En geofísica , los terremotos (del latín : terrae motus , que significa " movimiento de la tierra "), también llamados sismos o terremotos (del latín Tellus , diosa romana de la Tierra ), son vibraciones o asentamientos de la corteza terrestre , provocados por el desplazamiento repentino de una masa rocosa en el subsuelo.
Este desplazamiento es generado por las fuerzas tectónicas que actúan constantemente en el interior de la corteza terrestre provocando una lenta deformación hasta alcanzar la carga de rotura con la consiguiente liberación de energía elástica en una zona interna de la Tierra denominada hipocentro , típicamente situada en correspondencia con fracturas. fallas existentes en la corteza . A partir de la fractura creada, una serie de ondas elásticas , denominadas ondas sísmicas , se propagan en todas direcciones desde el hipocentro, dando lugar al fenómeno observado en la superficie con el lugar de la superficie terrestre situado sobre la vertical del hipocentro, denominado epicentro , que generalmente es el más afectado por el fenómeno. La rama de la geofísica que estudia estos fenómenos es la sismología .
Casi todos los terremotos que ocurren en la superficie terrestre se concentran cerca de los límites entre dos placas tectónicas , donde el contacto está formado por fallas: estas son de hecho las áreas tectónicamente activas, es decir, donde las placas se mueven más o menos "rozando" o " chocando "entre sí, generando así terremotos entre placas . Más raramente, los terremotos ocurren lejos de las áreas fronterizas entre placas, debido a reajustes tectónicos. Los sismos localizados de menor intensidad se registran en áreas volcánicas debido al movimiento de masas magmáticas en profundidad.
Según el modelo de la tectónica de placas , el movimiento de las placas es lento, constante e imperceptible (excepto con herramientas especiales), y da forma y distorsiona las rocas tanto en la superficie como bajo tierra. Sin embargo en algunos momentos y en algunas zonas, debido a las fuerzas internas (presiones, tensiones y fricciones ) entre los macizos rocosos, estos modelos se detienen y la superficie involucrada acumula tensión y energía durante decenas o cientos de años hasta que al llegar a la ruptura carga , la energía acumulada es suficiente para vencer las fuerzas de resistencia que causan el desplazamiento repentino y repentino de la masa rocosa involucrada. Este movimiento repentino, que en pocos segundos libera energía acumulada durante decenas o cientos de años, genera así las ondas sísmicas y el terremoto asociado.
Un terremoto (o seísmo) se origina cuando el choque entre dos placas corticales provoca una rápida vibración de la corteza terrestre capaz de liberar altísimas cantidades de energía, independientemente de los efectos que provoque. Miles de terremotos ocurren cada día en la Tierra : experimentalmente se observa que la mayoría de los terremotos en el mundo, así como las erupciones volcánicas , ocurren a lo largo del llamado Cinturón de Fuego del Pacífico , las dorsales oceánicas y las zonas de subducción o límite entre placas tectónicas. y por lo tanto suele afectar a la corteza oceánica como zona desencadenante o de fractura. Solo unas pocas docenas son percibidas por la población y la mayoría de estas últimas causan poco o ningún daño. La duración media de una descarga está muy por debajo de los 30 segundos ; sin embargo, para los terremotos más fuertes, puede demorar unos minutos.
La fuente del sismo generalmente se distribuye en una zona interna de la corteza terrestre. En el caso de los terremotos más devastadores éste puede tener una extensión incluso del orden de los mil kilómetros pero es idealmente posible identificar un punto preciso desde el cual se originaron las ondas sísmicas : esto se llama " hipocentro " y aquí el movimiento a partir de la fractura preexistente ( falla ) o su súbita generación. La proyección vertical del hipocentro sobre la superficie terrestre se denomina en cambio " epicentro ", y es el punto donde suele producirse el mayor daño. Las ondas elásticas que se propagan durante un sismo son de diferentes tipos y en algunos casos pueden resultar en un movimiento predominantemente horizontal (choque de onda) o un movimiento vertical del suelo (golpe de sacudida).
Algunos terremotos ocurren o son precedidos por enjambres sísmicos más o menos largos e intensos ( foreshocks ), caracterizados por varios terremotos repetidos en el tiempo y particularmente limitados a un área específica, otros en cambio ocurren de forma inmediata y repentina con uno o más choques principales (shock principal ) ; otra forma son las secuencias sísmicas , cada una caracterizada por varios sismos desencadenados en estrecha sucesión y no limitados a una zona específica. [1] Los terremotos de mayor magnitud suelen ir acompañados de eventos secundarios (no necesariamente menos destructivos) que siguen al terremoto principal y se denominan réplicas , a menudo erróneamente denominadas réplicas . Cuando ocurren varios eventos simultáneamente o casi al mismo tiempo, pueden ser terremotos inducidos (el terremoto desencadena la fractura de otra roca que ya estaba cerca del punto crítico de ruptura).
