Martes, 02 de septiembre de 2014

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Los terremotos: qué son, sus riesgos y su predicción


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Nuestro planeta está formado por varias capas que tienen muy diferentes propiedades físicas y químicas. La capa sólida más externa, la litosfera, tiene un espesor aproximado de 100 km y consta de alrededor de una docena de grandes placas rígidas, con forma muy irregular, que deslizan sobre una capa subyacente de unos 400 km. de espesor que está parcialmente fundida, la astenosfera. El movimiento de estas placas y la interacción en sus bordes generan una gran cantidad de fenómenos geodinámicos. En particular, la mayoría de los terremotos suceden en los límites de estas placas

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Corte de la Tierra en que se diferencian las capas principales. Fuente: Bolt (1993).

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Subdivisión de la superficie de la Tierra en placas tectócnicas. Fuente: The Dynamic Earth

Los terremotos y las ondas sísmicas.

Un terremoto es una vibración violenta de la superficie de la Tierra producida por una liberación súbita de energía en el interior. Esta energía puede proceder del movimiento repentino de una parte de la litosfera con respecto a otra, de una erupción volcánica, de explosiones generadas por el hombre, etc. Los terremotos más destructivos y abundantes son los relacionados con los movimientos relativos repentinos de la parte más superficial de la litosfera, denominada corteza. La corteza terrestre puede inicialmente combarse y luego, cuando el esfuerzo supera la resistencia de la roca, romperse y encontrar un nuevo acomodo. Cuando acontece la rotura, se generan vibraciones llamadas ondas sísmicas que viajan por el interior de la Tierra (ondas P y S) y por su superficie (ondas Love y Rayleigh) a velocidades que dependen de la naturaleza de los materiales por los que se propagan (entre 7000 y 20000 km por hora). La frecuencia de estas ondas puede ser suficientemente alta para ser audibles y también de frecuencia muy baja. Estas oscilaciones pueden incluso ocasionar que todo el planeta vibre como una campana.

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Movimiento que se produce en el suelo al paso de los diferentes tipos de ondas que se producen durante un terremoto. Las dos primeras son ondas que viajan por el interior de la Tierra y las dos segundas son ondas superficiales. Fuente: Bolt (1993)

Las fallas, sede de los terremotos

Una falla es una fractura en la corteza terrestre a lo largo de la cual dos bloques se han deslizado anteriormente. Se dividen en tres grandes grupos según la forma en que se desplazan esos bloques con respecto al plano de fractura. En una falla normal, donde la rotura se produce por un estiramiento horizontal de la corteza, las rocas que se encuentran por encima del plano de falla, que está inclinado, descienden con relación a las rocas situadas debajo. En una falla inversa, debido a una compresión, el bloque superior asciende en relación al inferior. Y en una falla lateral los bloques se mueven horizontalmente uno en relación al otro.

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Los tres tipos básicos de fallas. Fuente: simplificado de Bolt (1993)

Los geólogos han observado que los terremotos tienden a generarse a lo largo de las fallas y, en particular, en aquellas cercanas al los límites de placa comentados anteriormente, lo cual refleja que éstas son zonas de particular debilidad en la corteza terrestre. La profundidad focal de un terremoto es la profundidad a la que se encuentra el foco o lugar en donde se produce la fractura y en consecuencia donde se libera la energía del terremoto. Los focos de los terremotos relacionados con fallas laterales y normales se encuentran en la corteza, a profundidades menores de 20 km, mientras que los relacionados con fallas inversas en límites de placa pueden producirse a profundidades de hasta 700 km, en el manto de la Tierra. El epicentro es el punto de la superficie terrestre colocado justamente encima del foco.

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Algunos de los nombres que sirven para entendernos cuando se habla de los terremotos. Fuente: Bolt (1993)

Cómo se registran los terremotos

Las vibraciones del suelo producidas por los terremotos se detectan, registran y miden mediante instrumentos llamados sismógrafos. La línea en zig-zag pintada por un sismógrafo se llama sismograma y refleja la intensidad variable de las vibraciones respondiendo al movimiento del suelo debajo del instrumento. De los datos registrados en un sismograma se determina el instante en el que sucedió el terremoto, el epicentro, la profundidad focal, el tipo de falla que lo provocó, y se hace una estimación de la energía que se liberó en el terremoto.

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Sismograma de un terremoto que se produjo en Costa Rica en 1983. Se señalan las llegadas de las ondas internas P y S y de las ondas superficiales, que son las que más daños causan. Fuente: Bolt (1993)

El tamaño de los terremotos

La importancia de un terremoto puede expresarse de varias formas. La magnitud es una medida de la cantidad de energía liberada en el mismo. Por su parte la intensidad es una medida de cómo de fuertes se sintieron en una localidad dada las vibraciones producidas por el terremoto. La escala de magnitud más común es la escala de Richter. Se trata de una escala logarítmica, de forma que un terremoto de magnitud 7 libera diez veces más energía que otro de magnitud 6. Por debajo de una magnitud de 2 un terremoto es normalmente inapreciable. Los terremotos con magnitudes mayores que 6 se consideran importantes. Y si la magnitud es 8 o más, se trata de un gran terremoto. Por su parte, la escala de Mercalli Modificada expresa la intensidad de los efectos de un terremoto en una localidad, y recorre un rango entre I (poco intenso) y XII (muy intenso).


