Peetetseseart
SOMUGaiaCRRaCRAReyes
eee
aLaeoT)
=de MAESTRO EN CIENCIAS en GEOFISICA con opcién en SISMOLOGIA. Ensenada, Baja California, México. Octubre de 1986,
SISMOTECTONICA DEL VALLE DE MEXICALI, 1977-1980,
re José Frez Cardenas. Director de Tesis.
De 1977
a
1980, ocurrieron mis de 1200 sismos (M>2.0) en el
Valle de Mexicali, los que fueron registrados por redes sismograficas ubicadas a ambos lados_ de la frontera internacional. En el desarrollo de esta tesis, se forma un banco de primeros arribos con la informaci6én obtenida por elcorrecciones de tiempo para cada estaci6dn, 1lo que_ produce
incertidumbres menores a 1.5 Km en las localizaciones hipocentrales. La combinaci6én de tiempos de arribo registrados en estaciones locales y regionales permite tener
un buen control del tiempo de origen, tomando en cuenta las refracciones,. criticas debidas a la interfase basamento-corteza inferior que existe en este modelo.
Con los mapas de sismicidad, se define a la zona sismica de Mexicali ubicada en una regi6én lenticular entre las Fallas Imperial y Cerro Prieto y limitada por los epicentros del temblor Imperial de 1979 y el de Victoria de 1980. En esta zona, la capa sismogénica se extiende desde los 2.5 hasta los 11.0 Km de profundidad, con un 85% de actividad sismica entre los 5.5 y 9.0 Km, es decir, la sismicidad ocurre mayormente en el basamento..
En el Valle de Mexicali, domina el fallamiento de
deslizamiento a rumbo sobre un plano de falla vertical, con un rumbo N40°W que es compatible con la orientaci6én de los
as * Ce
hipédtesis de la presencia de un centro de dispersién en esta
ZONA.
No existe traslape espacial entre el enjambre de marzo de 1978 y las réplicas del temblor Victoria (Mexicali) de junio de 1980, que en su conjunto abarcan el 654 de la actividad sismica ocurrida en la regidn en el periodo de estudio. El andlisis de los lineamientos epicentrales y de los mecanismos focales de ambas secuencias sugieren una relaci6én causal entre ellas..
En el andlisis de prevencién de dafios sismicos, debe tomarse en cuenta tanto las profundidades caracteristicas de los focos sismicos como el gran espesor de los sedimentos en el Valle de Mexicali. Se da un ejemplo ilustrativo al respecto..
DIVISION CIENCIAS DE LA TIERRA
DEPARTAMENTO DE SISMOLOGIA
SISMOTECTONICA DEL VALLE DE MEXICALI, 1977-1980.
TESIS
que para cubrir parcialmente los requisitos necesarios para obtener el grado de MAESTRO EN CIENCIAS presenta
JOSE JAVIER GONZALEZ. GARCIA
Dr. José Frez Cardenas, Director del Comité
Cecil
Dr. Luis Munguia Orozco, Miembro del Comité
nfo Lot
Dr. “vo Reycanore. Miembro del Comité
io
M.C. Franci Suarez Vidal, Miembro del Comité
—S
Lin_ See: Y
M.C. \ vegR. Baumgartnér, Miembro del Comité
ome
Dr. Hi Munguia Orozco, Jefe del Departamento de Sismologia ———
———
M.C. Francisco Suarez Vidal, Director de Ja Division de Ciencias de la Tierra Se
CONavaB.
M.C. Cuauhtémoc Nava Button, Director Académico Interino
Al Pueblo Mexicano,
en especial a la gente que ha vivido,
vive y vivira en el Municipio de Mexicali.
A mi familia,
en especial a Alejandro, Violeta y Armida, ellos son mi contacto ideal con la realidad...
ooo. Ty 8 oes QKPa eee
AL CICESE,
en especial al Departamento de Sismologia, donde tengo mi contacto real con lo ideal..
A todas las personas e Instituciones que hicieron posible este trabajo.
A la memoria del Ing. Ignacio Puente Cruz...
oYi WIY NNIAI PO‘UAM,
PO*UAM WIY NNIAI, NIESRE KAKAP.
KAKAP KOWAK MAT’ AO TRAP
JA‘*SI£E JSIN..
El animal salié abriendo la tierra. El animal viene para aca.
Venia hacia la piedra negra, y llegé. Venia a la piedra negra y luego; luego. RegresO abriendo la tierra, regres6 Hacia el mar volvid.
° & e ¢ a narracion indigena cucapa.
A todas las personas con las que he tenido la oportunidad de colaborar en los fltimos once anos en CICESE, UCSD y
Coordinadora Ejecutiva Cerro Prieto (CFE).
A Alfonso Reyes, José Frez, Saul Alvarez, Francisco Suarez y Juan Madrid quienes con sus diferentes formas de llevar el método han forjado parte de mi ruta critica en CICESE..
Al Dr. James WN,. Brune por permitirme manifestarle mis inquietudes. También a Mike Reichle, Alejandro Nava, Luis Munguia, Rich Simmons y Frank Vernon por su ayuda.
A Ignacio Puente Cruz (qve.p.ed.s), Hector Fonseca y Alejandro de la Pena...
Al personal técnico, administrativo, de apoyo y_ estudiantes del CICESE quienes con su esfuerzo diario hacen posible el funcionamiento de esta Institucion..
A los grupos de trabajo: Sismicidad, Estudios Especiales y RESNOR que recabaron la parte mexicana de los datos. Al Dre. Carl Jhonson que permitid obtener la informaci6én del
A Martha Barrera, Armida Ortega y Laura Martinez por el descifrado del manuscrito y edicién de este trabajo.
A Tito Valdez por su eficiente trabajo de dibujo.
Al personal del Centro de Calculo por su gran apoyo..
Pagina
CAPITULO I.- INTRODUCCION
I.1.~ Antecedentes 1
I,2.- Objetivos I
I.3.- Estudios geofisicos previos 6
I.4.- Diseno de la investigaci6n 8
Le Se Marco tecténico de la region 12
I,.5.1.- Unidades litolégicas 16
I.5.2.- Mapa tectodnico 20
CAPITULO II.- BASE DE DATOS
II. 1.- Tiempos de arribo SCARLET, 23
Sismicidad 1977-1980
II.2.- Informacién generada por -CICESE 30
II.3.- Banco de datos conjunto 35
I1.4.- Precisidn de los tiempos de arribo
registrados localmente 40
en el Valle de Mexicali
CAPITULO III.- LOCALIZACION HIPOCENTRAL
III. 1.- Modelo de velocidad 43
III. 2.- Correcci6én de estacion 64
III.3.- Cat&alogo de localizaciones 76 IILI.3.1.- Estimacién del error epicentral 78 III.3.2.- Mapa de localizaciones epicentrales 91
IIlIe4.1.- Correlaci6én entre la estimaci6én de la profundidad y el tiempo de origen de un hipocentro
IlI.4.2.- Variacién de la raz6én tvs/tvp en el Valle de Mexicali
II1I.4.3.- Relocalizaci6én de los
temblores Imperial y Victoria IIlI,.4.4.- Hipocentros en la zona sismica
de Mexicali y en las
Fallas Imperial y Cerro Prieto
CAPITULO IV.- MECANISMOS FOCALES IV.1.- Generalidades
IV.2.- SismotectOdénica del Valle de Mexicali
CAPITULO V.- DISCUSION Y CONCLUSIONES
LITERATURA CITADA
APENDICE 1.- Zonas de fallamiento y sismicidad histOrica en el Valle de Mexicali
APENDICE 2.- Aspectos de andlisis de sismogramas 2ele- Correccién del tiempo universal (WWVB) 2.2.- Medici6én de los tiempos de arribo
99
100
104
106
111
120
128
143
151
1 Marco tecténico de la Cuenca Salton. Se
ilustra las interrelaciones entre los centros
de dispersion y las fallas de transformaci6én: zona sismica de Brawley (Br), zona geotérmica de Cerro
Prieto (CP) y Cuenca Wagner (W) y Falla San Andres (FSA), Imperial (FI) y Cerro Prieto (FCP). Otras zonas de
afallamiento son: Agua Blanca (AB), San Miguel (SM), Sierra Juarez (ESJ),
San Pedro MAartir (SPM), Laguna Salada (FLS), © Cucapa (FC), Elsinore (FE), San Jacinto (FSJ),
Superstition Hills (FSH), Superstition Mountain (FSM), Brawley (FB), Sand Hills (FSaH) y Algodones (FA).
Se senala ademas, la ubicacién de los poblados San Luis Rio Colorado (SLRC), El Golfo de Santa Clara (EGSC) y San Felipe (SF), los pozos Nuevo Leén (nl), Cucapa (Cl) y Rio Colorado (RCl), La Mesa (LM) y Cerro Centinela (cc). Modificada de Fuis y colaboradores (1982).
