Investigaciones recientes han clarificado como la acumulacion y la liberacion de energia en las fallas geologicas determinan la ocurrencia de terremotos, un avance que mejora la evaluacion del riesgo sismico y las herramientas de alerta en zonas vulnerables.
Equipos liderados por el profesor Armin Dielforder (Universidad de Greifswald) y el doctor Gian Maria Bocchini (Universidad Ruhr de Bochum) han demostrado una relacion fisica entre la energia liberada en los sismos y la resistencia de las rocas en la corteza, segun el comunicado de prensa de las instituciones y un estudio publicado en Nature.
El mecanismo de los sismos
Los terremotos se producen cuando el esfuerzo tectonico acumulado a lo largo de una falla supera la resistencia de las rocas que la componen. El desplazamiento entre placas tectonicas genera tension progresiva; si las rocas no pueden soportarla, la energia almacenada se libera bruscamente en forma de sismo.
Hasta ahora era dificil cuantificar cuanto estres se acumula antes de un evento y si rocas mas resistentes liberan necesariamente mas energia. Los nuevos resultados aportan una base fisica que conecta la liberacion de estres durante los sismos con la resistencia de las fallas, como explica Bocchini: “Nuestros resultados proporcionan una base fisica para la relacion entre la liberacion de estres durante los terremotos y la resistencia de las fallas”.
El analisis de registros sismicos en el noreste de Japon, particularmente en Iwaki y Sendai tras el sismo de Tohoku-Oki (2011), muestra que la cantidad de energia liberada -medida como liberacion de estres o stress drop- aumenta con la profundidad del evento.
Segun Nature, dentro de los primeros 60 kilometros de la litosfera estudiada, la liberacion de estres crece en torno a 0,8 MPa por cada 10 kilometros de profundidad. Esto se atribuye a que las rocas son mas resistentes a mayor profundidad, por lo que las fallas profundas pueden acumular y liberar mas energia al fallar.
Correlacion entre energia y resistencia
El estudio tambien encuentra una correlacion entre la liberacion de estres y el maximo esfuerzo cortante (tmax) que las rocas soportan antes de romperse. Los modelos numericos aplicados a la region japonesa indican que fallas mas fuertes resisten mayores niveles de estres y, por tanto, liberan mas energia en un sismo.
De este modo, la energia liberada en un terremoto resulta proporcional a la resistencia de la falla, lo que permite usar mediciones sismicas para inferir la fortaleza relativa de la corteza en distintas areas, una tarea antes muy compleja.
Para llegar a estas conclusiones, los equipos analizaron mas de una decada de datos registrados por una densa red de sismometros de perforacion en el noreste de Japon, una de las regiones mejor monitoreadas del mundo.
Nature informa que procesaron mas de 10.000 estimaciones de liberacion de estres de sismos ocurridos entre 2011 y 2021, aplicando analisis espectral y modelos numericos de elementos finitos para estimar el esfuerzo cortante maximo en la litosfera. El uso de distintas tecnicas y controles de calidad redujo la incertidumbre y confirmo la robustez de la correlacion entre liberacion de estres, profundidad y resistencia de las fallas.
Impacto en la gestion sismica y nuevas perspectivas
Los modelos empleados consideran el relieve y las fuerzas tectonicas sobre la placa superior en la zona de subduccion, lo que permite calcular el estado de esfuerzo total en corteza y manto superior. Esta aproximacion facilito comparar los valores observados de liberacion de estres con estimaciones teoricas de resistencia de fallas, validando la hipotesis de que la fortaleza aumenta con la profundidad y que la energia liberada refleja esa variacion.
Estos hallazgos impactan directamente la anticipacion y gestion del riesgo sismico. Estimar la resistencia relativa de la corteza a partir de mediciones sismicas abre vias para mejorar sistemas de alerta temprana y la evaluacion del peligro en zonas expuestas.
Una mejor comprension de los procesos de nucleacion y propagacion de terremotos permite afinar modelos predictivos y ofrecer informacion mas precisa a las autoridades y a la poblacion sobre la probabilidad y el potencial destructivo de futuros sismos.
Ademas, la investigacion resuelve discrepancias previas sobre la relacion entre profundidad y energia liberada, gracias a datos solidos y metodos avanzados, lo que contribuye a una comprension mas precisa de los procesos fisicos que rigen los terremotos.
Un resultado notable es la estabilidad de los valores de liberacion de estres durante la decada posterior al gran terremoto de Tohoku-Oki. Los autores senalan que la resistencia de las fallas ha permanecido practicamente constante pese a replicas y procesos de relajacion post-sismica. “La resistencia de las fallas parece permanecer constante a lo largo del tiempo, lo que podria contribuir a la comprension de las secuencias de replicas”, afirmo Dielforder.
Esta constancia sugiere que los procesos de recarga y liberacion de energia en la corteza siguen patrones previsibles, lo que refuerza la utilidad de los modelos actuales para anticipar la evolucion del riesgo tras un gran terremoto.
En conjunto, estos avances permiten modelar con mayor precision las propiedades mecanicas de la corteza y profundizar en el conocimiento de los procesos que originan los terremotos, lo que a largo plazo mejorara la evaluacion del riesgo sismico y la preparacion ante futuros eventos.
