Al observar de cerca la composición geométrica de las rocas donde se originan los terremotos, los investigadores de la Universidad de Brown están añadiendo un nuevo matiz a una creencia arraigada sobre las causas de los terremotos en primer lugar.
El trabajo, descrito en la revista Nature , revela que la forma en que se alinean las redes de fallas juega un papel fundamental a la hora de determinar dónde ocurrirá un terremoto y su fuerza.
Los hallazgos desafían la noción más tradicional de que es principalmente el tipo de fricción que ocurre en estas fallas lo que determina si los terremotos ocurren o no, y podrían mejorar la comprensión actual de cómo funcionan los terremotos.
«Nuestro artículo presenta una imagen muy diferente de por qué ocurren los terremotos», dijo el geofísico de Brown Victor Tsai, uno de los autores principales del artículo. «Y esto tiene implicaciones muy importantes sobre dónde esperar terremotos y dónde no esperarlos, así como para predecir dónde se producirán los terremotos más dañinos».
Las líneas de falla son los límites visibles en la superficie del planeta donde las placas rígidas que forman la litosfera de la Tierra se rozan entre sí. Tsai dice que durante décadas, los geofísicos han explicado que los terremotos ocurren cuando la tensión en las fallas aumenta hasta el punto en que las fallas rápidamente se deslizan o se rompen entre sí, liberando la presión acumulada en una acción conocida como comportamiento de deslizamiento.
Los investigadores teorizaron que el rápido deslizamiento y los intensos movimientos del suelo que siguen son el resultado de la fricción inestable que puede ocurrir en las fallas. Por el contrario, la idea es que cuando la fricción es estable, las placas se deslizan unas contra otras lentamente sin que se produzca un terremoto. Este movimiento constante y suave también se conoce como fluencia.
«La gente ha estado tratando de medir estas propiedades de fricción, como si la zona de la falla tiene fricción inestable o fricción estable y luego, basándose en mediciones de laboratorio, intentan predecir si habrá un terremoto allí o no», dijo Tsai. dicho.
«Nuestros hallazgos sugieren que podría ser más relevante observar la geometría de las fallas en estas redes de fallas, porque puede ser la geometría compleja de las estructuras alrededor de esos límites la que crea este comportamiento inestable versus estable».
La geometría a considerar incluye complejidades en las estructuras rocosas subyacentes, como curvas, huecos y pasos. El estudio se basa en modelos matemáticos y en el estudio de zonas de fallas en California utilizando datos de la base de datos de fallas cuaternarias del Servicio Geológico de EE. UU. y del Servicio Geológico de California.
El equipo de investigación, que también incluye al estudiante graduado de Brown, Jaeseok Lee, y al geofísico de Brown, Greg Hirth, ofrece un ejemplo más detallado para ilustrar cómo ocurren los terremotos. Dicen que debemos imaginarnos los defectos que se rozan entre sí como si tuvieran dientes aserrados como el filo de una sierra.
Cuando hay menos dientes o dientes que no son tan afilados, las rocas se deslizan entre sí con mayor suavidad, lo que permite el deslizamiento. Pero cuando las estructuras rocosas en estas fallas son más complejas y dentadas, estas estructuras se enganchan unas con otras y se atascan. Cuando eso sucede, aumentan la presión y eventualmente, a medida que tiran y empujan cada vez más fuerte, se rompen, separándose unos de otros y provocando terremotos.
El nuevo estudio se basa en trabajos anteriores que analizan por qué algunos terremotos generan más movimiento del suelo en comparación con otros terremotos en diferentes partes del mundo, a veces incluso aquellos de magnitud similar.
El estudio demostró que la colisión de bloques dentro de una zona de falla cuando ocurre un terremoto contribuye significativamente a la generación de vibraciones de alta frecuencia y generó la idea de que tal vez la complejidad geométrica debajo de la superficie también influye en dónde y por qué ocurren los terremotos.
Al analizar datos de fallas en California, que incluyen la conocida falla de San Andrés, los investigadores encontraron que las zonas de falla que tienen una geometría compleja debajo, lo que significa que las estructuras allí no estaban tan alineadas, resultaron tener movimientos del suelo más fuertes que las menos geométricamente complejas. zonas de falla. Esto también significa que algunas de estas zonas tendrían terremotos más fuertes, otras tendrían terremotos más débiles y algunas no tendrían terremotos.
Los investigadores determinaron esto basándose en la desalineación promedio de las fallas que analizaron. Esta relación de desalineación mide qué tan estrechamente están alineadas las fallas en una determinada región y si todas van en la misma dirección en lugar de ir en muchas direcciones diferentes.
El análisis reveló que las zonas de fallas donde las fallas están más desalineadas provocan episodios de deslizamiento en forma de terremotos. Las zonas de falla donde la geometría de las fallas estaba más alineada facilitaron un desplazamiento suave de las fallas sin terremotos.
«Comprender cómo se comportan las fallas como sistema es esencial para comprender por qué y cómo ocurren los terremotos», dijo Lee, el estudiante graduado que dirigió el trabajo.
«Nuestra investigación indica que la complejidad de la geometría de la red de fallas es el factor clave y establece conexiones significativas entre conjuntos de observaciones independientes y las integra en un marco novedoso».
Los investigadores dicen que es necesario realizar más trabajo para validar completamente el modelo, pero este trabajo inicial sugiere que la idea es prometedora, especialmente porque la alineación o desalineación de las fallas es más fácil de medir que las propiedades de fricción de las fallas. Si es válido, algún día el trabajo podrá incorporarse a modelos de predicción de terremotos .
Eso sigue estando lejos por ahora, mientras los investigadores comienzan a delinear cómo desarrollar el estudio.
«Lo más obvio que viene a continuación es intentar ir más allá de California y ver cómo se mantiene este modelo», dijo Tsai. «Esta es potencialmente una nueva forma de entender cómo ocurren los terremotos».
Más información: Victor Tsai, La geometría de la red de fallas influye en el comportamiento de fricción de los terremotos, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07518-6 . www.nature.com/articles/s41586-024-07518-6