2 Histograma de la actividad sismica mensual 9 en la regién comprendida entre las Fallas Imperial
y Cerro Prieto, en el periodo de septiembre de 1973 a abril de 1986. Barra
llena naimero de eventos M23.0, barra vacia nimero de eventos M32.4. Informacién
tomada del catAalogo de sismicidad del USGS-Caltech..
3 Mapa tecténico del Valle de Mexicali y Areas 13 vecinas,.
4 Sismicidad regional (M25.0) desde 1900 a 15 la fecha. Tomada de Frez y colaboradores (1986).
5 Columna estratigrafica generalizada 19
hacia los flancos de la Cuenca Salton. Linea ondulada, contacto impreciso; linea uniforme, contacto preciso. Tomada de Sharp (1982b).
25 6 Mapa de la sismicidad ocurrida
en la parte sur de la Cuenca Salton,
10
11
sismo. Informaci6én obtenida del cat4alogo de sismicidad del USGS-Caltech..
Grafica del néimero acumulativo de
sismos contra magnitud local correspondiente (relacién Gutenberg-Richter).
a) Sismicidad en el periodo 1977-1980, localizada dentro del trapezoide senalado en la Figura 6. b) Sismicidad en el periodo 1932-1982, localizada entre los paralelos 31° 00% y 32°45°N, cubriendo la parte norte de Baja California. Circulos en la curva b indican valores con un factor de 0.5.
Mapa de la ubicaci6n geografica de las estaciones sismolégicas que operaron en diversos lapsos en el periodo de 1977 a 1980 en el Valle de Mexicali...
Mapa de la localizacién epicentral
para 280 eventos con 5 6 mas tiempos de
arribo, dentro de un margen de 4 segundos
inmediatamente después del arribo a la primera estacién. Modelo MIVOLS y distancia epicentral §125 Ke.
Perfiles de localizacién
hipocentral para los 280 eventos mapeados
en la Figura 9. La proyeccién se efectia sobre un plano con un acimut de 150° y origen a los 32°52,5°N y 115°30°W,. La escala vertical es dos veces
la horizontal. Las lineas horizontales indican
cambios en el modelo de velocidad. Linea interrumpida
cambio en el gradiente de velocidad, linea continua
cambio abrupto de la velocidad..
Modelos de velocidad. MTSSNI
corresponde al modelo (13-6) 78-SP6 de Fuis y colaboradores (1982), MIVOLS es un perfil
de velocidad generalizado para el Valle Imperial de acuerdo a Archuleta (1982) y MIWEST es la curva West Mesa de Fuis y colaboradores (1982).
28
33
a1
52-53
12 Asentamiento tecténico idealizado en la 62 cercania del campo geotérmico de Cerro
Prieto. (A) sedimentos no consolidados, (B) sedimentos consolidados y (C) basamento. Tomada de Puente y de la Peta (1978).
13 Localizacién epicentral de la 70
base conjunta de datos (500 sismos),
utilizando las correcciones de estacién para
el modelo MIVOLS presentadas en la tercer columna de la Tabla VII. Se simboliza también el valor de la desviacién estAndard de los residuales de tiempo de arribo para las estaciones localizadas en el Valle Imperial.
14 Mapa de las correcciones de estacioén 74
(en centésimas de segundo) para los sitios de
registro sismografico en el Valle Mexicali-Imperial.. Los valares negativos indican estaciones que presentan sistemAaticamente arribos tempranos, los positivos
indican arribos tardios, los puntos indican correcciones cercanas a cero (+0.07 seg).
15 DeterminaciOdn epicentral para doce sismos ubicados 83 en la zona sismica de Mexicali de acuerdo a seis
diferentes modalidades, segin se indica.s El epicentro correspondiente a MIVOLC se encuentra
rodeado por un circulo de 1.25 Km de radio indicativo del error medio en la localizaci6én epicentral en la ZSMex. También se presenta esquematizada con una flecha y un par de asteriscos la deriva epicentral para un sismo el cual se ha localizado, eliminando cuatro estaciones al este de su epicentro.
16 Reagrupamiento de los epicentos al utilizar MIVOLC.. 90 El punto representa la localizacién obtenida con
MIVOLS sin correccién de estaciOén, la cruz representa la localizaci6én con MIVOLC.:
17 Localizaci6én epicentral del total 92
de 460 sismos catalogados en esta tesis.. Los epicentros tienen simbolos diferentes de acuerdo a su magnitud segin se indica.
19
20
21
Z2
23
un probable primer arribo refractado en la interfase basamento-corteza inferior...
Corresponden a un sismo (771114; 12:20, M=4,3) ubicado en la zona sismica de Brawley.
La onda criticamente refractada se registra en las
estaciones TLX y SON ubicadas en el eje del Valle de Mexicali a una distancia epicentral mayor de 35° Km.
Perfil de localizaciones hipocentrales 107 paralelo al plano de las Fallas Imperial y, Cerro
Prieto. El perfil tiene su origen a los 32 52,5°N y 115 30°W. El hipocentro para cada sismo esta acotado con el error de localizacién proporcionado por HYPO71. También se presenta delineado el modelo de velocidad MIVOLS, las lineas interrumpidas indican cambio en el gradiente de velocidad, la linea continua indica un cambio abrupto en la velocidad...
Porcentaje de sismos en relacién 109
a su profundidad focal. Se presenta la
distribucién a profundidad de: (a) el total de 274 sismos en la zona sismica de Mexicali,
(b) la actividad -126 sismos- asociada al enjambre de marzo de 1978, y (c) la diferencia a-b.
Calibraci6én de las polaridades del primer 115 arribo registrado en instrumentos operados por CICESE
y el sistema SCARLET-CEDAR. El mecanismo focal
corresponde al sismo (791017; 06:14,3.5) localizado en las coordenadas 33°01.3N y 115 30,2°W..
Soluciones de mecanismo focal. Proyecciién 117-estereografica de igual 4rea, sobre el hemisferio 119 superior de la esfera focal...
Sismotecténica de la zona sismica 121
de Mexicali en el periodo de 1977 a 1980. Cada circulo es una proyecci6én estereografica de igual area, sobre el hemisferio superior de la esfera focal, correspondiente al epicentro , sefialado. Los rasgos tecténicos se han tomado de Gastil y colaboradores (1975), Colleta y Ortlieb (1979), Johnson (1979), Mena y
colaboradores (1980), Fonseca y colaboradores
(1981), Sharp (1982a), Fuis y colaboradores (1982),
Tabla
I Coordenadas geograficas de las estaciones
sismolégicas operadas por CICESE y USGS-Caltech, utilizadas en esta tesis..
II Comparaci6én de lecturas de tiempo de arribo entre un registro de papel ahumado y un instrumento con grabacioén digital ubicados en la estaci6én SON, el 15 de marzo de 1978,
III Modelos de velocidad utilizados en estudios sismolégicos
previos en el Valle de Mexicali. Velocidad de onda P en Km/seg en cada capa (Vp) y profundidad en Km a la parte superior de la capa (h).
IV Modelos utilizados en el proceso de selecci6én del modelo de velocidad cortical para el
Valle de Mexicali...
V Calidad de la localizacién hipocentral para 280 eventos seleccionados.. Se muestra la estadistica proporcionada por el
programa HYPO71 (Lee y Lahr, 1975) para cada uno de los modelos de velocidad de la Tabla IV. Considerando dos modalidades: solo
estaciones a menos de 125 Km (XFAR=125) y toda la informacién disponible (XFAR=500).
VI Modelo MIVOLS, Se incluye el tiempo de viaje vertical (tv), la correccién estatica suponiendo la no existencia de sedimentos (ce) y la velocidad media arriba de la interfase correspondiente (Vm).
VII Correcciones de estacién (seg), directa y est4tica para el modelo MIVOLS. Nimero de eventos utilizados (No) y desviacioén estandar de la correcci6n (Des),
VIII Correcciones de estaci6n..
Pagina
34
41
44
47
49
57
68
IX Diversas localizaciones hipocentrales para doce
XI
XII
XIII
XIV
sismos ubicados en la zona sismica de Mexicalis.
Localizacién hipocentral para un grupo de eventos del enjambre de marzo de 1978.4
Resumen estadistico de la calidad
de la localizaci6én hipocentral para el total de 272 sismos ubicados en la zona sismica de Mexicali. Se sefttala el nimero de sismos (No.) que cubren la caracteristica indicada..
Variacién de la raz6én tvs/tvp en funci6n
del tiempo de origen, para tres sismos localizados en el mismo epicentro a la profundidad indicada.
Localizacién focal y parametros de falla
para veinte soluciones de mecanismo focal de sismos ubicados en la zona sismica de Mexicalie.
Sismos (M>5.0) ocurridos en el presente siglo en la cercania del Valle de Mexicali. Modificada de Anderson y Bodin (1986).
80-82
86
88
102
122-123
CAPITULO I.- INTRODUCCION
Ivl.- Antesedentes
El Valle de Mexicali es una zona de gran potencial econodmico, no s6lo desde el punto de vista agricola y ganadero, sino también industrial considerando los recursos del subsuelo, donde destaca la energia geotérmica y la posible existencia de yacimientos de hidrocarburos..
