Study of the evolution of the seismic cycle of stress and strain to the El Salvador Fault Zone (ESFZ)

1 Study of the evolution of the seismic cycle of stress and strain to the El Salvador Fault Zone (ESFZ) Alejandra Staller Universidad Politécni...

Author:  Homer Wilkerson
0 downloads 5 Views 17MB Size

“Study of the evolution of the  seismic cycle of stress and strain to  the El Salvador Fault Zone (ESFZ)” Alejandra Staller Universidad Politécnica de Madrid

Research group on Seismic Engineering 

Working group Universidad Politécnica de Madrid

Research group on Seismic Engineering Universidad Complutense de Madrid

Research group on Active Tectonics and  Paleoseismicity [UCM‐910368] GNS Science

Earthquakes Volcanoes Tectonics Section Universidad de Cantabria

Enviromental Hydraulics Institute

Research lines

Active Tectonics Paleoseismology Geodesy Numerical Modelling

Geological Hazards Seismic Hazard Landslides Tsunamis Volcano‐Tectonics

Main areas of study • Central America: – Regional studies in Central America (Seismic Hazard). – El Salvador Fault Zone (ESFZ). – Aguacaliente‐Navarro Fault Zone (ANFZ), Central Valley of  Costa Rica. – Haiti (seismic hazard)

• Spain: – Regional‐Nacional studies of seismic hazards (applications  to building codes, eurocode, emergency plans, etc.) – Betic range zone, south of Spain. – Ibero‐Maghrebi region (collision zone).

Main funding sources • AECID (Agencia Española de Cooperación  Internacional y Desarrollo – Spanish Agency of  International Cooperation and Development) • UPM (Universidad Politécnica de Madrid – Technical University of Madrid) • MCyT (Ministerio de Ciencia y Tecnología de  España ‐ Ministry of Science and Technology of  Spain).

Main Objetives in El Salvador • Paleosesimic analysis of El Salvador Fault Zone  (ESFZ), Central America. • Current crustal deformation of El Salvador Fault Zone  from GPS data. • Kinematic model of the El Salvador Fault Zone from  geological, seismological and geodetic data. • Seismic hazard maps. With the collaboration of SNET (Servicio Nacional  de Estudios Territoriales), MARN of El Salvador.

Seismotectonic Setting The seismogenetic zone of El Salvador is located in the Cocos‐ Caribbean subduction zone in Central  America, where the velocity of plate convergence is ~ 73‐ 84 mm/y (DeMets,  2001). 

Seismotectonic Setting • El Salvador is characterized by seismic active strike slip faults subparallel  to the subduction zone.  • These faults are responsible of the most destructive earthquakes have  occurred along the Pacific coast in the Central American volcanic arc,  from Guatemala to Costa Rica. • The models estimate  Modified of Bose et al., 1978 velocities of movement  parallel to the arc around  ~ 10‐15 mm/y. (White  1991, DeMets 2001;  Guzman‐Speciale, 2001,  Dewey et al. 2004, Lyon  Caen 2006, Turner et al.  2007)  

Seismotectonic Setting • There are two types of seismicity in terms of tectonic origin and location  in this area: – The largest earthquakes (Mw > 7) are  generated in the subduction zone along the boundary of the Cocos and  Caribbean plates. These earthquakes  occur at intermediate depths (~ 200  km), causing moderate damage to the  continent. – Earthquakes on the mainland occur  along the El Salvador volcanic arc with  magnitudes up to Mw 6.7. These  events present superficial character  being more destructive than those of  the subduction zone, despite its  smaller magnitude.

Martinez-Díaz et al., 2004

Historical destructive earthquakes (white circles) and instrumental epicenters  (Ms >2.5, period 1977–2001) from U.S. Geological Survey–National  Earthquake Information Center (USGS‐NEIC) catalogue (small dots). Small focal  mechanisms are from events with Mw >5.5 (period 1977–2001, Harvard  Centroid Moment Tensor database). Large mechanisms are from Buforn et al.  (2001). 

Seismic effects • El Salvador has suffered at least 11 destructive earthquakes over  the last 100 years causing over 3000 deaths, due to both the  direct effect of seismic and the induced landslides. 2001 El Salvador earthquakes: • < 1000 deaths • Thousands of displaced • Destruction of basic  infrastructures

Study of the Coulomb Failure Stress   transfer after the 13 January event  Could the 13 february earthquake be triggered by the CFS after 13  January event?  

Results of CFS  modelization The focus of the 13 February is located in a loaded zone after the January event (Martinez‐Diaz et al., 2004)

13th February Mw 6.6 El Salvador  Earthquake SR  was broken by the february 13 th Seismotectonic regional  interpretation El Salvador Fault Zone  (ESFZ)  definition • From the earthquakes of 2001  identified the existence of an  active fault with dextral strike‐ slip motion and length greater  than 150 km which crosses the  country from east to west with  an average direction N100 °. • Responsible for the destructive  seismicity of the volcanic zone. • Source of important earthquake  of volcanic chain.

and aftersocks

(Martinez‐Diaz et al., 2004)

Objetives Study of the seismic cycle of the ESFZ, a major tectonic  structures in the region and possibly the structure which is  accommodating most of the motion parallel to the subduction zone

Paleoseismic analysis of ESFZ:  characterization of pre‐ historical behaviour of the ESFZ

Study of the current  deformation in ESFZ from GPS  data

To improve the evaluation of seismic hazard in this area


Carolina Canora, José Martínez‐Díaz, Ramón Capote, Pilar Villamor, K. Berryman, J. M. Insua Arévalo , J. Alonso‐Henar.

