Resumen de Crustal faults in the Chilean Andes: geological constraints and seismic potential

Isabel Santibañez, José Cembrano, T. García Pérez, Carlos Henrique Costa da Silva, Gonzalo Yáñez, Carlos Marquardt R, Gloria Arancibia Hernández, G. González

• español

  Los Andes chilenos, entendidos como una región tectónica y geomorfológica característica, son una locación perfecta para revelar la naturaleza geológica del peligro sísmico. El segmento chileno de la zona de subducción Nazca –Sudamericana ha experimentado mega-terremotos de Magnitud de Momento (Mw) > 8,5 (e.g. Mw 9,5 Valdivia, 1960; Mw 8,8 Maule, 2010) y numerosos terremotos de Mw > 7,5, ambos tipos con tasas de recurrencia de decenas a cientos de años. En contraste, las fallas corticales en la placa superior sudamericana comúnmente tienen tasas de recurrencia mayores (miles de años) y son conocidas por producir terremotos con magnitud Mw máximas 7,0 a 7,5. Los terremotos del tipo subducción han sido considerados como el principal peligro sísmico en Chile, con el potencial de causar daño importante a la población y economía, pero los terremotos corticales también tienen la capacidad de causar gran destrucción a escala local, debido a la menor profundidad de sus hipocentros. Sin embargo, la naturaleza, tasas de recurrencia y deslizamiento de las fallas corticales en Chile están pobremente delimitadas. Este trabajo tiene como objetivo investigar el potencial sismogénico de las fallas corticales en Chile, contribuyendo en la estimación de los principales parámetros de las fallas para la evaluación del peligro sísmico. Se examinaron los parámetros principales involucrados en la magnitud de un terremoto, incluyendo largo, ancho y desplazamiento medio de las fallas corticales y su disposición morfotectónica, revelando las similitudes en los parámetros en cada dominio longitudinal (franjas N-S) y una mayor disparidad de W a E (dominios latitudinales). Se muestra que las máximas profundidades de hipocentros corticales cambian en los dominios tectónicos paralelos al margen continental desde 25 km en el antearco externo a 12 km en el arco volcánico, permitiendo una primera aproximación a la evaluación del potencial sísmico. Aunque dispersos y limitados, los datos estructurales, paleosismológicos y geodésicos actuales sugieren tasas de deslizamiento de las fallas corticales en Chile entre 0,2 mm/a (dominio ante-arco) y 7,0 mm/a (dominio intra-arco). Las diferentes condiciones tectónicas de reactivación de las fallas corticales junto al amplio rango de tasas de deslizamiento complican la estimación del peligro sísmico. La investigación rigurosa del peligro sísmico debe considerar los diferentes escenarios tectónicos, las tasas de recurrencia y de deslizamiento de las fallas corticales andinas. Entender la naturaleza de estas fallas nos ayudará no solo a entender mejor el peligro sísmico asociado, sino que también a precisar la conexión con el ciclo sísmico de subducción.

• English

  The Chilean Andes, as a tectonic and geomorphological region, is a perfect location to unravel the geologic nature of seismic hazards. The Chilean segment of the Nazca - South American subduction zone has experienced mega-earthquakes with Moment Magnitudes (Mw) > 8.5 (e.g. Mw 9.5 Valdivia, 1960; Mw 8.8 Maule, 2010) and many large earthquakes with Mw > 7.5, both with recurrence times of tens to hundreds of years. By contrast, crustal faults within the overriding South American plate commonly have longer recurrence times (thousands of years) and are known to produce earthquakes with maximum Mw of 7.0 to 7.5. Subduction-type earthquakes are considered the principal seismic hazard in Chile, with the potential to cause significant damage to its population and economy, however crustal (non-subduction) earthquakes can also cause great destruction at a local scale, because of their shallower hypocentral depth. However, the nature, timing and slip rates of crustal seismic sources in the Chilean Andes remain poorly constrained. This work aims to address the seismic potential of the crustal faults in Chile, contributing to the estimation of key fault parameters for the seismic hazard assessment. We have examined the main parameters involved in the magnitude of an earthquake, including length, width and mean displacement for crustal faults and their morphotectonic settings, exposing the parametrical similarities in longitudinal domains (N-S stripes) and disparity from W to E, across latitudinal domains. It is shown that the maximum hypocentral depths for crustal earthquakes vary across the tectonic domains aligned parallel to the Chilean margin, from 25-30 km in the outer forearc to 8-12 km in the volcanic arc, thus allowing for a first-order approach for seismic potential assessment. Current structural, paleoseismological and geodetic data, although sparse and limited, suggest that slip rates of Chilean crustal faults range from 0.2 mm/y (in the forearc region) to up to 7.0 mm/y (in the intra-arc region). The different tectonic modes for crustal fault reactivation and their wide range of slip rates complicates the estimation of seismic hazard. A rigorous seismic hazard assessment must therefore consider the different tectonic settings, timing and slip rates of Andean crustal faults. Understanding the nature of these faults will allow a better evaluation of the associated seismic hazard, and better constraints to be placed on their relationship with the subduction seismic cycle.