Además, un sismo puede estar acompañado de ruidos fuertes que pueden recordar estruendos, estruendos, truenos, secuencias de disparos, etc.: estos sonidos se deben al paso de las ondas sísmicas a la atmósfera y son más intensos en las proximidades del epicentro. Los países y áreas más sísmicas del mundo son Afganistán , Alaska , Albania , Armenia , Azerbaiyán , California , Chile , Colombia , Croacia , Ecuador , Filipinas , Georgia , Japón , Grecia , Indonesia , Irán , Islandia , Italia , México , Montenegro , Nepal , Nueva Guinea , Perú , Polinesia , Taiwán y Turquía .
En general, los terremotos son causados por movimientos bruscos de masas rocosas (más o menos grandes) dentro de la corteza terrestre. La superficie terrestre está en efecto en movimiento lento pero constante (ver tectónica de placas ) y los terremotos se producen cuando la tensión resultante acumulada por el esfuerzo mecánico supera la capacidad o resistencia del material rocoso para soportarla, es decir, supera la llamada carga de rotura . Esta condición ocurre con mayor frecuencia en los límites de las placas tectónicas . Los eventos sísmicos que ocurren en los límites entre placas se denominan terremotos tectónicos , los menos frecuentes que ocurren dentro de las placas de la litosfera se denominan terremotos intraplaca .
Casi todos los terremotos que se producen en la superficie terrestre se concentran, por tanto, en zonas muy concretas, es decir, cerca de los límites entre una placa tectónica y otra: estas son de hecho las zonas tectónicamente activas, es decir, donde las placas se mueven más o menos lenta y repentinamente con respecto el uno al otro Según la tectónica de placas, la superficie de la Tierra se modela de hecho como si estuviera compuesta por una docena de grandes placas tectónicas que se mueven muy lentamente debido a las corrientes de convección del manto terrestre colocado debajo de la corteza terrestre . Dado que no todas se mueven en la misma dirección, las placas a menudo chocan directamente al deslizarse lateralmente a lo largo del borde de otra ( falla transformante ). En general, el movimiento de las placas es lento, imperceptible (si no con herramientas especiales) y constante; sin embargo en algunos momentos y en algunas zonas, el movimiento se detiene y la zona involucrada acumula energía durante décadas o siglos hasta llegar a la llamada carga de rotura , cuando se debe a fuerzas internas, o al equilibrio entre presiones, tensiones y fricciones entre la roca. masas, estos movimientos ocurren repentina y abruptamente, liberando la energía acumulada y desarrollando así un terremoto.
La disposición de las zonas sísmicas se ubica en su mayor parte a lo largo de los márgenes entre las placas tectónicas (por ejemplo , cinturón de fuego ) y en particular a lo largo de las fosas abisales ( zonas de subducción ), donde se produce el hundimiento de la corteza oceánica por debajo de otras porciones de la corteza terrestre. conduce a la fusión por fricción de parte del área de contacto rocoso, oa lo largo de las dorsales oceánicas donde el magma del manto terrestre asciende a la superficie a través de las fracturas de la corteza oceánica y una vez solidificado "suelda" las propias placas; los terremotos a lo largo de las crestas son por tanto el efecto de la rotura brusca de estas soldaduras cuando se alcanza un cierto nivel de tensión mecánica. En estas zonas, los fenómenos sísmicos suelen estar también asociados al vulcanismo debido a la concomitancia de las fuerzas tectónicas en juego, por lo que las erupciones volcánicas suelen ir precedidas de terremotos.
Por lo tanto, se supone que la dislocación de las placas es el mecanismo desencadenante de los terremotos. La causa secundaria es el movimiento magmático en el interior de un volcán , lo que puede indicar una erupción inminente junto con el temblor característico . En casos muy raros, los terremotos se han asociado con la acumulación de grandes masas de agua en las cuencas de las presas, como la presa de Kariba en Zambia , África , y con la inyección o extracción de fluidos de la corteza terrestre ( Arsenal of the Rocky Mountains ) . Tales terremotos ocurren porque la resistencia de la corteza terrestre puede cambiar por la presión del fluido.
