t o f 4 9 k m o r

5 7 % . A 5 ° M o h o s l o p e w o u l d g i v e a p r e s e n t w i d t h o f

9 7 . 4 k m , a s h o r t e n i n g o f 3 7 k m o r 3 8 % ( F i g . 1 5 ) . I n

t h e s e m o d e l s , t h e M o h o a t t h e w e s t e rn b o u n d a r y o f t h e

P r e c o r d i l l e r a l o w e r c r u s t i s a t a d e p t h o f 7 0 . 1 6 k m a n d

6 3 . 5 2 k m f o r a 1 0 ° a n d 5 ° M o h o s l o p e , r e s p e c t i v e l y .

T h i s m o d e l a l s o i m p l i e s th e P r e c o r d i l l e r a l o w e r c r u s t a n d

t h e d 6 c o l l e m e n t s h o u l d n o w e x t e n d b e n e a t h t h e p r i n c ip a l

m o u n t a i n b e lt s w e s t w a r d o f th e w e s t e r n m o s t l i m i t o f t h e

P r e c o r d i l l e r a ( F i g s . 1 4 a n d 1 5 ) . N o l o w e r c r u s t a l v e l o c -

i t y i s k n o w n b e n e a t h t h e P r e c o r d i l l e r a , s o t h e p r e s e n c e

o f u n d e r p l a t e d m a f i c m a g m a s c a n n o t b e d i s c u s s ed . I t is

l i k e l y , a s o n e g o e s w e s t w a r d , t h a t t h e d u c t i l e t h i c k e n i n g

b e c o m e s m o r e i m p o r t a n t a s in l s a c k s ' ( 1 9 8 8 ) s h o r te n i n g

m o d e l .

C o n c l u s i o n s

A n a l y s i s o f c o n v e r t e d w a v e t r a v e l t i m e s f r o m i n te r -

m e d i a t e - d e p t h l o c a l e a r t h q u a k e s i n t h e S i e r r a s P a m -p e a n a s a n d P r e c o r d i l l e r a p r o v i n c e s c l e a r ly s h o w s a c o n -

t i n u o u s e a s t - w e s t d e e p e n i n g o f t h e M o h o f r o m 5 0 t o 6 0

k m , r e s p e c t i v e l y , w h i c h w e i n t e r p r e t a s t h e u n d e r t h r u s t -

i n g o f th e S o u t h A m e r i c a n c r a t o n b e n e a t h t h e A n d e a n

m o u n t a i n b e l t s . A 5 ° t o I 0 ° w e s t w a r d d i p o f t h e M o h o

u n d e r t h e A n d e a n f o r e l a n d i s e s t i m a t e d . T h i c k e n i n g i n -

f e r r e d f r o m m e a s u r e d c r u s t a l t h i c k n e s s s u g g e s t s t h a t t h e

P a m p e a n f o r e l a n d c ru s t h a s u n d e r g o n e a 3 0 % i n c r e a se ,

o r a b o u t 1 2 k i n , d u r i n g t h e l a st 1 0 m . y . I n t h e c e n t r a l

P r e c o r d i l l e r a , t h e c r u s t b e l o w t h e d r c o l l e m e n t a l s o h a s

t h i c k e n e d b y 1 0 k m . I n b o t h a r ea s o f th e f o r e l a n d , m o s t

o f t h e c r u s t a l t h i c k e n i n g r e s u l t e d i n a t h i c k n e s s i n c r e a s e

o f t h e b r i tt le u p p e r c r u s t i m a g e d b y u n u s u a l l y d e e p c r u s-t a l s e i s m i c i t y , w h i l e t h e d u c t i l e l o w e r c r u s t s h o w s n o

s i g n i f i c a n t t h ic k n e s s v a r i a t i o n w i t h r e s p e c t t o t h a t o f s t a -

b l e c o n t i n e n t a l c r u s t . T h i s r h e o l o g i c a l b e h a v i o r o f th e

c rus t i s l i ke l y due t o an i nc r ease i n s t r a i n r a t e and t o

t h e r m a l e f f e c t s l i n k e d t o t h e p r e s e n c e o f a n h o r i z o n t a l

