Análisis y aplicaciones del ruido sísmico en México, golfo de México y Caribe : Tomografía de ondas superficiales Rayleigh y Love

Abstract

En esta tesis se obtiene un modelo 3D de velocidad de onda S de la corteza y el manto superior de México, golfo de México y Caribe a partir de velocidad de ondas superficiales. La velocidad de las ondas superficiales se ha calculado utilizando dos métodos: Uno relativamente reciente, tomografía a partir de ruido sísmico (ANT), y otro utilizado habitualmente, tomografía a partir de terremotos. Esta tesis analiza en detalle el procesado del registro de ruido sísmico para medir velocidades de ondas superficiales. Con ANT se obtienen mapas de velocidad de grupo y de fase de ondas Rayleigh y Love y, con tomografía de terremotos, velocidades de grupo. Las ventajas de utilizar dos metodologías son: la comparación de los resultados y la ampliación del rango de periodos. De las correlaciones de ruido sísmico se pueden medir velocidades a periodos más cortos que de los registros de terremotos. En este trabajo se obtienen velocidades a periodos cortos (~10 s) sensibles a la corteza de la Tierra a una escala regional. El modelo 3D de velocidad de onda S se calcula invirtiendo simultáneamente velocidad de grupo y de fase de ondas Rayleigh. La velocidad de grupo (10 - 100 s) resulta de combinar los resultados de ANT y de tomografía de terremotos y la de fase (10 y 50 s) proviene de ANT. Este modelo abarca desde la corteza hasta 80 km de profundidad, tiene una resolución vertical de capas de 5 km de espesor y horizontal de 250 km en México y de 500 km en el golfo de México, el Caribe y Centroamérica. Los resultados de este trabajo contribuyen a tener una imagen sísmica del manto superior más detallada que los estudios regionales previos y, al mismo tiempo, representan una visión integral de la estructura sísmica cortical de la región. [ABSTRACT]This thesis presents a 3D shear wave velocity model of the crust and the upper-mantle of Mexico, Gulf of Mexico and the Caribbean obtained from surface-wave velocities. The surface-wave velocities are computed with two methods: A recent one, ambient noise tomography (ANT) and the commonly used, earthquake’s tomography. This study analyzes in detail the ambient noise cross-correlations processing to compute surface wave velocities. We obtain group and phase velocity maps of Rayleigh and Love waves from ANT and group velocities from earthquake’s tomography. The advantages of applying two methods are: to compare the results and to extend the period range. Ambient noise cross-correlations allow measuring surface-wave velocities at shorter periods than earthquake’s records. This study gets surface wave velocities to short periods (~10 s) that are sensitive to the Earth’s crust structure at a regional scale. The 3D shear-wave velocity model is computed inverting jointly group and phase velocity of Rayleigh waves. The group velocity (10 - 100 s) results from combining ANT and earthquake’s tomography results and the phase velocity (10 - 50 s) comes from ANT results. The crustal and upper-mantle shear velocity model computed is sensitive to 80 km depth and to layers of 5 km thickness. It has a horizontal resolution of 250 km on continental Mexico and 500 km on the gulf of Mexico and the Caribbean. The results presented in this thesis contribute to get a crustal and upper-mantle seismic image of the area with greater detail than previous regional studies and, at the same time, a whole image, partly disclosed from local experiments on the region.