Falla alpina
Gran falla geológica en Nueva Zelanda

Falla alpina
El movimiento a lo largo de la falla alpina está deformando el continente de Zealandia , con la parte sur (en la placa del Pacífico ) deslizándose hacia la parte noroeste (en la placa australiana ).
Mapa
Mapa de la falla alpina activa en tierra (rojo). Haga clic en el mapa para pasar el mouse sobre las características de la falla. [1]
EtimologíaAlpes del sur
PaísNueva Zelanda
RegiónRegiones de la Costa Oeste y del Sur
Características
RangoAlpes del sur
Longitud600 kilómetros (370 millas)
HuelgaNE-SO
Desplazamiento30 mm (1,2 pulgadas)/año
Tectónica
LáminaAustralia , Pacífico
EstadoActivo
Terremotos1717 prehistórico
TipoFalla de desgarre
MovimientoHasta M w 8,2, [2] dextral/convergente, lado este hacia arriba
EdadMioceno - Holoceno 12–0,0003 millones  de años[3]
OrogénesisKaikoura
Base de datos geológica de Nueva Zelanda (incluye fallas)
La nieve delimita el escarpe formado por la falla alpina a lo largo del borde noroeste de los Alpes del Sur , cerca de la costa oeste de la Isla Sur . Esta imagen satelital muestra las consecuencias de una tormenta de nieve que azotó la isla en julio de 2003.

La falla alpina es una falla geológica que recorre casi toda la longitud de la Isla Sur de Nueva Zelanda , con unos 600 km (370 mi). [a] de largo, y forma el límite entre la placa del Pacífico y la placa australiana . [4] Los Alpes del Sur se han elevado sobre la falla durante los últimos 12 millones de años en una serie de terremotos. Sin embargo, la mayor parte del movimiento en la falla es de rumbo deslizante (de lado a lado), con el distrito de Tasmania y la Costa Oeste moviéndose hacia el norte y Canterbury y Otago moviéndose hacia el sur. Las tasas de deslizamiento promedio en la región central de la falla son de unos 38 mm (1,5 pulgadas) al año, muy rápido para los estándares globales. [5] El último gran terremoto en la falla alpina fue alrededor de 1717 d. C. con una gran magnitud de terremoto de M w 8,1 ± 0,1. [2] La probabilidad de que ocurra otro antes de 2068 se estimó en un 75 por ciento en 2021. [6] [7]

Extensión geográfica y movimiento de las placas

Mapa del sistema de fallas de Marlborough
Mapa del extremo norte del sistema de fallas Alpinas y Marlborough.

El límite entre la placa del Pacífico y la placa indoaustraliana forma la zona de falla de Macquarie en la fosa de Puysegur, frente a la esquina sudoeste de la Isla Sur, y llega a tierra como la falla alpina, justo al norte de Milford Sound. La falla alpina luego recorre la longitud de la Isla Sur, justo al oeste de los Alpes del Sur, hasta cerca del paso Lewis, en la sección norte central de la isla. En este punto, se divide en un conjunto de fallas más pequeñas conocidas como el sistema de fallas de Marlborough . Este conjunto de fallas, que incluye la falla de Wairau , la falla de Hope, la falla de Awatere y la falla de Clarence , transfiere el desplazamiento entre la falla alpina y la zona de subducción de Hikurangi al norte. Se cree que la falla de Hope representa la continuación primaria de la falla alpina. [8]

Tectónica

La placa australiana, que se encuentra en proceso de separarse nuevamente de la placa indoaustraliana , [9] se está subduciendo hacia el este al sur de la Isla Sur y la placa del Pacífico se está subduciendo hacia el oeste al norte. En el medio, la falla alpina es un límite de transformación y tiene un movimiento de deslizamiento de rumbo dextral (lateral derecho) y un levantamiento en el lado sureste. [2] El levantamiento se debe a un elemento de convergencia entre las placas, lo que significa que la falla tiene un componente oblicuo inverso de alto ángulo significativo en su desplazamiento. [4] [10]

En la sección norte de la falla, la transición al sistema de fallas de Marlborough refleja un desplazamiento de transferencia entre el límite de placa principalmente transformante de la falla alpina y el límite principalmente destructivo más al norte desde la zona de subducción de Hikurangi hasta la fosa de Kermadec . Esto ha dado lugar a una compleja dispersión de fallas, [11] que está asociada a grandes terremotos adyacentes a la falla alpina, pero fuera de ella, como el terremoto de Murchison de 1929 , el terremoto de Inangahua de 1968 y el terremoto de Arthur's Pass de 1929. [ b]

