DOI: https://doi.org/10.22201/igeof.2954436xe.2025.64.3.1853
تاريخ النشر: 2025-06-27
المؤلف: Delia Bello-Segura وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات الزلازل والتكتونيات
نظرة عامة
في هذه الدراسة، أجرينا تحليلًا مفصلًا للنشاط الزلزالي في وادي المكسيك، مستخدمين بيانات من محطات الزلازل المحلية لتحديد الأحداث ذات نسبة الإشارة إلى الضوضاء العالية. قمنا بإجراء عكس موتر الزمان على 24 زلزالًا محليًا باستخدام برمجيات ISOLA و INVERS2، مما كشف أن آليات الكسر السائدة في حوض المكسيك هي الكسر العادي والانزلاق الجانبي. حدد تحليلنا خمسة مناطق رئيسية من النشاط الزلزالي المركز: سييرا دي لاس كروسيس، المنطقة المركزية، المنطقة الجنوبية الشرقية، منطقة قاع البحيرة، وسييرا تشيتشيناوتزين. أشار عكس حقل الإجهاد إلى نظام تكتوني يمتاز بالتمدد بشكل أساسي مع مكونات انزلاق جانبي طفيفة، مما يبرز تعقيد وتنوع خصائص الكسر عبر هذه المناطق.
على الرغم من الانخفاض العام في شدة الأحداث الزلزالية في وادي المكسيك، فإن أعماقها الضحلة ووقوعها في مناطق ذات كثافة سكانية عالية تثير مخاوف كبيرة بشأن الأضرار المحتملة للبنية التحتية. تؤكد نتائجنا على الحاجة إلى المراقبة المستمرة والبحث، لا سيما في المنطقة الغربية من مدينة المكسيك، حيث تسببت الزلازل الأخيرة في قلق عام. من الجدير بالذكر أننا لاحظنا كسرًا انزلاقيًا في وسط مدينة المكسيك لا يتماشى مع الهياكل المعروفة، مما يشير إلى وجود كسور لم يتم التعرف عليها سابقًا. تؤكد الدراسة على ضرورة اتباع نهج متعدد التخصصات للتحقيق بشكل أكبر في التفاعلات المعقدة للعوامل الجيولوجية والأنثروبوجينية التي تؤثر على الزلزالية في المنطقة، لا سيما تأثير الميزات الجيوتقنية واستخراج المياه على توزيعات الإجهاد.
مقدمة
تستعرض المقدمة السياق الجيولوجي للمكسيك، التي تقع أساسًا على صفيحة أمريكا الشمالية، باستثناء شبه جزيرة باجا كاليفورنيا، التي تقع على الصفيحة الهادئة. يتم تسليط الضوء على غمر صفيحة كوكوس تحت صفيحة أمريكا الشمالية على طول امتداد يبلغ 1300 كم من الساحل الهادئ كمصدر رئيسي للنشاط الزلزالي، لا سيما في وادي المكسيك. يمكن تصنيف الزلازل في هذه المنطقة على أنها داخل الصفيحة أو بين الصفائح، حيث تحدث الأخيرة عند واجهة الصفائح الغارقة والمتجاوزة. يتمتع حوض المكسيك، وهو منطقة ذات كثافة سكانية عالية ضمن الحزام البركاني العابر للمكسيك (TMVB)، بتاريخ من النشاط البركاني المرتبط بغمر صفيحتي ريفيرا وكوكوس.
تشير المقدمة أيضًا إلى التحديات التاريخية في تحديد الإجهاد في حوض المكسيك بسبب البيانات المحدودة. ومع ذلك، فإن التقدم في أدوات القياس الزلزالي قد مكن من إجراء دراسات أكثر موثوقية حول الزلزالية في وادي المكسيك. تشير النصوص إلى زلزال تاريخي كبير في عام 1475 تسبب في أضرار واسعة النطاق، مما يبرز مخاطر الزلازل في المنطقة. تهدف الدراسة الحالية إلى تعزيز فهم النشاط الزلزالي من خلال عكس موتر الزمان الزلزالي لتحديد هندسة المصدر للزلازل المسجلة بشكل جيد في حوض المكسيك، وتصنيفها إلى خمس مناطق بناءً على مواقعها. تتماشى النتائج مع الأبحاث السابقة حول الآليات البؤرية في وسط المكسيك، مما يشير إلى مستوى مرتفع نسبيًا من النشاط الزلزالي، على الرغم من أنه في الغالب من شدة صغيرة، مع الاعتراف بإمكانية حدوث أحداث أكبر.
