Artículos científicos
Spectral analysis of earthquake of august 27, 2013 occurred in the Valley of Cauca, Colombia
Lina Vanessa Girón-Lozano- Elkin de Jesús Salcedo-Hurtado
- Germán Antonio Pérez-Alcázar
Published 2020-05-28
Keywords
- Earthquakes,
- Spectral analysis,
- Deconvolution,
- Fourier transform,
- Spectrogram
- Frequency content ...More
How to Cite
Girón-Lozano, L. V., Salcedo-Hurtado, E. de J., & Pérez-Alcázar, G. A. (2020). Spectral analysis of earthquake of august 27, 2013 occurred in the Valley of Cauca, Colombia. Boletín De Geología, 42(2), 49–67. https://doi.org/10.18273/revbol.v42n2-2020003
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Abstract
This research determines the frequency content for the earthquake of august 27, 2013 with an epicenter in the county seat of Restrepo in the department of Valle del Cauca, Colombia, recorded by the Colombian Geological Service and Seismological Observatory and Geophysical Colombian Southwest. The treatment step comprises spectral analysis through the deconvolution process that depends on the composition of the instrumental seismological station, the calculation of the spectrogram that describes the time evolution of the frequency content and dynamic range in units of decibels (dB) and the Fourier transform. Then the ratio of frequency content with the geology of the area where seismic stations are located is determined. It is established that although high periods are described in the signal received in each of the stations, the temporal evolution of the seismic waves shows that the frequencies found in the Fourier spectra are variable and depend on the geological conditions but not on the instrumental parameters, so that soil deposits behave as filters for high frequency energy.
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References
Ambraseys, N.N. (1977). Earthquakes and drifting continents. In: V. Fuchs (ed.). Forces of Nature (pp. 235-264). London: Thames and Hudson.
Anderson, J.G.; Bodin, P.; Brune, J.N.; Prince, J.; Singh, S.K.; Quass, R.; Onate, M. (1986). Strong ground motion from the Michoacan, Mexico Earthquake. Science, 233(4768), 1043-1049. doi: 10.1126/science.233.4768.1043
Álvarez-Rubio, S. (1999). El efecto local sobre el movimiento sísmico del suelo: Fenomenología y resultados recientes. Física de la Tierra, 11, 141-173.
Arévalo-Caro, M.N.; Alfaro-Castillo, A.J. (2002). Contenidos frecuenciales de sismos Colombianos registrados en BOCO y en SDV (1994-1996). I Congreso Colombiano de Sismología, Bogotá, Colombia.
Benito, B.; Cabañas, L. (1999). Caracterización del movimiento del suelo en ingeniería sísmica. Física de la Tierra, 11, 49-79.
Beresnev, I.; Wen, K.L.; Yeh, Y.T. (1995). Seismological evidence for nonlinear elastic ground behavior during large earthquakes. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 14(2), 103-114. doi: 10.1016/0267-7261(94)00036-G
Bolzan, M.J. (2004). Análise da transformada em ondeletas aplicada em sinal geofísico. Revista Brasileira de Ensino de Física, 26(1), 37-41.
Bommer, J. (1994). Sismología para ingenieros. Papeles Técnicos UCA, Serie: Fundamentos. F93001. Universidad Centroamericana "José Simeón Cañas".
Cahuari, A.; Tavera, H. (2007). Cálculo de la Magnitud Local (ML) a partir de registros de aceleración: Aplicación a sismos ocurridos en Perú. Boletín de la Sociedad Geológica del Perú, 102, 117-126.
Caillot, V.; Bard, P.Y. (1990). Characterizing site effects for earthquake regulations in the French seismicity context: a statistical analysis. 9th European Conference on Earthquake Engineering, Moscow, Russia.
Campbell, K.W. (1985). Strong motion attenuation relations: a ten-year perspective. Earthquake Spectra, 1(4), 759-804. doi: 10.1193/1.1585292
Chang, C.; Tang, Y.; Mok, C.; Tang, H.; Power, M.; Stepp, J. (1991). Development of shear modulus curves based on Lotung downhole ground motion data. 2nd International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics. Saint Louis, USA.
Dimaté, C.; Romero, J.; Ojeda, A.; Arcila, M.; Alvarado, C. (2005). Caracterización de Fuentes Sísmicas. Informe No.1-8. Estudio de Microzonificación Sísmica de Santiago de Cali. Subproyecto de Sismotectónica. Bogotá.
Figueroa-Soto, A.; Clemente-Chávez, A.; Zúñiga-Dávila, F.R. (2010). Deconvolución de sismogramas digitales y determinación del ruido sísmico para el sismógrafo Trillium 120 instalado en el campus Juriquilla de la UNAM. Bol-e Órgano de comunicación electrónica del Centro de Geociencias de la UNAM, 6(1).
