Determinación de la estructura sísmica de la cuenca Pantanal a partir del análisis de velocidad de fase: implementación del primer modo superior de ondas Rayleigh
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Resumen
La cuenca Pantanal se encuentra en la parte alta del Río Paraguay (Estado de Mato Grosso do Sul, Brasil) y presenta un adelgazamiento cortical respecto de las zonas aledañas, lo que resulta particularmente interesante. Trabajos recientes han estudiado la cuenca con la finalidad de explicar los mecanismos geodinámicos de la corteza y la litósfera y su relación con las áreas circundantes, estimando que la profundidad de la LAB (Límite Litósfera/Astenosfera por sus siglas en inglés) es menor respecto a zonas estables del continente. En este trabajo proponemos un análisis de la estructura litosférica debajo de la cuenca Pantanal hasta los 150 km de profundidad, mediante inversión de curvas de velocidad de fase de ondas superficiales para modo fundamental y superior, utilizando datos sísmicos de la Red Sismológica Brasileña (RSBR). Los sismos seleccionados son de profundidades someras a intermedias, ubicados fundamentalmente en la Zona Andina Central. Aplicando la Técnica de Filtrado Múltiple combinando con un filtro de fase coincidente para aislar los distintos modos, obtuvimos curvas de dispersión de velocidad de grupo para los modos fundamental y superior de ondas Rayleigh y modo fundamental de ondas Love. Invertimos las curvas de velocidad de fase, determinadas aplicando el método de dos estaciones a partir de las curvas de velocidad de grupo, con el fin de producir un modelo unidimensional de velocidades de ondas S para la cuenca. Además, realizamos un análisis de sensibilidad con el objetivo de estudiar la contribución de cada componente armónico del paquete de ondas superficiales en la determinación de las propiedades físicas en profundidad, mostrando que el primer modo superior resultó sensible a las propiedades físicas del manto superior. El modelo sísmico determinado para la región presenta espesores aproximados de 34 km para la corteza y 118 km para la litósfera, sugiriendo un adelgazamiento de la corteza y la litósfera respecto a regiones circundantes a la cuenca.
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Citas
Artemieva, I. (2002). Continental crust. UNESCO Encyclopedia EOLSS, http://www.eolss.net.
Assine, M., Merino, E., Pupim, F., Macedo, H. & dos Santos, M. (2015) The Quaternary alluvial systems tract of the Pantanal Basin, Brazil. Brazilian Journal of Geology. 45(3). Doi: https://doi.org/10.1590/2317-4889201520150014
Assumpção, M., An, M., Bianchi, M., França, G., Rocha, M., Barbosa, J., & Berrocal, J. (2004a). Seismic studies of the Brasilia fold belt at the western border of the São Francisco Craton, Central Brazil, using receiver function, surface- wave dispersion and teleseismic tomography. Tectonophysics, 388(1-4), 173-185. doi: https://doi.org/10.1016/j.tecto.2004.04.029
Assumpção, M., Feng, M., Tassara, A., & Julià, J. (2013a). Models of crustal thickness for South America from seismic refraction, receiver functions and surface wave tomography. Tectonophysics, 609(1), 82-96. doi: https://doi.org/10.1016/j.tecto.2012.11.014
Assumpção, M., Schimmel, M., Escalante, C., Barbosa, J., Rocha, M., & Barros, L. (2004b). Interplate seismicity in SE Brazil: stress concentration in lithospheric thin spots. Geophysical Journal International 159(1), 390-399. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2004.02357.x
Bianchi, M. B, M. Assumpção, M. P. Rocha, J. M. Carvalho, P. A. Azevedo, S. L. Fontes, F. L. Dias, J. M. Ferreira, A. F. Nascimento, M. V. Ferreira, and I. S. L. Costa. (2018). The Brazilian Seismographic Network (RSBR): Improving Seismic Monitoring in Brazil. Seismological Research Letters, 89(2A), 452-457, doi: https://doi.org/10.1785/0220170227
Brune, J., & Dorman, J. (1963). Seismic waves and earth structure in the canadian shield. Bulletin of the Seismological Society of America, 53(1), 167-210. doi: https://doi.org/10.1785/BSSA0530010167
Cedraz, V., Julià, J. & Assumpção, M. (2020). Joint Inversion of Receiver Functions and Surface‐Wave Dispersion in the Pantanal Wetlands: Implications for Basin Formation. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125(2), e2019JB018337. doi: https://doi.org/10.1029/2019JB018337
Ciardelli, C., M. Assumpção, E. Bozdağ, and S. van der Lee. (2022). Adjoint waveform tomography of South America. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 127(2), e2021JB022575. doi: https://doi.org/10.1029/2021JB022575
Dziewonski, A., Bloch, S., & Landisman, M. (1969). A technique for the analysis of transient seismic signals. Bulletin of the Seismological Society of America, 59(1). doi: https://doi.org/10.1785/BSSA0590010427