La ciudad de Mexicali y los asentamientos humanos del valle tienen un gran crecimiento demografico, debido fundamentalmente a la migracién proveniente del interior de la ceatbiges, que busca en la zona una vida digna al abrigo de dicho potencial econémico, convirtiendo a la regién en un auténtico polo de desarrollo en el pais.
El continuo incremento de la poblacién y de la infraestructura que ha de construirse para satisfacer las necesidades de comodidad y generar fuentes de trabajo de
acuerdo con el ritmo de vida oder ne, exigen una gran responsabilidad en la planeacién, diseno y ejecucién de
generadas por mas de 25 temblores moderados ocurridos en la region, de los cuales los mas recientes son el de octubre de 1979 y el de junio de 1980. Ya desde el inicio de la administracion politica de la regi6én, los temblores' eran objeto de atencidn y preocupaci6én, como se describe. en una
resena de los dafios producidos por los sismos del primero de enero de 1927, presentada en el informe de gobierno correspondiente (Rodriguez, 1928). Con anterioridad al
advenimiento de los recientes asentamientos humanos en la regidn, la poblacién nativa Cucapé debié resentir los f endmenos volcanicos: y sismicos, transmitiendo sus sensaciones en forma oral, generaciOoén tras generaci6én hasta
traducirlos en una leyenda sobre el origen de las expresiones geomorfolégicas del medio que los rodeaba (Ochoa, 1980).
Por otra parte, a raiz de la concepci6én y el desarrollo de la teoria de tecténica de placas (ver por ejemplo Cox, 1973) se ha dado @nfasis al estudio de los sucesos geolégicos y fisicos a lo largo de los limites entre placas. En el Valle de Mexicali existe un contacto entre placas de tipo transformante a lo largo de las Fallas Imperial y Cerro Prieto (Fig. 1), ame sugiere la creacién de corteza en la confluencia de ambas fallas (Lomnitz y Col., 1970). En este
33°00'~
32°00' =
GOLFO « oa CALIFORNIA
3°00'-
%.
3 PLACA ° 7 i
%,
\pacirico
=
Figura 1.- Marco tecténico de la “Cuenca Salton. Se ilustra las interrelacines entre los centros de dispersi6én y las fallas de transformacién: zona sismica de Brawley (Br), zona geotérmica de Cerro. Prieto (CP) y Cuenca Wagner (W) y Falla San Andres (FSA), Imperial (FI) y Cerro Prieto (FCP), Otras zonas ‘de. afallamiento...son: Agua Blanca (AB), San Higuel (SM),Sierra Judrez (ESJ), San Pedro .Martir (SPM), Laguna Salada (FLS), Cucapé (FC), Elsinore (FE), San Jacinto
(FSJ), Superstition Hills (FSH), Supertition Mountain (FSM), Brawley (FB), Sand Hills» (FSaH) y Algodones (FA). _Se sefala ademAs, la ubicacién de los poblados San. Luis Rio Colorado (SLRC), El Golfo de-Santa Clara (EGSC) y San Felipe (SF), los (nl), Cucapé (Cl) y Rio Colorado (RC1), La pozos Nuevo Leén
de Fuis” y Mesa (LM) y Cerro Centinela (ce). Modificada
dividido la superficie del globo terr&aqueo, la placa Pacifico y la placa Norteamericana,.
Esta particular situacién ha dado lugar a.un_ extenso estudio geofisico y geolégico de 1a regién con un interés tanto econdmico como cientifico, que se lleva a cabo por la ComisidOn Federal de Electricidad (CFE), Petréleos Mexicanos (PEMEX) y el Centro de MInvestigacién Cientifica y de
EducaciOn Superior de Ensenada, Be C.. (CICESE), por la parte mexicana y por algunas instituciones de E.U.A., como el Departamento de Energia..
Ie2.- Qbhigtivgos
Dado el panorama anterior, es de importancia intentar resumir la informaci6n sismica, geofisica y geolégica disponible, y a partir de ello, proceder al andlisis de la sismicidad durante el periodo de 1977 a 1980, con objeto de dilucidar las siguientes preguntas:
- Puede determinarse la zona sismogénica en el Valle de Mexicali?. Es posible delinear al centro de dispersion Cerro Prieto?.. Ocurre actividad sismica en los
- Existe dependencia entre el mecanismo focal del sismo'y la profundidad del hipocentro?.
- Qué representa La Mesa de Andrade en el comportamiento tecténico de la Falla Cerro Prieto?..
La respuesta dada en esta tesis a dichas interrogantes debe conducir a resolver problemas mas ambiciosos en un futuro préximo, entre los que se pueden considerar:
a) la cuantificaci6én del riesgo sismico y geolégico del Valle de Mexicali para la correcta planeacioén de los asentamientos humanos y
b) la integraci6n tecténica cetallada de la regién, mas alla de su. consideracién como un simple limite transformante entre las placas Pacifico y Norteamericana.
Para lograr @sto sera necesario contar, entre otras
Dentro de los estudios geofisicos que por primera vez se llevaron a cabo en el Valle de Mexicali, se cuentan la prospeccion gravimétrica y de sismica de refracci6én en el. inicio de la década de los sesenta (GEOCA, 1962; Biehler y
Col., 1964). Posteriormente se ha aplicado en el area un amplio espectro de técnicas de prospecci6én geofisica, sobre todo enfocadas a la exploracién del campo geotérmico de Cerro Prieto (ver una resefia en Fonseca, 1982 y Lippmann, 1983) y a la bisqueda de trampas para yacimientos de hidrocarburos.. Desafortunadamente, los resultados de este extenso trabajo s6lo han sido parcialmente dados a conocer.
y Cols, 1975), inmediatamente al norte del Valle de Mexicali.
Este conjunto de estaciones forma parte importante de la Red Sismica del Sur de California operada por el U.S. Geological Survey y el California Institute of Technology (USGS-Caltech; Johnson, 1979). Con la instalacién de la red sismoldgica del Valle Imperial, a partir de 1973, se tiene un registro de confiable de la actividad sismica que ocurre en el Valle Mexicali hasta aproximadamente el paralelo 32° Ne.
En 1976, el CICESE inicia el estudio sismico del Valle de Mexicali con el registro de la actividad previa y posterior a la ocurrencia del temblor de Mesa de Andrade de diciembre de ese aio (Gonz4lez y Col., 1984). A partir de
Junio de 1977, con apoyo logistico y econdmico de CFE y el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), se alcanza un
monitoreo casi continuo con varias aseaaiawed, de la zona de interaccién entre las Fallas Imperial y Cerro Prieto (Reyes, 1979; Albores y Col., 1980; Medina y Duarte 1979).
Los estudios de Reyes (1979) y de Frez y colaboradores (1986) sobre la sismicidad en el Valle de Mexicali son el esta antecedente inmediato para la realizacioén de
disertaci6én. El trabajo de Reyes (1979), se enfoca al
cercania del campo geotérmico de Cerro Prieto. Por otra parte, Frez y colaboradores (1986) utilizando los cat&alogos sismicos del USGS-Caltech e informaci6én recabada por CICESE, presentan una caracterizacién de la sismicidad y los mecanismos focales en el Valle de Mexicali-Imperial, para el periodo de 1973 a 1983.
Iv4.- Digehodela Jovegtigacian
En el presente trabajo se analiza la actividad sismica ocurrida en el Valle de Mexicali durante el periodo comprendido de 1977 a 1980. Este lapso comprende una alta sismicidad en comparaci6én con los 4 aftios anteriores y 5 posteriores, afin considerando sélo eventos a nivel de microsismos (magnitud Richter menor a 3.0). Ello se esquematiza en la Figura 2, donde se muestra el histograma de la actividad sflamt an mensual, para el periodo de septiembre de 1973 a abril de 1986, en la regién limitada por las Fallas Imperial y Cerro Prieto y paralelos 32 40° y 32° 10°N.
l.- Evento Mesa de Andrade (761207, 5.2). 2.- Evento San Luis Potosi (770117, 4.2).
3.- Enjambre Victoria (780310-20, 4.8, 4.5, 4.8). 4,- Evento Cucapaé (780505, 5.5).
5.- Evento Imperial (791015, 6.6).
6.- Evento Mexicali o Victoria (800609, 6.1).
7.- Evento Santa Isabel (801031, 4.4).Se ha seleccionado el periodo de 1977 a 1980 para un anélisis a detalle, tanto por el naimero de sismos ocurridos, como por la disponibilidad de primeros arribos registrados a ambos Laden de la frontera internacional. Como resultado del analisis preliminar de estos datos. se demuestra Le compatibilidad de los arribos sismicos registrados en las estaciones sismolégicas que operan en el Valle de Mexicali y Valle Imperial. Con ello se inicia la conformacién de un banco idee de primeros arribos a partir de 1977 (M>2.0),
conjuntando los tiempos de arribo proporcionados por
En esta tesis se trabaja con 500 sismos, faltando_ por obtener la informacién local correspondiente al 50% del catalogo potencial. Sin embargo, se estima que las conclusiones basicas aqui obtenidas no serdn alteradas con la inclusioén de la totalidad de la informacién, ya que los datos utilizados representan un muestreo significativo de la actividad sismica de los cuatro anos considerados.