Los terremotos se producen sobre fracturas de la corteza terrestre conocidas como fallas sísmicas , donde se acumulan los esfuerzos mecánicos inducidos por los movimientos tectónicos. De hecho, los límites entre placas tectónicas no están definidos por una simple ruptura o discontinuidad, sino que esto se manifiesta a menudo a través de un sistema de varias fracturas, que pueden ser independientes entre sí e incluso paralelas para algunas secciones, que representan las fallas. Existen diferentes tipos de fallas subdivididas según el movimiento relativo de las porciones tectónicas adyacentes a la propia fractura y el ángulo del plano de falla. El proceso de formación y desarrollo de la falla, así como de los propios sismos, se conoce como fallamiento y puede ser estudiado mediante técnicas de análisis de mecánica de fractura .
La intensidad de un sismo depende de la cantidad de energía acumulada en el punto de ruptura que a su vez depende generalmente del tipo de rocas involucradas en el proceso de acumulación, es decir de su carga de ruptura , del tipo de esfuerzo o esfuerzo interno y del tipo de culpa _
Hay tres tipos de ondas sísmicas:
Compresión u ondas longitudinales (P)Las ondas longitudinales hacen que las partículas de roca oscilen en la misma dirección de propagación de la onda. Generan por tanto sucesivas "compresiones" y "rarefacciones" en las que se propagan. La velocidad de propagación depende de las características elásticas del material y de su densidad; sin embargo, generalmente viajan a una velocidad entre 4 y 8 km/s. Dado que las ondas P se propagan más rápidamente, también son las primeras (P = Primarias) en llegar a los sismómetros y, por lo tanto, en ser registradas por los sismógrafos . Estas ondas sísmicas atraviesan longitudinalmente todo tipo de materia: sólidos, líquidos y gases.
Ondas transversales o de corte (S)Las ondas S, u ondas "secundarias", se propagan solo en sólidos perpendiculares a su dirección de propagación ( ondas de corte ). Son más lentas que las ondas P, viajando en la corteza terrestre con una velocidad entre 2 y 4 km/s. Las ondas S no pueden propagarse a través de fluidos y gases porque no ofrecen resistencia al corte. A diferencia de las ondas P, las ondas S no provocan cambios de volumen.
Ondas superficiales (R y L)Las ondas superficiales, a diferencia de lo que se podría pensar, no se manifiestan en el epicentro , sino únicamente a cierta distancia de éste. Estas ondas son el resultado de la combinación de ondas P y ondas S, por lo que son muy complejas. Las ondas superficiales son las que más daño causan.
Las ondas de Rayleigh , también llamadas ondas R, mueven partículas en órbitas elípticas en un plano vertical a lo largo de la dirección de propagación, al igual que las ondas en el agua.
Las ondas de amor , también llamadas ondas L, mueven las partículas transversalmente a la dirección de propagación (como las ondas S), pero solo en el plano horizontal.
Todas las ondas sísmicas están sujetas a atenuación con la distancia en función de las características del medio de propagación.
Las ondas sísmicas son detectables y medibles a través de instrumentos especiales llamados sismógrafos , comúnmente usados por sismólogos , y mostrados en sismogramas ; el procesamiento cruzado de los datos de varios sismógrafos dispersos en un área a cierta distancia del sismo permite estimar de manera bastante precisa el epicentro, el hipocentro y la intensidad del sismo; esta última puede ser evaluada a través de las llamadas escalas sísmicas , principalmente la escala de Richter , la escala de Mercalli y la escala de magnitud del momento sísmico .
El reconocimiento de la orientación de llegada de los temblores a lo largo de los tres planos de referencia, y la comprensión de si la primera llegada del temblor fue de tipo compresivo o expansivo, permite determinar el mecanismo focal del temblor y por lo tanto entender qué tipo de temblor falla que originó el terremoto.
El cambio tectónico de la corteza terrestre en las tres coordenadas espaciales después de un fuerte terremoto se puede medir con precisión a través de técnicas de teledetección como estudios geodésicos e interferometría de radar-satélite a través de SAR en toda el área afectada a partir del epicentro.
Los terremotos son, con mucho, los eventos naturales más poderosos de la Tierra; los terremotos pueden liberar una energía superior a miles de bombas atómicas en segundos , normalmente medida en términos de momento sísmico . En este sentido, basta pensar que un terremoto puede mover volúmenes de roca de cientos de kilómetros cúbicos en unos pocos segundos.
