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IEDA

D GEOLOGICA DE CH

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la serena octubre 2015

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Primeros resultados de la validación de indices Geomorfológicos con INSAR

Toural, R.1*, Balbarani, S.2, Moreiras, S.1, Eulliades, P.2

1Conicet. Ianigla (cct). Av. Ruiz leal s/n. Parque gral. San marti n. 5500. Mendoza. 2Conicet, instituto Cediac. Facultad de ingenieri a Univ.. Nac. de Cuyo. Ciudad Universitaria. 5500.Mendoza, Argentina. *email: rtoural@mendoza-conicet.gob.ar Resumen. El objetivo principal de este trabajo es ampliar los resultados obtenidos integrando dos tipos de métodos.Por un lado, en la medición de distintos parámetros (índices) morfométricos, y por el otro el ca lculo de campos de deformacion y series temporales de deformacio n a traves del análisis de imágenes y series temporales satelitales, a fin de comprender más sobre la actividad neotectónica del piedemonte de Mendoza. Palabras Claves: neotectonica, geomorfología, peligrosidad, Andes 1 Introducción La región metropolitana de Mendoza, que incluye a la ciudad capital y poblaciones aledañas es una de las zonas más densamente pobladas del Oeste Argentino. Está ubicada en un área de elevado riesgo sísmico, y sujeta a fenómenos de deformación cortical relacionados con la subducción de la placa de Nazca por debajo de la placa Sudamericana (Figura.1). Sobre la región se han realizado estudios previos cuyo objetivo es medir la deformación cortical utilizando tecnología GPS (Global Positioning System) (Brooks et. al, 2003). Los desplazamientos medidos se han explicado en términos de subducción de la placa de Nazca debajo de la placa Sudamericana y sus efectos al otro lado de la Cordillera de los Andes, osea acumulación de esfuerzos y actividad sísmica y tectónica de intraplaca. 2 Metodología Keller y Pinter (1996) proponen los índices basados en el análisis morfométrico de la red de drenaje, los que constituyen solo aproximaciones matemáticas a distintos aspectos geormorfológicos relacionados con los procesos erosivos y deposicionales del sistema fluvial (Keller, 1986; Silva 1994). Así mismo la validez de estos índices como indicadores de la existencia de actividad neotectónica basada en su capacidad para detectar las posibles anomalías introducidas en el

sistema fluvial debido a cambios de nivel de base locales inducidos tectónicamente (Silva, 1994).Dependen por tanto de dos factores morfológicos fundamentales: la red fluvial y el relieve (interpretable en este caso como la morfología de la cuenca o subcuenca de drenaje). Para contrastar y evaluar dicho método cualitativo que intuye de manera superficial zonas con actividad neotectonica, se llevó a cabo la cadena de procesamiento interferométrico multitemporal MT-DInSAR-SBAS (Berardino et al., 2002) mediante 12 imágenes adquiridas por el instrumento japonés ALOS-PALSAR (Advanced Land Observing Satellite) que se detallan en la Tabla I.

Figura 1. Ubicación del área de interés. Se detalla la división política departamental de la zona estudiada. Al margen drcho. Así el área de estudio corresponde al centro-oeste de Argentina cubriendo una superficie de 67×110km mucho mayor a la analizada con índices geomorfológicosLos datos crudos ALOS-PALSAR (orbita ascendente) fueron adquiridos en modo FBS (Fine Beam Single Polarisation) y FBD (Fine Beam Dual Polarisation), que cubrían un período de ~4 años

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(feb. 2007 a dic. 2010) y con un lapso de revisita variado (2 a 6 meses). Se extrajeron los canales de polarización HH y se enfocaron todos los datos crudos. Se utilizó el modelo digital de elevaciones (MDE) de la misión SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) de 90m de resolución espacial (Banda C) (Rabus et al., 2003) para remover la componente de fase topográfica. Se crearon los productos interferométricos diferenciales en baja resolución (3400×1800), tales como los interferogramas y los mapas de coherencia. Posteriormente, se generaron las series temporales de deformación mediante la inversión de los interferogramas diferenciales, luego del proceso de desenrollado de fase a partir de una extensión del algoritmo minimum-cost flow (MCF) (Pepe and Lanari, 2006). Finalmente, la contribución atmosférica fue considerada mediante la aplicación de una serie de filtros conectados en cascada. Las series de tiempo fueron calculadas relativas a la primera adquisición en el tiempo (02/02/2007) y con respecto a un punto de referencia ubicado en la ciudad de Mendoza, considerado "estable" o con deformación cero.

Tabla1: 12 Adquisiciones ALOS-PALSAR Órbita Ascendente –Modo de Adquisición FBS y FBD 3 Resultados Se comparó los resultados obtenidos del análisis de los 3 índices geomorfológicos más recomendados de los numerosos que existen en la bibliografía (Strahler, 1952; Hack, 1973; Bull, 1977; Cox, 1994; Keller, 1986; Keller y Pinter, 1996): sinuosidad del frente montañoso (Smf), Indice del gradiente longitudinal de un río (SL) e Integral y curva hipsométrica (H), con el cálculo y monitoreo por imagen satelital inSAR. El Smf mide los rasgos curvilíneos de los frentes montañosos controlados por fallas. Permite evaluar el balance entre la actividad tectónica y la erosión (Bull y

McFadden, 1977; Keller y Pinter, 1996; Bull, 2007). El SL muestra las variaciones del poder erosivo a lo largo de los distintos segmentos de un río, multiplicando la pendiente del tramo por la distancia a la cabecera. Este índice es muy sensible a los cambios de pendiente, y por lo tanto permite la evaluación de la actividad tectónica y/o los cambios litológicos a lo largo del lecho del río. En tanto H mide el grado de erosión de las subcuencas. Relaciona el área y la altura de una subcuenca para calcular la distribución del volumen de roca confinado en un área determinada respecto a un rango de elevación. La curva hipsométrica es una representación gráfica de la función de la integral (Strahler, 1952). Así los índices calculados describen los rasgos más importantes para la interpretación de las estructuras que controlan la actividad tectónica de la región del piedemonte de Mendoza (figura2). La integración y comparación con las imágenes satelital de estos parámetros o índices nos muestran importantes rasgos morfotectónicos que muestran ciertos resultados importantes de cara a evaluar acumulacion o no de deformación a lo largo del piedemonte.