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Mapa en el que se muestra que la mayor parte de los terremotos se producen en los límites de placa. También se distinguen éstos por la profundidad a la que han ocurrido, siendo los más abundantes los que acontecen a menos de 30 km de profundidad. Fuente: página web del USGS.

Riesgo sísmico

Los terremotos de gran magnitud no necesariamente causan los efectos más intensos y destructivos en superficie. Además de la magnitud, las condiciones geológicas locales, la profundidad focal, la distancia del epicentro, el diseño y los materiales de los edificios, y la densidad de población son factores importantes en este sentido. Todos ellos entran en la definición del riesgo sísmico, que es una forma cuantitativa de asignar peligrosidad a una zona concreta de la superficie de la Tierra. Como se ha dicho, las condiciones del terreno desempeñan un notable papel y así por ejemplo, un lugar con terreno arenoso o arcilloso típicamente experimentará efectos más importantes que otro lugar, igualmente distante del epicentro, en el que el substrato sea granítico. Es decir, el riesgo sísmico del primero será mayor que el del segundo, a igualdad de los demás factores. Además, los deslizamientos de tierra producidos por los terremotos frecuentemente causan más destrucción que los terremotos en sí. Cuando los terremotos ocurren debajo del mar pueden originarse enormes olas marinas, llamadas tsunamis, que alcanzan una altura de hasta 15 m y que se desplazan a gran velocidad.

Este fenómeno puede ser enormemente destructivo en localidades e instalaciones costeras. Vemos que el movimiento del suelo debido al paso de las ondas sísmicas no es el único factor de riesgo asociado con un terremoto: deslizamientos de tierra y tsunamis añaden en ocasiones muchas pérdidas humanas y materiales al cómputo global de los desastres de un gran terremoto.

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Mapa de riesgo sísmica en Europa. La aceleración máxima del suelo es una medida de lo peligrosa que es un área desde el punto de vista sísmico: cuánto mayor es la aceleración del suelo durante un terremoto, mayores son los daños que puede causar. Los colores verdes y amarillos indican bajo riesgo y colores naranjas y rojos alto riesgo. Fuente: Jiménez, Giardini y Grünthal (2003).

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Efectos del terremoto de Kobe, Japón, 1995.

La sismicidad en Aragón

España no es un país de alto riesgo sísmico. La Zona Pirenaica es una de las áreas sísmicas más activas de la Península (tras la zona de Granada). En el Pirineo los sismos se concentran especialmente en dos regiones: una al Oeste y otra al Este. En los Pirineos occidentales, en Arette (Francia) el 13-8-1967 ocurrió un terremoto destructor de magnitud 5.5 e intensidad VIII. En los Pirineos Occidentales, en la región de Olot se produjeron importantes sismos en 1427 y 1428. En el Valle del Ebro el riesgo sísmico es muy bajo y en la Cordillera Ibérica intermedio entre el de éste y el de los Pirineos.
Predicción de terremotos
A semejanza de la predicción meteorológica, que nos resulta familiar y útil, los científicos también se esfuerzan por desarrollar métodos fiables para predecir los terremotos. Sin embargo, y hasta la fecha, no se han alcanzado resultados satisfactorios en este sentido. La meta de este programa sería poder dar un aviso de la ocurrencia de un terremoto con la suficiente antelación para poder tomar medidas que permitan a las autoridades y la población minimizar las pérdidas de vidas y bienes. La investigación actual en esta área es interdisciplinar e incluye trabajos de campo, de laboratorio y teóricos sobre los mecanismos de los terremotos, sus precursores (fenómenos que, en determinado casos, preceden a un gran terremoto) y sobre la dinámica de las fallas.
Temas de investigación
  • Nuestro grupo de investigación de la Universidad de Zaragoza está formado por físicos y geólogos que desde hace unos 14 años se dedican al modelado de procesos de fractura en materiales heterogéneos (tales como las rocas) cuando están sometidos a esfuerzos estáticos y dinámicos {1}.
  • También hemos explorado abundantemente el cumplimiento, o no, en procesos geodinámicos, de nuevas ideas y principios provenientes del ámbito de la Física Estadística, tales como la llamada “criticidad autoorganizada” {2}.
  • En el campo de la dinámica de fallas y la predicción de terremotos hemos desarrollado recientemente un modelo, llamado Minimalista {3,4}, que es útil en la simulación de lo que acontece durante un ciclo de una falla sísmica (el ciclo sísmico es el espacio de tiempo comprendido entre dos grandes terremotos). Este modelo, en competencia con otros, nos permite estimar la probabilidad anual de ocurrencia de un gran terremoto en diferentes regiones del Planeta {5,6}.
Composición del Grupo Investigador

  • Amalio Fernández-Pacheco Pérez. Catedrático de la Facultad de Ciencias, Area de Física de la Tierra. Miembro del BIFI (Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos).
  • Javier B. Gómez Jiménez. Profesor Titular de la Facultad de Ciencias, Area de Petrología y Geoquímica.
  • Yamir Moreno Vega. Contratado postdoctoral Ramón y Cajal en el BIFI.
  • Miguel Vázquez-Prada Baillet. Becario de doctorado de la DGA y miembro del BIFI.
  • Álvaro González. Becario de doctorado del MCyT.

Para saber más sobre este tema:

  • Jiménez, M.J., D. Giardini and G. Grünthal (2003), The New Seismic Hazard Map for the European-Mediterranean Region, EMSC/CSEM Newsletter 19, 2-6.

Tema Aragón Investiga: 28/10/2004


Ficheros adjuntos


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