Como resultado, los terremotos pueden causar una destrucción severa y una alta pérdida de vidas a través de una serie de agentes destructivos, siendo el principal el movimiento violento del suelo - que puede ocurrir con aceleraciones que se pueden simplificar en horizontal y vertical [3] - con el consiguiente estrés sobre las estructuras de construcción en el lugar (edificios, puentes, etc.), posiblemente también acompañado de otros efectos secundarios como inundaciones (por ejemplo, el colapso de represas ), hundimiento del suelo ( deslizamientos de tierra , deslizamientos de tierra o licuefacción), incendios o derrames de materiales peligrosos; si el terremoto ocurre bajo la superficie del océano o del mar o cerca de la línea de costa puede generar tsunamis [4] . En cada terremoto, uno o más de estos agentes pueden, por tanto, contribuir a causar más daños graves y víctimas. Los efectos de un sismo pueden potenciarse y ocurrir de manera variable incluso en distancias pequeñas debido a fenómenos de amplificación del movimiento sísmico, debido a las condiciones geológicas locales, que se denominan respuesta sísmica local o efectos de sitio .
Los terremotos más fuertes, como el de Japón del 11 de marzo de 2011 ( terremoto de Tōhoku de 2011 ), también pueden mover el polo norte geográfico unos centímetros (por ejemplo, este lo ha movido unos 10 cm) debido a la elasticidad de la corteza terrestre. A nivel local, los efectos de un terremoto también pueden variar significativamente como consecuencia de los llamados efectos de sitio .
El único evento que ha registrado más muertes en los últimos mil años es el terremoto de Shaanxi ( China ) de 1556 , con una magnitud de 8,3, que mató a 830.000 personas [5] [6] . El de mayor magnitud, en cambio, es el terremoto de 1960 en Valdivia ( Chile ) , que alcanzó una magnitud de 9,5.
Clasificación basada en la magnitud. Como se informa en el sitio web de USGS [7] son los siguientes.
Clasificación basada en el número de muertes declaradas [8] (los números siempre deben considerarse aproximados y casi siempre subestimados) .
Algunos terremotos, especialmente los más fuertes, también van acompañados, precedidos o seguidos de fenómenos naturales inusuales llamados precursores sísmicos tales como: relámpagos o destellos ( luces telúricas ); cambios repentinos en la radiactividad magnética , eléctrica o local ( emisión de radón ); interferencia en las comunicaciones por radio; nerviosismo de los animales; cambio en el nivel de las aguas subterráneas o costeras; Actividad volcánica. Todas estas manifestaciones han encontrado confirmación en las observaciones y testimonios y han sido estudiadas y en parte confirmadas por la investigación científica que ha llegado a la explicación de cada una de ellas, aunque, en ausencia del consentimiento unánime, no constituyen realmente medidas que sean realmente reconocido y adoptado en el frente de pronóstico.
El terremoto de Haicheng del 4 de febrero de 1975 fue históricamente el primer y único terremoto predicho con estas técnicas [9] , pero en ese caso los precursores sísmicos de carácter geológico fueron tan intensos y regularmente progresivos como para no dejar dudas sobre la proximidad e inminencia. del 'evento.
Ya desde el siglo XIX se estudian las correlaciones entre variaciones en la altura del nivel freático y la gravedad local, así como en la emisión de radón , pero lamentablemente, en el estado actual del conocimiento, aún no se han desarrollado modelos que permitan resaltar señales útiles para la predicción efectiva de un terremoto o sus posibles características, intensidad y ubicación espacio-temporal.
En particular, el radón se forma a partir de la desintegración radiactiva del radio y, al ser un gas noble , no se combina con otros elementos y compuestos químicos ; por tanto, gran parte del radón que se forma en el interior de las rocas queda atrapado en ellas. Si se producen movimientos bruscos, fisuras, compresiones y distensiones de las rocas, como ocurre durante o inmediatamente antes de un terremoto, el radón contenido en profundidad aflora en la superficie terrestre, donde ya está presente en una determinada concentración , aumentando la concentración local con picos repentinos. o los llamados "borradores" [10] . Con la esperanza de poder desarrollar un sistema de predicción de terremotos fiable ya corto plazo, se están realizando varios estudios; para esta investigación se utiliza una red de detectores de radón, convenientemente distribuidos en la superficie de las áreas involucradas.
