Determinación de la fuente sísmica a distancias regionalesaplicación a la serie de El Hierro 2011

Resumen

La determinación del mecanismo focal de los terremotos permite obtener los parámetros del modelo que representa su fuente sísmica. En el caso de terremotos ocurridos en islas volcánicas activas, el análisis de la fuente sísmica es de gran utilidad para entender el proceso de ruptura de la corteza terrestre provocado por la intrusión de los diques de magma e interpretar los cambios en el campo local de esfuerzos de la isla. El objetivo de esta tesis doctoral es la determinación del mecanismo focal de los terremotos de la serie sísmica de El Hierro 2011 (17 julio - 10 octubre). Esta serie precedió la primera erupción completamente monitorizada en el Archipiélago Canario. Se ha resuelto el problema del mecanismo focal aplicando distintas metodologías para obtener la mayor cantidad de información posible. En primer lugar se ha calculado el mecanismo conjunto de las familias de sismos más numerosas de la reactivación utilizando la metodología de la polaridad de las ondas P. La aplicación de esta metodología ha permitido obtener la evolución temporal de las orientaciones de los planos de falla y los ejes de esfuerzos a lo largo de toda la serie, incluyendo los terremotos de los dos primeros meses de reactivación, que no se pueden estudiar con otras técnicas debido a su baja magnitud. En segundo lugar, se ha estudiado el mecanismo focal de los terremotos de la serie con magnitudes superiores a 3.5 mediante inversión de tensor momento sísmico con los datos de periodo corto de la isla. Este método es más completo que el anterior puesto y permite representar fuentes con cambios de volumen en la región focal. Finalmente, se ha realizado un estudio detallado del terremoto de mayor magnitud de la serie (Mw 4.0). En este caso, la inversión de tensor momento sísmico se ha realizado con datos de banda ancha y de periodo corto y se ha completado el estudio con el cálculo de la función temporal de la fuente sísmica utilizando funciones de Green empíricas. A partir de los resultados de mecanismo focal obtenidos en este trabajo, la reactivación volcánica se puede separar en dos periodos diferentes. En un primer periodo (20 julio a 3 octubre) los resultados corresponden a mecanismos de falla inversa o mecanismos de falla vertical si se considera un modelo de doble par de fuerzas. Si durante estas mismas fechas se considera un modelo general de fuente sísmica, las soluciones indican aumentos de volumen significativos y dipolos de tensión dominantes en la región focal. Los ejes de tensión son mayoritariamente verticales. En un segundo periodo (3 a 10 octubre, semana previa a la erupción) los resultados son sustancialmente diferentes, corresponden a mecanismos con mayor componente de falla de desgarre en los que el cambio de volumen en la región focal es muy cercano al umbral de resolución de la metodología. Los ejes de presión de los terremotos durante esta última semana coinciden con las direcciones del máximo esfuerzo regional en las Islas Canarias. Se propone un modelo para explicar el proceso de ruptura que ha dado lugar a esta serie sísmica. En el primer periodo (antes del 3 octubre), la sismicidad sería debida a una intrusión magmática que avanzó horizontalmente desde el centro de la isla en dirección Sur. El día 3 de octubre la intrusión habría llegado a una zona más fracturada y habría reactivado un sistema de fallas preexistente. Por ello, la sismicidad ocurrida desde esa fecha hasta el comienzo de la erupción, responde a la tectónica local. Los resultados de esta tesis han mostrado que, pese al pequeño tamaño de los sismos, la heterogeneidad de la instrumentación y la escasa cobertura azimutal, el estudio del mecanismo focal de los terremotos que constituyeron esta serie sísmica ha permitido obtener información que no había sido observada en estudios anteriores y contribuye a entender mejor el proceso de ruptura que precedió la erupción submarina de El Hierro 2011-2012.