A Bacia de Bandung é um planalto rodeado por várias montanhas e vulcões activos. A morfologia da bacia formou-se devido à actividade tectónica e vulcânica durante o Quaternário. Sedimentos espessos do lago foram depositados na bacia durante o Quaternário Final. Estes depósitos podem esconder várias falhas enterradas. A falha do Lembang está localizada na parte norte da bacia de Bandung, onde se encontra a Cidade de Bandung. Administrativamente, esta bacia está localizada na província de Java Ocidental e rodeada por várias montanhas, que estão associadas a falhas mapeadas (Figura 1). Bandung é uma cidade densamente povoada na Indonésia. Está rodeada por várias falhas que podem ser fontes potenciais de terremotos. Em relação a redução de risco de desastres, é importante revelar a sismicidade nesta área. Nós estudamos as atividades sísmicas em torno da Falha de Lembang, a falha mais conspícua na bacia.
>Mapa da área de pesquisa na província de Java Ocidental. A falha do Lembang está localizada na parte norte da bacia de Bandung. O triângulo vermelho é o vulcão Tangkubanperahu. Esta figura é citada de Afnimar .
A formação da Falha do Lembang foi explicada pela Barragem . No Quaternário Antigo-Médio, o altiplano de tendência oeste-leste com os vulcões mais antigos do complexo Burangrang-Sunda (incluindo o vulcão Tangkubanperahu), as cristas e picos vulcânicos na área nordeste do Lembang, e a maior parte do terreno vulcânico entre Bandung e Sumedang foram formados. Após a formação do vulcão Sunda, um colapso gravitacional, devido ao carregamento de enormes quantidades de depósitos vulcânicos em sedimentos dúcteis marinhos, causou falhas de impulsão e estruturas diapíricas nos estratos próximos à superfície das encostas dos pés do norte (Van Bemmelen, ). As erupções de elevação associadas a falhas catastróficas do sector destruíram os cones vulcânicos, enquanto que a despressurização do reservatório principal de magma levou à falha normal e à formação da falha do Lembang. Esta falha, com uma impressionante escarpa, foi estudada por Tjia , que concluiu que tanto o deslocamento do antigo deslizamento por declive como o do novo deslizamento por declive tinham ocorrido.
O estudo paleoseismológico recente mostra várias evidências de atividades quase passadas da falha. Este estudo concluiu que nos últimos 2 kyrs, a falha do Lembang foi capaz de produzir terremotos de ~ 6,8 e 6,6 magnitude em cerca de 2 e 0,5 kyrs de PA, respectivamente. Assim, a falha pode ser capaz de desencadear terremotos de magnitude comparável no futuro.
A Bacia de Bandung como vista na (Figura 1) agirá para amplificar as ondas sísmicas se a falha do Lembang gerar um terremoto. O nível de amplificação depende da espessura do sedimento. A estrutura sedimentar foi investigada usando o método do microtremor array , que mostrou que o subsolo mais profundo atinge cerca de 3,5 km. A amplificação da onda sísmica na Bacia de Bandung foi simulada por Afnimar usando o método de Haskell.
Embora o estudo paleoseismológico da falha do Lembang mostre evidências de falhas significativas no passado, a sismicidade em torno da falha do Lembang é geralmente muito baixa e na maioria das vezes não sentida pelas pessoas. Em 21 de julho de 2011, um terremoto M 2,9 e em 28 de agosto de 2011, um terremoto M3,3 (relatório BMKG) foram aqueles, entre outros, detectados por pessoas e que trouxeram danos avariados em casas nas proximidades da zona da falha, e foram registrados pela rede sísmica local em torno da falha. Até agora, a investigação sísmica detalhada da falha do Lembang ainda não foi feita. Neste estudo, nós o investigamos usando a relocação hipocêntrica (incluindo a determinação da velocidade 1-D) e análise do mecanismo focal.
Os dados
Uma rede sísmica temporal (Figura 2) foi implantada em torno da falha do Lembang pelo BMKG de maio de 2010 até dezembro de 2011. Quatro sismômetros Taurus-Nanometrics estão instalados em Lembang (LEM), Cimenyan (MYN), Parongpong e ao redor de Cibodas. Em meados de 2010, dois sismômetros foram transferidos de Parompong e Cibodas para o Vulcão Tangkubanperahu (TKP) e Ciater (ATR), devido a evitar ruídos das atividades agrícolas. Durante esses dois anos, a rede registrou cerca de 15 terremotos. Esta pesquisa irá analisar apenas os eventos que tiveram origem na área ao redor do Lembang.