La falla alpina presenta el mayor levantamiento de la placa del Pacífico cerca de Aoraki/Monte Cook en su sección central. Aquí el movimiento relativo entre las dos placas es en promedio de 37 a 40 mm al año. Esto se distribuye en 36 a 39 mm de movimiento horizontal y 6 a 10 mm de movimiento ascendente en el plano de la falla por año. [5]

En el extremo sur de la falla no hay efectivamente ningún componente de elevación de la placa del Pacífico [12] y otras fallas comparten la tensión como resultado de la colisión de placas. [13] Estas incluyen las fallas de Fiordland asociadas con el terremoto de Fiordland de 2003 y el terremoto de Dusky Sound de 2009 , el sistema de fallas de Otago , en las fallas de Canterbury como la zona de falla de Ostler y las asociadas con el terremoto de Darfield de 7,1 MW . La elevación en esta región del suroeste de Westland de la falla, que tiene una tasa de deslizamiento de rumbo dextral de aproximadamente 28 mm (1,1 pulgadas)/año, está en el lado de la placa australiana con una elevación vertical a escala métrica cada 290 años impares. [3]

Origen geológico y evolución

Nueva Zelanda antes de la activación de la Falla Alpina (30 Ma).
Afloramiento que muestra cataclasita alterada hidrotermalmente en verde, dentro de la zona de falla alpina, río Waikukupa.
Afloramiento de falla alpina que muestra cataclasita en bandas y brecha , río Waikukupa.

Entre 25 y 12 millones de años atrás, el movimiento en la falla protoalpina era exclusivamente de rumbo. Los Alpes del Sur aún no se habían formado y la mayor parte de Nueva Zelanda estaba cubierta de agua. [10] Luego, el levantamiento comenzó lentamente a medida que el movimiento de la placa se volvía ligeramente oblicuo al rumbo de la falla alpina. En los últimos 12 millones de años, los Alpes del Sur se han elevado aproximadamente 20 km (12 mi), sin embargo, a medida que esto ha ocurrido, más lluvia ha quedado atrapada en las montañas, lo que ha provocado más erosión. [4] Esto, junto con las restricciones isostáticas , ha mantenido los Alpes del Sur a menos de 4000 m (13 000 pies) de altura.

El levantamiento de la falla alpina ha llevado a la exposición de rocas metamórficas profundas cerca de la falla dentro de los Alpes del Sur. Esto incluye milonitas y esquisto alpino , cuyo grado metamórfico aumenta hacia la falla. El material erosionado ha formado las llanuras de Canterbury . [10] La falla alpina no es una estructura única, sino que a menudo se divide en componentes de deslizamiento de rumbo puro y de deslizamiento de buzamiento. [12] [14] Cerca de la superficie, la falla puede tener múltiples zonas de ruptura. [5]

Geología de la zona de falla

La zona de falla está expuesta en numerosos lugares a lo largo de la Costa Oeste, [15] y típicamente consiste en una zona de garganta de falla de 10 a 50 m de ancho [2] con alteración hidrotermal generalizada. Esto último se debe a que el agua penetra hasta 6 km (3,7 mi) a través de la roca caliente asociada con la falla. El agua puede surgir en fuentes termales con temperaturas de más de 50 °C (122 °F) en el valle de la falla, [16] aunque la temperatura del agua en profundidad es mucho más extrema. [17] La ​​mayor parte del movimiento a lo largo de la falla ocurre en esta zona. [5] En el afloramiento, la zona de falla está cubierta por milonitas que se formaron en profundidad y han sido levantadas por la falla. [18]

Un estudio estructural [19] de un segmento de la falla alpina al suroeste de Fiordland examinó la cuenca Dagg, una cuenca sedimentaria marina a 3000 m (9800 pies) de profundidad. Los sedimentos de la cuenca son principalmente de la glaciación del Pleistoceno , y las estructuras dentro de ellos revelan una complejidad pasada que ya no está presente en la cuenca. La estructura actual es una cuenca de separación a lo largo de una curva de liberación en la falla alpina, con un segmento de cuenca invertida a lo largo del borde sur debido a la transpresión . El estudio analizó la naturaleza de corta duración de la curva de liberación (del orden de 10 5 a 10 6 años), durante la cual hubo 450 – 1650 m de desplazamiento dextral. La naturaleza del desplazamiento sirvió como ejemplo de los tipos de estructuras efímeras que pueden desarrollarse a lo largo de un sistema de fallas de desgarre maduro. [19]

