Revista de Marina
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  • Fecha de recepción: 02/03/2022
  • Fecha de publicación: 31/08/2022. Visto 82 veces.
  • Resumen:

    Existen diversos tipos de tsunami que pueden afectar las costas de un país. Uno de ellos, poco conocidos, son los generados por terremotos lentos denominados tsunami earthquakes. En el presente artículo se comentan las características particulares de estos terremotos y se reflexiona acerca del estado actual de la ciencia y otros campos con relación a ellos.

  • Palabras clave: Tsunami, terremoto, megaterremoto.
  • Abstract:

    There are several types of tsunamis that can affect the coastline of a country. One of them, little-known, are those generated by slow earthquakes called tsunami earthquakes. This article discusses the unique characteristics of these earthquakes and ponders on the current state of science and other fields related to them.

  • Keywords: Tsunami, earthquake, mega earthquake.

La palabra terremoto tiene su origen en el latín terraemotus, cuyo significado es “movimiento de la tierra”. Según el diccionario de la Real Academia Española, terremoto quiere decir “sacudida violenta de la corteza y manto terrestres, ocasionada por fuerzas que actúan en el interior de la Tierra” (Real Academia Española, 2022). A continuación, se presentan algunas de las diversas formas de clasificar los terremotos:

O    Por el lugar que ocurre en relación con las placas tectónicas: interplacas o intraplacas.

O    Por el tipo de movimiento de la falla: normal, inverso o transformante.

O    Por su profundidad: someros, de profundidad intermedia o profundos.

Algunos parámetros que permiten hacer comparaciones entre diversos terremotos son la ubicación geográfica, la profundidad, el hipocentro (punto donde se inicia la ruptura, con ubicación  dada por coordenadas en latitud, longitud y profundidad), el epicentro (que es la proyección del hipocentro en la superficie, es decir, solamente latitud y longitud), el área de ruptura (un terremoto no ocurre en un punto, sino que es una superficie o porción de corteza que se desliza o rompe), el tiempo que demora en completar la ruptura, la orientación del plano de falla (que se puede resumir con el strike, dip y rake; ángulos que indican la orientación con referencia al norte verdadero, respecto a la horizontal y entre los planos de cada bloque respectivamente), la amplitud de desplazamiento (también conocido como slip), la magnitud (existen diversos tipos de magnitud las que pretenden, de alguna forma, caracterizar la cantidad de energía liberada por un terremoto), intensidad (pretende representar la percepción de un sismo, como una medida de los efectos que produce el terremoto en personas, animales, estructuras, etc), contenidos de frecuencia (análisis en el dominio espectral), etc.

Un tipo particular de terremotos interplaca de profundidad somera, son los terremotos lentos que producen tsunamis1(en inglés denominados tsunami earthquakes). Si bien existe evidencia suficiente de este tipo de eventos como para clasificarlos en una categoría particular, han ocurrido muy pocos desde que se tienen registros sísmicos modernos (i.e. con instrumentación como sismógrafos o acelerógrafos). La figura 1 muestra la ubicación de 12 terremotos de este tipo, siendo los únicos registrados hasta la fecha de publicación del artículo del que fue extraída la imagen, es decir entre 1896 y 2019.

Estos son terremotos interplaca muy someros y que ocurren bajo el océano. Lo anterior quiere decir que ocurre en el contacto entre placas tectónicas a muy bajas profundidades, prácticamente llegando a la superficie del fondo marino, produciendo desplazamientos verticales en éste, lo que les otorga el potencial de producir tsunamis. Con esa descripción, parecieran no ser muy diferentes a otros terremotos que generan tsunamis, como los megaterremotos de subducción, sin embargo, poseen ciertas peculiaridades que los hacen especiales; tienen velocidades de ruptura muy lenta, amplitudes de slip muy grandes, duración muy larga, mayor contenido de bajas frecuencias y una gran diferencia entre la magnitud de momento y magnitud de ondas superficiales (identificadas como Mw y Ms respectivamente).