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Distribuição da estação sismográfica (triângulo vermelho) ao redor do traço de superfície da Falha do Lembang (linha vermelha).
Um exemplo da forma de onda sísmica registrada é mostrado em (Figura 3). A coleta da chegada da onda P é baseada no seu início, que é claramente visível nos sismogramas. É mais difícil encontrar o início da onda S, especialmente no sismograma da estação MYN. Felizmente, os componentes horizontais dos sismogramas das estações LEM, TKP e ATR mostram claramente os onsets das ondas S. A captação das ondas S destas três estações poderia ser usada como orientação para encontrar a fase de onda S no sismograma da estação MYN. Há uma ou duas fases observadas na estação MYN antes da chegada da onda S. Estas fases são provavelmente produzidas a partir de reflexos devido à complicada estrutura ao norte desta estação.
Exemplos de sismograma do evento de 3 de Setembro de 2011. De cima para baixo, sismogramas registrados na estação LEM, TKP, ATR e MYN.
Métodos
O primeiro passo que deve ser feito na análise de terremotos é a determinação da localização do terremoto. A localização de um terremoto inclui uma posição geográfica, uma profundidade e um tempo de origem. O tempo de origem pode ser determinado usando o que se chama um diagrama Wadati . O resultado do diagrama Wadati é uma entrada do método de inversão de gradiente que normalmente é usado para localizar um evento. Esta é a razão pela qual este método é frequentemente utilizado como uma determinação de um único evento (SED). A estrutura de velocidade utilizada nesta etapa é adivinhada a partir de estruturas geológicas em torno da falha do Lembang. Este método de inversão foi introduzido e aplicado pela primeira vez por Geiger e chamado de método Geiger de localização de terremotos. O resultado do método SED deve ser recalculado devido à heterogeneidade da estrutura ao redor da falha do Lembang. Um método conjunto de Localização Hipocêntrica (JHD) foi proposto pela primeira vez por Douglas para acomodar o tempo residual em todas as estações (correção da estação) causado pela heterogeneidade de velocidade de localização das estações. Kissling et al. estenderam o método JHD incluindo um modelo de velocidade 1-D como parâmetro na inversão.
Para estimar o mecanismo sísmico, o momento da inversão tensora desenvolvido por Kuge é aplicado nesta pesquisa para estimar o mecanismo sísmico. A solução tensora de momento ideal é alcançada pelo melhor ajuste entre a observação e as formas de onda sintéticas através do processo de inversão. As formas de onda sintéticas são calculadas pelo método de refletividade prolongada desenvolvido por Kohketsu . A estrutura de velocidade onde essa forma de onda sintética calculada é resultado do modelo de velocidade 1-D do JHD. As formas de onda da velocidade de observação são cortadas do início da onda P ao pulso da onda S (5 a 10 s de janela) e são filtradas em 0,075-0,25 Hz usando SAC. Em alguns casos, para pequenos eventos, as formas de onda de velocidade de um evento são integradas para obter as formas de onda de deslocamento para reduzir o padrão de zumbido. Mostramos as saídas originais relacionadas com o evento de maior magnitude (Figura 4) e com o de menor magnitude (Figura 5). O ajuste entre as formas de onda de observação e as sintéticas para todos os eventos varia e é identificado pelo valor da variância (ver Figuras 4 e 5). Embora haja variação dos valores de variância, as formas de onda sintéticas ainda cobrem a tendência das formas de observação. As formas de onda de observação registradas na estação TKP parecem ruidosas e não se encaixam bem com as formas de onda sintéticas. Mesmo alguns eventos, por exemplo o evento em (Figura 5), as formas de onda de observação não podem ser identificadas nesta estação. A razão deve ser causada pela heterogeneidade da estrutura em torno do Vulcão Tangkubanperahu.
A saída completa da solução tensora de momento do evento de 28 de agosto de 2011 (terremoto de maior magnitude). As linhas pretas são formas de onda de observação e as linhas vermelhas são de cálculo.