Figura.2 Estructuras tectónicas más importantes en la zona de estudio Con ello tenemos: 1) elevación, observando en planta 9 segmentos con fronteras laterales definidas por salientes encorvadas y

Misión Modo Día Mes Año ALOS-PALSAR FBS 02 02 2007 ALOS-PALSAR FBD 05 08 2007 ALOS-PALSAR FBD 20 09 2007 ALOS-PALSAR FBS 05 02 2008 ALOS-PALSAR FBD 07 08 2008 ALOS-PALSAR FBD 22 09 2008 ALOS-PALSAR FBS 07 02 2009 ALOS-PALSAR FBD 10 08 2009 ALOS-PALSAR FBS 10 02 2010 ALOS-PALSAR FBD 28 06 2010 ALOS-PALSAR FBD 13 08 2010 ALOS-PALSAR FBS 29 12 2010

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ST 11 TERREMOTOS, VOLCANES Y OTROS PELIGROS GEOLÓGICOS

cambios geomorfológicos y con control estructural. De Norte a Sur, los segmentos del 1 al 4 tendrían altos indices de sinusoidad del frente montañoso, indicando actividad neotectónica presente en esta área, mientras que los valores más importantes se registran entre los segmentos 5 al 7, donde interpretamos que se concentran actualmente los esfuerzos (sur del Piedemonte). Así mismo ya en el sur (cercano al río Mendoza) los valores de dicho índice para los segmentos 8 y 9 nos dan muy dispares y con poca claridad, quizás por tratarse del valle del rio Mendoza y ello podría inducir al error de análisis; Si comparamos con la conjunción de la imagen satelital inSAR podemos apreciar como en la zona sur del cerro Melocotón encontramos una zona de elevación o alteración en la vertical lo que indicaría mayor alzamiento indicando una posible actividad tectónica incipiente en dicho sector. 2) el relieve de cuencas y subcuencas representa un efecto directo de la magnitud del desplazamiento expresado por la componente vertical y horizontal de la zona. Si analizamos la diferencia de alturas entre la cima y la desembocadura (SL), siendo los ríos o cauces no permanentes sensibles a los cambios de nivel de base que tienden a alcanzar el equilibrio, y siendo la litología por la que pasa el cauce del río un factor importante. Así con el índice SL hemos calculado cambios de pendiente, lo que nos sirve para evaluar su relación con la actividad tectónica, la resistencia de las rocas y la topografía en nuestra zona observando cierto nivel de correspondencia entre ellos. Por tanto a partir de la distribución de los valores del índice SL, identificamos cierta zonación de la deformación en la que resulta dividido el Piedemonte dentro de los mismos lineamientos N-S principales. Teniendo los valores más significativos en la zona Sur del Cerro Melocotón y en la zona de Divisadero Largo. Bien acorde con la imagen que nos proporciona el cálculo relativo para levantamiento en la vertical para dichas zonas (InSAR). 3) la altura y superficie del terreno, representado por la integral hipsométrica; revelando su estado de evolución y exhibiendo contrastes significativos de la morfología de las subcuencas que derivan de procesos de erosión elevaciones causadas por cambio del nivel base. Una vez dividido el piedemonte en sus diferentes cuencas y subcuencas de los diferentes cauces permanente y no permanentes se analizó la hipsometría de las mismas resultando que los mayores niveles de cambio de nivel de base se producen en la parte centro y sur, a la altura de Chacras de Coria y alrededores. Posiblemente por alzamientos o cambios relativos en la cabecera de dichos cauces siendo en la mitad sur donde se observan los cambios más importantes (cerro Melocotón).

4. Discusión Los estudios en terreno en el piedemonte han permitido identificar las fallas con actividad cuaternaria y establecer las magitudes máximas de los sismos probables asociados a cada falla (Moreiras et al., 2014). Sin embargo, se desconoce cuál de estas trazas puede ser reactivada o dicho de otra manera no se había identificados los sectores asociados a mayor deformación dentro del piedemonte. Los índices geomorfológicos justamente intentan cubrir esta falencia que queda anecdótica sin la validación independiente de esta ténica. En este contexto, la constatación de los resultados obtenidos mediante índices geomorfológicos con el cálculo de desplazamientos INSAR permite validar la calidad de los mismos. La correlación encontrada entre los resultados de ambas técnicas es notable constituyendo un aliciente en la determinación de áreas con mayor deformación o acumulación de esfuerzos (Fig3). Pese a ello, se debe de considerar estos resultados como preliminares. Las técnicas utilizadas comprenden ventanas temporales muy dispares y están sujetas a diferentes errores ( entre otros, debidos a la calidad del DEM).

Figura 3. Resultado preliminar de la integracion de resultados InSAR y cálculo de ìndices. En azul zonascon mayor deformación.

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