PALEOSEISMIC ANALYSIS OF EL SALVADOR  FAULT ZONE • Identification and characterization of the earthquake source: ESFZ • Analysis of the neotectonic setting of this source • Characterization of pre‐historical behaviour of the ESFZ The Ilopango‐San Vicente segment was responsible for the  earthquake of February 2001 (Mw 6.6)

Paleoseismic analysis of the San  Vicente segment

Earthquake history and slip rate

• •

Trenching at five sites along the San Vicente segment shows that surface fault  rupture has occurred at least seven times during the past 8.000 years. Single‐event displacements identified at each trench vary from several  decimetres to at least 3.7 m. 

Maximum earthquake magnitude,  rupture recurrence and historic  seismicity: earthquake hazard • Fault trace mapping, geomorphic analysis, and paleoseismic studies  indicate a maximum magnitude for the El Salvador Fault Zone  is Mw  7.6, with a recurrence interval of around 800 yr. • Combining displacements of river courses and the timing of events  revealed in the trenches, we calculate a slip rate of 4mm/yr for  El  Salvador Fault Zone, identifying the fault zone as a major tectonic  feature of the region. Min. slip rate (mm/año) for the San Vicente segment of El Salvador Fault Zone based on paleoseismic trenches. Source


Age (aprox.)

Slip rate


6±1m 23 ± 4 m 26 ± 4 m

Last 1.500 years Last 5.500 years Last 8.000 years

4.1 ±0.6 4.1 ± 0.7 3.2 ± 0.5


Alejandra Staller Vázquez, Douglas Hernández, Belén Benito, Manuel Díaz,  Carlos Pullinger

STUDY OF THE DEFORMATION IN EL  SALVADOR FAULT ZONE FROM GPS DATA • Objetives: – To define a GPS network (ZFESNet), complementary to  paleoseismology studies, in order to study the existence of  current deformation at the ESFZ surface.  • To quantify the interseismic deformations associated with the activity  of the ESZF. • Characterization of current  behaviour of the ESFZ (locking, creeping…) • To complete the geological data (slip rate)

– To contribute to the development of precise models in the  region.

ZFESNet ‐ Sites location

ZFESNet sites in El Salvador 2007 – 25 new GPS sites + 7 SNET/UW campaign sites + 5 CGPS stations Red rectangle  show the study area

GPS Campaigns • 3 Campigns  (Nov‐2007, Nov‐2008, May‐2010) • Next campaign Feb‐2012. • The static GPS method was performed during periods of ~ 24 hour  sessions (problems for longer sessions). • During the observation period the receivers  were kept (Salvadoran armed forces). • In most cases, sites were occupied two different sessions in order to minimize systematic local or user errors.

GPS Campaigns • We have used three types of GPS antenna   mounts on the GPS sites: – Standard Tripod with Tribrach and Rotating Optical  Plummet (only in the 2007 campaign). – Fixed‐length poles 1,1265 m.  – Fixed‐Height Spike Mount 0,55 m. 

Preliminary results

~ 10 mm/y

* Only sites with 3 campigns

Preliminary results

~ 14 mm/y

slip –rate deficit ~  6 mm/y ~ 4 mm/y ~ 10 mm/y

Preliminary results

4 mm/y

~ 14 mm/y

slip –rate deficit ~  6 mm/y ~ 4 mm/y ~ 10 mm/y

Cordillera Jucuaran‐ Intipuca

Preliminary results

4.1 mm/y 8.2 mm/y

~ 4 mm/y extensional deformation process 

Cordillera Jucuaran‐ Intipuca

Conclusions • The paleosesimology and GPS studies confirm the  kinematics of strike slip with normal component of the  ESFZ. • The rupture of the San Vicente segment is the seismic  source of the February 2001 earthquake. • The rupture was a 21 km long on a E‐W, 70º‐80º dip, dextral  strike‐ slip fault plane. • Coseismic surface rupture occurred along the segment with  a  maximum displacement of 0.6 m that decreases towards  the east.

Conclusions • The main faults in the San Vicente segment form a  dextral strike slip  system capable of generating  earthquakes with magnitudes > Mw 7. • We have evidence of at least 7 surface rupture  earthquakes over the past 8,000 years. • The paleoseismic analysis shows that the San Vicente  segment slip  rate is ~ 4 mm/y and the recurrence  intervals are ~ 750 years for  the largest earthquakes. • Preliminary   geodetic results show slip rate of San  Vicente  segment is ~ 10 mm/y.

? Deficit slip‐rate

Conclusions • Along the Cordillera Jucuarán ‐ Intipuca range and vicinity, it is  evident the occurrence of an extensional deformation process in  the direction E ‐ W limited on the west by faults of NW ‐ SE and  north of the faults that define the San Miguel segment of the  ESFZ. • This process operates at a velocity of ~ 4 mm /y. • There is a slip‐rate deficit ~ 6 mm/y in the San Miguel‐Fonseca  Segment, could be concentrated in the NW‐SE and N‐S  structures. • This confirms the transfer of deformation from the western  segment ESFZ to these regular secondary structures near the  eastern termination of the fault zone. • Remark the importance of these structures N ‐ S.

Muchas gracias por su atención

Life Enjoy

" Life is not a problem to be solved but a reality to be experienced! "

Get in touch


© Copyright 2013 - 2019 DOKUMENTIS.COM - All rights reserved.