s la b b e n e a t h t h e A n d e a n f o r e l a n d . T h e s h o r t e n i n g a c r o s s

t h e S i e r r a s P a m p e a n a s i s e s t i m a t e d t o b e a r o u n d 1 5 % f o r

a m o d e l i n w h i c h c r u s t a l t h i c k n e s s v a r i a t i o n i s d u e t o

h o r i z o n t a l c o m p r e s s i o n o n l y , b u t c o u l d b e s l i g h t l y l e s s

d e p e n d i n g o f t h e a m o u n t o f m a g m a a d d i t io n i n th e l o w e r

c r u s t . T h e s h o r t e n i n g a c r o s s t h e P r e c o r d i l l e r a p r o v i n c e

w o u l d c h a n g e f r o m 7 0 % i n th e s e d i m e n t s o f th e t h in -

s k i n n e d t h r u s t b e lt a b o v e t h e d r c o l l e m e n t t o a t l e a s t 3 8 %

b e l o w t h e d r c o l l e m e n t w h e r e b a s e m e n t i n v o l v e d d e f o r -

m a t i o n s a r e p r e s e n t .

Acknowledgments

W e w o u l d l i k e to t h a n k J . C . C a s t a n o , R . R e c i o , a n d N . P u e b l a

o f t h e I n s t i t u to Na c io n a l d e P r e v e n c i6 n S i sm ic a ( I NPR E S) i n Sa n Ju a n ,

Ar g e n t in a , a n d J . Pu jo l ( C E R I ) f o r t h e i r sc i e n t i f ic a n d l o g i s t i c a l su p -

p o r t . W e d e p e n d e d g r e a t l y o n o u r e n g in e e r G . S t e in e r (C E R I) , t e c h -

n i c i a n s J . B o l lw e r k ( C E R 1 ) , a n d F . B o n d o u x ( OR ST OM ) , a n d f i e ld

c r e w m e m b e r s J - L C h a t e l a in ( OR ST OM ) , J . V la s i t y ( C E R I) , D . V la s i t y

( C E RI ), T . C a h i l l ( C o r n e l l ) , C . Av i l a ( I NPR E S) , a n d M . C . R e t a

( I NPR E S) . W e th a n k Jo h n B u tc h e r f o r d r a f t i n g s f i g u r e s . T h i s wo r k

wa s su p p o r t e d b y t h e I n s t i t u t F r a n ~ a i s d e R e c h e r c h e Sc i e n t i f i q u e p o u r

l e D6 v e lo p p e m e n t e n C o o p 6 r a t i o n ( OR ST OM ) , Na t io n a l Sc i e n c e Fo u n -

d a t i o n Gr a n t Nu m b e r s E AR - 8 6 0 8 3 0 1 a n d E AR - 8 8 0 4 9 2 5 , a n d t h e S t a t e

o f T e n n e s s e e C e n t e r s o f E x c e l l e n c e P r o g r a m .

R e f e r e n c e s

A l l m e n d i n g e r , R . , D . F i g u e r o a , E . S n y d e r , J . B e e r , C . M p o d o z i s ,

a n d B . L . I sa c k s ( 1 9 9 0 ) . Fo r e l a n d sh o r t e n in g a n d c r u s t a l b a l -

a n c i n g i n th e A n d e s a t 3 0 ° la t i tude , T e c t o n i c s 9 , 7 8 9 - 8 0 9 .

A s s u m p c a o , M . a n d G . S u a r e z ( 1 9 8 8 ) . S o u r c e m e c h a n i s m s o f m o d -

e r a t e - s i z e e a r th q u a k e s a n d s t r e s s o r i e n t a t i o n i n m id - p l a t e So u th

A m e r i c a , Ge o p h y s . J . 9 2 , 2 5 3 - 2 6 7 .

B a th , M . a n d R . S t e f a n sso n ( 1 9 6 6 ) . S - P c o n v e r s io n a t th e b a se o f t h e

c r u s t , A n n . G e o f i s . 1 9 , 1 1 9 - 1 3 0 .