Gómez, J.; Montes, N.E.; Nivia, Á.; Diederix, H. (2015). Mapa Geológico de Colombia 2015. Escala 1:1 000 000. Servicio Geológico Colombiano, 2 hojas. Bogotá.
Güralp Systems. (2009a). Sheet for PASSCAL sensor - Güralp CMG-3 ESP. Page B.6. Güralp.
Güralp Systems. (2009b). CMG-5T Triaxial Accelerometer Operator's guide Part No. MAN-050-0001. Issue E. Güralp. https://www.guralp.com/documents/html/MAN-050-0001/
Güralp Systems. (2009c). MAN-030-0001 - Güralp 3T Operator's guide. Güralp. http://www.guralp.com/documents/html/MAN-030-0001/
Güralp Systems. (2009d). CMG-DM24 Mk3 Digitalizer. Operator´s guide Part No. MAN-D24-0004. Güralp. https://www.guralp.com/documents/html/MAN-D24-0004/
Havskov, J.; Alguacil, G. (2004). Instrumentation in Earthquake Seismology. Vol. 358. Dordrecht: Springer.
Havskov, J.; Ottemöller, L. (2005). SEISAN Version 8.1 - introductory training course. Norway: Bergen University.
Hays, W. (1989). Aspectos fundamentales de la geología y la sismología para la microzonación sísmica. Física de la Tierra, 1, 217-250.
ISC. (2013). International Seismological Center. http://www.isc.ac.uk/iscbulletin/search/fmechanisms/
Joyner, W.B.; Fumal, T.E. (1984). Use of measured shear-wave velocity for predicting geologic site effects on strong ground motion. 8th World Conference on Earthquake Engineering. San Francisco, USA.
Kromer, R.P. (2006). Evaluation of the Kinemtrics/Quanterra Q330HR Remote Seismic System for IRIS/GSN. Sandia Natiaonal Laboratories.
López-Cardona, M.C. (2006). Análisis de deformación tectónica en los piedemontes de las Cordilleras Central y Occidental del Valle del Cauca, Colombia - Contribuciones Paleosísmicas. Tesis de Maestría, Universidad EAFIT, Medellín, Colombia.
Mora, D. (2014). Análisis espectral de datos sísmicos PP y PS para caracterizar un yacimiento, Campo Blackfoot, Canadá. Tesis, Universidad Simón Bolívar, Sartenejas, Venezuela.
Moya, B. (2009). Análisis tiempo-frecuencia de la señal de vibración de un cambiador de tomas de carga. Tesis, Universidad Carlos III de Madrid, Leganés, España.
Nivia-Guevara, A. (2001). Mapa geológico del departamento del Valle del Cauca. Escala 1: 250.000. Memoria explicativa. INGEOMINAS.
Ordóñez-Piscoya, J.A. (2005). Cálculo de la energía liberada por sismos a distancias telesísmicas mediante el método de la integral del espectro de potencia de las ondas de volumen. Tesis, Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, Lambayeque, Perú.
OSSO. (2013). Evento sísmico del 27 de agosto de 2013 “Restrepo, Valle del Cauca”. Osso Informa, Informe No.6. Universidad del Valle.
Paris, G.; Manchatte, M.N., Dart, R.L.; Haller, K.M. (2000). Map and database of Quaternary faults and folds of Colombia and its offshore regions. U.S. Geological Survey. Open-File Report 00-0284.
Rodríguez, M. (2005). Caracterización de la respuesta sísmica de los suelos. Aplicación a la ciudad de Barcelona. PhD Tesis, Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, España.
Rochal, E. (2011). Conformación de la base de datos sísmicos para los registros de la Estación JUR1. Tesis, Universidad Autónoma de Querétaro, Juriquilla, México.
Rogers, A.M.; Tinsley, J.C.; Borcherdt, R.D. (1984). Geographic variation in ground shaking as a function of changes in near-surface properties and geological structure near Los Angeles, California. 8th World Conference on Earthquake Engineering. San Francisco, USA.
SAC. (2011). SAC User´s Guide. http://www.iris.edu/software/sac/manual/intro.html
Salcedo-Hurtado, E.J.; Alvarado-Flórez, C.E. (2007). Intensidades del sismo de Pizarro - Chocó del 15 de noviembre de 2004 en Cali - Colombia. Revista Épsilon, 9, 57-72.
Salgado, M.A.; Bernal, G.A.; Yamín, L.E.; Cardona, O.D. (2010). Evaluación de la amenaza sísmica de Colombia. Actualización y uso en las nuevas normas colombianas de diseño sismo resistente NSR-10. Revista de Ingeniería, 32, 28-37.
