redes gps en méxico y su aplicación en la sismotectónica

124 Pages·2006·10.67 MB·Spanish

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
INSTITUTO DE GEOFÍSICA
POSGRADO EN CIENCIAS DE LA TIERRA

R GPS M
EDES EN ÉXICO Y SU

APLICACIÓN EN LA SISMOTECTÓNICA

T E S I S
PARA OBTENER EL GRADO DE:

DOCTOR EN CIENCIAS
(SISMOLOGÍA)

P R E S E N T A
SARA IVONNE FRANCO SÁNCHEZ

D I R E C T O R
VLADIMIR KOSTOGLODOV

Noviembre de 2006

ÍNDICE

Agradecimientos…………………………………………………………………….. i
Resumen…………………………………………………………………………….. v
Abstract………………………………………………………………………........... vii

I. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES…………………………………………………. 1
1.1. Objetivos…………………………………………………………… 4
II. GENERALIDADES DEL SISTEMA GPS Y DESCRIPCIÓN DE LA RED………………….. 5
2.1. Estructura del Sistema de Posicionamiento Global GPS…………... 5
2.2. Funcionamiento del GPS…………………………………………… 7
2.3. Fuentes de error…………………………………………………….. 9
2.3.1. Errores de órbitas……………………...………………. 9
2.3.2. Errores debidos a los relojes…………………...……… 9
2.3.3. Geometría de los satélites…………….………………... 9
2.3.4. Retrasos ionosféricos y troposféricos………………….. 10
2.3.5. Errores de multi-trayectorias…………………………... 10
2.4. Descripción de la red GPS “SISMOLOGÍA-UNAM”……………... 10
2.4.1. Estaciones permanentes………………………………... 13
2.4.2. Estaciones temporales………………………………….. 15
III. PROCESAMIENTO DE LOS DATOS………………………………………………… 19
3.1. Procesamiento de datos…………………………………………….. 19
3.1.1. Adquisición, almacenamiento y organización de los
20
datos...............................................................................
3.1.2. Análisis preliminar de los datos………………………... 21
3.1.3. Procesamiento de los datos…………………………….. 26
3.1.4. Análisis de calidad de los datos post-proceso…………. 32
3.1.5. Resultados……………………………………………… 34
IV. PROPAGACIÓN DEL EVENTO LENTO ASÍSMICO DE 2001-2002 Y ACOPLAMIENTO
37
INTERPLACA EN LA ZONA DE SUBDUCCIÓN DE OAXACA, MÉXICO..…….…………..
Artículo Franco et al. (2005)
V. RÉGIMEN ESTABLE DE ACUMULACIÓN DE DEFORMACIÓN………………………… 41
5.1. Estimación de la tasa de acumulación de deformación…………….. 44
5.1.1. Metodología……………………………………………. 46
VI. MODELOS DE DISLOCACIÓN ELÁSTICA………………………………………….. 53
6.1. Metodología………………………………………………………... 53
6.1.1. Método de inversión……………………………………. 54
6.1.2. Modelos para la zona de Guerrero-Oaxaca…………… 54
6.1.3. Modelos para la zona de Chiapas……………………… 71
VII. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES…………………………………………………... 73
7.1. Discusión…………………………………………………………… 73
7.2. Conclusiones……………………………………………………….. 79
REFERENCIAS………………………………………………………………………... 81