B a s t i a s , H . E . , N . E . W e i d m a n n , a n d A . P . P r r e z ( 1 98 4 ) . D o s z o n a s

d e f a l lm ie n to P l i o c u a t e r n a r io e n l a P r e c o r d i l l e r a d e Sa n Ju a n , i n

I X C o n g . G e o l . A r g e n t i n o , V o l . 2 , 3 2 9 - 3 4 1 .

B o l l i n g e r , G . A . a n d C . J . L a n g e r ( 1 9 8 8 ) . De v e lo p m e n t o f a v e lo c i t y

m o d e l f o r l o c a t i n g a f t e r sh o c k s i n t h e S i e r r a P i e d e Pa lo r e g io no f w e s t e r n A r g e n t i n a , U. S . Ge o l . S u rv . B u l l . , 1795 .

C a m in o s , R . ( 1 9 7 9 ) . C o r d i l l e r a f r o n t a l , i n S e g u n d o S i m p o s i o d e G e o -

l o g ia R e g i o n a l A r g e n t i n a , A c a d . N a c . C i e n c i a s , C 6 r d o b a , 3 9 7 -

4 5 4 .

C a m in o s , R . , C . A . C in g o la n i , a n d F . He r v 6 ( 1 9 8 2 ) . E a s t e r n L in a r e s ,

G e o c h r o n o l o g y o f t h e p r e A n d e a n m e t a m o r p h i s m a n d m a g m a -

t i s m i n t h e A n d e a n C o r d i l l e r a b e t w e e n l a t i tu d e s 3 0 ° and 36°S,

E a r t h S c i . R e v . 1 8 , 2 5 3 - 2 8 3 .

C h iu , J . M . , B . L . I sa c k s , a n d R . K . C a r d we l l ( 1 9 8 6 ) . S tu d i e s o f

c r u s t a l c o n v e r t e d wa v e s u s in g sh o r t p e r io d se i sm o g r a m s r e -

c o r d e d i n t h e Va n u a tu I s l a n d a r c , B u l l . S e i s m . S o c . A m . 7 6 ,

1 7 7 - 1 9 9 .

C h iu , J . M . , G . C . S t e in e r , R . Sm a l l e y , J r . , a n d A . C . Jo h n s to n

( 1 9 9 1 ) . T h e P A N D A s e i s m i c a r r a y - - a s i m p l e , w o r k i n g s y s t e m ,

B u l l . S e i sm . S o c . A m. 8 1 , n o . 3 , 1 0 0 0 - 1 0 1 4 .C o n d ie , K . C . ( 1 9 8 9 ) . P l a t e T e c t o n i c s a n d C r u s t a l E v o l ut i o n , Pe r -

g a m o n P r e s s I n c . , M a x w e l l H o u s e , F a i r v i e w P a r k , E l m s f o r d ,

N e w Y o r k.

D ic k e n so n , W . R . a n d W . S . S n y d e r ( 1 9 7 8 ) . P l a t e t e c to n i c s o f t h e

L a r a m i d e O r o g e n y , L a r a m i d e f o l d i n g a s s o c i at e d w i t h b a s e m e n t

b lo c k f a u l t i n g i n t h e we s t e r n Un i t e d S t a t e s , Me re . Ge o l . S o c .

A m . N u m . 1 5 1 , V . M a t t h e w s I I l ( E d i t o r ) , 3 5 5 - 3 6 6 .

F r o h l i c h , C . ( 1 9 7 9 ) . A n e f f i c i e n t m e th o d f o r j o in t h y p o c e n t e r d e t e r -

m in a t i o n f o r l a r g e g r o u p s o f e a r th q u a k e s , C o mp u te rs Ge o sc i . 5 ,

3 8 7 - 3 8 9 .

I NPR E S ( in s t i t u to Na c io n a l d e P r e v e n c io n S i sm ic a ) ( 1 9 7 7 ) . E 1 t e r -

r e m o t o d e S a n J u a n d e l 2 3 d e N o v i e m b r e d e 1 9 7 7 , I n fo r m e P r e -

l im in a r , R e p u b l i c a Ar g e n t in a , Sa n Ju a n , 1 0 3 p p .

