SISMICIDAD: ENJAMBRES SÍSMICOS Y SISMOS LENTOS EN LA ZIP

Sísmicamente, la ZIP se caracteriza por la generación de enjambres sísmicos de magnitudes bajas a moderadas (Segovia et al., 2009; Vaca et al., 2009; Vallée et al., 2013; Jarrín, 2015; Vaca et al., 2018). Estos enjambres son simultáneos a la ocurrencia de deslizamientos lentos (SSEs), según lo reporta Vallée et al. (2013), Chlieh et al. (2014), Jarrín (2015) y Segovia et al. (2018). Cabe también mencionar, que aun cuando la ZIP presenta un fuerte grado de acoplamiento intersísmico, históricamente no se tiene registros de la generación de sismos de fuerte magnitud (ejemplo M > 7.0), siendo las mayores magnitudes registradas Mw ~6, para el enjambre sísmico del año 2005 (IG-EPN, NEIC, Global CMT).

Según estudios previos (Segovia, 2001; Vaca et al., 2009; Vallée et al., 2013; Jarrín, 2015; Segovia et al., 2018), en la zona de la Isla de la Plata se han registrado enjambres en los años, 1996, 1998, 2002, 2005, 2010, 2013 y 2016. De estos, los más importante son los de 1998, 2005, 2010, 2013 en los que se reporta una importante energía liberada por la actividad sísmica (Vaca et al., 2009; Vallée et al., 2013; Jarrín, 2015; Segovia et al., 2018). Los enjambres de 2005, 2010 y 2013 estuvieron acompañados por sismos lentos, entendiéndose que hubo una mayor liberación de energía de manera asísmica, que la correspondiente a la parte sísmica.

En el 2005, se registró un enjambre sísmico entre los meses de enero y mayo, el cual se caracterizó por un incremento importante de sismicidad con al menos 4 eventos de magnitud Mw ~6 (Vaca et al., 2009). La sismicidad formó una alineación paralela a la fosa, extendiéndose en un área ~50 km de longitud y ~30 km de ancho, siendo la interfaz la fuente generadora, según se pudo deducir de los mecanismos de ruptura (Vaca et al., 2009). Asísmicamente, esta crisis se relaciona a la ocurrencia de un sismo lento cuya energía liberada equivale a un terremoto de magnitud Mw ~7.3 (Holtkamp et al., 2011; Jarrín, 2015).

Segovia (2001), describe que entre mayo y julio de 1998 la ZIP experimentó un incremento de sismicidad, que pudo haber incidido en la ocurrencia del terremoto de Bahía (Mw 7.1) del 4 de agosto.

En agosto de 2010, bajo la Isla de la Plata a una profundidad de 10 km y sincrónico a un SSE, ocurrío un enjambre principalmente de eventos de baja magnitud (entre 1.8 y 4.1; Vallée et al., 2013). El momento o energía liberada asísmicamente se calculó en
~1.8*10+18 N.m. equivalente a un terremoto Mw ~6.0- 6.3 (Vallée et al., 2013).

Segovia et al. (2018), reportan un enjambre sísmico en el 2013, también acompañado de un deslizamiento lento. El momento o energía liberada asísmicamente fue equivalente a un sismo de magnitud Mw ~6.3, mientras las magnitudes de los eventos correspondientes al enjambre fueron menores a Mlv 4.5.

El terremoto de Pedernales el 16 de abril de 2016, de magnitud Mw 7.8, ocasionó un reajuste de esfuerzos alrededor de la zona de ruptura. Estos reajustes, involucraron a la ZIP, ocasionando un incremento importante de la actividad sísmica con características de enjambre, aunado con la ocurrencia de un deslizamiento lento detectado a través de la geodesia (GPS). El momento o energía liberada en esta zona fue equivalente a un sismo de magnitud Mw ~6.8 (Rolandone et al., 2018).

ENJAMBRE SISMICO Y SISMO LENTO DE 2021

La Red Sísmica Nacional (RENSIG) del Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional (IG-EPN) detectó desde el 1 de junio de este año, un enjambre sísmico frente a las costas de Manabí. A través del sistema de adquisición y procesamiento SeisComp3 (SC3) se procesó y calculó los parámetros sísmicos básicos (localización espacial y temporal, junto con la magnitud) de más de 300 sismos de magnitudes moderadas a pequeñas (Mlv 1.6 – 5.4), entre el 1 de junio y el 24 de agosto. En la Figura 2 superior se muestra la distribución de los epicentros del enjambre y en la inferior las profundidades calculadas para los mismos. Los colores de los sismos indican el día de ocurrencia respecto al 1 de junio.

Figura 2. Localización de los sismos del enjambre.

A inicio del mes de junio la sismicidad se concentró al norte de la zona de la Isla de la Plata (ZIP), frente a Manta, muy cerca de la fosa, con eventos superficiales. Con el transcurso de los días se notó una migración de los hipocentros hacia el sur-este con sismos más profundos según se aprecia en la Figura 2 (inferior). La profundización de los hipocentros hacia el este, es coherente con una migración en dirección "downdip", sobre la interfaz o zona de contacto entre las dos placas.