Feng, M., van der Lee, S., & Assumpção, M. (2007). Upper mantle structure of South America from joint inversion of waveforms and fundamental mode group velocities of Rayleigh waves. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 112(B4). doi: https://doi.org/10.1029/2006JB004449
Herrin, E., & Goforth, T. (1977). Phase-matched filters: Application to the study of Rayleigh waves. Bulletin of the Seismological Society of America, 67(5), 1259-1275. https://doi.org/10.1785/BSSA0670051259
Herrmann, R. (1973). Some aspects of band-pass filtering of surface waves. Bulletin of the Seismological Society of America. 63(2), 663-671. doi: https://doi.org/10.1785/BSSA0630020663
Herrmann, R. (2013). Computers Programs in Seismology (Version 3.30): An Evolving Tool for Instruction and Research. Seismological Research Letters, 84(6), 1081-1088. doi: https://doi.org/10.1785/0220110096
Horton, B. & DeCelles, P. (1997). The modern foreland basin system adjacent to the Central Andes. Geology 1997; 25(10), 895–898. doi: https://doi.org/10.1130/0091-7613(1997)025<0895:TMFBSA>2.3.CO;2
Levshin, A., Ritzwoller, M., & Shapiro, N. (2005). The use of crustal higher modes to constrain crustal structure across Central Asia. Geophysical Journal International, 160(3), 961-972. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2005.02535.x
Lomax, A., & Snieder, R. (1995). The contrast in upper mantle shear-wave velocity between the East European Platform and tectonic Europe obtained with genetic algorithm inversion of Rayleigh-wave group dispersion. Geophysical Journal International, 123(1), 169-182. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1995.tb06669.x
Melo, B. C., Lebedev, L. C. Celli, S. Gibson, J. I. Laar & M. Assumpção. (2024). The lithosphere of South America from seismic tomography: Structure, evolution, and control on tectonics and magmatism. Gondwana Research, 138, 139-167. doi.org/10.1016/j.gr.2024.10.012
Nascimento, A., França, G., Chaves, C., Marotta. G., Assumpção, M. (2024). Unraveling Precambrian cratonic roots beneath South America: A contribution from surface wave tomography. Tectonophysics, 883, 230392, doi: https://doi.org/10.1016/j.tecto.2024.230392
Pasyanos, M. (2005). A variable resolution surface wave dispersion study of Eurasia, North Africa, and surrounding regions. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 110(B12). doi: https://doi.org/10.1029/2005JB003749
Priestley, K., McKenzie, D. and Ho, T. (2018). A Lithosphere–Asthenosphere Boundary—a Global Model Derived from Multimode Surface-Wave Tomography and Petrology. En A. H. Yuan and B. Romanowicz (Eds.) Lithospheric Discontinuities. (pp. 11-123). doi: https://doi.org/10.1002/9781119249740.ch6
Rivadeneyra‐Vera, C., Bianchi, M., Assumpção, M., Cedraz, V., Julià, J., Rodríguez, M., Sánchez, L., Sánchez, G., Lopez-Murua, L., Fernandez, G., Fugarazzo, R., The “3-Basins” Project Team. (2019). An updated crustal thickness map of central South America based on receiver function measurements in the region of the Chaco, Pantanal, and Paraná Basins, southwestern Brazil. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124(8), 8491–8505. doi: https://doi.org/10.1029/2018JB016811
Rocha, M. P., Assumpção, M., Affonso, G. M. P. C., Azevedo, P. A., & Bianchi, M. (2019). Teleseismic P wave tomography beneath the Pantanal, Paraná, and Chaco‐Paraná Basins, SE South America: Delimiting lithospheric blocks of the SW Gondwana assemblage. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124(7), 7120–7137. doi: https://doi.org/10.1029/2018JB016807
Rosa, M. L., Collaço, B., Assumpção, M., Sabbione, N., Sánchez, G. (2016). Thin crust beneath the Chaco-Paraná Basin by surface-wave tomography. Journal of South American Earth Sciences, 66, 1-14. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsames.2015.11.010
Shirzad, T., Assumpção, M. & Bianchi, M. (2020). Ambient seismic noise tomography in west-central and Southern Brazil, characterizing the crustal structure of the Chaco-Paraná, Pantanal and Paraná basins. Geophysical Journal International, 220(3), 2074–2085. doi: https://doi.org/10.1093/gji/ggz548
Tapley, W., & Tull, J. (2000). SAC2000, Seismic Analysis Code. Lawrence Livermore National Laboratory.
Ussami, N., Shiraiwa, S., & Dominguez, J. M. L. (1999), Basement reactivation in a sub-Andean foreland flexural bulge: The Pantanal wetland, SW Brazil. Tectonics, 18(1), 25–39, doi: https://doi.org/10.1029/1998TC900004
Van der Lee, S., James, D., & Silver, P. (2001), Upper mantle S velocity structure of central and western South America. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 106(B12), 30821–30834, doi: https://doi.org/10.1029/2001JB000338