I n t r o c a so , A . ( 1 9 8 0 ) . R e su l t a d o s g r a v im r t r i c o s e n l a b a n d a l a t i t u d in a l

d e A r g e n t in a c e n t ra l y p a i se s v e c in o s , R e v . Ge o f i s . , I n s t . P a n a m.

d e G e o g r . H i s t . 1 2 , 5 - 2 5 .

I sa c k s , B . L . ( 1 9 8 8 ) . Up l i f t o f t h e c e n t r a l An d e a n P l a t e a u a n d b e n d -

i n g o f t h e B o l i v i a n O r o c l i n e , J . G e o p h y s . R e s . 9 3 , 3 2 1 1 - 3 2 3 1 .

J a c o b , A . W . B . a n d D . C . B o o t h ( 1 97 7 ) . O b s e r v a t i o n o f P S r e fl e c -

t i o n s f r o m t h e M o h o , J . Ge o p h y s . 4 3 , 6 8 7 - 6 9 2 .

J o h n s s o n , P . A . , A J o h n s o n , N . M . J o r d a n , a n d C . W . N a e s e r ( 1 9 8 4) .

M a g n e t i c p o l a r i t y s t r a t i g r a p h y a n d a g e o f t h e Qu e b r a d a d e l C u r a ,

R i o J a c h a l , a n d M o g n a F o r m a t i o n s n e a r H u a c o , S a n J u a n p r o v -

in c e , Ar g e n t in a , i n I X C o n g . Ge o l . A rg e n t in o , V o l . 3 , 8 1 - 9 6 .

Jo r d a n , T . H . a n d L . N . F r a z e r ( 1 9 7 5 ) . C r u s t a l a n d u p p e r m a n t l e

s t r u c tu r e f r o m Sp p h a se s , J . Ge o p h y s . R e s . 8 0 , n o . B l l , 1 5 0 4 -

1518 .

J o r d a n , T . E . , B . I s a c k s, R . A l l m e n d i n g e r , J . B r e w e r , V . R a m o s ,

7/27/2019 1097 regnier et al 1994.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/1097-regnier-et-al-1994pdf 15/15

C r u s t a l T h i c k n e s s V a r i a t i o n i n t h e A n d e a n F o r e l a n d , A r g e n t i n a , f r o m C o n v e r t e d W a v e s 1 1 1 1

a n d C . A n d o ( 1 9 8 3 ) . A n d e a n t e c t o n i c s r e l a t e d t o g e o m e t r y o f

su b d u c t e d Na z c a p l a t e , G e o l . S o c . A m . B u l l . 9 4 , 3 4 1 - 3 6 1 .

J o r d a n , T . E . a n d R . W . A l l m e n d i n g e r (1 9 8 6 ) . T h e S i e r ra s P a m -

p e a n a s o f A r g e n t i n a : a m o d e r n a n a l o g u e o f R o c k y M o u n t a i n

f o r e l a n d d e f o r m a t io n . A m e r . J . S c i . 2 8 6 , 7 3 7 - 7 6 4 .

Ka d in s k y - C a d e , K . a n d R . R e i l i n g e r ( 1 9 8 5 ). Su r f a c e d e f o r m a t io n a s -

so c i a t e d w i th t h e No v e m b e r 2 3 , 1 9 7 7 , C a u c e t e , A r g e n t in a e a r th -

q u a k e s e q u e n c e , J . Ge o p h y s . R e s . 9 0 , n o . B 1 4 , 1 2 6 9 1 - 1 2 7 0 0 .

K a y , S . M . , V . M a k s a e v , R . M o s c o s o , C . M p o d o z i s , C . N a s i , a n dC . E . G o r d i l l o (1 9 8 8 ) . T e r t i ar y A n d e a n m a g m a t i s m i n C h i l e a n d

Ar g e n t in a b e twe e n 2 8 ° S a n d 3 3 ° S : c o r r e l a t i o n o f m a g m a t i c

c h e m i s t r y w i t h a c h a n g i n g B e n i o f f z o n e , J . S . A m. E a r th S c i .

1 , 2 1 - 3 8 .