Figura 1 : Mapa con la ubicación de los mega terremotos y Tsunami Earthquakes desde 1896 (Salares &Ranero,2019)2.



Fecha Nombre Mw Ms Muertes registradas Número en figura 1
02-09-1992  Nicaragua 7.2 7.7 170 1
20-11-196  Perú 7.6 6.8 6.8 3
02-06-1994  Java 7.2 7.8 7.8 6
25-10-2010  Mentawai 7.3 7.8 7.8 8
15-06-1896  Sanriku 8.0 7.2 7.2 9
10-06-1975  Kuril 7.0 7.5 7.5 10

Tabla 1: Lista de algunos tsunami earthquakes y sus cifras (Geersen, 2019).

  

Antes de comenzar a analizar cada una de estas características, es importante mencionar por qué este tipo de terremotos son de gran interés para la comunidad científica, para los centros de alerta de tsunami y las oficinas de manejo de emergencias. Dadas las características mencionadas, estos terremotos han sido muchas veces imperceptibles por quienes habitan las localidades costeras en las cercanías del lugar del evento, o son percibidos como muy suaves, por lo que el tsunami generado los ha sorprendido, ocasionando en la mayoría de los casos muchas víctimas fatales (en relación con la magnitud del evento) y en aquellos en que no hay víctimas, se reportó que ocurrieron en instantes en que no había gente en las costas. En la tabla 1 se presentan algunos casos asociados a la figura 1.

Este tipo de terremotos fue descrito por primera vez por Hiro Kanamori, quien se percató de la gran diferencia entre la magnitud del tsunami generado y la magnitud de ondas superficiales del terremoto que ocasionó ese tsunami. El Servicio Nacional de Geología de los Estados Unidos (USGS por su denominación en inglés) define la magnitud de un tsunami como “un número usado para comparar el tamaño de los tsunamis generados por diferentes terremotos y se calcula a partir de una escala logarítmica de la máxima amplitud de la onda de tsunami medida por una estación de marea distante de la fuente de tsunami” (United States Geological Service (USGS), 2022). Si bien esta definición es para hacer comparaciones entre diferentes tsunamis, es interesante notar que su valor depende directamente de la medición en una Estación de Nivel del Mar y en general esa es una de las medidas más usadas para cuantificar el tamaño de un tsunami. También se pueden medir por su máxima intrusión en el terreno (ya sea en distancia horizontal o vertical) o cantidad de daños/muertes que produce, alcance (tsunami interoceánico o local), etc.

Por otro lado, para el caso de los terremotos existen diversas formas de estimar su magnitud3, la que se puede definir como un número que caracteriza el tamaño relativo de un terremoto. Su valor se calcula basado en el máximo movimiento registrado por alguna estación sismológica. Si bien cada terremoto tiene asociada una sola magnitud, se han definido diferentes escalas para calcularla, las que entregarán diferentes resultados que, en general, son valores cercanos. Las magnitudes más comunes (según el USGS) son la Magnitud Local (ML), Magnitud de Ondas Superficiales (Ms), Magnitud de ondas de cuerpo (Mb) y Magnitud de Momento (Mw). Las primeras 3 mencionadas poseen un rango limitado de aplicabilidad y no son suficientes para caracterizar terremotos de gran tamaño, mientras que la Mw basa su cálculo en el concepto de “Momento Sísmico” y su resultado caracteriza de buena forma los grandes terremotos. Este último tipo de magnitud fue desarrollada en la década de los 70 por Hiro Kanamori y su cálculo es computacionalmente más costoso, por lo que muchas veces se obtienen resultados a partir de las otras magnitudes primero, lo que puede llevar a una subestimación del tamaño de un terremoto. El motivo por el cual esta magnitud no se satura está relacionado con que su cálculo se basa en el área de ruptura del terremoto y la amplitud del slip, a diferencia de las otras. Es importante destacar que todas las escalas de magnitud tienen su base en el logaritmo, por lo que las diferencias entre sus valores no son lineales, es decir, la diferencia en energía entre magnitud 5 y 6 no es la misma que entre magnitudes 6 y 7 (ver figura 2). Lo anterior no implica que un tipo de magnitud sea mejor o peor que otras, debido a que tienen diferentes orígenes y todas tienen alguna ventaja que justifica su uso, sin embargo, es muy importante tener claras las limitaciones de cada una.