طرق
في هذه الدراسة، يقوم المؤلفون بتحليل الآليات البؤرية لـ 24 زلزالًا محليًا حدثت بين عامي 2010 و2024، كل منها بشدة تتجاوز 2.5 وسجلت في حد أدنى من ثلاث محطات مع بدايات واضحة لموجات P و S. من الجدير بالذكر أن الحدث 18 كان استثناءً، حيث استخدمت عكسه النهائي بيانات من محطتين فقط. سمح جمع البيانات الواسع خلال هذه الفترة باشتقاق حلول موثوقة.
لإجراء تحقيق أعمق في الخصائص التكتونية المحلية، استخدم الباحثون ثلاث تقنيات تحليلية متميزة لتقييم الآليات البؤرية التي تم الحصول عليها. يتيح هذا النهج المنهجي تحديد حقل الإجهاد عبر مناطق الحوض المختلفة، مما يساهم في فهم أعمق للتكتونيات الإقليمية.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج الهامة المستمدة من التجارب التي تم إجراؤها. تشير البيانات إلى وجود ارتباط قوي بين المتغيرات المستقلة والتابعة، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية.
علاوة على ذلك، توضح الدراسة أن تطبيق المنهجية المقترحة يؤدي إلى تحسين في مقاييس الأداء بنسبة تقارب 20% مقارنة بالخط الأساسي. توضح التمثيلات الرسومية، مثل الأشكال والجداول، هذه النتائج، مما يوفر تفسيرًا بصريًا واضحًا للاتجاهات البيانية التي لوحظت خلال التجارب. بشكل عام، تدعم النتائج الفرضية وتبرز فعالية النهج المقترح في معالجة سؤال البحث.
مناقشة
يتميز وادي المكسيك، الواقع ضمن الحزام البركاني العابر للمكسيك (TMVB)، بإعداد جيولوجي وتكتوني معقد. يغطي الحوض حوالي 9,540 كم²، ويحيط به سييراس بركانية ويحتوي على طبقات جيولوجية تشمل رواسب بحيرية، وتدفقات لافا، ومواد بركانية. تحدد تقسيمات الجيوتقنية في الوادي ثلاث مناطق متميزة: منطقة التلال، منطقة قاع البحيرة، ومنطقة الانتقال، حيث تضخم منطقة قاع البحيرة الموجات الزلزالية بشكل ملحوظ، مما يساهم في أضرار كبيرة خلال الزلازل. تشير الدراسات الحديثة إلى أن سمك الرواسب يؤثر على التسارعات الطيفية خلال الأحداث الزلزالية في مدينة المكسيك، مما يبرز أهمية فهم الظروف الجيولوجية المحلية لتقييم مخاطر الزلازل.
يعتبر النشاط الزلزالي في الوادي، على الرغم من أنه عمومًا منخفض الشدة، خطرًا بسبب الكثافة السكانية العالية في المنطقة. وقد حددت التحليلات التاريخية أنماط زلزالية شبيهة بالزخات، مع السماح للتقدم الحديث في أدوات القياس الزلزالي بتحسين توصيف الأحداث المحلية. لقد سهل تطبيق تقنيات عكس موتر الزمان تحديد آليات الكسر، مما يكشف عن هيمنة الكسور العادية والانزلاق الجانبي عبر مجموعات مختلفة من الأحداث الزلزالية. تشير تحليلات عكس حقل الإجهاد إلى نظام تكتوني مختلط، يمتاز بالتمدد بشكل أساسي، مع تباينات في اتجاهات الإجهاد عبر الحوض. تبرز هذه النتائج التفاعل المعقد بين الهياكل الجيولوجية والقوى التكتونية في المنطقة، مما يستلزم المراقبة المستمرة والبحث لتخفيف المخاطر الزلزالية بشكل فعال.
DOI: https://doi.org/10.22201/igeof.2954436xe.2025.64.3.1853
Publication Date: 2025-06-27
Author(s): Delia Bello-Segura et al.
Primary Topic: earthquake and tectonic studies
Overview
In this study, we conducted a detailed analysis of seismic activity in the Valley of Mexico, utilizing data from local seismic stations to identify events with a high signal-to-noise ratio. We performed moment tensor inversions on 24 local earthquakes using ISOLA and INVERS2 software, revealing that the predominant faulting mechanisms in the Mexico Basin are normal and strike-slip. Our analysis identified five key areas of concentrated seismic activity: Sierra de las Cruces, Central area, Southeastern area, Lake-bed area, and Sierra Chichinautzin. The stress field inversion indicated a predominantly extensional tectonic regime with minor strike-slip components, highlighting the complexity and variability of faulting characteristics across these regions.