Terremotos

No ha habido grandes terremotos históricos en la falla alpina. Debido a esto, a mediados del siglo XX se especuló que la falla alpina se desliza sin producir grandes terremotos. [20] Sin embargo, ahora se infiere por múltiples líneas de evidencia que la falla alpina se rompe, creando grandes terremotos aproximadamente cada pocos cientos de años. El último evento de ruptura de falla completa fue en 1717 y ahora se sabe que fue un gran terremoto de Mw 8,1  ± 0,1. [2] También hay evidencia razonable de un evento posterior a 1717 confinado a la sección de North Westland de la falla, pero la fecha no está clara. [2] Hay dos modos de comportamiento de grandes terremotos, ya sea con terremotos importantes (MW 7-8  ) o grandes (MW >  8) y predecir el siguiente modo es un desafío ya que estos parecen evolucionar a lo largo de múltiples ciclos sísmicos en respuesta a diferencias de geometría a lo largo del rumbo. [21]

Prehistórico

Los maoríes llegaron a Nueva Zelanda alrededor de 1300, pero nunca alcanzaron una alta densidad de población en la más fría Isla Sur. [22] Por lo tanto, aunque los terremotos son una parte importante de la tradición oral maorí , no se han transmitido historias sobre los terremotos de la Isla Sur. Durante los últimos mil años, se había determinado previamente que las principales rupturas a lo largo de la falla alpina, que causaron terremotos de magnitud 8, ocurrieron al menos cuatro veces. [23] Estos tuvieron una separación de entre 100 y 350 años. [23] El terremoto de 1717 pareció haber involucrado una ruptura a lo largo de casi 400 kilómetros (250 millas) de los dos tercios meridionales de la falla. Los científicos dicen que un terremoto similar podría ocurrir en cualquier momento, ya que el intervalo desde 1717 es más largo que los intervalos entre los eventos anteriores. [24] Investigaciones más recientes realizadas por la Universidad de Otago , la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear y otros han revisado las fechas y la naturaleza de los terremotos y han brindado una mayor comprensión de su número. Los estudios realizados en Haast hacia el centro de la falla sólo identificaron tres eventos de ruptura importantes en los últimos 1000 años. [25] Los estudios realizados en el extremo sur identificaron siete eventos en los últimos 2000 años y los 20 km (12 mi) más al sur de la falla han tenido 27 eventos desde el año 6000 a. C. [3] Esta información se ha actualizado con mejores técnicas de datación y se resume en la siguiente cronología para las distintas secciones de la falla. [2]

Este trabajo sugiere que grandes rupturas de fallas ocurrieron en 1717, alrededor de 1400, alrededor de 1100 y alrededor de 390 d.C. [2]

Predicción del próximo terremoto

En 2012, los investigadores de GNS Science publicaron una cronología de 8000 años de 24 terremotos importantes en el extremo sur de la falla a partir de sedimentos en Hokuri Creek, cerca del lago McKerrow en el norte de Fiordland. En términos de terremotos, la falla de hasta 800 kilómetros (500 mi) [a] de longitud [25] fue notablemente consistente, rompiéndose en promedio cada 330 años, a intervalos que van desde 140 años a 510 años. [26] En 2017, los investigadores de GNS revisaron las cifras después de combinar registros actualizados del sitio de Hokuri con un registro de mil años de otro sitio, a 20 km de distancia en el río John O'Groats, para producir un registro de 27 eventos de terremotos importantes durante el período de 8000 años. [3] Esto dio una tasa de recurrencia media de 291 años, más o menos 23 años, [3] frente a la tasa estimada anteriormente de 329 años, más o menos 26 años. En el nuevo estudio, el intervalo entre terremotos varió de 160 a 350 años, y la probabilidad de que ocurriera un terremoto en los 50 años posteriores a 2017 se estimó en un 29 por ciento solo para este sector sur de la falla. [27] [2] Un estudio de 2021 estimó que la probabilidad de que ocurriera un terremoto antes de 2068 era del 75 por ciento. [6] [7]

