¿Un gran terremoto en el noroeste del Pacífico de EE. UU.?

¿Qué está sucediendo a unos 90 millas (150 km) debajo de la superficie de la Tierra? Imagen a través de Good Free Photos.

Por Miles Bodmer, Universidad de Oregon y Doug Toomey, Universidad de Oregon

El noroeste del Pacífico es conocido por muchas cosas: su cerveza, su música, sus míticas criaturas de patas grandes. La mayoría de las personas no lo asocian con terremotos, pero deberían hacerlo. Es el hogar de la falla de Megathrust de Cascadia que se extiende 600 millas (966 km) desde el norte de California hasta la isla de Vancouver en Canadá, que abarca varias áreas metropolitanas importantes, incluidas Seattle y Portland, Oregón.

Esta falla geológica ha sido relativamente tranquila en la memoria reciente. No ha habido muchos terremotos que se hayan sentido ampliamente a lo largo de la megavacuna de Cascadia, ciertamente nada que rivalizara con un evento catastrófico como el terremoto de Loma Prieta de 1989 a lo largo del activo San Andreas en California. Sin embargo, eso no significa que se mantendrá en silencio. Los científicos saben que tiene el potencial de grandes terremotos, tan grandes como de magnitud 9.

Los geofísicos han sabido durante más de una década que no todas las partes de la falla de megathrust de Cascadia se comportan de la misma manera. Las secciones norte y sur son mucho más sísmicamente activas que la sección central con pequeños terremotos frecuentes y deformaciones del suelo que los residentes a menudo no notan. Pero, ¿por qué existen estas variaciones y qué las origina?

Nuestra investigación intenta responder a estas preguntas construyendo imágenes de lo que está sucediendo en las profundidades de la Tierra, a más de 90 millas (144 km) debajo de la falla. Hemos identificado regiones que se elevan debajo de estas secciones activas que creemos que están conduciendo a diferencias observables a lo largo de la falla de Cascadia.

Cascadia y el Realmente grande

La zona de subducción de Cascadia es una región donde dos placas tectónicas están colisionando. El Juan de Fuca, una pequeña placa oceánica, está siendo conducido debajo de la placa de América del Norte, sobre la cual se asienta el territorio continental de EE. UU.

La placa de Juan de Fuca se encuentra con la placa de América del Norte debajo de la falla de Cascadia. Imagen vía USGS.

Los sistemas de subducción, donde una placa tectónica se desliza sobre otra, son capaces de producir los terremotos conocidos más grandes del mundo. Un buen ejemplo es el terremoto de Tohoku de 2011 que sacudió a Japón.

Cascadia es sísmicamente muy silenciosa en comparación con otras zonas de subducción, pero no está completamente inactiva. La investigación indica que la falla se rompió en un evento de magnitud 9.0 en 1700. Eso es aproximadamente 30 veces más poderoso que el mayor terremoto predicho de San Andreas. Los investigadores sugieren que estamos dentro de la ventana de aproximadamente 300 a 500 años durante la cual puede ocurrir otro gran evento de Cascadia.

Muchos eventos pequeños, no dañinos y no sentidos tienen lugar en el norte y sur de Cascadia cada año. Sin embargo, en el centro de Cascadia, subyacente a la mayor parte de Oregon, hay muy poca sismicidad. ¿Por qué la misma falla se comportaría de manera diferente en diferentes regiones?

Durante la última década, los científicos han realizado varias observaciones adicionales que destacan las variaciones a lo largo de la falla.

Uno tiene que ver con el bloqueo de la placa, que nos dice dónde se acumula el estrés a lo largo de la falla. Si las placas tectónicas están bloqueadas, es decir, realmente unidas y no pueden moverse entre sí, el estrés aumenta. Eventualmente, ese estrés puede liberarse rápidamente como un terremoto, y la magnitud depende de qué tan grande sea el parche de falla que se rompe.

Un geosensor GPS en Washington. Imagen vía Bdelisle.

Recientemente, los geólogos han podido desplegar cientos de monitores GPS en Cascadia para registrar las sutiles deformaciones del suelo que resultan de la incapacidad de las placas para deslizarse entre sí. Al igual que la sismicidad histórica, el bloqueo de placas es más común en las partes norte y sur de Cascadia.

Los geólogos ahora también pueden observar rumores sísmicos difíciles de detectar conocidos como temblor. Estos eventos ocurren en un lapso de tiempo de varios minutos a semanas, y demoran mucho más que un terremoto típico. No causan grandes movimientos de tierra a pesar de que pueden liberar cantidades significativas de energía. Los investigadores solo han descubierto estas señales en los últimos 15 años, pero las estaciones sísmicas permanentes han ayudado a construir un catálogo robusto de eventos. El temblor también parece estar más concentrado a lo largo de las partes norte y sur de la falla.

¿Qué causaría esta situación, con el área debajo de Oregon relativamente menos activa con todas estas medidas? Para explicarlo, tuvimos que mirar profundamente, más de 100 kilómetros (60 millas) debajo de la superficie, dentro del manto de la Tierra.