ANEXOS (en CD adjunto)
A.0. Resumen de programas y archivos útiles
A.1. Reporte corto de calida de TEQC
A.2. Análisis de calidad de las estaciones permanentes
A.3. Análisis de calidad de las estaciones temporales
A.4. Análisis de calidad post-proceso de las estaciones permanentes
A.5. Análisis de calidad post-proceso de las estaciones temporales
A.6. Series de tiempo de las estaciones permanentes
A.7. Series de tiempo de las estaciones temporales
B.1. Artículo: Franco et al. (2005)
C.1. Análisis de incertidumbre para estaciones Grupo A
C.2. Análisis de incertidumbre para estaciones Grupo B
C.3. Análisis de incertidumbre para estaciones Grupo C
C.4. Análisis de incertidumbre para estaciones Grupo D
C.5. Análisis de incertidumbre para estaciones Grupo E
Agradecimientos
Agradecimientos
Para poder empezar, continuar y terminar este trabajo ha sido necesaria la colaboración de muchas
personas e instituciones:
Al Servicio Sismológico Nacional (SSN):
La mayoría de las estaciones GPS se localizan en las estaciones del SSN y es gracias a todos los
técnicos y personal que ahí labora que las estaciones se encuentran en buen estado, por eso gracias a:
Jesús Antonio Pérez Santana, José Luis Cruz Cervantes, Jorge Estrada Castillo, Arturo Cárdenas Ramírez,
Yi Li Tan, Caridad Cárdenas Monroy, Aída Quezada Reyes, Luis Edgar Rodríguez Abreu, Javier Ortiz
Castro, Iván Rodríguez Rasilla, Alfredo Yañez Soto, Enedina Martínez, Ángeles Gutiérrez García, Casiano
Jiménez Cruz, Bernardino Rubí Zavala, Elio Loza, Gilberto Martínez y Martín Malagón. A José A. Santiago
por ser el encargado de las estaciones permanentes.
A todos aquellos que me han ayudado a realizar trabajo de campo:
En Oaxaca: Javier Alvarado, Patricia Julio Miranda, Wallis Hutton, Luz Ma. Nolasco, Angélica Martínez,
Cristina Báncora Alsina y Guillermo Lara Cuervo. En Chiapas: Marina Manea, Vlad Manea, Marco
Guzmán y Andrea Bilich.
Al Postgrado en Ciencias de la Tierra:
A su coordinadora la Dra. Blanca Mendoza.
A Araceli Chaman, Mónica Salgado y René Romero, sin su ayuda, paciencia y amistad todo este camino
sería muy árido. ¡Gracias por todo, los quiero mucho!
A las Universidades extranjeras:
Universidad de Colorado, Depto. de Ingeniería Aeroespacial, Boulder, Colorado, Estados Unidos, y al
California Institute of Technology, Seismological Laboratory, Pasadena, California, Estados Unidos; por
permitirme hacer uso de sus instalaciones y recursos para poder llevar a cabo tareas específicas que me
permitieron avanzar de manera definitiva en este proyecto.
A Vladimir Kostoglov por confiar en mí y apoyarme incondicionalmente durante mi estancia en el posgrado.
A mis sinodales
Shri Krisnha, Carlos Valdés, Luca Ferrari, Osvaldo Sánchez, Xyoli Pérez, Arturo Iglesias y Vladimir
Kostoglodov, por que siempre han tenido tiempo para ayudarme y sugerirme nuevas cosas que no solo
mejoren mi trabajo sino también que le den validez. Por todos los comentarios y sugerencias que le
hicieron a este trabajo, además por la prontitud con que las hicieron, sin ustedes no hubiera podido
alcanzar esta meta en el tiempo propuesto.
i
Muy especialmente quiero agradecer a Kristine Larson, quién ha sido la persona que me ha guiado en
este amplio, novedoso y útil mundo del GPS.
A Andria Bilich, por ser una gran compañera durante mis estancias en Boulder, Colorado, Estados
Unidos.
A Emma Suriñach, Joan Stock, Robert Clayton, Tony Lowry y Javier Pacheco, quienes en algún momento
me dieron un consejo, comentario o simplemente ánimos que sin duda me ayudaron a mejorar y concluir
este trabajo.
A la Universidad Nacional Autónoma de México y al Instituto de Geofísica por permitirme hacer uso de
todos sus recursos para lograr terminar con este trabajo.
A los proyectos
CONACyT G25842-T, DGAPA IN104801 y CONACyT 36449-T a partir de los cuales se financiaron
los trabajos de campo, así como la instalación de algunas estaciones permanentes.
A CONACyT y DGEP por la beca que me otorgaron durante mis estudios de doctorado.
A la gente del departamento de sismología
Luis Quintanar, David Novelo, Carlos Mortera, Jaime Yamamoto, Shri Krisnha, Carlos Valdés, Osvaldo
Sánchez, Xyoli Pérez, Arturo Iglesias, Vladimir Kostoglov, Javier Pacheco y Raúl Valenzuela.
Muy especialmente a Paty Medina y a Adriana, sin su ayuda muchas cosas aún estarían pendientes.
A Manuel Velásquez por toda su ayuda con las cuestiones de cómputo.
A mis compañeros del postgrado y amigos, gracias a ustedes he pasado grandiosos y divertidos
momentos de mi vida: Karina, Memo, Allen, Susana, Aída, Renato, Lilia, Lorenzo, Ricardo, Paty, Mario,
Wallis, Daniel G., Bea, Carlos F., Galia, Toño, Jaime D., Miguel S., Lili, Oralia, Manuel, Ikebana, Juanita,
Claudia, Toni C., Rosa Ma. P., Claudia A., Raúl V., Javier P., Chucho. Gracias por todo lo que me han
ayudado y por siempre darme ánimo para continuar.
Muy especialmente quiero agradecer a Arturo Iglesias, Caridad Cárdenas y David Escobedo, por
acompañarme en este largo camino, por mostrarme el significado de la amistad y el compromiso ¡los
quiero muchísimo! y espero seguir contando con ustedes en el camino que me resta por andar.
A mi familia
A mi padre al que se que dónde quiera que este se encuentra orgulloso de que ¡por fin empezaré a
trabajar!, ¡va por ti papá!
A mi mamá quién siempre ha estado dispuesta a ayudarme y apoyarme.
ii
Agradecimientos
A Mónica Franco Sánchez, mi hermana, mi mejor amiga, cómplice, compañera. Como ella misma lo
dice, “la sensatez de mis locuras y la locura de mi cautela”. Ahora si, ¡ya tendré tiempo!
A Mercè y Pascual, mi nueva familia. No se imaginan cuanto me motivaron para terminar este trabajo.
Muchas gracias por compartir conmigo este momento.
A Alba, gracias por todo, ¡te quiero mucho!
A Carles Canet Miquel, el amor de mi vida. Especialmente quiero agradecerte por todos los consejos
que me diste para mejorar la presentación de este trabajo, ¡nos quedo bien, eh! Gracias por ser el editor
en jefe y el primer revisor, gracias por todo el tiempo invertido en esta tesis. Gracias por ser mi apoyo
incondicional, mi consejero, mi compañero, mi amigo… en pocas palabras mi TODO. ¡Te amo!
iii