Efectos proyectados de una ruptura

Las grandes rupturas también pueden desencadenar terremotos en las fallas que continúan hacia el norte desde la falla alpina. Hay evidencia de paleotsunami de rupturas casi simultáneas de la falla alpina y la falla Wellington (y/u otras fallas importantes) al norte que ocurrieron al menos dos veces en los últimos 1000 años. [28] Un estudio de 2018 dice que una ruptura significativa en la falla alpina podría provocar que las carreteras (particularmente en o hacia la costa oeste) se bloqueen durante meses, como sucedió con el terremoto de Kaikōura de 2016 , con problemas para abastecer a las ciudades y evacuar a los turistas. [29] [30] [31] Los consejos de distrito a lo largo de la costa oeste y en Canterbury han encargado estudios y comenzado los preparativos para un gran terremoto previsto en la falla alpina. [32] [33]

Zonas de riesgo sísmico en Nueva Zelanda. Hasta 2011, la ausencia de terremotos históricos en la falla alpina se interpretaba como un riesgo menor.

Historia de la investigación

En 1940, Harold Wellman descubrió que los Alpes del Sur estaban asociados con una falla de aproximadamente 650 km (400 millas) de largo. [34] La falla fue nombrada oficialmente Falla Alpina en 1942 como una extensión de una estructura previamente cartografiada. [5] Al mismo tiempo, Harold Wellman propuso el desplazamiento lateral de 480 kilómetros (300 millas) en la Falla Alpina. Wellman dedujo este desplazamiento debido en parte a la similitud de las rocas en Southland y Nelson a ambos lados de la Falla Alpina. Los desplazamientos laterales de esta magnitud no podían explicarse mediante la geología anterior a la tectónica de placas y sus ideas inicialmente no fueron ampliamente aceptadas hasta 1956. [35] Wellman también propuso en 1964 que la Falla Alpina era una estructura cenozoica, que estaba en conflicto con la edad mesozoica más antigua aceptada en ese momento. Esta idea, combinada con el desplazamiento de la falla, propuso que la superficie de la Tierra estaba en un movimiento constante y relativamente rápido y ayudó a derrocar la antigua hipótesis geosinclinal en favor de la tectónica de placas. [34]

En 1964 se construyó un muro de hormigón de 25 metros de largo a través de la falla para medir los movimientos de la misma y determinar si se mueve lentamente con el tiempo o de repente durante grandes terremotos. El muro no se ha movido desde su construcción, lo que indica que la energía acumulada se libera de repente durante grandes terremotos. [36] [37]

Richard Norris y Alan Cooper, del Departamento de Geología de la Universidad de Otago, realizaron una amplia investigación sobre la estructura y la petrología de la falla alpina, respectivamente, a finales del siglo XX y principios del XXI. Fue durante este tiempo que se descubrió y refinó la ciclicidad de los terremotos de la falla alpina y el significado del aumento del grado metamórfico hacia la falla. [38] Originalmente, se dedujo que este aumento regional del grado se debía al calentamiento por fricción a lo largo de la falla, no al levantamiento de secuencias geológicas más profundas. Richard H. Sibson, de la misma universidad, también utilizó la falla alpina para refinar su nomenclatura de rocas de falla, que ganó adhesión internacional. [39]

Los cables de fibra oscura de Chorus que pasan a través de la falla alpina, desde el norte y el sur de Haast, se utilizan para la detección acústica distribuida , que detecta el movimiento de los cables producido por los terremotos. Las mediciones se realizan utilizando 7.250 ubicaciones de "interrogadores", espaciadas a cuatro metros de distancia, que emiten y detectan pulsos de luz, generando alrededor de un gigabyte de datos por minuto. [40] [41]

Proyecto de perforación de fallas profundas

El Proyecto de Perforación de Fallas Profundas (DFDP) fue un intento en 2014 de recuperar muestras de rocas y fluidos y hacer mediciones geofísicas dentro de la zona de la Falla Alpina en profundidad. [42] [43] Fue un proyecto de investigación internacional de $2.5 millones diseñado para perforar 1.3 km hasta el plan de falla en dos meses. [43] El DFDP fue el segundo proyecto para intentar perforar una zona de falla activa y devolver muestras después del Observatorio de la Falla de San Andrés en Profundidad . [43] [44] Uno de los objetivos del proyecto era utilizar las rocas deformadas de la zona de falla para determinar su resistencia al estrés. [43] Los investigadores también planearon instalar equipos a largo plazo para medir la presión, la temperatura y la actividad sísmica cerca de la zona de falla. [43] Fue dirigido por los geólogos neozelandeses Rupert Sutherland , John Townsend y Virginia Toy e involucra a un equipo internacional de Nueva Zelanda, Canadá, Francia, Alemania, Japón, el Reino Unido y los Estados Unidos. [45]

