11.1: ¿Qué es un terremoto?

Un terremoto es el temblor causado por la ruptura (rotura) y posterior desplazamiento de rocas (un cuerpo de roca que se mueve con respecto a otro) debajo de la superficie de la Tierra.

Un cuerpo de roca que está bajo tensión se deforma. Cuando la roca ya no puede soportar la deformación, se rompe y los dos lados se deslizan uno junto al otro. La mayoría de los sismos ocurren cerca de los límites de placas, pero no necesariamente justo en un límite, y no necesariamente incluso en una falla preexistente.

El principio de ingeniería de la deformación elástica, que puede ser utilizado para entender los sismos, se ilustra en la Figura\(\PageIndex{1}\). La tensión aplicada a una roca, típicamente debido al movimiento continuo de la placa, da como resultado la deformación o deformación de la roca (Figura\(\PageIndex{1}\) b). Debido a que la mayoría de las rocas son fuertes (a diferencia de la arena suelta, por ejemplo), puede soportar una cantidad significativa de deformación sin romperse. Pero cada roca tiene un límite de deformación y se romperá (romperá) una vez que se alcance ese límite. En ese punto, en el caso de rocas dentro de la corteza, la roca se rompe y hay desplazamiento a lo largo de la superficie de ruptura (Figura\(\PageIndex{1}\) c). La magnitud del sismo depende de la extensión del área que se rompe (el área de la superficie de ruptura) y la cantidad promedio de desplazamiento (deslizamiento).

Figura\(\PageIndex{1}\) Representación del concepto de deformación elástica y ruptura. El límite de la placa se muestra como una línea roja discontinua. En b las dos placas se mueven como muestran las flechas, pero están bloqueadas contra cada una a lo largo del límite de la placa por lo que ambas se están deformando y las rocas están estresadas. En c se ha producido una ruptura a lo largo del límite y se libera la tensión.

El concepto de superficie de ruptura, que es crítico para entender los sismos, se ilustra en la Figura\(\PageIndex{2}\). Un sismo no ocurre en un punto, ocurre sobre una zona dentro de un avión, aunque no necesariamente un plano plano. Dentro del área de la superficie de ruptura, la cantidad de desplazamiento es variable (Figura\(\PageIndex{2}\)) y, por definición, disminuye a cero en los bordes de la superficie de ruptura porque la roca más allá de ese punto no se desplaza en absoluto. La extensión de una superficie de ruptura y la cantidad de desplazamiento dependerán de una serie de factores, incluyendo el tipo y la resistencia de la roca, y el grado en que se estresó de antemano.

Figura\(\PageIndex{2}\) A superficie de ruptura (rosa oscuro), en un plano de falla de inmersión pronunciada (rosa claro). El diagrama representa una parte de la corteza que puede tener hasta decenas o cientos de kilómetros de largo. La superficie de ruptura es la parte del plano de falla a lo largo del cual se produjo el desplazamiento. En este ejemplo, el lado cercano de la falla se mueve hacia la izquierda, y las longitudes de las flechas dentro de la superficie de ruptura representan cantidades relativas de desplazamiento.

La ruptura sísmica no ocurre de una vez; comienza en un solo punto y se extiende rápidamente a partir de ahí. Dependiendo de la extensión de la superficie de ruptura, la propagación de fallas desde el punto de inicio generalmente se completa en segundos a varias decenas de segundos (Figura\(\PageIndex{3}\)). El punto de inicio no está necesariamente en el centro de la superficie de ruptura; puede estar cerca de un extremo, cerca de la parte superior o cerca de la parte inferior.

Figura\(\PageIndex{3}\) Propagación de fallas en una superficie de ruptura. En este caso, la falla comienza en la flecha pesada azul oscuro en el centro y se propaga hacia afuera, llegando primero al lado izquierdo (flechas verdes) y al lado derecho último (flechas amarillas).

La figura\(\PageIndex{4}\) muestra la distribución de réplicas inmediatas asociadas al sismo de Loma Prieta de 1989. El panel (b) es una sección a lo largo de la Falla de San Andrés; esta vista es equivalente a lo que se muestra en las Figuras 11.1.2 y 11.1.3. El área de puntos rojos es la superficie de ruptura; cada punto rojo es una réplica específica que se registró en un sismómetro. El hexágono etiquetado como “terremoto principal” representa el primer choque o choque principal. Cuando eso sucedió, la roca en ese lugar se rompió y fue desplazada. Eso liberó el estrés en esa parte particular de la falla, pero resultó en un aumento de la tensión en otras partes cercanas de la falla, y contribuyó a una cascada de rupturas más pequeñas (réplicas), en este caso, sobre un área de unos 60 kilómetros de largo y 15 kilómetros de ancho.

Figura\(\PageIndex{4}\) Distribución de las réplicas del sismo de 1989 M 6.9 Loma Prieta (a: vista en planta, b: sección a lo largo de la falla, c: sección a través de la falla.)

