Stress regime and plastic deformation at depth in the Bucaramanga Seismic Nest: analysis based on focal mechanisms

Regime de tensões e deformação plástica em profundidade no Ninho Sísmico de Bucaramanga: análise baseada em mecanismos focais

Resumo

ABSTRACT: This study is an analysis of the current stress field of the Bucaramanga Seismic Nest (BSN). The regime determined from focal mechanisms for the BSN corresponds to a strike-slip type (R=0.52 y R’=1.18), where compression with a relatively horizontal orientation in the NW-SE direction (σ₁=21/313) while purely horizontal extension occurs in the NE-SW direction (σ₃= 1/43). The orientation of the intermediate stress (σ₂=69/129) suggests that the main fractures occurring in the BSN are likely semi-vertical, with lateral displacements controlled or defined by σ₁ and σ₃. The absolute magnitudes of the principal stresses are: σ₁ = 6382 MPa, σ₂ = 5003 MPa, and σ₃ = 3510 MPa. The resulting magnitude for the equivalent stress under the Von Mises yield criterion (σ_VM) is 2488 MPa, a value from which plastic deformation of the rock material in the BSN area could begin. At the depth where this seismic source is located (~150 km, in the upper mantle), materials exhibit a high capacity to withstand differential stresses without immediate fracturing, suggesting an accumulation of plastic deformation. This deformation likely releases seismic energy gradually and is associated with predominantly thermal processes.

Keywords: Bucaramanga Seismic Nest. Seismotectonics. Focal mechanisms. Stress field. Equivalent stress.

RESUMO: Este estudo analisa o campo de esforços atual do Ninho Sísmico de Bucaramanga (NSB). O regime determinado a partir dos mecanismos focais para o NSB corresponde a um tipo de falha transcorrente (R = 0,52 y R’ = 1,18), onde ocorre compressão com orientação relativamente horizontal na direção NW-SE (σ₁ = 21/313), enquanto ocorre extensão puramente horizontal na direção NE-SW (σ₃ = 1/43). A orientação do esforço intermediário (σ₂ = 69/129) sugere que as principais fraturas que ocorrem no NSB são provavelmente semiverticais, com deslocamentos laterais controlados ou definidos por σ₁ e σ₃. As magnitudes absolutas dos esforços principais são: σ₁ = 6382 MPa, σ₂ = 5003 MPa e σ₃ = 3510 MPa. A magnitude resultante para o esforço equivalente sob o critério de escoamento de Von Mises (σ_VM) é de 2488 MPa, um valor a partir do qual a deformação plástica do material rochoso na área da BSN poderia começar. Na profundidade em que esta fonte sísmica está localizada (~150 km, no manto superior), os materiais exibem uma alta capacidade de suportar esforços diferenciais sem fraturamento imediato, sugerindo um acúmulo de deformação plástica. Essa deformação provavelmente libera energia sísmica gradualmente e está associada a processos predominantemente térmicos.

Palavras-chave: Ninho Sísmico Bucaramanga. Sismotectônica. Mecanismos focais. Campo de esforços. Esforço equivalente