Según el histograma del número de sismos por día (Figura 3) se observaron dos pulsos. El primero, y más importante en cuanto al número de eventos, inició el 1 de junio y se extendió hasta el 15 de julio; el mayor número de eventos se registró el 17 de junio (44 eventos localizados) y la mayor magnitud se registró (Mlv 5.2) el 15 de junio. El segundo pulso inició el 02 de agosto y se extendió hasta el 22 de agosto; el mayor número de eventos localizados y el sismo con mayor magnitud (8 sismos y Mlv 5.4 respectivamente) se reportó el día 13 de agosto (Figura 4).

Figura 3. Histograma del número de sismos del enjambre.

Figura 4. Evolución de las magnitudes (Mlv) en el enjambre.

Un análisis más profundo, que da mayor información sobre las características de la fuente, se lo realizó con el uso de los datos de estación OTAV (cerca de Otavalo) de la Red Sísmica Global (GSN), que aunque se encuentra a más de 300 km de la ZIP, registra los sismos en la zona de manera adecuada, para magnitudes superiores a Mlv ~3.5. Con la aplicación de metodologías de correlación cruzada (CC) sobre los registros de esta estación, se observó que varios de los sismos tenían formas de onda muy similares, constituyendo lo que se conoce como familias de eventos. El proceso de CC permitió definir 15 familias con dos y hasta cuatro eventos en cada una (Figura 5). Esta particularidad es un indicativo que una misma fuente o aspereza, estaba siendo desplazada progresivamente, generando sismos de características similares (fuente, magnitud y mecanismo de ruptura). Los desplazamientos, estarían motivados por esfuerzos adicionales de carácter externos (a las asperidades) generados por lo que se conoce como un deslizamiento o sismo lento (SSE) (ver sección Geodesia).

Figura 5. Ejemplo de una familia registrada en el enjambre con cuatro sismos. Cortesía V. Acosta.

Adicionalmente, se definió la ocurrencia de sismos con características similares a otros observadas en secuencias de enjambres en años pasados (Figura 6), indicando que hay asperidades que son persistentes en el tiempo y que reaccionan (se rompen o mueven) durante los enjambres sísmicos.

Figura 6. Sismos del enjambre 2021 (izquierda) similares a los registrados en los enjambres de 2005, 2009 y 2013 (derecha). Cortesía V. Acosta.

La ruptura o movimiento en la fuente que genera los sismos está descrita por los mecanismos focales (MF). Para la obtención de los mismos se usó el método de inversión de formas de onda, con la aplicación del algoritmo MECAVEL que permite el cálculo para sismos regionales (e.g. Grandin et al., 2017; Vaca et al 2019). Este método además determina la magnitud momento (Mw) y la profundidad hipocentral de los eventos. Esta metodología, es aplicable a eventos con magnitudes ~4 o mayores, por lo que solo se obtuvieron 23 soluciones focales (Figuras 7, 8).

La mayor parte de los MF indican planos de ruptura ~N-S, con ángulos de buzamiento al este entre bajos y medios (ver tabla de la FIgura 8), los cuales indicarían fuentes coherentes con la interfaz. Hay algunas soluciones (e.g. 4 y 20) que muestran comportamientos diferentes, para las cuales no hay un buen ajuste.

Figura 7. Mecanismos focales (MF) correspondientes al enjambre sísmico en la ZIP. Los números sobre cada MF corresponden a los indicados en la Figura 8 (Tabla). La línea gruesa roja con triángulos indica la ubicación de la fosa. Las líneas de contorno color magenta indican la profundidad del techo del slab en subducción según el modelo SLAB1 de Hayes et al. (2008).

Figura 8. Tabla de los parámetros de los mecanismos focales obtenidos con el algoritmo MECAVEL. No: número del evento en la Figura 7; dat: fecha del evento en formato aaaammddhhMM; la_0, lo_0, pf_0, mg_0: latitud, longitud, profundidad y magnitud Mlv iniciales (SC3) usados para la inversión; la_i, lo_i, pf_i, mg_i: latitud, longitud, profundidad y magnitud Mw obtenidas por inversión (algoritmo MECAVEL); az1, dp1, rk1, az2, dp2, rk2 son los ángulos de la dirección, inclinación y deslizamiento de los planos de falla 1 y 2 respectivamente.

A partir de las magnitudes de momento Mw para de estos eventos, obtenidas por el método de inversión, se calcula que el momento total aproximado liberado de forma sísmica es de ~1.07*10+17 N.m, que es equivalente a un sismo con magnitud Mw 5.3.

GEODESIA

Las estaciones geodésicas (GPS), instaladas en la margen central del Ecuador y que forman parte de la Red Nacional de Geodesia (RENGEO), registraron un movimiento importante en dirección oeste a inicios de junio (Figura 9). El máximo valor acumulado, hasta mediados de julio, fue de 7 cm en la estación ubicada en el la Isla de la Plata. Este tipo de movimientos (conocidos como transitorios), ya se evidenciaron en crisis sísmicas previas (2010 y 2013; Vallée et al., 2013; Segovia et al., 2018), en cuyo caso, se reconoció para este año, la ocurrencia de un sismo lento (SSE).