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A saída completa da solução tensora de momento do evento de 22 de Setembro de 2011 (terremoto de menor magnitude). As linhas pretas são formas de onda de observação e as linhas vermelhas são de cálculo.
Localização do terremoto e mecanismo focal
Os hipocentros SED relocalizados obtidos usando o método JHD para todos os eventos listados em (Tabela 1) e suas soluções de dupla solução de tensor de momento listadas em (Tabela 2) são plotados em (Figuras 6 e 7). A maioria deles parece ter relação com a falha do Lembang. Apenas dois eventos muito superficiais (a uma profundidade inferior a 5,0 km) estão localizados na parte leste e, portanto, é improvável que tenham relação com a falha do Lembang.
Mecanismos focais de todos os eventos. O número acima de cada bola de praia é o número do evento listado na (Tabela 2). Os pontos vermelhos são epicentros de distribuição e os triângulos vermelhos são localizações de estações sísmicas. A linha sólida vermelha é o traço superficial exposto da Falha do Lembang, enquanto a linha tracejada vermelha é uma possível extensão da Falha do Lembang e a linha tracejada azul é outro segmento hipotético da Falha do Lembang.
Secção transversal de todos os mecanismos focais ao longo da linha AB (esquerda) e ao longo da linha CD (direita) em (Figura 6 ). A linha tracejada vermelha é uma possível extensão da falha do Lembang, enquanto a linha tracejada azul é outro segmento hipotético da falha do Lembang, e a linha sólida vermelha está relacionada à falha do Lembang.
Os eventos relacionados à falha do Lembang sugerem fortemente que esta falha tem uma cinemática esquerda-lateral com um componente de ligeira confiança. O movimento vetorial NNE da placa australiana (e,g. ) pode ter sido responsável pela reversão cinemática da falha Lembang após o seu movimento vertical gravitacional inicial. O movimento inicial do segmento leste da falha pode ter sido desencadeado pela erupção cataclísmica do vulcão Sunda como explicado por Van Bemmelen , e o do segmento oeste pela erupção cataclísmica do vulcão Proto-Tangkubanperahu como deduzido por Nossin et al. mas os movimentos subsequentes devem ter sido desencadeados pela lenta acumulação de tensão do movimento NNE da placa australiana. Poderia ser deduzido aqui que embora a falha do Lembang tenha sido formada cinemáticamente como uma falha normal, ela foi revertida cinemáticamente para uma falha de ataque-lateral esquerdo com um componente de confiança (dip-slip). Esta poderia ser uma explicação para a ocorrência de linhas de corte com componente horizontal relatada por Tjia (1968).
O traço de superfície amplamente reconhecido do Lembang falha estende-se por cerca de 15 km na ESE – WSW (Figura 1) com um strike de ~ N282°E. Os eventos 2, 3, 4, 5, 8 e 9 são distribuídos numa área a oeste deste conhecido traço de superfície da Falha do Lembang (Figura 6). Como os hipocentros para estes eventos estão a alguma distância deste traço de superfície, eles parecem à primeira vista não estar relacionados com a falha do Lembang. Mas os golpes dos planos de falha designados (I) na (Tabela 2) são bastante consistentes com o golpe da falha do Lembang. A sua distribuição vertical ao longo da secção transversal AB indicada na (Figura 7) também se alinha bem com uma possível extensão ocidental da falha do Lembang, assumindo o mergulho quase vertical que é consistente com os planos de falha estimados. Por estas razões, interpretamos estes eventos para estar relacionados com a falha do Lembang. Isto implica que a falha do Lembang se estende pelo menos 10 km mais para oeste do que seria inferido a partir do seu traço de superfície. Consequentemente, deve existir uma linha de falha que se estenda ligeiramente para oeste a partir do ponto final da falha do Lembang. Esta linha pode ser ligada à linha de falha existente do Lembang e morfologicamente não exposta (linha de traço na Figura 6), ou é um segmento diferente da falha do Lembang. Com base no mapeamento regional das características morfológicas, Horspool et al. notificaram que no extremo oeste, a linha de falha é ligeiramente enganchada em direção ao sul mostrando uma forma de cavalinha. No extremo sul desta forma de cavalinha, outra possível linha de falha estende-se quase paralelamente à falha do Lembang, onde ao norte desta linha, os eventos 2, 3, 4, 5, 8, 9 são distribuídos. Portanto, nós simplesmente interpretamos que esses eventos estavam relacionados com esta linha que é provavelmente outro segmento da falha do Lembang. A partir destes eventos, também podemos afirmar a geometria da falha Lembang. O ataque médio é de cerca de 277° que não é tão diferente com a linha de tendência superficial de 282°, o mergulho é de cerca de 85° e o ancinho é de cerca de 35°.
