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Geologic and structural characterization of Lajas valley: Geophysical insights of its tectonic evolution
Justiniano Vélez, Chris M.
Justiniano Vélez, Chris M.
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Abstract
Southwestern Puerto Rico (SWPR) received significant attention after the 2020-ongoing seismic sequence, including earthquakes near offshore Guayanilla Canyon. Previous research suggested that this seismicity migrated onshore along left-lateral strike slip and transtensional fault systems, including Punta Montalva and South Lajas faults, respectively. Most previous geophysical work in this region was conducted through offshore seismic reflection surveys, leaving critical gaps for understanding the subsurface character of onshore faults. Strikes, dips, and depths of potentially active fault planes are important factors to comprehensively characterize faults in tectonically active regions and for future seismic hazard assessment updates. Seismic reflection profiles were collected in the Spring of 2023 and 2024 across the Quaternary alluvial deposits of Lajas Valley, SWPR, to image its subsurface geology and structure, including characterization of the South Lajas Fault (SLF). Two phases of data acquisition were completed using a 216-channel seismic system with a weight-drop source. Selected profiles spanned the N-S width of the valley perpendicular to its strike. Seismic data processing was carried out using the Seismic Unix processing system. Ground Penetrating Radar (GPR) reflection surveys were completed in Spring 2024, Fall 2024, and Spring 2025 along the same profile to characterize potential faulting in the shallow subsurface, and were processed using the R language processing package RGPR. Seismic reflection data display a southward-thickening stratigraphy with folded strata extending to 250 m depth, indicating that the SLF developed as a positive flower structure. The GPR profiles displayed two near-surface layers and discontinuous features possibly related to faulting to as shallow as 10 m depth. This information delivers new insights regarding the tectonic evolution of the Lajas Valley along SWPR as significant input for future updates to the Puerto Rico – Virgin Islands Seismic Hazard Map.
El suroeste de Puerto Rico recibió mucha atención luego de la secuencia sísmica activa en el 2020, la cual incluyó eventos localizados en el cañón de Guayanilla. Investigaciones previas han sugerido que esta sismicidad migró tierra adentro a lo largo de un sistema de fallas sinistrales y transtensionales, que incluyen Punta Montalva y la falla del sur de Lajas (“South Lajas Fault”), respectivamente. La mayor parte del trabajo geofísico en esta región fue dirigida a partir de estudios de reflexión sísmica en mar abierto, dejando brechas en el conocimiento con el fin de entender el subsuelo de las fallas en tierra. Rumbos, buzamientos y profundidades de potenciales planos de falla activos son factores críticos para caracterizar comprensivamente las fallas en regiones tectónicamente activas y para las actualizaciones de futuras evaluaciones de riesgo sísmico. Varios perfiles de reflexión sísmica fueron adquiridos en la primavera del 2023 y 2024 a lo largo del valle de Lajas que data del cuaternario en el suroeste de Puerto Rico, para visualizar la geología y estructura del subsuelo, incluyendo la caracterización de la falla del sur de Lajas. Dos fases de adquisición fueron completadas utilizando un arreglo sísmico de 216 canales con una fuente de peso de caída libre. Los perfiles seleccionados cubrieron el ancho del valle que va de norte a sur perpendicular a su rumbo. El procesamiento de datos sísmicos se llevó a cabo con el programa de procesamiento sísmico Seismic Unix. Estudios utilizando reflexión bajo un radar de penetración de subsuelo (“Ground Penetrating Radar”) fueron completados en primavera de 2024, otoño de 2024 y primavera de 2025 a lo largo de la misma localización del perfil para caracterizar fallamiento potencial en el subsuelo a poca profundidad, procesados utilizando el programa RGPR escrito en el lenguaje R. Los resultados de reflexión sísmica mostraron una estratigrafía que aumenta su grosor hacia el sur con estratos inclinados extendiendo hasta 250 m de profundidad, indicando que la falla del sur de Lajas se desarrolló como una estructura de flor positiva. Los resultados de GPR mostraron dos capas geológicas y discontinuidades que podrían asociarse a fallamiento hasta unos 10 m en el subsuelo. Esta información recoge nuevas perspectivas sobre la evolución del valle de Lajas a lo largo del suroeste de Puerto Rico como un insumo significativo para actualizaciones futuras en el mapa de riesgo sísmico para Puerto Rico y las Islas Vírgenes.
El suroeste de Puerto Rico recibió mucha atención luego de la secuencia sísmica activa en el 2020, la cual incluyó eventos localizados en el cañón de Guayanilla. Investigaciones previas han sugerido que esta sismicidad migró tierra adentro a lo largo de un sistema de fallas sinistrales y transtensionales, que incluyen Punta Montalva y la falla del sur de Lajas (“South Lajas Fault”), respectivamente. La mayor parte del trabajo geofísico en esta región fue dirigida a partir de estudios de reflexión sísmica en mar abierto, dejando brechas en el conocimiento con el fin de entender el subsuelo de las fallas en tierra. Rumbos, buzamientos y profundidades de potenciales planos de falla activos son factores críticos para caracterizar comprensivamente las fallas en regiones tectónicamente activas y para las actualizaciones de futuras evaluaciones de riesgo sísmico. Varios perfiles de reflexión sísmica fueron adquiridos en la primavera del 2023 y 2024 a lo largo del valle de Lajas que data del cuaternario en el suroeste de Puerto Rico, para visualizar la geología y estructura del subsuelo, incluyendo la caracterización de la falla del sur de Lajas. Dos fases de adquisición fueron completadas utilizando un arreglo sísmico de 216 canales con una fuente de peso de caída libre. Los perfiles seleccionados cubrieron el ancho del valle que va de norte a sur perpendicular a su rumbo. El procesamiento de datos sísmicos se llevó a cabo con el programa de procesamiento sísmico Seismic Unix. Estudios utilizando reflexión bajo un radar de penetración de subsuelo (“Ground Penetrating Radar”) fueron completados en primavera de 2024, otoño de 2024 y primavera de 2025 a lo largo de la misma localización del perfil para caracterizar fallamiento potencial en el subsuelo a poca profundidad, procesados utilizando el programa RGPR escrito en el lenguaje R. Los resultados de reflexión sísmica mostraron una estratigrafía que aumenta su grosor hacia el sur con estratos inclinados extendiendo hasta 250 m de profundidad, indicando que la falla del sur de Lajas se desarrolló como una estructura de flor positiva. Los resultados de GPR mostraron dos capas geológicas y discontinuidades que podrían asociarse a fallamiento hasta unos 10 m en el subsuelo. Esta información recoge nuevas perspectivas sobre la evolución del valle de Lajas a lo largo del suroeste de Puerto Rico como un insumo significativo para actualizaciones futuras en el mapa de riesgo sísmico para Puerto Rico y las Islas Vírgenes.
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Date
2026-05-27
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seismic reflection, GPR, faults, geophysics, Lajas Valley
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