K l e i n , F . W . ( 1 9 78 ) . H y p o c e n t e r lo c a t i o n p r o g r a m H Y P O I N V E R S E ,

p a r t 1 , u se r s g u id e to v e r s io n s I , 2 , 3 , a n d 4 , U. S . Ge o l . S u rv .

Op e n - F i l e R e p t . 7 8 - 6 9 4 .

L a n g s to n , C . A . ( 1 9 7 7 ) . T h e e f f e c t o f p l a n a r d ip p in g s t r u c tu r e o n

so u r c e a n d r e c e iv e r r e sp o n se s f o r c o n s t a n t r a y p a r a m e te r , B u l l .

S e i s m . S o c . A m . 6 7 , 1 0 2 9 - 1 0 5 0 .

L a n g s t o n , C . A . ( 1 9 7 9 ). S t r u c tu r e u n d e r M o u n t R a i n i e r, W a s h i n g t o n ,

i n f e r re d f r o m t e l e se i sm ic b o d y w a v e s , J . Ge o p h y s . R e s . 8 4 , 4 7 4 9 -

4 7 6 2 .

L i , Y . , C . H . T h u r b e r , a n d C . G . M u n so n ( 1 9 9 2 ) . P r o f i l e o f d i sc o n -

t i n u i t i e s b e n e a th Ha wa i i f r o m S t o P c o n v e r t e d se i sm ic wa v e s ,G e o p h y s . R e s . L e t t . 1 9 , n o . 2 , 1 1 1 - 1 1 4 .

Pu jo l , J . , J . - M . C h iu , R . Sm a l l e y , J r . , M . R e g n ie r , B . L . I sa c k s ,

J . - L . C h a t e l a in , J . V la s i t y , D . V la s i t y , J . C . C a s t a n o , a n d N .

Pu e b l a ( 1 9 9 1 ) . L a t e r a l v e lo c i t y v a r i a t i o n s i n t h e An d e a n f o r e l a n d

i n A r g e n t i n a d e t e rm i n e d w i t h t h e J H D m e t h o d , B u l l . S e i sm . S o c .

A m . 8 1 , n o . 6 , 2 4 4 1 - 2 4 5 7 .

R e g n ie r , M . , J . - L . C h a t e l a in , R . Sm a l l e y , J r . , J . - M . C h iu , B . L .

I sa c k s , M . Ar a u jo ( 1 9 9 2 ) . Se i sm o te c to n i c s o f t h e S i e r r a P i e d e

P a l o , a b a s e m e n t b l o c k u p l i f t i n t h e A n d e a n f o r e l a n d , A r g e n t i n a ,

B u l l . S e i sm . S o c . A m. 8 2 , n o . 6 .

R e t a , M . C . ( 1 9 9 2 ) . H ig h r e so lu t i o n v i e w o f th e W a d a t i - B e n io f f z o n e

a n d d e t e r m i n a t i o n o f t h e M o h o d e p t h i n S a n J u a n , A r g e n t i n a ,

M . S . T h e s i s , M e m p h i s S t a t e U n i v e r s i t y , M e m p h i s T e n n e s s e e .

Sh e f f e l s , B . M . ( 1 9 9 0 ) . L o we r b o u n d o n t h e a m o u n t o f c r u s t a l sh o r t -

e n i n g i n t h e c e n t r a l B o l i v i a n A n d e s , G e o l o g y 1 8 , 8 1 2 - 8 1 5 .

S ib so n , R . H . ( 1 9 8 2 ) . Fa u l t z o n e m o d e l s , h e a t f l o w , a n d t h e d e p thd i s t r i b u t i o n o f e a r th q u a k e s i n t h e c o n t in e n t a l c r u s t o f t h e Un i t e d

S ta t e s , B u l l . S e i sm . S o c . A m. 7 2 , n o . 1 . 1 5 1 - 1 6 3 .

Sm a l l e y , R . , J r . a n d B . L . I sa c k s ( 1 9 9 0 ) . Se i sm o te c to n i c s o f t h in a n d

th i c k - sk in n e d d e f o r m a t io n i n t h e An d e a n f o r e l a n d f r o m lo c a l n e t -

wo r k d a t a : e v id e n c e f o r a se i sm o g e n ic l o we r c r u s t , J . Ge o p h y s .

