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BSGF - Earth Sci. Bull.
Volume 193, 2022
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Article Number | 5 | |
Number of page(s) | 16 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/bsgf/2022005 | |
Published online | 21 June 2022 |
A 20 year-long GNSS solution across South-America with focus in Chile
1
Laboratoire de Géologie – CNRS UMR 8538, École normale supérieure – PSL University, Paris, France
2
Université de Paris, Institut de Physique du Globe de Paris, CNRS, 75005 Paris, France
3
Université Côte d’Azur, IRD, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Géoazur, 250 rue Albert Einstein, Sophia Antipolis, 06560 Valbonne, France
* Corresponding author: klein@geologie.ens.fr
Received:
25
November
2021
Accepted:
22
January
2022
Over the last 3 decades, GPS measurements have been instrumental in quantifying tectonic plates current motion and deformation. Complex patterns of deformation along the plate boundaries revealed heterogeneous coupling on the plates interface and imaged seismic segments at different stages of their seismic cycle. Along the South-American trench in Chile, where large earthquakes occur frequently, continuous GPS observations (cGPS) captured both the long-term plate motion and the transient deformations associated with the seismic cycle. Over the years, a network of hundreds of cGPS stations has been deployed all across the South-American continent by many different institutions for many different sorts of purposes ranging from geographic reference to tsunami early warning. We report here on the processing of 20 years (2000–2020) worth of data over a selection of cGPS stations, devoted to the quantification and analysis of the deformation along the Chilean subduction zone between 18°S and 40°S. We use all available data near the trench in Chile and a less dense network inside the continent where the gradient of deformation is lesser. Our database, named SOAM_GNSS_solENS, provides time series of precise daily station position, obtained from double difference (DD) processing and expressed in the International Terrestrial Reference Frame 2014 (ITRF14). These time series allow to quantify, with sub-millimetric precision, any kind of ongoing deformation process, either from tectonic origin such as interseismic deformation, co- and post-seismic displacements associated with earthquakes, transient deformation associated to seismic swarms and/or a-seismic slow-slip events, or of other origin such as hydrological loading (for ex., the Amazonian basin load) or any other type of loading affecting the surface of the Earth (tides, atmosphere, etc.). We also provide a database of coseismic displacements associated with close to 60 earthquakes of Mw larger than 6.5 that occurred over the last 20 years within the observation area. All time series are directly accessible through a deposit and we plan to make them available through a web interface that will allow any user to perform elementary operations like estimating offsets, detecting outliers, detrending, filtering and stacking. That database will evolve with time, aggregating more data. In the future, we also plan to complement that database with a rapid solution in quasi real time processed in Precise Point Positioning (PPP), and with hourly atmospheric delays associated with water vapor content of the lower layer of the atmosphere.
Résumé
Au cours des trois dernières décennies, les mesures GPS ont permis de quantifier le mouvement et la déformation actuelle des plaques tectoniques. Des modèles complexes de déformation le long des frontières des plaques ont révélé un couplage hétérogène à l’interface des plaques, et ont permis d’imager des segments sismiques à différents stades de leur cycle sismique. Le long de la fosse sud-américaine au Chili, où de grands tremblements de terre se produisent fréquemment, des observations GPS continues (cGPS) ont capturé à la fois le mouvement des plaques à long terme et les déformations transitoires associées au cycle sismique. Au fil des ans, un réseau de plusieurs centaines de stations cGPS a été déployé sur tout le continent sud-américain, par de nombreuses institutions différentes, pour toutes sortes d’applications allant de la référence géographique à l’alerte précoce aux tsunamis. Nous présentons ici le traitement de 20 années (2000–2020) de données sur une sélection de stations cGPS, consacrées à la quantification et à l’analyse de la déformation le long de la zone de subduction chilienne entre 18°S et 40°S. Nous utilisons toutes les données disponibles au Chili (proche de la fosse de subduction) et un réseau moins dense à l’intérieur du continent où le gradient de déformation est moindre. Notre base de données, nommée SOAM_GNSS_solENS, fournit des séries temporelles de position quotidienne précise des stations, obtenues par traitement en double différence (DD) et exprimées dans le système international de référence terrestre 2014 (ITRF14). Ces séries temporelles permettent de quantifier, avec une précision sub-millimétrique, tout type de processus de déformation en cours, qu’il soit d’origine tectonique comme la déformation intersismique, les déplacements co- et post-sismiques associés aux tremblements de terre, la déformation transitoire associée aux essaims sismiques et/ou aux événements de glissement lent a-sismiques, ou d’origine différentes comme les charges hydrologiques (par exemple, la charge du bassin amazonien) ou tout autre type de charge affectant la surface de la Terre (marées, atmosphère, etc.). Nous fournissons également une base de données des déplacements cosismiques associés à près de 60 séismes de Mw supérieure à 6.5, survenus au cours des 20 dernières années dans la zone d’observation et détectés par GPS. Toutes les séries temporelles sont directement accessibles via un dépôt et une interface web actuellement en développement permettra à tout utilisateur d’effectuer des opérations élémentaires telles que l’estimation des sauts, la détection des valeurs aberrantes, la correction de tendance linéaire, le filtrage et la superposition. Cette base de données évoluera avec le temps, en agrégeant davantage de données. Dans le futur, nous prévoyons également de la compléter avec une solution rapide en temps quasi réel traitée en Precise Point Positioning (PPP), et avec des séries temporelles de retards atmosphériques horaires associés au contenu en vapeur d’eau de la couche inférieure de l’atmosphère.
Key words: GNSS solution / South America / Chile / subduction / earthquake
Mots clés : solution GNSS / Amérique du Sud / Chili / subduction / séismes
© E. Klein et al., Published by EDP Sciences 2022
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