Actualizado 19/05/2015 12:43

Un mecanismo de deslizamiento universal rige para toda clase de terremotos

Harry W. Green II, experto en terremotos profundos
Foto: I. PITTALWALA, UC RIVERSIDE.

MADRID, 19 May. (EUROPA PRESS) -

   Un mecanismo de deslizamiento universal funciona para los terremotos de todas las profundidades, desde los más profundos hasta los de la corteza terrestre.

   Es la conclusión de un estudio de geólogos de la Universidad de California, Riverside, publicado en Nature Geoscience.

   Los terremotos están etiquetados como "superficiales" si se producen a menos de 50 kilometros de profundidad y como "profunda" si suceden a entre 300 y 700 kilómetros de profundidad. Cuando se produce el deslizamiento durante estos terremotos, las fallas se debilitan, por lo que resulta importante saber cómo sucede este debilitamiento para entender el deslizamiento de los terremotos.

   "A pesar de que los terremotos de poca profundidad, el tipo que amenaza a California, deben comenzar de manera diferente a los muy profundos, nuestro nuevo trabajo demuestra que, una vez iniciados, ambos se deslizan por la misma física", afirma el experto en terremotos profundos Harry W. Green II , distinguido profesor de la División de Posgrado en el Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de California Riverside, quien dirigió el proyecto de investigación.

   "Nuestro trabajo de investigación presenta un nuevo modelo unificador de cómo funcionan los terremotos. Nuestros resultados proporcionan una comprensión más exacta de lo que sucede durante el deslizamiento del terremoto que puede conducir a mejores modelos de ordenador y a mejores predicciones de peligro de temblor sísmico", añade.

   La física del deslizamiento es la autolubricación de la falla sísmica por el flujo de un nuevo material compuesto por diminutos cristales, según informa el propio estudio. Los sismos superficiales y los profundos implican transformaciones de fase de las rocas que producen diminutos cristales de nuevas fases en las que se produce el deslizamiento.

   "Otros investigadores han sugerido que los fluidos están presentes en las zonas de fallas o se general allí --subraya Green--. Nuestro estudio muestra que no se necesitan fluidos no son necesarios para el debilitamiento de las fallas. A medida que empiezan los terremotos, se produce un calentamiento extremo en la zona de la falla. El resultado de ese calentamiento en los terremotos de poca profundidad es el comienzo de reacciones como las que tienen lugar en los terremotos profundos por lo que ambos terminan lubricándose de la misma manera".

   Green explica que en la profundidad de 300 a 700 kilómetros, la presión y la temperatura son tan altas que las rocas en este interior profundo del planeta no pueden romperse por los procesos frágiles vistos en la superficie de la Tierra. En el caso de sismos superficiales, el estrés en la falla crece lentamente en respuesta a los lentos movimientos de las placas tectónicas, comenzando el deslizamiento cuando estas tensiones exceden la fricción estática. Aunque los terremotos profundos también empiezan en respuesta a las crecientes tensiones, las rocas fluyen en lugar de romperse, salvo en condiciones especiales.

   "Estas condiciones especiales de temperatura y presión inducen a los minerales en la roca a romper otros minerales y en el proceso de esta transformación de fase se puede formar una falla y de repente moverse, irradiando temblor, igual que a poca profundidad", afirma Green.

   La investigación explica por qué las grandes fallas, como la Falla de San Andrés en California, no tienen una anomalía de flujo de calor a su alrededor. Fueron los sismos superficiales que se deslizaron por la roca molida y triturada, como imaginaron una vez los geólogos, el proceso que podía generar suficiente calor para que las principales fallas como la San Andreas sean un poco más cálidas por su longitud de lo que serían de otra manera.

   "Pero nunca se ha encontrado una región cálida como la predicha a lo largo de esas fallas -señala Green--. La conclusión lógica es que la falla debe moverse con más facilidad de lo que pensábamos por el calentamiento extremo en una zona muy delgada a largo de la falla que produce una lubricación muy débil. El volumen de material que se calienta es muy pequeño y sobrevive durante un tiempo muy corto -segundos, quizás--, seguido de muy poca generación de calor durante el deslizamiento debido a que el lubricante es muy débil".

   La nueva investigación también explica por qué son raras las fallas con cristales. A medida que empiezan los terremotos poco profundos, la temperatura se eleva localmente hasta que está lo suficientemente caliente como para iniciar una reacción química, por lo general la ruputra de arcillas o carbonatos u otras fases hídricas en la zona de la falla. Las reacciones que descomponen las arcillas o carbonatos hacen que la temperatura no se eleve más, con el calor que se utiliza en las reacciones produciendo el lubricante nanocristalino.

   Si la zona de falla no tiene fases hídricas o carbonatadas, el calentamiento repentino que comienza cuando se inicia el deslizamiento eleva la temperatura local en la falla en todo el camino hacia la temperatura de fusión de la roca. En tales casos, la masa fundida se comporta como un lubricante y la superficie de deslizamiento termina cubierta con masa fundida en lugar del lubricante nanocristalino.

   "La razón de que esto no sucede a menudo, esto es, la razón por la que no vemos una gran cantidad de fallas con cristales, es que la corteza terrestre está compuesta en gran parte de fases hídricas y carbonatadas y hasta que las rocas no tienen esass fases suelen tener feldespatos que quedan aplastados en la zona de la falla --explica Green--. Los feldespatos se descompondrán hasta arcillas durante los cien años más o menos entre los terremotos a medida que el agua se mueve a lo largo de la zona de falla. En ese caso, cuando llegue el próximo terremoto, la zona de falla estará lista con arcillas y otras fases que pueden descomponerse y el proceso se repite".

   La investigación realizó estudios de terremotos en el laboratorio --terremotos de alta presión, así como de alta velocidad_ y empleó microscopía electrónica de fricción y experimentos de fallas. El laboratorio de Green fue el primero que llevó a cabo una serie casual de experimentos, en 1989, en el tipo de rocas del manto que dan una idea a los geólogos de cómo de profundo se producen los terremotos. En el nuevo trabajo, Green y su equipo también analizaron la falla de Punchbowl, una rama ancestral de la Falla de San Andrés que ha sido exhumada por la erosión de varios kilómetros de profundidad y  hallaron materiales nanométricos dentro de la falla, según lo predicho por su modelo.

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