‘En el andlisis se procede de la siguiente manera: a partir de un grupo de eventos "maestros", y una vez
seleccionado el modelo de velocidad m4s apropiado a la regién y a los datos, se obtienen valores promedio de los residuales de tiempo de arribo para cada estacién. Estos residuales son considerados como correcciones de estacié6n para el. modelo estructural dado y se aplican en consecuencia al resto de los eventos. Con ello, se obtiene una localizacién hipocentral mejor controlada para el conjunto de datos.. A continuaci6én se procede a la obtencién y andlisis de los mecanismos
Ie5.- MargaTegtanica.delaRegion
El area en estudio se delimita al norte por la_ frontera con E.U.A., al sur con el paralelo 32° N, al’ oeste con el eje central de la depresién topografica que alberga a _la Laguna Salada y al este con las Fallas Sand Hills y Algodones (Fig. 3). Esta regién excede en dimensiones a lo que se denomina
comainmente como Valle de Mexicali, y forma parte de la provincia fisiografica de la Cuenca Salton...
La Cuenca Salton es una gran depresién estructural con una cubierta de sedimentos de al menos hasta 4.8 Km de espesor (Kovach y Col., 1962) y se considera la extensién en tierra firme de la depresi6én que aloja al Golfo de California (Fig. 1). La cuenca abarca al Valle Imperial, al Mar Salton y a las llamadas West Mesa y. East Mesa en la parte
estadounidense, y al Valle de Mexicali, la Laguna Salada, la mesa desértica de Sonora (Altar) y al delta del Rio Colorado en México. Todas estas zonas tienen poca elevaci6én relativa al nivel del mar y por ello se destaca la presencia, en el
32°43' T
—.U.A ee eee
—--MEXICO
82°30
MESA ARENOSA
@CARA LAB PTAs
na°4s' naeso'
z
transformadas. Las fallas principales en la region (Brawley, Imperial y Cerro Prieto) se visualizan como elementos lineales que terminan abruptamente en zonas que se infieren como centros de dispersioén. Evidencia de ello incluye la actividad volcanica, un alto flujo de calor, la ocurrencia de enjambres de temblores, la presencia de depresiones topograficas y la existencia Ae campos de actividad geotérmica (Lomnitz y Col., 1970; Elders y Cole, 1972).
Otros rasgos apartan al sistema de fallas de un patrén sencillo en el contacto entre las placas Pacifico y Norteamericana en la region. Entre @stos existen: 1) los sistemas de falla Laguna Salada-Cucapéa y Sand Hills-Algodones a los flancos del Valle de Mexicali, 2) la distribucién espacial de la sismicidad a lo largo y entre las Fallas Brawley, Imperial y Cerro Prieto (Johnson y Hutton, 1982) que tiende a formar zonas lenticulares que unen a las fallas
entre si, y en cuyos extremos ocurren los temblores de mayor magnitud (Johnson y Hutton, 1982; Frez y Cole, 1986) y 3) la
XS | ae O | & T
O ESCALA DE MAGNITUD
QO = $-5.9
q
O = 6-69
[J] = >7.0
ray© o ao
oe
eos
“aw
4
,
o
-—-- QO
1.
wn
ie
A
ray
. a
+ =
5
A
O
Cc oOo
O a &
O
OO
A
a
4 -- 31°00'
a, GOLFO ODE
a
©
°
CALIFORNIA
"
ond
!
Lavra)
118° 00' 17°00" 116°00' 115°00' 14°00
LONGITUD
La Cuenca Salton aparece como una compleja depresi6on que a lo largo de aproximadamente 300 Km acopla los movimientos de deslizamiento predominante a rumbo de la Falla San Andrés al norte, con el sistema de fallas y de centros de dispersion del Golfo de California al sure. Aunque el movimiento tecténico principal es de deslizamiento a rumbo (5-6 cm por
aho, Minster y Jordan, 1978), la evidencia de levantamientos
de cuerpos rocosos en los extremos de la cuenca y una rapida
sedimentacidn en la misma ("quiza la mayor parte de sedimentos se hayan acumulado durante el cuaternario":
Sharp, 1982b), indican significativos movimientos verticales..
I.5.1 UnidadesLitglogicas..
El Valle de Mexicali sobreyace y se flanquea
parcialmente con rocas de wind madaned es y mas antiguas. En
el lado oeste, la Sierra Cucapa-El Mayor consiste predominantemente de rocas’ graniticas evetdaleas y rocas metasediment4rias y metavolcanicas de mayor edad (Gastil y Col., 1975). Al sur, en el lado norte de la Sierra Las Pintas afloran rocas metasedimentarias paleozoicas, y en el
este, en la Sierra Gila afloran rocas igneas de diversas
Debido a la posible cercania al manto, se estima que las
rocas del basamento en la parte central del valle tienen una
composicién mafica y asi lo sugiere el rango de velocidades sismicas y modelo de anomalia de Bouguer obtenidos por Fuis y colaboradores (1982). Sin embargo, ciertos pozos profundos indican que .el basamento se compone de rocas granodioriticas de edad mesozoica (59 + 5 ma. con Potasio-Argon; pozo_ Rio Colorado 1s Re. Garcia G., comunicacién personal) y metamOrficas, semejantes en composicién a las que se
encuentran aflorando a los flancos del valle...
Rocas volc4nicas cuaternarias afloran en algunas localidades en la Cuenca Salton, incluyendo, principalmente a los domos rioliticos al sureste del mar Salton y los daciticos en Cerro Prieto. Especificamente el Area de confluencia entre las Fallas Imperial y Cerro Prieto, en cuyo vértice noroeste se localiza el volcan Cerro Prieto, se
visualiza como el lugar donde al ascender material de
composicién mafica (gabro), desde camaras magmaticas relativamente someras, se est& formando una corteza de: eine oceanico (Fuis y Col., 1982). Esta zona se naniFieste por una anomalia magnética dipolar, cuyo maximo positive se
localiza cerca del ejido Nuevo Leén (nl, Fig. 1). Goldstein
alrededor de los 10 Km de_ profundidad, en donde la temperatura alcanza ~575°C.
La columna sedimentaria en el Valle de Mexicali,
determinada por muestreo de pozos profundos que han llegado a
mas de 4 Km (CFE y PEMEX), est4 formada predominantemente por rocas de origen deltaico, de piedemonte y marino intercaladas
al final de la secuencia con ineews ones magmaticas someras.. Para propésitos litolégicos, la secuencia se ha clasificado
en sedimentos no consolidados y consolidados (Puente y de la Pena, 1978). Los sedimentos consolidados constituidos por lutitas y areniscas, sobreyacen discordantemente al basamento hacia el oeste del campo geotérmico de Cerro Prieto. Hacia el limite este del mismo, los pozos con profundidad mayor a
2.5 Km (sin llegar a alcanzar el basamento), muestran los
sedimentos consolidados intercalados con diques de composicidn media a bAsica con predominancia de esta fltima (ejemplo pozo nl, Fig. 1). Hacia el sureste, el pozo Cucapa (Cl, Figura 1) muestra al final de sus 3800 m un derrame lavico o una intrusién de composicién 4cida a intermedia (Guzman y Pérez, 1982), cuya edad radiométrica (K/Ar) es de 1.4% O.5 m. ae. (R.. Garcia G., comunicacién personal).
Esta columna estratigrafica generalizada correlaciona bien
Holo- Alluvium, dune sand, and lake deposits
Ocotillo
Conglomerate Ocotillo
Conglomerate
Borrego FormationBorrego Canebrake Formation
Conglomerate
QUATERNARY Pieistocene Paim Paim
Spring Spring Formation Formation
Canebrake Conglomerate
CENOZOIC
imperialf Imperial,
g Formation Formation > i (marine)
< Split Mountain Formation
a (marine sum
i ~?- plit Mountain Formation /
Min (terrestrial) Mecca Formation cene iverson And
“NL
IN NT SN Iase ate
“) es TIT \ 1’ ZINC Waves 7\~ Crystalline rocks , AG
Nty 4/4 ‘NAN ZO \~w
Pre-Cenozoic
AWA
Figura 5.- Columna estratigrafica generalizada.hacia los
Flancos de la Cuenca Salton. Linea ondulada, contacto
Asi, el Valle de Mexicali se encuentra sobre una_ gran capa de sedimentos que sobreyacen a su vez a un conjunto de rocas intrusivas j6venes, ubicadas hacia la zona de confluencia de las Fallas Imperial y Cerro Prieto. Las rocas jOovenes han intruido el basamento granodioritico y metamOrfico mas antiguo, el cual constituye el material cortical en el resto de la regién y aparece aflorando en los
flancos del valle...