Resultado da medição GPS do azimute de deslizamento da placa australiana produziu uma direção média de ~ N20-21°E . Como a tendência geral da falha do Lembang é N282°E (Figura 8), portanto a possível cinemática da falha deve ter um componente lateral esquerdo. A direção geral do eixo de pressão de todos os eventos distribuídos na parte ocidental da falha do Lembang dá evidências a esta idéia. A direção média desses eventos é oblíqua do eixo lateral esquerdo com um eixo de pressão médio de N 225,3° E. Isto pode explicar o desenvolvimento da característica da forma do cavalo entre a linha de falha existente do Lembang e a linha adicional proposta como um jog transtensional. Uma nova geometria esquemática da falha do Lembang é apresentada em (Figura 9).
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Componentes horizontais de pressão (par de flechas apontando para fora) e vectores de tensão (par de flechas apontando para dentro).
Uma geometria esquemática modificada da Falha do Lembang.
Os eventos ocorridos na parte oriental da falha do Lembang são distribuídos numa área onde uma estrutura de graben se desenvolveu durante a erupção cataclísmica do Vulcão Sunda em cerca de 0.2-0.18 Ma . Um par de falhas orientadas a E-W no norte e sul faz fronteira com este Graben . A fronteira sul é então reconhecida como o segmento leste da falha do Lembang. Esta estrutura geológica inicial influencia a evolução tectônica local como indicado pelos eventos 1, 6, e 7. Os mecanismos focais destes eventos, particularmente os eventos 1 e 7, sugerem uma aparente componente normal da falha (colapsos gravitacionais). Os eventos 1 e 7 podem estar relacionados com falhas menores na área de Graben ao norte da falha do Lembang. Devido à sua posição (Figura 7) e ao seu mecanismo focal, o evento 6 pode estar relacionado com a parte leste do Lembang. A componente esquerda-lateral óbvia do evento 6 é consistente com a dos eventos distribuídos a oeste da falha de Lembang, sugerindo fortemente a cinemática esquerda-lateral da falha de Lembang.
Estrutura da velocidade
A estrutura 1-D incluindo as velocidades das ondas P e S (Tabela 3) obtida pelo método JHD é apresentada como gráficos de Profundidade vs. Velocidade (Figura 10). A interpretação é dada nesta figura. Três camadas podem ser distinguidas do gráfico Vp, ou seja, valores altos de Vp a profundidades superiores a 6 km, com uma excepção do que se encontra a 18 km, Vp moderado a profundidades de ~6 a ~0,75 km e Vp baixo a profundidades inferiores a 0,75 km. Os valores de Vp altos, moderados e baixos são superiores a 4,0, 3,0-4,0 e 2,0-3,0 km/s, respectivamente. Duas camadas podem ser distinguidas do gráfico Vs, ou seja, Vs altos a profundidades superiores a 6 km e Vs baixos a profundidades inferiores a 6 km. A gama de valores de Vs altos e baixos é superior e inferior a 2,5 km/s, respectivamente. Duas camadas podem ser distinguidas do gráfico Vp/Vs, ou seja, Vp/Vs alto a profundidades superiores a 0,75 km e Vp/Vs baixo a profundidades inferiores a 0,75 km. O intervalo de valores de Vp/Vs altos e baixos é superior e inferior a 1,5, respectivamente. Assim, a configuração da estratigrafia em torno da falha pode ser deduzida compondo três camadas, ou seja, Vp/Vs alto com Vp alto e Vs baixo (menos de 6 km), Vp/Vs alto com Vp moderado e Vs baixo no meio (6 – 0,75 km), e Vp/Vs baixo com Vp baixo e Vs baixo no topo (menos de 0,75 km). O limite superior desta camada está provavelmente a uma profundidade entre 0,5 a 1 km, indicada por diminuições proeminentes de Vp/Vs e Vp. Assume-se que este limite se encontra a 0,75 km. O limite inferior está provavelmente a uma profundidade entre 5 a 8 km, indicada por diminuições proeminentes de Vs e Vp. Assume-se que este limite inferior está a 6 km. Os Vs são relativamente baixos nas camadas superior e média com uma flutuação subtil.