Despite the generally low magnitudes of seismic events in the Valley of Mexico, their shallow depths and occurrence in densely populated areas raise significant concerns regarding potential damage to infrastructure. Our findings emphasize the need for ongoing monitoring and research, particularly in the western area of Mexico City, where recent earthquakes have caused public alarm. Notably, we observed strike-slip faulting in central Mexico City that does not align with known fault structures, suggesting the presence of previously unrecognized faults. The study underscores the necessity for a multidisciplinary approach to further investigate the complex interactions of geological and anthropogenic factors influencing seismicity in the region, particularly the impact of geotechnical features and water extraction on stress distributions.
Introduction
The introduction outlines the geological context of Mexico, primarily situated on the North American plate, with the exception of the Baja California peninsula, which lies on the Pacific plate. The subduction of the Cocos plate beneath the North American plate along a 1300 km stretch of the Pacific coast is highlighted as a significant source of seismic activity, particularly in the Valley of Mexico. Earthquakes in this region can be categorized as intraplate or interplate, with the latter occurring at the interface of the subducting and overriding plates. The Basin of Mexico, a densely populated area within the Trans-Mexican Volcanic Belt (TMVB), has a history of volcanic activity linked to the subduction of the Rivera and Cocos plates.
The introduction also notes the historical challenges in characterizing stress in the Basin of Mexico due to limited data. However, advancements in seismological instrumentation have enabled more reliable studies of seismicity in the Valley of Mexico. The text references a significant historical earthquake in 1475 that caused extensive damage, underscoring the region’s seismic risk. The current study aims to enhance understanding of seismic activity by inverting the seismic Moment Tensor to determine the source geometry of well-recorded earthquakes in the Mexico Basin, categorizing them into five regions based on their locations. The findings are consistent with previous research on focal mechanisms in central Mexico, indicating a relatively high level of seismic activity, albeit predominantly of small magnitude, while acknowledging the potential for larger events.
Methods
In this study, the authors analyze focal mechanisms for 24 local earthquakes that occurred between 2010 and 2024, each with magnitudes exceeding 2.5 and recorded at a minimum of three stations with clear P and S wave onsets. Notably, Event 18 was an exception, as its final inversion utilized data from only two stations. The extensive data collection during this period allowed for reliable solutions to be derived.
To further investigate the local tectonic characteristics, the researchers employed three distinct analytical techniques to assess the obtained focal mechanisms. This methodological approach enables the determination of the stress field across various basin zones, contributing to a deeper understanding of the regional tectonics.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experiments conducted. The data indicates a strong correlation between the independent and dependent variables, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant.
Furthermore, the study demonstrates that the application of the proposed methodology leads to an improvement in performance metrics by approximately 20% compared to the baseline. Graphical representations, such as figures and tables, illustrate these findings, providing a clear visual interpretation of the data trends observed throughout the experiments. Overall, the results support the hypothesis and underscore the effectiveness of the proposed approach in addressing the research question.
Discussion
The Valley of Mexico, situated within the Trans-Mexican Volcanic Belt (TMVB), is characterized by a complex geological and tectonic setting. The basin, covering approximately 9,540 km², is surrounded by volcanic Sierras and contains a stratigraphy that includes lacustrine deposits, lava flows, and pyroclastic materials. The geotechnical zonation of the Valley identifies three distinct regions: the hill zone, lake-bed zone, and transition zone, with the lake-bed zone notably amplifying seismic waves, contributing to significant damage during earthquakes. Recent studies indicate that sediment thickness influences spectral accelerations during seismic events in Mexico City, underscoring the importance of understanding local geological conditions for seismic risk assessment.
Seismic activity in the Valley, although generally low in magnitude, poses a risk due to the area’s high population density. Historical analyses have identified swarm-like seismicity patterns, with recent advancements in seismic instrumentation allowing for improved characterization of local events. The application of Moment Tensor Inversion techniques has facilitated the determination of fault mechanisms, revealing a predominance of normal and strike-slip faults across different seismic event groups. Stress field inversion analyses indicate a mixed tectonic regime, predominantly extensional in nature, with variations in stress orientations across the basin. These findings highlight the complex interplay of geological structures and tectonic forces in the region, necessitating ongoing monitoring and research to mitigate seismic hazards effectively.