Figura 2: Comparación entre la magnitud de un terremoto y la cantidad de energía liberada (Bravo & Ortiz, 2005).


Los tsunami earthquakes son terremotos que rompen la zona más somera del contacto interplaca, llegando prácticamente hasta la fosa (i.e. superficie del fondo marino), poseen una larga duración y una reducida concentración de energía en altas frecuencias. En la comunidad científica aún no existe un consenso sobre qué es exactamente lo que produce estas características tan particulares; algunas de las explicaciones que se han propuesto tienen relación con la rugosidad del fondo marino que subducta (i.e. montes submarinos, zonas de fractura, etc), otros proponen que la ruptura se propaga por sedimentos poco consolidados a lo largo del contacto somero interplacas, o la activación de splay faults4. Sin embargo, ninguna de estas propuestas es suficiente para explicar todas las características especiales que poseen estos eventos de manera consistente. Existe otra propuesta presentada por Sallares & Ranero (2019) en la que logran dar una explicación a este particular comportamiento y dice relación con la variación en profundidad de la velocidad de propagación de ondas compresivas5. Lo anterior quiere decir que la variación en profundidad de la composición y características geodinámicas de la placa cabalgante (la que no subducta, que para el caso de Chile es la placa Sudamericana por ejemplo) puede determinar la posibilidad de ocurrencia de este tipo de terremotos, lo que se resumen en la figura 3, con el modelo conceptual presentado por Salares & Ranero (2019), publicación donde se puede ver más en detalle los elementos que no han sido explicados en el presente artículo.

Teniendo en consideración las características particulares que estos terremotos poseen, es válido preguntarse si estas son exclusivas de los tsunami earthquakes, o visto desde otra perspectiva, cómo conviven estos eventos con los megaterremotos, ya que hasta lo que se ha comentado pueden ocurrir en las mismas zonas geográficas (ver figura 1), pero en diferentes profundidades del contacto entre las placas (ver figura 3).

Hasta hace algunas décadas, se pensaba que los megaterremotos solamente rompían lo que en el modelo conceptual de Salares & Ranero (2019) se presenta como “zona regular”, es decir entre algunos kilómetros de profundidad, sin llegar a la superficie (o fosa). Sin embargo, eventos como el de Japón en 2011 mostraron que pueden romper hasta zonas más someras, pudiendo incluso llegar a la fosa (lo que es materia de discusión). Entonces, los mega terremotos que llegan a romper o propagarse hasta esta zona pueden tener, durante la propagación de la ruptura por la parte más somera, las características de los tsunami earthquakes, disminuyendo su velocidad de propagación, aumentando el slip en esa área, variando su contenido espectral, etc. Otro caso de estudio en esta materia es el terremoto de Illapel en 2015, para el que publicaciones como Lay et al. (2016) y Lee et al. (2016) proponen que en alguna parte de la propagación de la ruptura el evento tuvo características de tsunami earthquakes, sin embargo, dado que en su mayoría el terremoto ocurrió en la zona más profunda, no es clasificado de esa forma. Todo lo anterior lleva a concluir que las características de ambos tipos de eventos pueden observarse en terremotos independientes o mezcladas en uno solo.