R e s . 9 5 , n o . B 8 , 1 2 4 8 7 - 1 1 2 4 9 8 .

Sm a l l e y , R . , J . Pu jo l , M . R e g n ie r , J . M . C h iu , B . L . I sa c k s , M .

A r a u j o , a n d N . P u e b l a ( 1 9 9 3 ) . B a s e m e n t s e i s m i c it y b e n e a t h th e

An d e a n P r e c o r d i l l e r a t h in - sk in n e d t h r u s t b e l t a n d i t s im p l i c a t i o n s

f o r c r u s t a l a n d l i t h o sp h e r i c b e h a v io r , Te c to n i c s 1 2 , n o . 1 , 6 3 -

7 6 .

Sm i th , W . D . ( 1 9 7 0 ) . S t o P c o n v r e t i o n a s a n a id to c r u s t a l s tu d i e s .

Ge o p h y s . J . R . A s t r . S o c . 1 9 , 5 1 3 - 5 1 9 .

Sn y d e r , D . B . , V . A . R a m o s , a n d R . W . A l lm e n d in g e r ( 1 99 0 ). T h i c k -

sk in n e d d e f o r m a t io n o b se r v e d o n d e e p se i sm ic r e f l e c ti o n p r o f il e si n W e s t e r n A r g e n t i n a , T e c t o n i c s 9 , n o . 4 , 7 7 3 - 7 8 8 .

Vla s i t y , D . ( 1 9 8 8 ) . A c r u s t a l s e i sm ic i t y s t u d y i n t h e Sa n Ju a n , Ar -

g e n t in a r e g io n u s in g d ig i t a l s e i sm o g r a m s c o l l e c t e d b y t h e Pa n d a

A r r a y , M . S . T h e s i s , M e m p h i s S t a te U n i v e r s i t y , M e m p h i s , T e n -

n e sse e .

Vo lp o n i , F . S . ( 1 9 6 8 ) . L o s t e r r e m o to s d e M e n d o z a d e l 21 d e Oc tu b r e

d e 1 9 68 y l a e s t r u c tu r a d e l a c o r t e z a t e r r e s t r e , i n A c t a C u y a n a

d e I n g e n i e r ia , Vo l . XI I , I n s t i t u to S i sm o l6 g i c o Z o n d a , Fa c u l t a d

d e I n g e n i e f ia , U n i v e r s i d a d N a c i o n a l d e C u y o , S a n J u a n , A r g e n -

t i n a , 9 5 - 1 1 0 .

W h i tn e y , R . A . , H . E . B a s t i a s , a n d D . B . S l e m m o n s ( 1 9 8 4 ). T h r u s t

f a u l t n e a r - su r f a c e g e o m e t r y a n d a g e o f t h e l a s t d i sp l a c e m e n t d e -

t e r m in e d f r o m g e o g r a p h i c a n d t r e n c h d a t a i n t h e P r e c o r d i l l e r a o f

Sa n Ju a n p r o v in c e , Ar g e n t in a ( a b s t r a ct ) , Ge o l . S o c . A m. 16, 693.

I n s t i t u t F r a n q a i s d e R e c h e r c h e Sc i e n t i f i q u e

p o u r l e D 6 v e l o p p e m e n t e n C o o p 6 r a t i o n ( O R S T O M )

B P A 5 N o u m e a C e d e x

N e w C a l e d o n i a , S o u t h W e s t P a c i f i c

( M . R . )

C e n t e r f o r E a r t h q u a k e R e s e a r c h a n d I n f o r m a t i o n ( C E R I)

M e m p h i s S t a t e U n i v e r s i t y

M e m p h i s , T e n n e s s e e

( J . - M . C . , R . S . J . )

I n s t i t u t e f o r t h e S tu d y o f t h e C o n t in e n t s ( I NST OC )

C o r n e l l Un iv e r s i t y

I t h a c a , N e w Y o r k

( B . L . I . )

I n t it u t o N a c i o n a l d e P r e v e n c f o n S f s m i c a ( I N P R E S )

( M . A . )

M a n u sc r ip t r e c e iv e d 1 6 Ap r i l 1 9 9 3 .