Resumen / Abstract
Resumen
El presente trabajo tiene por objeto el estudio de cada una de las estaciones que se utilizan en
de detallado de la zona de deformación activa este trabajo.
provocada por el proceso de subducción a lo largo La existencia de deslizamientos asísmicos, o
de la costa del Pacífico mexicano, en los estados deslizamientos silenciosos (SSE, por sus siglas en
de Guerrero, Oaxaca y Chiapas, así como también inglés silent slip event) perturban las series de
la determinación de la distribución del grado de tiempo de las estaciones que han registrado dichos
acoplamiento en la interfase entre las placas de eventos. En el periodo 2001-2002, un SSE se
Cocos y Norteamérica, a partir de la inversión de registró en 7 estaciones permanentes de la red GPS
las velocidades de acumulación de deformación SISMO-IGEOF. Sin embargo, en algunas
las cuales han sido estimadas utilizando los registros estaciones temporales de esta red no es clara la
de las estaciones de la red GPS SISMO-IGEOF, evidencia de este SSE. Si estimamos la velocidad
UNAM. de deformación para una estación en la cual se ha
Esta red ha estado en constante crecimiento registrado un SSE e ignoramos la influencia de este
desde 1992 hasta la fecha. La cantidad de datos evento, las tasas de deformación serán
que se han generado, considerando las estaciones subestimadas lo que se traduce en modelos de
temporales y permanentes que conforman dicha acoplamiento inter.-evento mal estimados.
red, equivalen a más de 657,000 horas de A partir del análisis del registros de 8 estaciones
observación. Este volumen de datos, así como la permanentes se siguió la propagación del SSE
necesidad de disponer de ellos en tiempo real hace 2001-2002y se logro calcular los parámetros de
imperante la necesidad de contar con una propagación tales como tiempo de arribo, duración
metodología de adquisición, almacenamiento y y atenuación para cada una de las estaciones
procesamiento automática. temporales de la red. Logrando así determinar en
En este trabajo se ha desarrollado una cuales estaciones había influencia del SSE.
metodología que nos permite analizar la calidad. La existencia del SSE divide las series de
de los datos a partir del control del buen tiempo, de aquéllas estaciones donde se registró,
funcionamiento de la estación y/o de la transmisión en antes y después de dicho evento. Llevando a
de los datos en tiempo real; procesar los datos de cabo un análisi de las incertidumbres en la
manera automática y presentar los resultados estimación de las velocidades, se pudo comprobar
(series de tiempo con respecto a Norte América) las velocidades de deformación antes y después
vía internet. del SSE son representativas de la misma tasa de
Aunque existen trabajos donde se estudia la acumulación de deformación.
deformación y su relación con el ciclo sísmico en Una vez calculadas las tasas de deformación
algunas regiones de México, es la primera vez que se ha realizado la inversión para determinar el grado
se lleva acabo un análisis conjunto de la de acoplamiento a lo largo de la zona de estudio.
deformación a lo largo de la costa de los estados Los resultados de la modelación en la región de
de Guerrero, Oaxaca y Chiapas. Guerrero-Oaxaca, muestran una zona con grado
Para llevar a cabo este análisis fue necesario de acoplamiento (α, relación entre el deslizamiento
determinar las tasas de acumulación de deformación calculado para la interfase de las placas y la
v
velocidad de convergencia) á=1 cerca de la costa embargo, las tasas de acumulación de deformación
y una zona de transición (α~0.4) con una longitud calculadas para esta zona si nos permiten distinguir
aproximada de 100 km. Para la zona ubicada al que la región de Chiapas y Guerero-Oaxaca
sur de Pinotepa, Oaxaca, tenemos, nuevamente, muestran regímenes sismotectónicos diferentes. En
una zona costera fuertemente acoplada mientras cuanto a la distribución de acoplamiento en la
que en la región del Istmo, al este de Huatulco, interfase de la palca, ebido a la escasa
Oaxaca, los modelos no muestran que se este disponibilidad de estaciones permanentes, no existe
acumulando deformación. suficiente resolución para constreñir un modelo,
Para la zona de Chiapas, se intento, a partir pero los resultados preliminares muestran la
de las mediciones de deformación, rastrear la traza existencia de una zona acoplada cerca de la
de la Falla Polochic, la cual se hace difusa al entrar trinchera.
en el territorio mexicano. La distribución actual de Las zonas acopladas determinadas a partir de
la red GPS, así como, el periodo de registro de las los modelos coinciden con la región sismogénica
estaciones en esta zona, hacen imposible distinguir delimitada por las áreas de ruptura de los grandes
patrones de deformación que nos permitan terremotos registrados el siglo pasado en la zona
determinar por donde esta pasando dicha falla. Sin de subducción mexicana.
vi