High precision measurements of Absolute Gravity in México: the Jalisco Block changes in gravity triggered by distant earthquakes

Abstract

espanolEn este trabajo se reportan los resultados de 16 mediciones de gravedad absoluta (GA) utilizando dos gravimetros de caida libre, el FG5X-220 de la Universidad Leibniz de Hannover (LUH) y el FG5X-252 del Centro Nacional de Metrologia (CENAM). Previo al establecimiento de nuevas estaciones gravimetricas de primer orden y a las campanas de adquisicion en el Bloque de Jalisco (BJ), se llevo a cabo la certificacion del gravimetro FG5X-252 a partir de dos comparaciones instrumentales; la primera con el FG5X-220 de LUH, el cual es un instrumento certificado de larga estabilidad y repetibilidad debajo de los 2 µGal, y la segunda a traves de una comparacion internacional con otros 13 instrumentos en las instalaciones de la NOAA en Table Mountain, Colorado, USA. Las campanas de medicion en el BJ se realizaron durante la estacion seca (Feb/Mar) los anos 2016 y 2018, e incluyo las estaciones de Chamela (CHA), Guadalajara (UGG), Manzanillo (MAN), Puerto Vallarta (UGP) y Tepic (TEP), esta ultima establecida como nueva referencia en el norte del bloque. Los resultados obtenidos de estas dos campanas en el BJ fueron comparados con los valores medidos en 1996 por la NOAA en esta misma region del oeste de Mexico. Los desplazamientos verticales observados en el lapso de dos anos en las estaciones CHA (+22.7 cm), UGG (+44.3 cm) y MAN (+54.6 cm) supera sustancialmente el promedio anual (2.8 cm, 4.2 cm y 3.6 cm respectivamente) con respecto a las mediciones de GA de 1996. En el mismo periodo, la estacion UGP subsidio 8.5 cm mientras que TEP permanecio muy estable (-0.25 cm). En septiembre de 2017 ocurrieron dos grandes sismos de magnitudes 8.2 y 7.1, con epicentros en la costa de Chiapas (07/sep/2017) y en el Estado de Puebla (19/sep/2017), que fueron registrados en algunas de las estaciones GPS de la red UNAVCO en los sitios MAN, UGG y CHA a pesar de que la fuente sismica mas cercana se localiza a mas de 500 km de distancia. El analisis de los datos adquiridos y otros datos geofisicos disponibles apoyan la hipotesis de que el sismo con epicentro en Puebla disparo la subduccion asismica de una porcion de la placa de Rivera (PR), lo que a su vez produjo el levantamiento en dichas estaciones. Concluimos que la subduccion asismica en la zona ocurre debido a la subduccion de una corteza oceanica hidratada que arrastra un importante espesor de sedimentos marinos, lo que genera una interfaz lubricada. EnglishWe report the results of 16 Absolute Gravity (AG) measurements distributed central and western Mexico employing two free-fall gravity instruments; the FG5X-220 of Leibniz Universitat Hannover (LUH), and the FG5X-252 instrument of the Centro Nacional de Metrologia (CENAM). Previous to the setup of new stations and acquisition campaigns, the FG5X-252 was certified in two steps, first a mutual comparison with the reference gravimeter FG5X-220, which have a long range stability below 2 µGal, and later through an international comparison at NOAA´s Table Mountain, Col. facilities with 13 other instruments of different countries. The acquisition campaigns in the Jalisco Block (JB) took place during the dry season of 2016 and 2018, which included AG stations in Chamela (CHA), Guadalajara (AGG), Manzanillo (MAN), Puerto Vallarta (UGP), and Tepic (TEP); the later established new reference station in the north of the JB in 2016. The results obtained from the 2016 and 2018 field campaigns in the JB were compared with 1996 AG data acquired by NOAA at the same sites established. The observed vertical displacements in the two years period at stations CHA (+22.7 cm), UGG (+44.3 cm) and MAN (+54.6 cm) overcomes substantially the annual average (2.8 cm, 4.2 cm y 3.6 cm respectively) from the difference of the AG measurements 2016-1996. In the same period the UGP station subsided 8.5 cm, while station TEP remained quite stable (-0.25). In September 2017 two large earthquakes of magnitudes 8.2 and 7.1 occurred in the coast of Chiapas (07/Nov/2017) and in the State of Puebla (19/Nov/2017), which were recorded at some of the UNAVCO´s GPS stations, namely MAN, UGG and CHA even though the nearest seismic source was located more than 500 km to the east. The analysis of our results in combination with other geophysical data support the hypothesis that the earthquake with epicenter in Puebla triggered the aseismic subduction of a segment of the Ribera Plate (RP), which in turn uplifted the stations above mentioned. We conclude that the aseismic subduction in this region is facilitated by a wet oceanic crust that carries important amounts of marine sediments, producing a lubricated interface between oceanic RP and the overriding JP.