The 6 September 1997 (Mw4.5) Coatzacoalcos-Minatitlán, Veracruz, Mexico earthquake: implications for tectonics and seismic hazard of the region

Abstract

Analizamos el sismo del 6 de septiembre de 1997 (Mw4.5), que se produjo a unos 25 km al SE de Coatzacoalcos, Veracruz. El sismo fue registrado por la estación local TUIG de banda ancha de (tiempo S-P = 5 s). Las polaridades de la onda P a distancias regionales y telesísmicas, y el modelado de las formas de onda de desplazamiento en TUIG sugieren un mecanismo focal inverso (f = 150º; d = 70º; l = 90º). En la misma región ocurrió un sismo destructivo el 26 de agosto de 1959 (Mw6.4), a una profundidad similar y con un mecanismo similar. El análisis del sismo de 1997 refuerza la conclusión anterior de que la corteza inferior bajo la cuenca del Coatzacoalcos-Minatitlán, está en un régimen de esfuerzos de fallamiento inverso, en contraste con la parte superficial de la corteza que se caracteriza por un fallamiento normal; esto implica una permutación con la profundidad de los esfuerzos principales máximo y mínimo. Esto está de acuerdo con las observaciones, en otros sitios, que el estado de esfuerzos en las cuencas sedimentarias pueden ser diferentes del que se tiene a mayor profundidad. Mecanismos focales están disponibles para siete sismos en y cerca del Golfo de México. Todos estos eventos muestran en la región una corteza media y baja en un régimen de fallamiento inverso. La tendencia observada de los ejes P de estos sismos se puede explicar por una o más de las siguientes causas: acoplamiento fuerte a lo largo de la interfase de la placa en subducción fuera de la costa en Tehuantepec; el movimiento absoluto de la placa de América del Norte; y el hundimiento de la litosfera debido a la acumulación de la carga de los sedimentos. Usamos los registros del sismo de 1997 como función de Green empírica para simular los movimientos de tierra en la región epicentral de un sismo de Mw6.4 postulado en la cuenca Comalcalco. Bajo supuestos razonables, los valores esperados de aceleración, velocidad y desplazamiento picos son 120-260 gales, 12 a 28 cm/s, y 6 a 11 cm, respectivamente. La extensa licuefacción reportada en Coatzacoalcos durante el sismo de 1959, Mw6.4, sugiere que los sedimentos de la cuenca se comportan de manera no lineal bajo tal excitación.We analyze the September 6, 1997, earthquake (Mw4.5), which occurred approximately 25 km southeast of Coatzacoalcos, Veracruz. The earthquake was recorded by the local TUIG broadband station (S-P time = 5 s). P-wave polarities at regional and teleseismic distances, and TUIG displacement waveform modeling, suggest a reverse focal mechanism (f = 150°; d = 70°; l = 90°). A destructive earthquake (Mw6.4) occurred in the same region on August 26, 1959, at a similar depth and with a similar mechanism. The analysis of the 1997 earthquake reinforces the previous conclusion that the lower crust beneath the Coatzacoalcos-Minatitlán Basin is in a reverse-faulting stress regime, in contrast to the superficial part of the crust, which is characterized by normal faulting. This implies a permutation of the maximum and minimum principal stresses with depth. This is in agreement with observations elsewhere, indicating that the stress state in sedimentary basins can be different from that at greater depth. Focal mechanisms are available for seven earthquakes in and near the Gulf of Mexico. All of these events show a middle and lower crust in the region in a reverse-faulting regime. The observed trend of the P axes of these earthquakes can be explained by one or more of the following causes: strong coupling along the subducting plate interface offshore Tehuantepec; the absolute motion of the North American Plate; and the subsidence of the lithosphere due to the accumulation of sediment loads. We used records from the 1997 earthquake as an empirical Green's function to simulate ground motions in the epicentral region of a postulated Mw6.4 earthquake in the Comalcalco Basin. Under reasonable assumptions, the expected values of peak acceleration, velocity, and displacement are 120–260 gal, 12 to 28 cm/s, and 6 to 11 cm, respectively. The extensive liquefaction reported in Coatzacoalcos during the 1959 Mw6.4 earthquake suggests that the basin's sediments behave nonlinearly under such excitation.