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Arrastre de fallas

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Fluencia lenta es el nombre del deslizamiento lento y constante que puede ocurrir en algunas fallas activas sin que se produzca un terremoto. Cuando las personas se enteran, a menudo se preguntan si el arrastre de fallas puede desactivar futuros terremotos o hacerlos más pequeños. La respuesta es "probablemente no", y este artículo explica por qué.

Términos de Creep

En geología, "arrastramiento" se usa para describir cualquier movimiento que implique un cambio constante y gradual de forma. La fluencia del suelo es el nombre de la forma más suave de deslizamientos de tierra. La deformación se produce dentro de los granos minerales a medida que las rocas se deforman y se pliegan. La fluencia de fallas, también llamada fluencia asísmica, ocurre en la superficie de la Tierra en una pequeña fracción de fallas.

El comportamiento de arrastre ocurre en todo tipo de fallas, pero es más obvio y más fácil visualizar en fallas de deslizamiento, que son grietas verticales cuyos lados opuestos se mueven lateralmente entre sí. Presumiblemente, ocurre en las enormes fallas relacionadas con la subducción que dan lugar a los terremotos más grandes, pero aún no podemos medir esos movimientos bajo el agua lo suficientemente bien como para saberlo. El movimiento de la fluencia, medido en milímetros por año, es lento y constante y, en última instancia, surge de la tectónica de placas. Los movimientos tectónicos ejercen una fuerza (estrés) en las rocas, que responden con un cambio de forma (tensión).

Colar y forzar fallas

El arrastre de falla surge de las diferencias en el comportamiento de deformación a diferentes profundidades en una falla.

En el fondo, las rocas en una falla son tan calientes y suaves que las caras de la falla simplemente se estiran unas a otras como un caramelo. Es decir, las rocas sufren tensión dúctil, que alivia constantemente la mayor parte del estrés tectónico. Por encima de la zona dúctil, las rocas cambian de dúctil a frágil. En la zona frágil, el estrés se acumula a medida que las rocas se deforman elásticamente, como si fueran bloques gigantes de goma. Mientras esto sucede, los lados de la falla se bloquean juntos. Los terremotos ocurren cuando las rocas frágiles liberan esa tensión elástica y vuelven a su estado relajado y sin tensión. (Si entiende los terremotos como "liberación de tensión elástica en rocas frágiles", tiene la mente de un geofísico).

El siguiente ingrediente en esta imagen es la segunda fuerza que mantiene bloqueada la falla: la presión generada por el peso de las rocas. Cuanto mayor es esto presión litoestática, cuanto más esfuerzo puede acumular la falla.

Arrastrarse en una cáscara de nuez

Ahora podemos dar sentido al deslizamiento de la falla: ocurre cerca de la superficie donde la presión litoestática es lo suficientemente baja como para que la falla no esté bloqueada. Dependiendo del equilibrio entre las zonas bloqueadas y desbloqueadas, la velocidad de arrastre puede variar. Los estudios cuidadosos de la falla de la falla, entonces, pueden darnos pistas de dónde se encuentran las zonas bloqueadas debajo. A partir de eso, podemos obtener pistas sobre cómo se está acumulando la tensión tectónica a lo largo de una falla, y tal vez incluso obtener una idea de qué tipo de terremotos pueden venir.

La medición de la fluencia es un arte complejo porque ocurre cerca de la superficie. Las muchas fallas de huelga de California incluyen varias que se están arrastrando. Estos incluyen la falla de Hayward en el lado este de la Bahía de San Francisco, la falla de Calaveras justo al sur, el segmento progresivo de la falla de San Andreas en el centro de California y parte de la falla de Garlock en el sur de California. (Sin embargo, las fallas de arrastre son generalmente raras). Las mediciones se realizan mediante encuestas repetidas a lo largo de líneas de marcas permanentes, que pueden ser tan simples como una hilera de clavos en el pavimento de una calle o tan elaborados como los creepmeters ubicados en túneles. En la mayoría de los lugares, la fluencia aumenta cada vez que la humedad de las tormentas penetra en el suelo en California, lo que significa la temporada de lluvias de invierno.

El efecto de la fluencia en los terremotos

En la falla de Hayward, las tasas de fluencia no son superiores a unos pocos milímetros por año. Incluso el máximo es solo una fracción del movimiento tectónico total, y las zonas poco profundas que se arrastran nunca recogerían mucha energía de tensión en primer lugar. Las zonas de arrastre son abrumadoramente superadas por el tamaño de la zona bloqueada. Entonces, si un terremoto que se podría esperar cada 200 años, en promedio, ocurre unos años más tarde porque la fluencia alivia un poco la tensión, nadie podría decirlo.

El segmento progresivo de la falla de San Andreas es inusual. No se han registrado grandes terremotos en él. Es una parte de la falla, de aproximadamente 150 kilómetros de largo, que se arrastra a unos 28 milímetros por año y parece tener solo pequeñas zonas bloqueadas, si las hay. ¿Por qué es un rompecabezas científico? Los investigadores están analizando otros factores que pueden estar lubricando la falla aquí. Un factor puede ser la presencia de abundante arcilla o roca serpentinita a lo largo de la zona de falla. Otro factor puede ser el agua subterránea atrapada en los poros de los sedimentos. Y solo para hacer las cosas un poco más complejas, puede ser que el deslizamiento sea algo temporal, limitado en el tiempo a la primera parte del ciclo del terremoto. Aunque los investigadores han pensado durante mucho tiempo que la sección de arrastre puede evitar que se propaguen grandes rupturas a través de ella, los estudios recientes lo han puesto en duda.

El proyecto de perforación SAFOD logró muestrear la roca justo en la falla de San Andreas en su sección rastrera, a una profundidad de casi 3 kilómetros. Cuando se revelaron los núcleos, la presencia de serpentinita era obvia. Pero en el laboratorio, las pruebas de alta presión del material del núcleo mostraron que era muy débil debido a la presencia de un mineral de arcilla llamado saponita. La saponita se forma donde la serpentinita se encuentra y reacciona con las rocas sedimentarias ordinarias. La arcilla es muy efectiva para atrapar el agua de los poros. Entonces, como sucede a menudo en la ciencia de la Tierra, todos parecen tener razón.