Iv5.2.- MapaTectgnica
En la Figura 3, se presenta un mapa compilado de varios autores que resume los rasgos tect6énicos de la region, Iniciando en el norte y en sentido contrario a las manecillas del reloj, se tiene en primer término esquematizada la zona sismica de Brawley (ZSB, Johnson, 1979), en la cual el rasgo continuo con tendencia NNW es la denominada Falla Brawley y los lineamientos con tendencia SW-NE son determinados por agrupamiento epicentral (Fuis y Col., 1982). Hacia el oeste aparecen las Fallas Superstition Hills y Superstition
basamento somero al SW. Este rasgo denominado aqui escarpe Tulecheck, se ha delimitado tanto por un fuerte gradiente en la anomalia de Bouguer (Kovach y Cole, 1962), como también fuerte anomalia en el contorno de tiempos de viaje por una
reducidos, para un experimento de refraccién sismica en el Valle Imperial (Fuis y Col., 1982). Al SW de esta zona de escarpe el basamento aflora, formando la Sierra Cucapa, estructura que se encuentra ampliamente afectada por el
sistema de fallas Laguna Salada (Gastil y Col., 1975). MHacia la parte central de la figura, se senalan dos rasgos con linea segmentada en direcci6én NW-SE, obtenidos de Fonseca y colaboradores (1981). Estos rasgos representan la presencia del sistema de fallas Cerro Prieto en la cercania del campo geotérmico de Cerro Prieto, y su continuaci6én se ha sugerido hasta las inmediaciones de La Mesa (Mesa de Andrade). En el flanco NW de esta ‘Gitias estructura se manifiesta en superficie la denominada Falla Riito (Fonseca y Col., 1981), con una tendencia perpendicular al seems de fallas. Cerro Prieto. Otros lineamientos con una tendencia SW-NE, son la denominada Falla Hidalgo (Fonseca y Col., 1981) y la ruptura de 7 Km de Lunsiind, speueimadguente paralela al cauce actual del Rio Colorado, originada a consecuencia del temblor Victoria de junio de 1980 (Mena y Col., 1980) y que
La Falla Cerro Prieto, se expresa en el delta del Rio
Colorado por un lineamiento muy claro en las fotos aéreas.
La linea de fractura con un rumbo N40 W se inicia en La Mesa
y se sigue por mas de 40 Km en los depésitos recientes del
delta y entra en el Golfo de California, en la extremidad
oriental de la Isla Gore (Colleta y Ortlieb, 1979). Un rasgo
notable en la Figura 3, es que la Falla Cerro Prieto de
acuerdo a las estimaciones de Fonseca y colaboradores (1981)
tiene una discontinuidad lateral izquierda con respecto a la
traza superficial de la Falla Cerro Prieto observada en el
flanco NE de La Mesa...
Hacia el extremo NE del mapa, se representan el sistema
de fallas Sand Hills y Algodones, las cuales no presentan
rasgos superficiales claros pero, se infieren con objeto de
representar limites de separaci6én entre basamento profundo al
SW y basamento somero al NE, que se observa aflorando en las
montanas Chocolate y Gila en Arizona. Hacia la parte
centro-norte de la figura se presenta la trazade la Falla
Imperial obtenida en base a has temblores de 1940 y 1979
(Youd y Wieczoreck, 1982). Hacia el extremo SE del trazo
continuo de la Falla Imperial se presenta, un’ lineamiento
esta falla de
discontinuo que sugiere el limite sur de
CAPITULO II.- BASE DE DATOS
La base de datos que se analiza en esta tesis esta
constituida por:
a) tiempos de arribo para la sismicidad ocurrida al sur del
paralelo 32°45°N, registrados en la red sismoldgica del
sur de California (SCARLET) operada por el USGS-Caltech;
b) tiempos de arribo de sismogramas obtenidos de redes
locales operadas por el Departamento de Sismologia de la
Division de Ciencias de la Tierra del CICESE; y
c) localizaciones tomadas del catalogo de Epicentros
Preliminares editado por el USGS-Caltech..
II.1.- Tiempgs.ge_ ArribaSCARLET... Sismigidad197751989.
La red sismolégica del sur de California SCARLET
(Southern California Array for Research on Local Earthquakes
and Teleseisms) es un sistema que cuenta con alrededor de 250
estaciones (la sayoria tiene séio sismOmetros de componente
vertical), con transmision analégica via telefénica, al sitio
de procesamiento central en Pasadena, doénde la sejial se
digitiza. La deteccién, registro y analisis se realiza en
partir de enero de 1977, por medio del sistema CEDAR (Caltech
Earthquake Detection and Recording; Johnson, 1979). El
sistema SCARLET inicid operaciones en marzo de 1973 en el
Valle Imperial con la instalacién de mas de 16 estaciones con
lo que se inicia también el registro continuo de la
sismicidad (M>2.5) asociada al Valle de Mexicali.
De la actividad sismica ocurrida en el 4rea en estudio,
durante el periodo de noviembre de 1976 a diciembre de 1980
se destacan (ver Figuras 1,3 y 6) los siguientes rasgos..
a) La mayor parte de la actividad se puede asociar a la Falla
Imperial (en toda su extensién) y al extremo noroeste de
la Falla Cerro Prieto.
b) Existe una sismicidad asociada a las Fallas Superstition
Hills y Superstition Mountain, hacia el extremo noroeste
de la figura, que parecen ligar la actividad tect6énica de
la Falla Imperial con la del sistema San Jacinto...
c) Inmediatamente hacia el sur existe una zona de actividad
en la cercania de la frontera, comprendiendo sismos a
ambos lados del cerro El Centinela; los del lado oeste
pueden asociarse al extremo noroeste de la Falla Laguna
Salada y los del este a una continuaci6én de la Falla Cerro
Ovoze
02%
o2E
GALILVI
0002
vol
GOLFO DE CALIFORNIA
“a
% tha alt
gs
116°00'
15°40
- 15°20 |
LONGITUO .
15°00"
14°40)
114920!
Figura 6.- Mapa de la sismicidad ocurrida: en la parte sur de la Cuenca Salton, durante el periodo de 1977 ;a 1980. El tamano del simbolo es proporcional a la magnitud del sismo.
Informaci6én obtenida del catalogo de sismicidad del
d)
e)
f£)
g)
Dos agrupamientos con una tendencia epicentral norte~sur
ubicados en el lado centro-oeste de la Figura 6. El de la
izquierda, nos indica actividad hacia el eje central de la Laguna Salada, el dela derecha, corresponde a actividad
asociada al extremo sureste de la:Falla Laguna Salada que
en su. mayoria, pertenece al temblor Cucap4 de mayo de
1978.
Una actividad pequefia de la Falla Cerro Prieto a partir de La Mesa hacia el sureste. El nivel minimo de detecci6én de
CEDAR para esta zona es de M~2.5.
Dos agrupamientos de sismicidad al este de la regién; uno
de ellos al este de la ciudad de San Luis Rio Colorado, y
el otro al sureste de la misma poblacién. Esta sismicidad
parece marcar el limite activo de la Cuenca Salton en la
region y podria asociarse a la Falla Sand Hills...
Una sismicidad alrededor de la confluencia sureste de las
Fallas Cerro Prieto e Imperial, incluyendo un patrdén bien
h) Una actividad .sismica asociada al macizo peninsular’ sobre
las Fallas Sierra Juarez, San Miguel y Agua Blanca que
queda fuera del alcance de este trabajo.
En su conjunto, se estima que esta actividad sismica
representa un buen muestreo de la sismotectOnica actual del
area. Adem&as, debido al caracter esporadico de la sismicidad
en esta regién, es probable que un volumen de datos como éste
no se lograr& obtener en lo que resta de la- década de los
ochenta (ver Figura 2).
Para llevar a cabo el estudio de relocalizacién a
detalle se eligieron todos aquellos sismos M>2.0 comprendidos
dentro del trapezoide formado por el paralelo a los 32°42°N
(alrededor de la frontera México-EUA) al norte, la latitud
32°N al sur, el meridiano 114°20°W al este y la diagonal que
pasa por las coordenadas 32° 42°N,116°W y 31°N,115°W al oeste
(Fige. 6). El nimero de eventos’ resultante es de aproximadamente 1200. Una curva que muestra el nimero
acumulativo de estos eventos contra la magnitud
correspondiente (relacién Gutenberg-Richter), se presenta en
47
FP ®&
” We
E ~~
o 3+ © ™%*
i
*,
©
Sy"
iW S @e *%
$
s
5)
q
©
= 2-- oO °,
x % .