En 2017, informaron que habían descubierto debajo de Whataroa , un pequeño municipio en la falla alpina, una actividad hidrotermal "extrema" que "podría ser comercialmente muy significativa". [17] [46] Uno de los investigadores principales dijo que es probable que sea única a nivel mundial. [47]

Véase también

Notas

  1. ^ abc En la revisión del artículo de mayo de 2023 se observó que una longitud anterior citada en la introducción del artículo, de 480 km, no concordaba con la longitud citada actualmente en la referencia utilizada, que es de 600 km. Esta fuente, si bien no es un trabajo académico original, es una fuente respetada, por lo que la longitud se corrigió después de una validación adicional, como se explica en esta nota. Es muy posible que la referencia se haya actualizado después de la fecha de acceso del 31 de diciembre de 2018 o que la cifra de 480 km sea en realidad la longitud del desfase de la falla, insertada en un error fácil de cometer, y de hecho el desfase limita la longitud mínima de la falla. Se observó además que otra referencia no académica a la longitud de la falla utilizada más adelante en el artículo afirmaba una longitud de falla de 850 km. Esta fuente, cuando se verificó, era un comunicado de prensa sobre los hallazgos de la investigación, por lo que no fue revisada por pares y posiblemente sea de Nathan 2011 como fuente. También se ha corregido con el contexto. El grupo de Berryman comenzó a utilizar una cifra de 800 km en su trabajo académico de 2012, que es una longitud aumentada de Berryman et al. (1992). Esto dio una longitud de 650 km incluyendo la falla de Wairau que muchos investigadores no incluyen en la longitud de la falla. Todavía no hay evidencia de una ruptura total incluyendo la falla de Wairau (ver artículo) . Sin embargo, hay evidencia de una ruptura de falla de longitud completa en alta mar como en el evento de 1717. La longitud de 800 km incluye la falla de Wairau y supone que la parte de alta mar termina justo al sur de Fiordland. La longitud de la falla dependerá de cuánto se incluya, si es que se incluye algo, de la parte sur de alta mar o si se agrega la falla de Wairau. La base de datos de fallas activas de GNS Nueva Zelanda mapea aproximadamente 520 km de falla en tierra o si la falla era una línea recta de extremo a extremo aproximadamente 500 km. La longitud total de la Isla Sur es de aproximadamente 800 km como referencia. El trabajo académico sobre la falla no siempre indica su longitud total.
  2. ^ Tectónicamente, las fallas que respondieron a los terremotos de 1929 y al terremoto de 1968 en Westland y Canterbury son paralelas a la falla alpina y están desplazadas de ella unos 50 km (31 mi). [1]

Referencias

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Fuentes

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Lectura adicional

  • Howarth, Jamie D.; Barth, Nicolas C.; Fitzsimons, Sean J.; Richards-Dinger, Keith; Clark, Kate J.; Biasi, Glenn P.; Cochran, Ursula A.; Langridge, Robert M.; Berryman, Kelvin R.; Sutherland, Rupert (2021). "Agrupamiento espaciotemporal de grandes terremotos en una falla transformante controlada por geometría". Nature Geoscience . 14 (5): 314–320. Bibcode :2021NatGe..14..314H. doi :10.1038/s41561-021-00721-4. ISSN  1752-0894. S2CID  233304353.
  • Charla sobre el terremoto en la falla alpina Archivado el 8 de agosto de 2014 en Wayback Machine – Consejo Regional de Otago
  • Investigación sobre fallas alpinas en el Departamento de Geología de la Universidad de Otago
  • ¿Dónde se produjeron los terremotos más fuertes en Nueva Zelanda? – GNS Science
  • Terremotos y tectónica en Nueva Zelanda – Nature & Company Limited
  • El próximo terremoto de la falla alpina en Nueva Zelanda – GNS Science en YouTube
  • Programa de perforación de fallas profundas
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