Tesis:
Modelización cinemática de zonas de fallas activas mediante técnicas geodésicas (GNSS e InSAR). Aplicación a la mejora de la evaluación de la amenaza sísmica
- Autor: PORTELA FERNÁNDEZ, Juan Jose
- Título: Modelización cinemática de zonas de fallas activas mediante técnicas geodésicas (GNSS e InSAR). Aplicación a la mejora de la evaluación de la amenaza sísmica
- Fecha: 2025
- Materia:
- Escuela: E.T.S.I. EN TOPOGRAFIA, GEODESIA Y CARTOGRAFIA
- Departamentos: INGENIERIA TOPOGRAFICA Y CARTOGRAFIA
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/87521/
- Director/a 1º: STALLER VÁZQUEZ, Alejandra
- Director/a 2º: BÉJAR PIZARRO, Marta
- Resumen: Earthquakes are natural phenomena with great destructive potential. Understanding the behaviour of active faults, where these seismic events originate, is crucial for improving seismic hazard assessment in exposed regions. In recent years, geodetic techniques, especially Global Navigation Satellite Systems (GNSS) and Synthetic Aperture Radar Interferometry (InSAR), have proven to be useful tools for measuring crustal deformation associated with all phases of the seismic cycle in active faults, including the interseismic phase.
The main objective of this thesis is to characterise, through kinematic modelling of geodetic observations (GNSS and InSAR), two active fault zones: the El Salvador Fault Zone (in Central America) and the Eastern Betic Shear Zone (in the southeast of the Iberian Peninsula). Both regions present different tectonic contexts, with significant challenges in capturing interseismic deformation.
In total, daily observations from 344 continuous and campaign GNSS stations (some operational for more than 20 years) across both study areas are processed, obtaining their ITRF2014 velocities. These GNSS velocities allow for the determination of the geodetic strain rate field in both study areas. Furthermore, new Euler poles for the Caribbean and western Eurasia plates relative to ITRF2014 are calculated.
Additionally, differential interferograms are generated from ALOS PALSAR images in El Salvador, and a test is carried out using Sentinel-1 images in the Eastern Betics. The first continuous LOS velocity map in El Salvador is derived from the ALOS interferograms. The integration of velocities from both techniques enables the characterisation of numerous tectonic structures in El Salvador, some for the first time, by using simple elastic dislocation models.
The kinematic block modelling in both study areas, with the block and fault geometry based on tectonic, seismic, and geological data, allows for the inversion of the geodetic velocities to determine the slip rates and coupling degree of the main faults in both regions, as well as the angular velocities of the different tectonic blocks. The results are consistent with previous studies in both areas and reveal the behaviour of lesser-studied structures.
The results have great potential for future seismic hazard studies. As a first approach, the strain rate field is used for calculating the seismic potential in the Eastern Betics. Additionally, the updated characterisation of the Guaycume fault in El Salvador is used to assess its recurrence period and predict accelerations in a deterministic scenario. Future seismic hazard studies, whether in El Salvador or the Eastern Betics, can incorporate the kinematic fault parameters obtained in this thesis, considering the faults as independent seismic sources.
RESUMEN
Los terremotos son fenómenos naturales con un gran potencial destructivo. La comprensión del comportamiento de las fallas activas, donde se generan los fenómenos telúricos, es crucial para mejorar la evaluación de la amenaza sísmica en regiones expuestas. En los últimos años, las técnicas geodésicas, especialmente los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) y la Interferometría Radar de Apertura Sintética (InSAR) se han erigido en herramientas útiles para medir la deformación de la corteza terrestre asociada a todas las fases del ciclo sísmico en fallas activas, incluida la fase intersísmica.
La presente tesis tiene como objetivo principal caracterizar, por medio de la modelización cinemática de observaciones geodésicas (GNSS e InSAR), dos zonas de fallas activas: la Zona de Falla de El Salvador (en Centroamérica) y la Zona de Cizalla de las Béticas Orientales (en el sudeste de la Península Ibérica). Ambas regiones presentan contextos tectónicos diferenciados, con grandes retos para capturar la deformación intersísmica.
Se han procesado en total observaciones diarias en 344 estaciones GNSS continuas y de campaña (algunas operativas por más de 20 años) entre ambas zonas de estudio, obteniendo sus velocidades ITRF2014. Las velocidades GNSS han permitido determinar el campo tasa de deformación en ambas zonas de estudio. Además, se han calculado nuevos polos de Euler para la placa Caribe y Eurasia occidental con respecto a ITRF2014.
Adicionalmente, se han generado interferogramas diferenciales a partir de las imágenes ALOS PALSAR en El Salvador y se ha realizado una prueba con imágenes Sentinel-1 en las Béticas Orientales. A partir de los interferogramas ALOS, se ha derivado el primer mapa continuo de velocidades LOS en El Salvador. La integración de las velocidades de ambas técnicas ha permitido caracterizar con modelos simples de acumulación elástica de deformación numerosas estructuras tectónicas en El Salvador, algunas por primera vez.
El modelado cinemático de bloques en ambas zonas de estudio, con su geometría de bloques y fallas basada en información tectónica, sísmica y geológica, ha permitido invertir las velocidades geodésicas para determinar la tasa de deslizamiento y grado de acoplamiento en las principales fallas de ambas zonas de estudio, así como las velocidades angulares de los distintos bloques tectónicos. Los resultados obtenidos son coherentes con estudios previos en ambas zonas. Además, desvelan el comportamiento de estructuras poco estudiadas en ambas regiones.
Los resultados obtenidos tienen un gran potencial para futuros estudios de amenaza sísmica. Como primera aproximación, se ha explorado la aplicación del campo tasa de deformación para el cálculo del potencial sísmico en las Béticas Orientales. Adicionalmente, se ha empleado la caracterización actualizada de la falla de Guaycume en El Salvador para calcular su periodo de recurrencia y las aceleraciones predichas en un escenario determinista. Futuros estudios de amenaza sísmica que incluyan las fallas como fuentes sísmicas independientes, ya sea en El Salvador o en las Béticas Orientales, pueden incorporar los parámetros cinemáticos de las fallas obtenidos en esta tesis.