Seismological study of the central Ecuadorian margin: Evidence of upper plate deformation

A seismic study of a segment of the convergent margin of Ecuador is presented. During the SISTEUR campaign a network of 24 Ocean Bottom Seismometers (OBS) was deployed on the Carnegie Ridge, one line along the main axes of the ridge and two lines across the strike of the edge of the ridge, during one month. This marine network was complemented with a land network of 20 stations distributed in two lines: one parallel to the margin and the other perpendicular to it.The seismic event recorded by these networks, were located using different crustal models defined from the wide-angle seismic data modeling. Relative location techniques were used to improve earthquake locations. Seismogram waveform modeling allowed us to constrain hypocentral location for events farther than ∼50 km from the network. This modeling also provided additional information to constrain the focal mechanisms of these events. The upper limit of the Interplate Seismogenic Zone (ISZ) is estimated to be at a 10 km depth in the region. The background seismic activity of the upper plate provided new insights:1) A seismic cluster that reaches the base of the overriding plate is linked to the Jipijapa-Portoviejo fault. The reactivation of this Quaternary fault is confirmed by focal mechanisms that provide rupture planes parallel to its superficial projection (N10°-N25°).2) The focal mechanisms presented in this study are compatible with a homogeneous regional stress field corresponding to an E-W to ESE-WNW compression and an NNE-SSW extension. The presence of strike-slip deformation, with a reverse component, corresponds to the NNE escape of the North Andean Block. Normal faulting accommodating this movement suggests that this part of the North Andean Block cannot be considered as a rigid block.

ResumenSe presenta un estudio sísmico del margen convergente de Ecuador. Durante la campaña SISTEUR se instaló una red de 24 sismómetros marinos (OBS) en la Cordillera de Carnegie, una línea a lo largo del eje de la cordillera y dos líneas paralelas al margen convergente, durante un mes. Este trabajo fue complementado con la instalación de una red de 20 estaciones en el margen, distribuidas en dos líneas: una paralela al margen y otra perpendicular a éste.Los sismos registrados por estas dos redes fueron localizados usando diferentes modelos de velocidad definidos con la modelación de datos sísmicos de gran ángulo. Técnicas de localización relativa se utilizaron para mejorar las ubicaciones. El modelamiento de las formas de onda permitió constreñir la localización hipocentral de los eventos ubicados más allá de 50 km de la red. Este modelamiento también proveyó información adicional para constreñir los mecanismos focales de estos eventos. La profundidad del límite de la zona sismogénica interplacas en esta zona se estima en los 10 km. El registro de la sismicidad de fondo proporcionó nuevos indicios:1) La presencia de actividad microsísmica que llega hasta la base de la placa superior está relacionada con la falla Jipijapa-Portoviejo. La reactivación de esta falla Cuaternaria se confirma con los mecanismos focales que proporcionan planos de ruptura paralelos a su proyección superficial (N10°-N25°).2) Los mecanismos focales obtenidos son compatibles con un campo de esfuerzos regional homogéneo con una dirección de compresión E-O a ESE-ONO y una extensión NNE-SSO. La presencia de fallas de rumbo con componente inversa, responde al escape del Bloque Norandino en la dirección NNE. El fallamiento normal que acomoda este movimiento sugiere que esta parte del Bloque Norandino no se puede considerar como un bloque rígido.