Los puntos verdes y los triángulos azules muestran la ubicación de las estaciones de monitoreo sísmico. Imagen vía Bodmer et al., 2018, Geophysical Research Letters.

Imágenes de la Tierra usando terremotos distantes

Los médicos usan ondas electromagnéticas para "ver" estructuras internas como los huesos sin necesidad de abrir un paciente humano para verlas directamente. Los geólogos imaginan la Tierra de la misma manera. En lugar de rayos X, usamos energía sísmica que se irradia desde terremotos distantes de más de 6.0 grados para ayudarnos a "ver" características que físicamente no podemos alcanzar. Esta energía viaja como ondas de sonido a través de las estructuras de la Tierra. Cuando la roca está más caliente o parcialmente fundida, incluso en una pequeña cantidad, las ondas sísmicas se ralentizan. Al medir los tiempos de llegada de las ondas sísmicas, creamos imágenes en 3-D que muestran qué tan rápido o lento viajan las ondas sísmicas a través de partes específicas de la Tierra.

Sismómetros de fondo marino que esperan ser desplegados durante la Iniciativa Cascadia. Imagen vía Emilie Hooft.

Para ver estas señales, necesitamos registros de estaciones de monitoreo sísmico. Más sensores proporcionan una mejor resolución y una imagen más clara, pero recopilar más datos puede ser problemático cuando la mitad del área que le interesa está bajo el agua. Para abordar este desafío, formamos parte de un equipo de científicos que desplegó cientos de sismómetros en el fondo del océano frente al oeste de los EE. UU. Durante cuatro años, a partir de 2011. Este experimento, la Iniciativa Cascadia, fue el primero en cubrir una placa tectónica completa con instrumentos a una distancia de aproximadamente 30 millas (50 km).

Lo que encontramos son dos regiones anómalas debajo de la falla donde las ondas sísmicas viajan más lentamente de lo esperado. Estas anomalías son grandes, de aproximadamente 90 millas (150 km) de diámetro, y se muestran debajo de las secciones norte y sur de la falla. Recuerde, ahí es donde los investigadores ya han observado una mayor actividad: la sismicidad. Curiosamente, las anomalías no están presentes debajo de la parte central de la falla, debajo de Oregon, donde vemos una disminución en la actividad.

Las regiones donde las ondas sísmicas se movieron más lentamente, en promedio, son más rojas, mientras que las áreas donde se movieron más rápidamente son más azules. Las áreas anómalas más lentas a 90 millas (150 km) debajo de la superficie de la Tierra correspondían a donde las placas colisionantes están más bloqueadas y donde el temblor es más común. Imagen vía Bodmer et al., 2018, Geophysical Research Letters.

Entonces, ¿qué son exactamente estas anomalías?

Las placas tectónicas flotan en la capa de manto rocoso de la Tierra. Donde el manto se eleva lentamente durante millones de años, la roca se descomprime. Como está a temperaturas tan altas, casi 1500 grados Celsius (2700 F) a 100 km (60 millas) de profundidad, puede derretirse muy ligeramente.

Estos cambios físicos causan que las regiones anómalas sean más flotantes: la roca caliente fundida es menos densa que la roca sólida más fría. Es esta flotabilidad que creemos que está afectando cómo se comporta la falla anterior. La región caliente, parcialmente fundida, empuja hacia arriba lo que está arriba, de forma similar a cómo un globo de helio podría elevarse contra una sábana que se cubre sobre él. Creemos que esto aumenta las fuerzas entre las dos placas, haciendo que estén más fuertemente acopladas y, por lo tanto, más completamente bloqueadas.

Una predicción general de dónde, pero no cuándo

Nuestros resultados proporcionan nuevas ideas sobre cómo esta zona de subducción, y posiblemente otras, se comportan durante períodos geológicos de millones de años. Lamentablemente, nuestros resultados no pueden predecir cuándo ocurrirá el próximo gran terremoto de Cascadia. Esto requerirá más investigación y monitoreo activo denso de la zona de subducción, tanto en tierra como en alta mar, utilizando estaciones sísmicas y similares a GPS para capturar fenómenos a corto plazo.

Nuestro trabajo sugiere que es más probable que un evento grande comience en las secciones norte o sur de la falla, donde las placas están más completamente bloqueadas, y da una posible razón de por qué ese puede ser el caso.

Sigue siendo importante para el público y los encargados de formular políticas mantenerse informados sobre el riesgo potencial que implica la cohabitación con una falla en la zona de subducción y para apoyar programas como la Alerta Temprana de Terremotos que buscan expandir nuestras capacidades de monitoreo y mitigar la pérdida en caso de una gran ruptura.

Miles Bodmer, Ph.D. Estudiante de Ciencias de la Tierra, Universidad de Oregon y Doug Toomey, Profesor de Ciencias de la Tierra, Universidad de Oregon

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lee el artículo original.

En pocas palabras: partes de la falla de Cascadia en el noroeste del Pacífico son más sísmicamente activas que otras. Los datos de imágenes sugieren por qué.