3 o ©
<q @
~ j* %
& a @ @
W
&
2
2 oO
z (+ %, OQ
3
©
°o @
J) | e
1
O
°
@ oO
+ 15-5 Li ,4 4) pe tatettetteit} rere pre re pee reg rrr | voT : 2
! 2 3 4 5 6 7 8
MAGNITUOD LOCAL
Figura 7.- Grafica del nfimero acumulativo de_ sismos contra magnitud local correspondiente (relaci6n
Gutenberg-Richter).° a) Sismicidad en el periodo 1977-1980,
El conjunto de tiempos de arribo provenientes de
SCARLET-CEDAR para este periodo no est4a totalmente a nuestra
disposicioén. En este momento, se cuenta con:
a) el registro en cinta magnética de los datos de tiempos de
arribo y localizaciones preliminares de toda la sismicidad
al sur de los 32°45°N del 1 de enero de 1977 al 25 de
junio de 1978 y
b) copias de salidas rutinarias de CEDAR en los que se
presenta la localizaci6én preliminar, los tiempos de arribo
Py S y residuales para el periodo que abarca del 26 de
junio de 1978 al 26 de abril de 1980.
Esto en suma representa un 70% del potencial de datos de
primer arribo. La ausencia de informacién mas notable
incluye a la actividad asociada al temblor Mexicali
(Victoria) de junio de 1980 y su secuencia de réplicas..
Al utilizar los tiempos de arribo de SCARLET debe de
agregarse una correcidn de tiempo uniforme de 0.04 seg para
todos los tiempos del sistema entrando por CEDAR, y_ cuando
por alguna raz6n no es posible decodificar automaticamente la
senal de tiempo WWVB se puede tener errores de +0.1 seg (C..
IIe2.- JnfoumaciQn.GeneradapaxCIGESE
El conjunto de sismogramas en poder del CICESE que se ha
utilizado para el estudio de la sigmicidad en el periodo de
1977-80, puede dividirse en tres grupos tomando en cuenta su
origen instrumental,
l.- Sismogramas registrados en papel ahumado, en los que la
instrumentaci6én consiste de un sismOmetro Ranger SS-1 con
periodo de 1 seg., acoplado a un sismégrafo Sprengnether
MEQ-800. Para este equipo, las marcas de minuto. se
registran cada 120 mm y_ el tiempo WWVB se registra al
inicio y al final de cada sismograma de 24 horas de
duraciOon,. También existen sismogramas con otro
acoplamiento sismOmetro-sismografo dependiendo de la
instrumentacién ide pond bie en el momento de su
instalaciOon.. Por ajerpd.a; Ranger-Kinemetrics,
Teledyne-MEQ800 y gedfono de prospeccién-MEQ800.
Sismogramas en papel lustre registrados con tinta,
pertenecientes a la Red Sismica Telemétrica de Cerro
Prieto (RESCEP, Medina y Duarte, 1979). Este grupo de
datos ha sido, hasta la fecha, sdlo parcialmente
utilizado dabide a que el vetag interno con que contaba
el sistema RESCEP en el inicio de su operacioén tenia una
estaba generalmente acompafiada con interferencia.. Con
estos datos, a partir de octubre de 1979, se inicia la
publicacién del boletin (Determinacién Preliminar de
Epicentros) de la Red Sismica del Norte de Baja
California (RESNOR).
Otro grupo de datos utilizados son los tiempos de arribo
de sismogramas registrados digitalmente con 2 6 3
componentes de movimiento. El sistema de registro: y
grabacion (Brune y Col.,1980) consiste de sismdmetros
Teledyne Geotech (1. seg.) o Kinemetrics (5 seg.)
acoplados a grabadoras Terra Technology DCA 300,
instaladas para el estudio de las secuencias sismicas de
marzo de 1978 y octubre de 1979. La grabacién de datos
se hace en el campo en cinta magnética en formato digital
por medio de un omy ere t Laine ung lfptea [digital de 12 bits
(72 db de rango dindmico) y 100 muestras por segundo en
cada componente, generalmente con tres componentes en
cada estacion.. Aunque el proveedor afirma que la deriva
del reloj interno de estos instrumentos es de una_ parte
en un -milloén, en las observaciones de campo se encontrd
que es de una parte en cien mil (~1 seg/dia), por lo que
la mayoria de esta informacién s6lo es posible utilizarla
Existen también sismogramas para eventos grandes
registrados en acelerdgrafos (Le. Munguia, comunicacion
personal), pero debido a que en general estos instrumentos no
registran el primer arribo de la onda P no han sido
considerados en esta tesis,.
También se puede agrupar a los datos existentes en
CICESE (ver Figura 8 y Tabla 1) de acuerdo a la época de su
e
registro de la siguiente manera:
a) Para el primer semestre de 1977 yg existe informacién
local, salvo los registros de la secuencia del 18 y 19 de
enero obtenidos en las estaciones CPR, EPU, RSO o EIR; y
los registros correspondientes a los dias 21, 22 y 23 de
abril en las estaciones QXP, NVL, TAM, TLX, CPR y SON.
b) A partir del 26 junio de 1977 y hasta el 12 de junio de
1978 se instalaron en la convergencia de las Fallas
Imperial y Cerro Prieto hasta 7. sismdgrafos de papel
ahumado (5 verticales y 2 horizontales, @stos a partir de
septiembre de 1977) colocados alternativamente en 6
estaciones: QKP, TAM, CPR, TLX, SON y NVL. En marzo de
1978, se instalaron ademas por un lapso corto dos
estaciones con registradores de papel ahumado: CLS y Cvc
y cuatro grabadoras digitales en la cercania del poblado
Oroze
A EIR TAMA 4 csa
4 csm A Aero A ste RSO
L_ ‘stu
O-A cn
4 TLxA Tx2 A CPR A SAL
QO NVL
A an2 Q VER
oLaAd
CLs
a
axepA sod vic
A SON A FRO
O%oze
T
VENA A EPU
Evc AN eve
ATYL ONLILyY1
A RHY
4 cor
A ums
Ass
A ePpK
-O0eze
T
MDA A |
| KEM | L
15°30 15°10 14°50!
LONGITUD
Figura 8.- Mapa de la ubicacién geografica de las estaciones sismolégicas que operaron en diversos lapsos en el
Tabla I.- Coordenadas geograficas de +.las estaciones
sismolégicas operadas por CICESE y USGS-Caltech, utilizadas
en esta tesis.
CICESE
USGS-Caltech
EST LATITUD
LONGITUD
EST LATITUD
LONGITUD
ALTURA
ELN 31 50.58
115 09.80
SLU
32 30.10
114 46.64
41
MDA
31 52.16
115 10.67
YMD
32 33.28
114 32.68
76
EPK
32 00.84
114 58.02
FTM (32 33.29
114 20.01
263
KSS
32 03.67
114 50.63
IKP
32 38.93
116 06.48
957
LMS
32 07.04
114 58.18
SGL
32 38.95
115 43.52
110
RHY
32 08.42
115 17.10
BON
32 41.67
115 16,11
14
COL
32 08.58
115 10.00
BSC
32 43.49
115 02,64
43
cvc
32 12.16
115 08.73
PLT 32 43,87
114 43,76
61
EVC 32 12.23 115 09, 26 LGA 32 45.58 114 29.57 68
TYL
32 13.95
114 58.70
COK
32 50.95
115 43.61
-15
EPU
32 14.60
115 04.80
SNR 32 51.71
115 26.21
-30
VEN
32 14.65
115 07.50
COA 32 51.81
115 07,36
-35
FRO 32 16.37
115 17.88
CRR
32 53.18
115 58.10
98
SON
32 17.50
115 09.83
PIC
32 54.85
114 38.59
263
QKP
32 18,30
115 19,92
SUP
32 57.31
115 49.43
219
SOl
32 18.46
115 11.07
RUN
32 58.33
114 58,63
152
VIC
32 18.56
115 06.04
ING
32 59,30
115 18.61
2
CLS
32 19,46
115 06.75
WML
33 00.91
115 37,35
-44
OLA 32 20.03
115 09.57
WLK
33 03.08
115 29,44
-48
VER
32 21.67
115 06.32
GLA 33 03.10
114 49.60
627
QK2
32 22,06
115 21,21
NW2
33 05.43
115 41.54
-68
NVL
32 23.91
115 12,66
CLI
33.08.45
115 °31,.64
-59.
SAL
32 25.04
115 08.15
AMS
33 08.48
115 15,25
140
CPR
32 25.20
115 18,10
ELR 33 08.84
115 49.95
-63
TX2 32 26.25
115 10.36
OBB
33 10,04
115 38.20
-61
TLX 32 28.39
115 08.71
WIS
33 16.56
115 35.58
-68
CHI
32 29.43
115 14,87
CH2
33 17.77
115 20.17
347
GTO
32 31.37
115-20.11
CoT 33°18.29
115 21.20
293
SLP
32 31.73
115 07,11
coY
33 21.84
116 18,63
210
RSO 32 31.90
115 00.95
FNK
33 22.98
115 38.26
12
CSM
32 32.98
115 14.01
LTC
33 29.34
115 04.20
458
TAM 32 34,62 115 14,33
CSA 32 34,91 115 12.35
c)
d)
No existe informaci6én local de CICESE para el Valle de
Mexicali desde el 13 de junio de 1978 al 5 de diciembre de
1978.