Shearer, P.M.; Prieto, G.A.; Hauksson, E. (2006). Comprehensive analysis of earthquake source spectra in southern California. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 111(B6). doi: 10.1029/2005JB003979
Sierra, J.; Marín, W.; Bonilla, M.; Campos, H. (2008). Descomposición espectral: nueva tecnología de frontera para la caracterización sísmica de yacimientos. XIV Congreso Venezolano de Geofísica. Caracas, Venezuela.
Smith, J.O. (2007). Mathematics of the Discrete Fourier Transform (DFT) with audio applications. 2nd ed. Editorial Booksurve Publishing.
Toshniwal (2014). Toshniwal Technologies PVT. Limited. Reftek Trimble.
Woodward - Clyde Consultants. (1983). Seismic hazard evaluation Calima III Project. Consorcio Integral - Planes Ltda. Ingenieros Consultores 1ra. parte. Corporación Autónoma Regional del Cauca (CVC), Colombia, 116p.
Yuan, X.; Cai, L. (2003). Gearbox diagnosis using a modified Fourier series. IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2003). Kobe, Japan.
Anderson, J.G.; Bodin, P.; Brune, J.N.; Prince, J.; Singh, S.K.; Quass, R.; Onate, M. (1986). Strong ground motion from the Michoacan, Mexico Earthquake. Science, 233(4768), 1043-1049. doi: 10.1126/science.233.4768.1043
Álvarez-Rubio, S. (1999). El efecto local sobre el movimiento sísmico del suelo: Fenomenología y resultados recientes. Física de la Tierra, 11, 141-173.
Arévalo-Caro, M.N.; Alfaro-Castillo, A.J. (2002). Contenidos frecuenciales de sismos Colombianos registrados en BOCO y en SDV (1994-1996). I Congreso Colombiano de Sismología, Bogotá, Colombia.
Benito, B.; Cabañas, L. (1999). Caracterización del movimiento del suelo en ingeniería sísmica. Física de la Tierra, 11, 49-79.
Beresnev, I.; Wen, K.L.; Yeh, Y.T. (1995). Seismological evidence for nonlinear elastic ground behavior during large earthquakes. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 14(2), 103-114. doi: 10.1016/0267-7261(94)00036-G
Bolzan, M.J. (2004). Análise da transformada em ondeletas aplicada em sinal geofísico. Revista Brasileira de Ensino de Física, 26(1), 37-41.
Bommer, J. (1994). Sismología para ingenieros. Papeles Técnicos UCA, Serie: Fundamentos. F93001. Universidad Centroamericana "José Simeón Cañas".
Cahuari, A.; Tavera, H. (2007). Cálculo de la Magnitud Local (ML) a partir de registros de aceleración: Aplicación a sismos ocurridos en Perú. Boletín de la Sociedad Geológica del Perú, 102, 117-126.
Caillot, V.; Bard, P.Y. (1990). Characterizing site effects for earthquake regulations in the French seismicity context: a statistical analysis. 9th European Conference on Earthquake Engineering, Moscow, Russia.
Campbell, K.W. (1985). Strong motion attenuation relations: a ten-year perspective. Earthquake Spectra, 1(4), 759-804. doi: 10.1193/1.1585292
Chang, C.; Tang, Y.; Mok, C.; Tang, H.; Power, M.; Stepp, J. (1991). Development of shear modulus curves based on Lotung downhole ground motion data. 2nd International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics. Saint Louis, USA.
Dimaté, C.; Romero, J.; Ojeda, A.; Arcila, M.; Alvarado, C. (2005). Caracterización de Fuentes Sísmicas. Informe No.1-8. Estudio de Microzonificación Sísmica de Santiago de Cali. Subproyecto de Sismotectónica. Bogotá.
Figueroa-Soto, A.; Clemente-Chávez, A.; Zúñiga-Dávila, F.R. (2010). Deconvolución de sismogramas digitales y determinación del ruido sísmico para el sismógrafo Trillium 120 instalado en el campus Juriquilla de la UNAM. Bol-e Órgano de comunicación electrónica del Centro de Geociencias de la UNAM, 6(1).
Gómez, J.; Montes, N.E.; Nivia, Á.; Diederix, H. (2015). Mapa Geológico de Colombia 2015. Escala 1:1 000 000. Servicio Geológico Colombiano, 2 hojas. Bogotá.
Güralp Systems. (2009a). Sheet for PASSCAL sensor - Güralp CMG-3 ESP. Page B.6. Güralp.
Güralp Systems. (2009b). CMG-5T Triaxial Accelerometer Operator's guide Part No. MAN-050-0001. Issue E. Güralp. https://www.guralp.com/documents/html/MAN-050-0001/
Güralp Systems. (2009c). MAN-030-0001 - Güralp 3T Operator's guide. Güralp. http://www.guralp.com/documents/html/MAN-030-0001/
Güralp Systems. (2009d). CMG-DM24 Mk3 Digitalizer. Operator´s guide Part No. MAN-D24-0004. Güralp. https://www.guralp.com/documents/html/MAN-D24-0004/
Havskov, J.; Alguacil, G. (2004). Instrumentation in Earthquake Seismology. Vol. 358. Dordrecht: Springer.