Entonces, ¿qué es exactamente una réplica entonces? Una réplica es un terremoto como cualquier otro, pero es uno que se puede demostrar que ha sido desencadenado por la transferencia de estrés de un terremoto anterior. A pocas decenas de segundos del sismo principal de Loma Prieta, hubo cientos de réplicas más pequeñas; su distribución define el área de la superficie de ruptura.

Las réplicas pueden ser de cualquier magnitud. La mayoría son más pequeños que el terremoto que los desencadenó, pero pueden ser más grandes. Las réplicas que se muestran en la Figura\(\PageIndex{4}\) todas ocurrieron a los pocos segundos o minutos del choque principal, pero las réplicas pueden retrasarse por horas, días, semanas o incluso años. Como ya se señaló, las réplicas están relacionadas con la transferencia de estrés. Por ejemplo, el choque principal del sismo de Loma Prieta desencadenó réplicas en la zona inmediata, lo que provocó más en los alrededores, extendiéndose finalmente por 30 kilómetros a lo largo de la falla en cada dirección y por 15 kilómetros hacia la superficie. Pero el sismo en su conjunto también cambió el estrés en partes adyacentes de la Falla de San Andrés. Este efecto, que ha sido modelado para numerosos sismos y fallas activas en todo el mundo, se representa en la Figura\(\PageIndex{5}\). El estrés se redujo en el área de ruptura (azul), pero se incrementó en cada extremo de la superficie de ruptura (rojo y amarillo).

Figura\(\PageIndex{5}\) Representación de los cambios de estrés relacionados con un sismo. La tensión disminuye en el área de la superficie de ruptura, pero aumenta en las partes adyacentes de la falla.

La transferencia de estrés no se limita necesariamente a la falla a lo largo de la cual ocurrió un terremoto. Afectará a las rocas en general alrededor del sitio del sismo y puede generar un mayor estrés en otras fallas de la región. Los efectos de la transferencia de estrés no necesariamente aparecen de inmediato. Los segmentos de fallas suelen estar en algún estado de tensión, y la transferencia de tensión desde otra área rara vez es suficiente para empujar un segmento de falla más allá de sus límites hasta el punto de ruptura. El estrés que se agrega por la transferencia de estrés se acumula junto con la acumulación continua de tensión por el movimiento de la placa y eventualmente conduce a otro terremoto.

Temblor episódico y resbalón

El temblor episódico y deslizamiento (ETS) es un deslizamiento lento periódico a lo largo de parte de un límite de subducción. No produce sismos reconocibles, pero sí produce temblor sísmico (vibraciones sísmicas rápidas en un sismómetro). Fue descubierto por primera vez en la parte de la isla de Vancouver de la zona de subducción de Cascadia por los geólogos del Servicio Geológico de Canadá Herb Dragert y Garry Rogers. ^[1]

El límite entre la Placa Juan de Fuca subductora y la Placa de América del Norte se puede dividir en tres segmentos (Figura\(\PageIndex{6}\)). La parte superior fría del límite de la Placa Juan de Fuca está bloqueada. Las placas están pegadas y no se mueven, excepto con sismos muy grandes que ocurren aproximadamente cada 500 años (el último fue aproximadamente M9 el 26 de enero de 1700). La parte inferior cálida del límite se desliza continuamente porque la roca cálida es más débil. La parte central del límite no es lo suficientemente fría como para quedar atascada, pero no es lo suficientemente cálida como para deslizarse continuamente. En cambio, se desliza episódicamente, aproximadamente cada 14 meses durante aproximadamente 2 semanas, moviéndose unos centímetros cada vez.

Figura\(\PageIndex{6}\) El límite entre la Placa Juan de Fuca subductora y la Placa de América del Norte está bloqueado en la parte superior, se desliza continuamente en la parte inferior y se desliza episódicamente en la parte media.

Podría inclinarse a pensar que es bueno que haya deslizamiento periódico en esta parte de la placa porque libera algo de la tensión y reduce el riesgo de un gran terremoto. De hecho, lo contrario es probable que sea el caso. El movimiento a lo largo de la parte ETS del límite de la placa actúa como un terremoto de tamaño mediano y conduce a la transferencia de tensión a la parte bloqueada adyacente de la placa. Aproximadamente cada 14 meses, durante el periodo ETS de dos semanas, se produce una transferencia de estrés a la parte poco profunda cerrada de la zona de subducción de Cascadia, y por lo tanto una mayor probabilidad de un gran sismo.

Desde 2003, también se han observado procesos ETS en zonas de subducción en México, Nueva Zelanda y Japón.

Atribuciones de medios

• Figura\(\PageIndex{1}\), 11.1.2, 11.1.3, 11.1.6: © Steven Earle. CC POR.
• Figura\(\PageIndex{4}\): © Universidad Abierta. CC BY-SA.
• Figura\(\PageIndex{5}\): © Steven Earle. CC POR. Con base en datos del terremoto de Laguna Salada de 2010 por Stein y Toda.

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1. Rogers, G. y Dragert, H., 2003, Temblor episódico y deslizamiento en la zona de subducción de Cascadia: el parloteo del deslizamiento silencioso, Science, V. 300, p. 1942-1943.