La previsibilidad de los fenómenos sísmicos ha sido objeto de discusiones y controversias fuera del ámbito científico en Italia, tras el terremoto de L'Aquila del 6 de abril de 2009 ; con motivo del trágico suceso, la prensa recogió con énfasis la noticia según la cual Giampaolo Giuliani ( técnico de laboratorio del INAF , no graduado, que en su tiempo libre realiza estudios sobre sismos a título personal), en las semanas precedente al terremoto, habría sustentado diversas hipótesis sobre la inminencia de un sismo desastroso, provocando también algunas falsas alarmas [11] ; se habría pronosticado la ocurrencia de un evento sísmico, según él, en marzo, en términos amplios en esa misma región; afirmó basar su análisis en el aumento repentino de las emisiones de radón [12] , pero utilizando herramientas y métodos de previsión que no eran considerados rigurosamente válidos por la comunidad científica.
La Asociación Italiana de Radioaficionados (ARI) y otros grupos de investigación privados están trabajando activamente en el estudio de los precursores sísmicos de origen electromagnético , observados por primera vez en 1880 [13] , instalando estaciones de escucha para emisiones electromagnéticas de baja frecuencia ELF ( Extremely Low Frecuencia ) [14] [15] [16] [17] .
Incluso el seguimiento de cualquier enjambre sísmico antes de un sismo principal a menudo no parece conducir a resultados concretos en términos de pronóstico, ya que la gran mayoría de los enjambres sísmicos evolucionan sin producir catástrofes o disiparse más o menos lentamente en el tiempo según la ley de Omori [18 ] .
Actualmente algunos modelos físicos experimentales de predicción sísmica de carácter estadístico han demostrado ser bastante efectivos en la predicción de algunas secuencias de réplicas , pero bastante decepcionantes en la predicción del sismo principal [19] .
En la etapa actual de la investigación sismológica, los resultados más concretos para la predicción de terremotos se obtienen, por tanto, estadísticamente a largo plazo o consultando mapas de peligrosidad que tienen en cuenta los tiempos de retorno de un terremoto en un territorio determinado, es decir, calculando la probabilidad de ocurrencia. . Sin embargo, el intervalo de tiempo en el que se considera probable la ocurrencia de un sismo es bastante extenso, incluso decenas de años, haciendo cualquier intento razonable de prevención que haga efectiva la evacuación de las poblaciones [20] .
Si en la práctica la predicción exacta de un terremoto es, en la etapa actual de la investigación científica, todavía muy lejana, el remedio más práctico y sabio contra los daños materiales y humanos causados por los terremotos está representado por la protección activa , o por el uso de técnicas eficaces. Construcción antisísmica de edificios típicos de la ingeniería sísmica , como el aislamiento sísmico : estas técnicas en la etapa actual son capaces de minimizar el daño incluso de terremotos extremadamente poderosos y son ampliamente utilizadas en algunas de las áreas más sísmicas del mundo, como Japón . .
Para identificar áreas con peligro sísmico significativo y el consiguiente riesgo sísmico , se suelen utilizar estudios de sismología histórica, paleosismología y técnicas de microzonificación sísmica , que proporcionan mapas de riesgo relacionados, mientras que las técnicas de simulación se pueden utilizar para evaluar los efectos de un terremoto (ver simulación de terremotos ).
En 2004, la Oficina de las Naciones Unidas para la Coordinación de Asuntos Humanitarios (OCHA) y la Comisión Europea establecieron el Sistema Global de Alerta y Coordinación de Desastres (GDACS), para mejorar y aumentar la eficacia de la máquina de socorro y los planes de ayuda humanitaria . [21] Nacido bajo el nombre de GDAS, inicialmente encontró uso para reemplazar los diversos sistemas de monitoreo y alerta existentes con una única plataforma de TI de múltiples eventos, relacionados con terremotos, tsunamis , inundaciones , erupciones volcánicas y ciclones tropicales .
En un segundo paso de implementación del proyecto, se integró el sistema de monitoreo con el de manejo de emergencias y coordinación de intervenciones, conocido como OSOCC Virtual OCHA. Esto permitió recopilar información sobre riesgos y peligros concretos y actuales casi en tiempo real, comunicando puntualmente las noticias a los operadores involucrados en las intervenciones y a la población civil, según un método multicanal (del teléfono tradicional, al correo electrónico ). correo , a SMS , al sitio web). [22]
El sistema GDACS, así obtenido, se ha vuelto capaz de evaluar la información meteorológica con los datos económicos y sociodemográficos de las áreas que se prevé serán afectadas, de tal manera de realizar un análisis no exclusivamente en términos de probabilidad de del evento, sino también de la magnitud del impacto para la población y para otras realidades presentes en el entorno.