Havskov, J.; Ottemöller, L. (2005). SEISAN Version 8.1 - introductory training course. Norway: Bergen University.
Hays, W. (1989). Aspectos fundamentales de la geología y la sismología para la microzonación sísmica. Física de la Tierra, 1, 217-250.
ISC. (2013). International Seismological Center. http://www.isc.ac.uk/iscbulletin/search/fmechanisms/
Joyner, W.B.; Fumal, T.E. (1984). Use of measured shear-wave velocity for predicting geologic site effects on strong ground motion. 8th World Conference on Earthquake Engineering. San Francisco, USA.
Kromer, R.P. (2006). Evaluation of the Kinemtrics/Quanterra Q330HR Remote Seismic System for IRIS/GSN. Sandia Natiaonal Laboratories.
López-Cardona, M.C. (2006). Análisis de deformación tectónica en los piedemontes de las Cordilleras Central y Occidental del Valle del Cauca, Colombia - Contribuciones Paleosísmicas. Tesis de Maestría, Universidad EAFIT, Medellín, Colombia.
Mora, D. (2014). Análisis espectral de datos sísmicos PP y PS para caracterizar un yacimiento, Campo Blackfoot, Canadá. Tesis, Universidad Simón Bolívar, Sartenejas, Venezuela.
Moya, B. (2009). Análisis tiempo-frecuencia de la señal de vibración de un cambiador de tomas de carga. Tesis, Universidad Carlos III de Madrid, Leganés, España.
Nivia-Guevara, A. (2001). Mapa geológico del departamento del Valle del Cauca. Escala 1: 250.000. Memoria explicativa. INGEOMINAS.
Ordóñez-Piscoya, J.A. (2005). Cálculo de la energía liberada por sismos a distancias telesísmicas mediante el método de la integral del espectro de potencia de las ondas de volumen. Tesis, Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, Lambayeque, Perú.
OSSO. (2013). Evento sísmico del 27 de agosto de 2013 “Restrepo, Valle del Cauca”. Osso Informa, Informe No.6. Universidad del Valle.
Paris, G.; Manchatte, M.N., Dart, R.L.; Haller, K.M. (2000). Map and database of Quaternary faults and folds of Colombia and its offshore regions. U.S. Geological Survey. Open-File Report 00-0284.
Rodríguez, M. (2005). Caracterización de la respuesta sísmica de los suelos. Aplicación a la ciudad de Barcelona. PhD Tesis, Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, España.
Rochal, E. (2011). Conformación de la base de datos sísmicos para los registros de la Estación JUR1. Tesis, Universidad Autónoma de Querétaro, Juriquilla, México.
Rogers, A.M.; Tinsley, J.C.; Borcherdt, R.D. (1984). Geographic variation in ground shaking as a function of changes in near-surface properties and geological structure near Los Angeles, California. 8th World Conference on Earthquake Engineering. San Francisco, USA.
SAC. (2011). SAC User´s Guide. http://www.iris.edu/software/sac/manual/intro.html
Salcedo-Hurtado, E.J.; Alvarado-Flórez, C.E. (2007). Intensidades del sismo de Pizarro - Chocó del 15 de noviembre de 2004 en Cali - Colombia. Revista Épsilon, 9, 57-72.
Salgado, M.A.; Bernal, G.A.; Yamín, L.E.; Cardona, O.D. (2010). Evaluación de la amenaza sísmica de Colombia. Actualización y uso en las nuevas normas colombianas de diseño sismo resistente NSR-10. Revista de Ingeniería, 32, 28-37.
Shearer, P.M.; Prieto, G.A.; Hauksson, E. (2006). Comprehensive analysis of earthquake source spectra in southern California. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 111(B6). doi: 10.1029/2005JB003979
Sierra, J.; Marín, W.; Bonilla, M.; Campos, H. (2008). Descomposición espectral: nueva tecnología de frontera para la caracterización sísmica de yacimientos. XIV Congreso Venezolano de Geofísica. Caracas, Venezuela.
Smith, J.O. (2007). Mathematics of the Discrete Fourier Transform (DFT) with audio applications. 2nd ed. Editorial Booksurve Publishing.
Toshniwal (2014). Toshniwal Technologies PVT. Limited. Reftek Trimble.
Woodward - Clyde Consultants. (1983). Seismic hazard evaluation Calima III Project. Consorcio Integral - Planes Ltda. Ingenieros Consultores 1ra. parte. Corporación Autónoma Regional del Cauca (CVC), Colombia, 116p.
Yuan, X.; Cai, L. (2003). Gearbox diagnosis using a modified Fourier series. IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2003). Kobe, Japan.