Nuevo modelo para explicar señales sísmicas imperceptibles

Con un método propio que permite explicar señales sísmicas imperceptibles para el ser humano y localizables únicamente con sismógrafos ultrasensibles y otros sofisticados equipos, un grupo de sismólogos de México y Japón investigan una gama de movimientos y perturbaciones que ocurren muy abajo de la superficie terrestre sin que nos demos cuenta.

Si estas expresiones terrestres tienen que ver o no con la ocurrencia de un terremoto catastrófico es una pregunta abierta para la ciencia y una posibilidad que ellos exploran.

“No es posible predecir un terremoto el día de hoy, pero el estudio de toda esta fenomenología apunta en esa dirección. Pareciera que los sismos lentos y una gama de señales sísmicas asociadas están ligados de alguna forma a la ocurrencia de grandes terremotos, y muchos investigadores en el mundo estamos tratando de dilucidar las relaciones causales que pueda haber entre los tremores tectónicos, por ejemplo, y los grandes sismos potencialmente devastadores”, afirmó Víctor Manuel Cruz Atienza, investigador del Instituto de Geofísica (IGf).

Con un método físico-matemático inédito que incluye ecuaciones de difusión de fluidos, registro de datos sísmicos en la Brecha de Guerrero (donde hay una red sismogeodésica con equipos de frontera) y simulaciones de cómputo, los expertos participan de un nuevo capítulo de la sismología del siglo XXI. Sus más recientes resultados han sido publicados en julio en la revista científica Nature.

Durante cinco años de trabajo, el equipo mexicano-japonés, dirigido por Cruz Atienza y Yoshiro Ito, desarrolló técnicas para localizar la fuente de ciertas señales sísmicas.

Éstas son producidas por los sismos lentos o silenciosos, descubiertos en 2002 simultáneamente en la zona de subducción de Canadá y México.

“Estos sismos producen deformaciones de la corteza continental, imperceptibles para el ser humano, porque son muy lentos y no emiten ondas sísmicas susceptibles de causar daños. Los sismos lentos se detectan con equipos de posicionamiento global (GPS) muy sensibles y precisos”, indicó.

Los sismos lentos pueden durar de algunas semanas a varios meses y ocurren en diferentes zonas de subducción del mundo como Alaska, Canadá, México, Chile, Nueva Zelanda y Japón, donde ya se han observado y en ellos hay evidencia de fluidos confinados y muy presurizados en el contacto entre dos placas tectónicas: la continental (que está por arriba) y la placa oceánica (que subduce por debajo del continente en todas las zonas de subducción).

“Son deslizamientos muy lentos en el contacto de las dos placas tectónicas. En esa región de la estructura interna de la Tierra hay fluidos liberados por las rocas conforme se subducen. Cuando estas rocas llegan a cierta profundidad, aumenta su presión y temperatura. Los minerales cambian de fase y liberan fluidos para llegar a otra fase mineralógica más estable”, explicó Cruz Atienza.

Esos fluidos altamente presurizados se quedan atrapados muy cerca del contacto de las placas. Y su presencia tiene grandes implicaciones en la fricción de las rocas.

“Los sismos lentos se detectan con señales de equipos de posicionamiento global (GPS) muy sensibles y precisos”
Víctor Manuel Cruz Atienza
Instituto de Geofísica

Tremores tectónicos

Uno de los métodos de Cruz Atienza y sus colaboradores permite localizar los tremores tectónicos, un tipo de señales sísmicas de muy baja amplitud y larga duración, descubiertos en 2001 en Japón.

“Los tremores ocurren en la interfaz entre las placas continental y oceánica; se originan en fuentes que emiten energía sísmica y se deslizan con los sismos lentos”, detalló el titular del Departamento de Sismología del IGf.

El nuevo método permite, una vez detectados los tremores tectónicos, (por ejemplo en Guerrero, donde suceden muchos), localizar la fuente que emite esa energía sísmica. “Es un desafío grande, porque son señales sostenidas y de muy baja amplitud”, comentó.

La localización de las fuentes de tremor es tan precisa que posibilita ver cómo se comporta la fuente en el tiempo y en el espacio. Así se sabe que estas fuentes migran, se mueven.

“En general los tremores tectónicos ocurren simultáneamente con un sismo lento. Y en éstos el deslizamiento va propagándose a lo largo de la interfaz de placas. Los tremores que este deslizamiento produce también van migrando conforme el sismo lento evoluciona. Esa migración es de uno o dos kilómetros por día”, detalló.

Muchas fuentes de tremor suceden simultáneamente y migran lentamente. “Pero de pronto se dan migraciones de las fuentes de tremor mucho más rápidas y muy localizadas, con velocidades de entre 30 y 200 kilómetros por hora”.

Hay migraciones rápidas que pueden ir en la misma dirección del sismo lento, y otras que pueden ir en sentido contrario o incluso en la dirección perpendicular a él.

“Cuantificamos las implicaciones que pueden tener los fluidos altamente presurizados que hay en la interfaz de placas donde ocurren los sismos lentos”, señaló.

Fluidos en los poros de las rocas

Los fluidos están en los poros de las rocas permeables a gran profundidad. Una ecuación físico-matemática que rige la difusión de fluidos considera que la permeabilidad de la roca cambia en función de la presión efectiva.

“Exploramos esa ecuación, desarrollamos un método para resolverla y nos dimos cuenta que bajo ciertas condiciones la difusión de los fluidos genera ondas de presión de poro (en las rocas) que se propagan rápidamente”, puntualizó Cruz Atienza.

Con esta ecuación, los científicos saben que en ciertas condiciones surgen ondas de presión de poro, que son perturbaciones de la presión del fluido que viajan en el tiempo y en el espacio con las velocidades con que migran los tremores.

Cuando estas ondas de presión de poro viajan, hay un deslizamiento en la interfaz de placas, más rápido que el del sismo lento.

“Caracterizamos y cuantificamos las migraciones rápidas de tremores en Guerrero, empleando este método que desarrollamos para localizar las fuentes de tremores”, dijo el especialista.

Con base en ese catálogo de migraciones rápidas, este modelo físico-matemático puede por primera vez cuantificar qué papel desempeñan los fluidos muy presurizados en la interfaz de placas para la generación de tremores tectónicos. Es algo que no se había hecho hasta ahora y que tienen implicaciones globales.

Aquí puedes leer el estudio completo: