Slow slip events and tectonic tremor in the mexican subduction zone: implications for seismic hazard

• Autores: Carlos David Villafuerte Urbina
• Directores de la Tesis: Víctor Manuel Cruz Atienza (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional Autónoma de México ( México ) en 2021
• Idioma: inglés
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  ru.dgb.unam.mx  tesiunamdocumentos.dgb.unam.mx (html) 
• Resumen
  • español

    Desde el descubrimiento de los eventos de deslizamiento lento (SSE, por sus siglas en inglés) en2001, diversas investigaciones han sugerido su conexión con la ocurrencia de grandes terremotos.Estos eventos producen relajaciones lentas de la corteza acompañadas de tremor tectónico (TT),compuesto de múltiples sismos pequeños con baja y muy baja frecuencia dominante. El estudio delos SSEs y TTs en los últimos años ha resultado entonces fundamental para la re-evaluación delpeligro sísmico en fallas activas y muy particularmente en zonas de subducción. Esta disertación seenfoca en caracterizar los procesos de deslizamiento asísmico que ocurren en la zona de subducciónmexicana (i.e., de los SSEs y del acoplamiento interplaca) y su interacción con los TTs con el fin dedilucidar su influencia en el potencial sísmico a lo largo del Pacifico mexicano. Para alcanzar estosobjetivos, este trabajo se divide en dos partes.En la primera parte se estudian los procesos físicos en la vecindad de la interfaz de placas que danorigen a la interacción entre SSEs y TTs. Mediante el análisis de la evolución de los campos dedeformación asociados con el SSE de 2006 en Guerrero, demostramos que la relación causal queexiste entre la ocurrencia de TTs y SSEs depende de la tasa de esfuerzos inducida por la velocidadde deslizamiento de los SSEs alrededor de las asperezas causantes de los TTs. Asimismo, investi-gamos procesos más complejos como las migraciones rápidas de tremor, que son manifestacionesextraordinarias asociadas a deslizamientos lentos transitorios, y que pueden ser explicadas por lapropagación de pulsos de presión de poro en la interfaz de placas con velocidades similares (endirección y módulo) a las de migración de TT en Guerrero como resultado de procesos de difusiónno lineales en el contacto de placas y gradientes de presión de poro preexistentes.En la segunda parte de la tesis se analiza en detalle los terremotos de Tehuantepec (Mw 8.2) yPuebla-Morelos (Mw 7.1) en 2017, Pinotepa (Mw 7.2) en 2018 y Huatulco (Mw 7.4) en 2020, juntocon la inusual secuencia de SSEs que tuvo lugar en los estados de Guerrero y Oaxaca entre 2017y 2020 (i.e., seis SSEs, tres en Guerrero y tres en Oaxaca en sólo tres años). Para ello, hemosdesarrollado ELADIN (ELastostatic ADjoint Inversion), un método de inversión que, a partir dedatos geodésicos, permite determinar simultáneamente las regiones de la interfaz de placas queestán bajo regímenes de esfuerzos acumulativos (i.e., regiones acopladas) y de esfuerzos relajantesen forma de SSEs. El análisis de la evolución del deslizamiento asísmico, de los esfuerzos asociadosy de las ondas sísmicas radiadas durante esta secuencia sugiere que los terremotos y los SSEsfueron el resultado de interacciones mutuas a escala regional a través de perturbaciones quasi-estáticas y/o dinámicas. Dicha interacción parece estar condicionada por la memoria transitoriade los materiales terrestres sometidos a la deformación inducida por las ondas sísmicas del granterremoto de Tehuantepec, Mw 8.2, que perturbó fuertemente los ciclos de SSEs en un segmento dela interfaz de placas con 650 km de longitud que abarca ambos estados del país. Dicha condiciónparece haber alterado las propiedades mecánicas de las zonas de falla facilitando esta interrelaciónbidireccional entre los eventos (lentos y rápidos). Los resultados y análisis presentados en estetrabajo también sugieren que los procesos de deslizamiento asísmico (en régimen de acoplamientoy de relajación) en la interfaz de placas son parte de un gran sistema dinámico que deben de ser evaluados de manera continua para estimar con mayor verosimilitud las condiciones que dan lugara la ocurrencia de grandes sismos en México

  • English

    Since the discovery of slow slip events (SSE), several investigations worldwide indicate their connec-tion with the occurrence of large earthquakes, making this subject in recent years a leading researchfield with large implications in the assessment of seismic hazard. This dissertation focuses on cha-racterizing the aseismic slip processes occurring in the Mexican subduction zone, their interactionwith tectonic tremors (TT) and their influence on the seismic potential. To address these objectives,the present work is divided into two parts.In the first part we study the physical processes in the vicinity of the plate interface that give riseto the interaction between SSEs and TTs. By analyzing the evolution of the deformation fields as-sociated with the 2006 SSE in Guerrero, we show that the causal relationship between the TTs andSSEs depends on the stressing rate induced by the slip velocity of SSEs occurring around the aspe-rities of TTs. Furthermore, complex processes such as tremor migrations, which are manifestationsassociated with aseismic slip transients, can be explained by secondary slow slip pulses generatedby pore pressure waves traveling at velocities similar to the migrations observed in Guerrero due tononlinear diffusion processes and pre-existing pore pressure gradients at the plate interface.In the second part of the thesis, we analyze in detail the 2017 Tehuantepec (Mw 8.2) and Puebla-Morelos (Mw 7.1) earthquakes in 2017, the 2018 Pinotepa (Mw 7.2) earthquake and the Huatulco(Mw 7.4) earthquake, together with the unusual sequence of aseismic slip events between 2017-2020 in the states of Guerrero and Oaxaca. For this purpose, we developed ELADIN (ELastostaticADjoint Inversion), an inversion method that allows to simultaneously determine regions at theplate contact that are under loading stress regimes (coupled) or relaxing stress regimes in theform of SSEs and afterslip, for instance. The analysis of the aseismic evolution and its associatedstresses during this sequence suggests that the earthquakes and slow slip events can be explainedas a chain of events interacting with each other on a regional scale due to quasi-static and/ordynamic perturbations. Such interaction seems to be conditioned by the transient memory of earthmaterials subjected to the "traumatic"deformation induced by the seismicwaves of the greatMw8.2Tehuantepec earthquake, which strongly perturbed the aseismic beat along the 650 km length ofthe plate interface and may have transiently altered the mechanical properties of the fault zonefacilitating this bidirectional (slow and fast) interplay of events.The results and the analyses presented in this thesis suggest that aseismic processes at the plateinterface are part of a large subduction system that should be continuously evaluated to estimatemore accurately the conditions giving rise to large earthquakes in Mexico.