Del 6 de diciembre de 1978 a diciembre de 1980, estuvo
RESCEP en operaci6én en el Valle de Mexicali transmitiendo
datos a Ensenada.. En este periodo, se enviaban por
teléfono via microondas hasta 8 componentes: 5 verticales
y 3 horizontales de las estaciones: QKP (v y h), TLX (v y
h), NVL
(v y h), SON y VER. De diciembre de 1978 a marzo
de 1979, s6élo operaron de 2 a 3 estaciones y después del
20 de junio de 1980, sélo una (QKP). Aunque con un
sinnimero de problemas, en su oOperaci6én rutinaria, el
sistema RESCEP probd la utilidad de su instalaci6én al
registrar las secuencias sismicas asociadas a los
temblores de octubre de 1979 y de junio de 1980. Esta
altima secuencia fue la primera registrada en el sistema
de captura de datos de RESNOR (Duarte y Col., 1981).
II.3.- Banga.de DRatgg Caniyunta
Enseguida, se incorpora una relacién de los’ sismos
cuyos tiempos de arribo se han utilizado para la formaci6én
del banco de datos conjunto. Para cada grupo se indica en
primer lugar, la informacién local y luego el naémero de
~ 14 sismos asociados a las réplicas del temblor del ejido
San Luis Potosi (M™4.2), registrados durante un lapso de
36 horas en tres sismOdgrafos de componente vertical
(CPR, EPU, RSO o EIR), durante el 18 y 19 de enero de
1977. Para 10 de ellos se cuenta con tiempos de arribo
proporcionados por CEDAR...
- 22 sismos registrados en al menos tres estaciones,
durante el
monitoreo
de
ruido
sismico
en el 4rea de
Cerro Prieto (21-23 abril de 1977). Existen registrosde componente vertical en QKP, NVL, TAM, TLX, CPR y SON.
S6lo dos de los sismos tienen tiempos de CEDAR...
- 46 -sismos registrados durante el 22 de junio y el 31 de
julio de 1977 en tres o cuatro estaciones de componente
vertical (TLX, SON, QKP, NVL oo CPR). Se incluye un
enjambre que ocurridO en los dias 10-12 de julio en la
cercania de TLX (M§2.7). De ellos, 21 tienen tiempos de
CEDAR.
- 4 sismos registrados en cinco componentes verticales- y
dos horizontales (QKP [v y h], TLX [v y h], CPR, SON y
TAM), pertenecientes a un enjambre de pocos eventos
ocurrido el
29
de
septiembre
de
1977
(Ms§2.9) en la
cercania del ejido Nuevo Leén. Los cuatro cuentan con
10 sismos de un total aproximado de 20 que fueron
registrados en cinco componentes verticales (CPR, TAM,
TLX, SON y QKP), y que corresponden a un enjambre
ubicado al oeste de TAM (M§2.9). Todos tienen tiempos
de CEDAR.
22 sismos registrados en al menos’ tres estaciones
durante diciembre de 1977, incluyendo un enjambre que
ocurrioé el dia 11 (M¢¥3.4) en la cercania de TAM. Once
de ellos cuentan con tiempos de CEDAR,
160 sismos registrados en al menos cuatro estaciones,
durante marzo de 1978, incluyendo en gran parte, la
actividad asociada al Enjambre Victoria (M~4.8, 4.5,
4.8, 4.1). A las estaciones con operaci6én regular en
aquella fecha (QKP, CPR [v y hl], TLX [v y hl], SON y
TAM), se anadieron dos mas hacia el sur de la zona: CVC
y CLS, @sta Gltima con registro horizontal... En el
periodo del 15 al 18 de marzo, también se cuenta con
registros digitales de los que generalmente s6lo es
posible utilizar los tiempos S-P, 128 de estos eventos
- 60 sismos ocurridos durante abril y la primera semana de
junio de 1978 incluyendo todo lo legible en tres o mas a
estaciones,. Este periodo representa un caso tipico de
sismicidad comin en el Valle de Mexicali.. 44 eventos
cuentan con tiempos de CEDAR...
- 28 sismos, todos ellos con tiempos de CEDAR, que
ocurrieron del 4 al 14 de mayo de 1978 y asociados a la
ocurrencia del temblor Cucapa (780505, 5.5). Esta
secuencia consta de mas de 1000 eventos registrados en
la estaci6én QKP, que pueden ser utilizados para un
estudio especial que incluya la actividad premonitora,
el temblor principal y las réplicas. Este propésito
est4 fuera del alcance de esta tesis..
- 108 réplicas del temblor de octubre de 1979, con la
peculiaridad de que representan casi en su totalidad la
secuencia sismica (32.0) ocurrida del 17 al 21 de
oekukre, ext el sector sureste de la Falla Imperial. De
éstas, 52 cuentan con tiempos de CEDAR. Adicional a
RESCEP, se cuenta con seis estaciones con registro en
papel ahumado (5 verticales y 1 horizontal): CHI, GTO,
- 29 eventos que forman parte de 1a secuencia sismica
asociada al temblor Victoria de junio de 1980.
Desafortunadamente, no es posible contar actualmente con
los tiempos de arribo proporcionados por Caltech,
excepto para cuatro eventos (Ve. Wong, comunicaci6én
personal). Adicional al grupo de_ cinco estaciones
RESCEP que operaban en esa fecha, se contd con hasta 6
registradores en papel ahumado (ELN, FRO, COL, EVC, TYL,
CLS y SAL). Como se menciona arriba, existe un grupo de
datos registrados por el sistema RESNOR en formato
digital (Duarte y Col., 1981) que pueden ser utilizados
para hacer un estudio mas completo de esta secuencia..
En total, se tienen 503 sismos registrados en estaciones
locales en el Valle de Mexicali; 314 de los cuales tienen
tiempos de arribo proporcionados por el Laboratorio de
Sismologia del Instituto Tecnolégico de California. En su
totalidad, los tiempos de arribo de los eventos registrados
en el Valle de Mexicali aqui reportados fueron leidos por el
‘
autor, con lo que se asegura consistencia en el factor
Il,.4.- Precgigidn,.de,ilog. ,Jiemngs tde..Anciba..ccegistradas
dJocalments enel Vallede Mexicali
En la Tabla II se presenta un ejercicio:. de comparacién
entre las lecturas de tiempo de arribo de onda P obtenidos a
partir de un registro en papel ahumado- y las. obtenidas
independientemente de un instrumento con grabaci6én digital en
la primera hora de operacioén de este f&iltimo. Ambos registros pertenecen a la estaci6én SON (780315). Si se toma en cuenta
que el tiempo de arribo registrado en formato
digital
puede
identificarse con una precisién de +0.01 seg, tenemos que
para los nueve eventos comparados los tiempos de arribo
tienen una diferencia de +0.02 + 0.04 seg, cifra que sugiere
el orden de error de lectura de los primeros arribos de .onda
P' para un registro en papel ahumado.. Con ello, y
sonaideranda que la correcciOon de tiempo WWVB tiene un’ error
menor a 0.05 seg (apéndice 2), se puede estimar que el error
de lectura para el tiempo de arribo del primer impulso de la
onda P es menor a 0.10 seg. Adicionalmente, este ejercicio
ha permitido comparar la polaridad de los dos sistemas de
registro entre si. La respuesta a una perturbaci6én dada
Tabla II.-Comparaci6én de lecturas de entre un registro de
TIEMPQ
POL.
AMP.
172.
11:59
12:36
12:39
12:55
12:57
12:58
13.02 13.28
=
13.12
-13.21
-+ -+-+-+ -+A.
INNS omnonrwNnnwons my _— Papel ahumado y tiempo de arribo un instrumento con grabacioén digital ubicados en la estacién SON, el 15 de marzo
ARRIBO
ANALOGICO
38.19 44.32 17.97 18.32 20.67 00.43 12.22 30.15 32.82 00.89
DIGITAL
38.20 44.25 18.02 18.21 28.70 8.35 12.17 38.14 32.02 00.63
DIFERENCIA
-B.0) +0
.85
-B8.03 +B.09 -2.83 +Q.88 +H
CAPITULO IITI.- LOCALIZACION HIPOCENTRAL
Una vez que se tienen los datos, para obtener el
hipocentro de los sismos se hace uso de programas de
localizaci6én y el computador.
Cabe aqui citar la introducci6én que hacen Lee y_ Lahr
(1975) en la presentacién de la versi6én revisada del programa
de localizacién hipocentral HYPO71:..."Nuestra experiencia
indica que localizar sismos locales, requiere un_esfuerzo
considerable, . Deben de tenerse coordenadas de estacién
precisas (t+ 100 m), un modelo de estructura cortical
razonable (obtenido de fuentes controladas), y arribos P y S
confiables. Naturalmente, ningun programa de cémputo
proporcionara respuestas correctas si los datos de entrada
contienen errores, asi que es esencial una revisi6én cuidadosa
antes de correr el programa. También habr& que recordar que
residuales pequenos y errores estAandar minimos no_- son
suficientes para garantizar una soluci6én hipocentral
precisa".