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Gráficos de Vp/Vs, Vp e Vs, camadas interpretadas com base em Vp/Vs, Vp e Vs (cores cinza) e sua comparação com a estratigrafia geral da área de estudo.
Vp/Vs baixos com Vp baixos na camada superior podem se correlacionar com grande relação de aspecto do conteúdo de água em poros de rochas. Takei relata que os poros cheios de água têm um efeito diferente na velocidade sísmica e na razão de Poisson, que depende da forma dos poros. Os poros cheios de água com uma pequena razão de aspecto diminuem a velocidade sísmica com o aumento da razão de Poisson. Os poros cheios de água de uma grande razão de aspecto, no entanto, podem diminuir ligeiramente a razão de Poisson com a diminuição da velocidade sísmica. Desta perspectiva, Vp/Vs altos com Vp moderados e Vs baixos na camada média podem indicar uma razão de aspecto menor do conteúdo de água desta camada em comparação com a da camada superior. Vp/Vs baixos com Vp altos e Vs baixos na camada inferior podem indicar a menor razão de aspecto do conteúdo de água em comparação com a das camadas média e superior.
Em comparação com a geologia geral da área de estudo (Figura 11), a camada superior deve representar a camada vulcânica quaternária. As camadas média e inferior devem representar a camada sedimentar terciária ou cave de acordo com Satake e Harjono .
Um mapa geológico modificado de Sunardi& Kimura e Horspool et al . (2011). A linha de falha Lembang foi identificada por Horspool et al. (2011) com base em características morfológicas no modelo de elevação digital SRTM de grade de cerca de 90 m, mostrando um comprimento de mais de 30 km excluindo o segmento identificado neste estudo. O perfil estratigráfico longitudinal norte-sul esquemático da bacia de Bandung e sua área adjacente foi inferido a partir do mapa geológico, mostrando unidades de rochas quaternárias e pré-quaternárias e seus limites a cerca de 1 km de profundidade.
As correções da estação obtidas a partir do método JHD são tabuladas em (Tabela 4). A correção negativa da estação no LEM é observada para ocorrer na rocha-mãe e as positivas são aquelas em rochas sedimentares ou meteorológicas. Isto significa que as ondas chegaram mais cedo às estações em rochas rochosas do que às estações em rochas sedimentares ou meteorológicas. Pujol obteve correção de valor negativo relacionado a anomalias de alta velocidade e vice versa a partir de dados de Loma Prieta, Califórnia, sequência de choque principal após choque. O nosso resultado mostra uma indicação semelhante à de Loma Prieta. O valor negativo em LEM está relacionado com o afloramento de rochas ígneas (anomalias de alta velocidade) ao longo da falha de Lembang. As mais em TKP, MYN e ATR estão relacionadas com a zona vulcânica (anomalias de baixa velocidade).
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Conclusions
A partir desta investigação, foi revelada estratigrafia da área de estudo com base em Vp, Vs e Vp/Vs, consistindo em três camadas. Numa perspectiva de proporção de aspecto de conteúdo de água, a camada superior com baixo Vp/Vs, baixo Vp e baixo Vs é composta por rochas com maior proporção de aspecto de conteúdo de água. A camada inferior com altos Vp/Vs, altos Vp e altos Vs é composta de rochas com menor relação de aspecto de conteúdo de água. Em comparação com a geologia geral da área, a camada superior deve representar a camada vulcânica quaternária, e as camadas média e inferior devem representar a camada sedimentar terciária.
O mecanismo de origem dos terremotos ao longo da falha do Lembang é a falha esquerda-lateral. Todos os eventos ocidentais estão provavelmente relacionados a um novo segmento da falha do Lembang. Este novo segmento é talvez desenvolvido pela pressão da placa australiana indicada pela característica de cavalinha. Dois eventos orientais rasos estão relacionados com as falhas menores e causados por um colapso gravitacional.