Figura 9. Series de tiempo para la componente E-W de los GPS de las estaciones Cabo San Lorenzo (MLEC) y Salango (SLGO), correspondiente a este año. Cada punto indica la posición media de un día para el respectivo sitio. El movimiento en sentido negativo observado, indica un movimiento hacia el oeste.

El modelamiento preliminar del deslizamiento registrado utilizando datos de 15 estaciones GPS (cortesía de J.-M. Nocquet) ha permitido estimar su evolución sobre la interfaz. El inicio del deslizamiento se detecta a partir del 3 de junio en un área cercana a la fosa (muy superficial), al nor-oeste de Manta (ver Anexo). En los días siguientes el deslizamiento se propaga hacia el sur-este, recorriendo una distancia de ~110 km (hasta una profundidad menor a 20 km), ver Figura 10. La velocidad de propagación estimada
es de ~4 km/día, la cual está dentro de los rangos observados para sismos lentos a nivel mundial. El desplazamiento acumulado máximo en la interfaz, es de ~28 cm.

Figura 10. Contornos de deslizamiento acumulado (slip) y evolución de la sismicidad en el tiempo para el enjambre sísmico de la Isla de la Plata. Cortesía de J.-M. Nocquet.

De acuerdo a la función temporal acumulada de la fuente, la mayor liberación de energía ocurre entre el 10 y 20 de junio. El momento total disipado, de manera asísmica (por el deslizamiento o sismo lento), hasta el 16 de julio es de ~2*10e19 N.m (Figura 11), que equivale a un sismo de Mw 6.8. Considerando el valor equivalente liberado de forma sísmica (con la ocurrencia de los sismos) igual a Mw 5.3, se obtiene ~186 veces más energía liberada de forma asísmica que de forma sísmica.

Figura 11. Función temporal de liberación de energía acumulada de la fuente. Obsérvese que la mayor liberación de momento sísmico se da entre los días 10 y 20 a partir del 1 de junio (mayor pendiente de la curva).

 

INTENSIDADES

De acuerdo a la información recibida en la aplicación “Sintió el Sismo”, se ha estimado las máximas intensidades reportadas para los dos sismos más grandes durante el enjambre, usando la Escala Macrosísmica Europea (EMS). Estas intensidades corresponden a los sismos del 15 de junio a las 20H30 (TU) Jipijapa, Manta, Portoviejo, Montecristi y del 13 de agosto a las 19H03 (TU) Puerto López, Ayampe, Jipijapa, Montañita, en ambos casos se alcanzaron valores de 3-4 (Informes internos, IG-EPN).

CONCLUSIONES

En la ZIP, pese a su alto grado de acoplamiento, no se han observado sismos de magnitudes grandes (M > 7). En cambio, son comunes los sismos lentos, acompañados por enjambres sísmicos.

Estos fenómenos enjambres sísmicos-sismos lentos pueden tener duraciones de pocas semanas hasta meses y se ha observado una recurrencia de 2 años (V. Acosta, 2021).

Dentro del enjambre pueden ocurrir sismos de hasta M 6 (e.g. enjambre de 2005) pero generalmente, los sismos son de magnitudes bajas.

Los sismos lentos observados en la ZIP tienen magnitudes Mw equivalentes entre 6.3 y 7.5, por lo cual contribuyen a la liberación de la energía o deformación acumulada en la zona de la interfaz. Sin embargo, no se descarta que parte de la energía acumulada, pueda liberarse de forma súbita con sismos de M > 7.

REFERENCIAS

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• Vallée, M., Nocquet, J.-M., Battaglia, J., Font, Y., Segovia, M., Régnier, M., Mothes, P., Jarrin, P., Cisneros, D., Vaca, S., Yepes, H., Martin, X., Béthoux, N., and Chlieh, M. (2013). Intense interface seismicity triggered by a shallow slow slip event in the Central Ecuador subduction zone. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 118(6):2965–2981.

ANEXO

Imágenes que muestran la evolución del sismo lento, indicando la cantidad de deslizamiento en la interfaz registrado hasta el día respectivo (slip) en milímetros, junto con la sismicidad registrada en ese día (número de día después del 1 de junio), cortesía de J.-
M. Nocquet.

Figura 12. Evolución del deslizamiento en la interfaz para algunos días durante el enjambre-sismo lento que empezó el 1 de junio y que se extiende hasta el 24 de agosto (ver Figura 10 donde consta el resultado del modelamiento de cómo se liberó la energía durante esta secuencia).

El Instituto Geofísico se encuentra monitoreando y cualquier novedad será informada.

VACA S, VIRACUCHA E, BARROS J, CÓRDOVA A, SEGOVIA M
Instituto Geofísico
Escuela Politécnica Nacional