Modelos de velocidad unidimensionales para las regiones norte, centro y sur de Perú, a partir de la inversión de los tiempos de arribo de las ondas P y S de sismos locales

Abstract

El Perú, por su ubicación geográfica, es uno de los países con mayor potencial sísmico a nivel mundial; por tal motivo, resulta de suma importancia para la elaboración de estudios de sismicidad, tectónica y riesgo sísmico, contar con información precisa acerca de los parámetros hipocentrales que definen la localización de un sismo. Dicha precisión, desde el punto de vista sismológico puede obtenerse, si se cuenta con un modelo de velocidad propio de la zona de estudio. En este sentido, el Perú no cuenta con modelos de velocidad apropiados para cada región; mas aún, la región Norte del país carece de un modelo propio de la zona, por lo que muchos autores suelen recurrir a modelos adaptados que no proporcionan localizaciones confiables y no garantizan una óptima precisión en sus resultados. En el presente estudio, con la finalidad de definir modelos de velocidad que proporcionen mayor precisión en el cálculo de los parámetros hipocentrales, se lleva a cabo la determinación de tres modelos unidimensionales, para las regiones Norte, Centro y Sur de Perú, a partir de la inversión de los tiempos de arribo de las ondas P y S, utilizando la técnica de mínimos cuadrados amortiguados, propia del algoritmo Velest, del cual se hace uso en el presente estudio. La base de datos utilizada, corresponde a eventos registrados por redes sísmicas locales, instaladas por el Instituto Geofísico del Perú (IGP) en las regiones de estudio. De esta manera, para la región Norte se contó con un total de 2897 tiempos de arribo de ondas P y S (547 sismos), para la región Central con 1425 (265 sismos) y para la región Sur con 811 (217 sismos). El procedimiento llevado a cabo consistió en evaluar diferentes modelos de velocidad inicial, con distintos valores de velocidad y espesores de capas, realizando múltiples iteraciones que conllevaron a un largo proceso de ensayo y error, en el cual se busco obtener aquel modelo que redujera al máximo los errores de localización y valores de rms (raíz media cuadrática). De esta manera, los modelos obtenidos están compuestos por 6 capas para las regiones Norte y Centro y 7 para la región Sur, todos alcanzando una profundidad de 50 km, y cuyas velocidades para el modelo de la región Norte van desde 5.66 km/s para la primera capa hasta 7.92 km/s para la última, para la región Centro desde 5.96 km/s hasta 8.10 km/s y para la región Sur desde 4.58 km/s hasta 7.77 km/s. Estos modelos han permitido obtener mayor precisión en el cálculo de los parámetros hipocentrales, lo cual queda evidenciado por la notable disminución de valores de rms en comparación con los obtenidos utilizando los modelos que rutinariamente se utilizan en el Servicio Sismológico del IGP; observando para la región Norte una reducción del 33%, para la región Centro del 52% y para la región Sur del 85%. Asimismo, los resultados de las relocalizaciones muestran distribuciones, en espacio y profundidad, mejor definidas permitiendo identificar agrupaciones, alineamientos y tendencias asociadas a fuentes de sismicidad. Finalmente, los modelos obtenidos resuelven mejor la localización de sismos en las regiones de estudio; por tanto, pueden ser utilizados en los algoritmos de localización que se utilizan en el Servicio Sismológico del IGP; así como, en la elaboración de estudios de investigación sobre sismicidad, tectónica y riesgo sísmico a realizarse en Perú. Por otro lado, dichos modelos constituyen un importante aporte en el conocimiento de la estructura cortical en las regiones de estudio y sirven como primer paso en la elaboración de estudios de tomografía sísmica tridimensional.