En lo que respecta a la localizacién geografica de
estaciones sismograficas en el Valle de Mexicali, se ha
revisado su ubicacién con el auxilio de mapas escala 1:50,000
del Instituto Nacional de Estadistica, Geografia e
de las estaciones no excede 100 m. El error en altitud puede
alcanzar 20 m..
IIIT.1.- ModeloideVelogidad
Para la localizacién hipocentral en el Valle de Mexicali
se han utilizado en el pasado dirersce modelos de velocidad
de onda Pz. Reyes (1979), Albores y colaboradores (1980) y
Gonzalez y colaboradores (1984) utilizaron el modelo (a) de
la Tabla III (Biehler y Col., 1964);
Majer y McEvilly (1981)
utilizaron el modelo (b); y Chavez y colaboradores (1982),Gonzalez y colaboradores (1983) y Frez y Gonzalez (1984) han
utilizado recientemente
el
modelo
(c)
[McMechan y Mooney,
1980]. Por otra parte, Frez (1982), Wong y Frez (1981, 1982a
y b) y Frez y colaboradores (1983) han utilizado
modificaciones de su modelo denominado VALLE-2 [Tabla III
(d)).
Ademas del tiempo de arribo de onda P, para la
localizaci6én hipocentral, algunos autores han utilizado el
tiempo de arribo Ss, conside¥ endo diversas razones de
velocidad de onda P a onda Ss (vp/Vs): 1.67 (Reyes, 1979),
1.78 (Chavez y Col., 1982), 1.73 (Wong y Frez, 1981), y
1.80
(Reyes y Col., 1982). Recientemente- y a raiz de
observaciones directas en los sismogramas sobre retrasos' de
Tabla III.- Modelos de velocidad utilizados
sismolégicos previos en el Valle de Mexicali. Velocidad deen estudios
onda P en Km/seg en cada capa (Vp) y profundidad en Km a
parte superior de la capa (h).
(a)
(b)
Vp h Vp h
1,70 0.00 2.0 0.0
1, 96 0.10 3.5 1,0
2.71 0.73 3035 3.0
3.76 1,71
4.69 2.90
6.40 5.58
7.10 10.00
8.00 20.00
a) Reyes, 1979.
b) Majer y McEvilly, 1981. c) Chavez y Col., 1982. d) Wong y Frez, 1982b..
(Gonzalez y Col., 1983, 1986). En esta tesis se utiliza sélo
los tiempos de arribo de onda P, para la determinaci6n
hipocentral.
Los modelos de velocidad de onda P mostrados en la Tabla
III, pueden dividirse en tres secciones: la sedimentaria, el
basamento y la corteza inferior.
La seccién sedimentaria aunque se divide en diversas
capas para fines de localizaciOoén epicentral, tiene un cambio
continuo y gradual de la velocidad desde 2.0 en la
superficie, hasta ~5.0 Km/seg al llegar a la interfase con el
basamento. El basamento varia de 4 a 7 Km de espesor, y
tiene una velocidad constante.cuyo valor se estima de 5.8 0
6.4 Km/seg.. La corteza inferior presenta también un
gradiente de velocidad, aunque se divide en 2 6 m&s_ capas
para fines de localizaci6én hipocentral..
Es notable que asignando al basamento un valor constante
de velocidad en toda su extensi6n vertical este acotado por
grandes contrastes de velocidad que, dependiendo del autor
considerado, se ubican en la parte superior o inferior.. Es
el contraste en la capa inferior el que, al parecer, limita
la maxima profundidad media de la actividad sismica, de
acuerdo al modelo utilizado. Esta situaci6én se analiza mas
El modelo de Majer y McEvilly £1981) se circunscribe a
lo que se denomina el Horst de Cerro Prieto, por lo que no
representa un modelo de velocidad regional.
Para localizaciones hipocentrales en el Valle Imperial,
también han sido varios los modelos de velocidad empleados en
diferentes @épocas; empezando, tal vez, con el sugerido por
Biehler y colaboradores (1964) que se muestra en la Tabla IV.. Recientemente y a raiz de un exteneo sondeo de refracci6én
sismica, se ha obtenido una_ serie de modelos de velocidad
para el Valle Imperial (Fuis y Col., 1982), los cuales’ han
sido utilizados por diversos autores (Johnson y Hutton, 1982;
Boore y Fletcher, 1982; Archuleta, 1982 y Olson, 1982;
entre otros).
Dada la diversidad de modelos de velocidad aropiesEns y
el conjunto de datos con los awe actualmente se dispone para
el periodo 1977-1980 en el Valle de Mexicali, se considerd
adecuado el
que
los datos "decidieran por si mismos" a cual
modelo se ajustan mejor. Para ello se seleccion6 del total
de 503 sismos disponibles, todos aquellos que tienen 5 6 mas
arribos dentro de un margen de 4 segundos inmediatamente después del arribo a la primera estacién. Se busca asi,
tener un buen control de estaciones dentro de un radio menor a 40 Km con respecto al epicentro. Resultaron 280 sismos con
Tabla
del
modelo
MTSSNI
Vp 1.85 2.10 2.45 2.80 3.10 3.45 3.75 4.10 >) 4.83 5.25 5.50 5.75 6.70 6.90 7.10 7.30 7.50 7.80.
h
0.00 0.25 0.75 1.25 1.75 2.25 2.75 3.25 3.75 4.25 5.00 5.50 6.00 9.85 10.15 10.45 10.75 15.00 25.00
IV.
-MIVOLS
Vp
1.69 1.79 2.17 2.53 2.90 3.27 3.63 4.00 4.37 4.73 5.10 5.38 5.65 5275 6.70 6.90 7.10 7.30 7.80
h
0.00 0.10 0.25 0.75 1.25 1275 2.25 2.75 3.25 Seta 4.25 4.75 5.25 5.275 11.00 11.30 11.60 11..9:0 25.00
MIVJHO
Vp 1.69 1.79 2.17 2.53 2.90 3.27 3.63 4.00 4.37 4.73 5.10 5.38 5.65 5075 6.70 6.90 7.10 7.30 7.80 h 0.00 0.10 0.25 0.75 1.25 1.75 2.25 2.75 3.25 3.75 4.25 4.75 3625 5.75
12.80 13.10 13.40 13.70 25.00
MIWEST
Vp 2.15 5.55 6.28 7.30 8.00
Oat NO
h Sot Ono
Modelos utilizados en el proceso de MBIEHL Vp
Este grupo de datos se localiz6 con el programa HYPO/1
(Lee y Lahr, 1975), y con seis diversos modelos de velocidad
(Tabla IV). La localizacién se efectu6 en dos modalidades para cada modelo: primero, considerando toda aquella
estaciOn a menos de 125 Km de distancia epicentral
(XFAR=125), y enseguida, considerando todos los tiempos de
arribo disponibles
(XFAR=500).
La
distancia
epicentral
minima de los sismos que ocurren en el Valle de Mexicali con
respecto a las estaciones del USGS-Caltech ubicadas en el
Valle Imperial, es menor que 100 Km...
La Tabla V, muestra el resultado para cada modelo... Los
digitos bajo las letras representan el nimero de eventos que,
de acuerdo al resumen estadistico de HYPO71, pertenecen a las
calidades A, B, C y D, respectivamente. Es evidente, que se
tienen mejores i sual igasiones cuando se descartan todos
aquellos arribos a una distancia 2 125 Km, aunque @ésto no es
tan obvio con el modelo THABRU (Thatcher y Brune, 1973) el cual es un modelo de velocidad mas global que el resto. Si
se observa con detenimiento el grupo de localizaciones con
XFAR=125, se puede decir que los modelos MISSNI, MIVOLS,
MIVJHO y MIWEST se ajustan mejor a los datos que MBIEHL
(Biehler y Col., 1964) y THABRU. Los cuatro primeros son
Tabla V.s- Calidad de la localizacién hipocentral para 280 eventos seleccionados.. Se Muestra la estadistica
proporcionada por el programa HYPO71 (Lee y Lahr, 1975) para
cada uno de los modelos de velocidad de la Tabla IV.. Considerando dos modalidades: solo estaciones a menos de 125
Km (XFAR=125) y toda la informaci6én ditponible (XFAR=500).
CALIDAD
XFAR MODELO A B C D
125 MISSNI 2 136 . 90 52 MIVOLS 2 132 101 45 MIVJHO 2 128 110 40 MIWEST 1 127 109 43
MBIEHL 3 97 134 46
THABRU 2 99 lll 68
500 MTSSNI 1 102 109 68
MIVOLS 2 108 99 71
MIVJHO 2 109 104 65
MIWEST 1 98 105 76
MBIEHL l 91 108 80