Otra interrogante que aún no está resuelta es el por qué ocurre un tipo de terremoto y no otro. Si se observa nuevamente la figura 1, es posible apreciar que no han ocurrido 2 eventos con estas características en exactamente la misma zona (si bien algunos parecieran estar muy cerca, ello está relacionado con la escala de la imagen), por lo que no hay evidencia de repetición, lo que complica el análisis estadístico para intentar estimar recurrencias. Por otro lado, parecieran existir ciertas áreas geográficas que favorecen la ocurrencia de estos terremotos y otras en las que no hay registros de ellos. Antes de obtener conclusiones respecto de este punto es necesario considerar que el periodo de registro es muy corto en escala geológica. Para edades geológicas, los últimos 100 años son un tiempo extremadamente breve (los periodos intersísmicos pueden durar alrededor de 100 años en algunos casos) y por lo tanto no es posible, con la información disponible actualmente, determinar si en aquellos lugares donde ya ocurrió uno de estos eventos, volverá a ocurrir otro o si había ocurrido uno en el pasado. Lo anterior implica además que no existe evidencia de que estos eventos no puedan ocurrir en lugares donde no hay registros de ellos, dicho de otra forma, es posible que ocurran en zonas donde no se han registrado, más aún, es esperable que ocurran en algunas zonas donde no existen registros de este tipo de terremotos, pero sí de mega terremotos. Se estima que hay ciertos factores que pueden favorecer la ocurrencia de estos, pero faltan más estudios e investigaciones para caracterizar bien la fuente sísmica y los parámetros geodinámicos asociados.


Figura 3: Modelo conceptual de la zona sismogénica donde pueden ocurrir mega terremotos, donde se emuestran los diferentes dominios a lo largo del contacto interplaca y las diferencias en los terremotos que ocurren en la zona regular (EQ2) que corresponde a la más profunda y la zona somera (EQ1), donde ocurren los terremotos con características de tsumani earthquake (Salares & Ranero, 2019).


Entonces, otra pregunta válida podría ser que, si se sabe tan poco este tipo de terremotos con características tan particulares y además son de especial interés debido al potencial daño que pueden producir, ¿están las oficinas sismológicas, los centros de alerta de tsunamis y las organizaciones gubernamentales preparadas para enfrentarlos? La respuesta no es sencilla, pero hoy en día con la tecnología implementada y el conocimiento científico acumulado, se estima que sería posible identificar en los primeros minutos estos eventos, información que con los protocolos existentes debiese fluir rápidamente a los centros de alerta de tsunami, donde la evaluación debiese ser bastante certera, definitivamente mucho más que hace una década. Por supuesto que siempre existe espacio para mejoras, lo que es un desafío permanente de toda la comunidad involucrada en esta cadena; comunidad científica, centros sismológicos, centros de alerta, entidades gubernamentales y población en general, desafío que nos impulsa a seguir trabajando y mejorando en aspectos tan importantes como la seguridad de la población ante este tipo de eventos.

BIBLIOGRAFÍA

1. Bravo, T., & Ortiz, A. (2005). Plotting earthquake epicenters: an activity for seismic discovery. Science education solutions, 1-14.

2. Geersen, J. (2019). Sediment-starved trenches and rough subducting sediment are conductive to tsunami earthquakes. Tectonophysics, 28-44.

3. Kanamori, H. (1972). Mechanism of tsunami earthquakes. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 346-359.

4. Lay, T., Li, L., & Cheung, K. (2016). Modeling tsunami observations to evaluate a proposed late tsunami earthqueke stage for the 16 September 2015 Illapel, Chile, Mw 8.3 earthquake. Geophys. Res. Lett.

5. Lee, S.-J., Yeh, T., Lin, Y.-Y. S., & Huang, B.-S. (2016). Two-stage composite megathrust rupture of the 2015 Mw8.4 Illapel, Chile, earthquake identified by spectral- element inversion of teleseismic waves. Geophys. Res. Lett.

6. Real Academia Española. (2022). Diccionario de la Real Academia Española.

7. Salares, V., & Ranero, C. (2019). Upper-plate rigidity determines depth-varying rupture behaviour of megatrhust earthquakes. Nature, 96-101.

8. United States Geological Service (USGS). (2022). Earthquake Glossary, tsunami magnitude (Mt). Obtenido de https://earthquake.usgs.gov/learn/glossary/?term=tsunami%20magnitude%20(m t).

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