Terremoto

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Terremotos
Tipos Choque principal Premonición Réplica Estocada ciega Doblete Interplaca Intraplaca Megaempuje Activado remotamente Lento Submarino Supercizallamiento Tsunami Enjambre de terremotos
Causas Movimiento de falla Vulcanismo Sismicidad inducida
Características Epicentro Distancia epicentral Hipocentro Zona de sombra Ondas sísmicas Onda P Onda S
Medición Sismómetro Escalas de magnitud sísmica Escalas de intensidad sísmica
Predicción Comité Coordinador de Predicción de Terremotos Pronóstico
Otros temas División de ondas transversales Ecuación de Adams-Williamson Regiones de Flinn-Engdahl Ingeniería sísmica Sismitis Sismología
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Un terremoto  , también llamado temblor , temblor de tierra o temblor de tierra  , es el temblor de la superficie de la Tierra que resulta de una liberación repentina de energía en la litosfera que crea ondas sísmicas . Los terremotos pueden variar en intensidad , desde aquellos tan débiles que no se pueden sentir, hasta aquellos lo suficientemente violentos como para impulsar objetos y personas por los aires, dañar infraestructura crítica y causar destrucción en ciudades enteras. La actividad sísmica de un área es la frecuencia, el tipo y el tamaño de los terremotos experimentados durante un tiempo determinado. La sismicidad en una ubicación particular de la Tierra es la tasa promedio de liberación de energía sísmica por unidad de volumen.

En su sentido más general, la palabra terremoto se utiliza para describir cualquier evento sísmico que genere ondas sísmicas. Los terremotos pueden ocurrir de forma natural o ser inducidos por actividades humanas, como la minería , el fracking y las pruebas nucleares . El punto inicial de ruptura se denomina hipocentro o foco, mientras que el nivel del suelo directamente encima de él es el epicentro . Los terremotos son causados ​​principalmente por fallas geológicas , pero también por actividad volcánica , deslizamientos de tierra y otros eventos sísmicos. La frecuencia, el tipo y el tamaño de los terremotos en un área definen su actividad sísmica, lo que refleja la tasa promedio de liberación de energía sísmica.

Entre los terremotos históricos más importantes se incluyen el terremoto de Shaanxi de 1556 en China, con más de 830.000 víctimas mortales, y el terremoto de Valdivia de 1960 en Chile, el más grande jamás registrado con una magnitud de 9,5. Los terremotos producen diversos efectos, como temblores de tierra y licuefacción del suelo , lo que provoca importantes daños y pérdidas de vidas. Cuando el epicentro de un gran terremoto se encuentra en alta mar, el lecho marino puede desplazarse lo suficiente como para provocar un tsunami . Los terremotos pueden provocar deslizamientos de tierra . La ocurrencia de terremotos está influenciada por los movimientos tectónicos a lo largo de las fallas, incluidas las fallas normales, inversas (de empuje) y de desgarre, con liberación de energía y dinámica de ruptura regidas por la teoría del rebote elástico .

Los esfuerzos para gestionar los riesgos sísmicos implican la predicción, el pronóstico y la preparación, incluida la modernización sísmica y la ingeniería sísmica para diseñar estructuras que resistan las sacudidas. El impacto cultural de los terremotos abarca mitos, creencias religiosas y medios de comunicación modernos, lo que refleja su profunda influencia en las sociedades humanas. Se han observado fenómenos sísmicos similares, conocidos como terremotos de Marte y terremotos de Luna , en otros cuerpos celestes, lo que indica la universalidad de tales eventos más allá de la Tierra.

Un terremoto es el temblor de la superficie de la Tierra que resulta de una liberación repentina de energía en la litosfera que crea ondas sísmicas . Los terremotos también pueden denominarse terremotos , temblores o temblores . La palabra temblor también se utiliza para los temblores sísmicos no sísmicos .

En su sentido más general, un terremoto es cualquier evento sísmico, ya sea natural o provocado por el hombre, que genera ondas sísmicas. Los terremotos son causados ​​principalmente por la ruptura de fallas geológicas , pero también por otros eventos como la actividad volcánica, los deslizamientos de tierra, las explosiones de minas, el fracking y las pruebas nucleares . El punto de ruptura inicial de un terremoto se llama hipocentro o foco. El epicentro es el punto a nivel del suelo directamente sobre el hipocentro.

La actividad sísmica de una zona es la frecuencia, el tipo y la magnitud de los terremotos que se producen en un período determinado. La sismicidad en un lugar determinado de la Tierra es la tasa media de liberación de energía sísmica por unidad de volumen.

Uno de los terremotos más devastadores de la historia registrada fue el terremoto de Shaanxi de 1556 , que ocurrió el 23 de enero de 1556 en Shaanxi , China. Más de 830.000 personas murieron. ^[2] La mayoría de las casas de la zona eran yaodongs (viviendas excavadas en laderas de loess ) y muchas víctimas murieron cuando estas estructuras se derrumbaron. El terremoto de Tangshan de 1976 , que mató a entre 240.000 y 655.000 personas, fue el más mortífero del siglo XX. ^[3]

El terremoto de Chile de 1960 es el terremoto más grande que se ha medido en un sismógrafo, alcanzando una magnitud de 9,5 el 22 de mayo de 1960. ^{[4] [5]} Su epicentro estuvo cerca de Cañete, Chile. La energía liberada fue aproximadamente el doble de la del siguiente terremoto más poderoso, el terremoto de Viernes Santo (27 de marzo de 1964), que tuvo su epicentro en Prince William Sound , Alaska. ^{[6] [7]} Los diez terremotos más grandes registrados han sido megaterremotos ; sin embargo, de estos diez, solo el terremoto del Océano Índico de 2004 es simultáneamente uno de los terremotos más letales de la historia.

Los terremotos que causaron la mayor pérdida de vidas, si bien fueron poderosos, fueron mortales debido a su proximidad a zonas densamente pobladas o al océano, donde los terremotos a menudo crean tsunamis que pueden devastar comunidades a miles de kilómetros de distancia. Las regiones con mayor riesgo de sufrir grandes pérdidas de vidas incluyen aquellas en las que los terremotos son relativamente raros pero poderosos, y las regiones pobres con códigos de construcción antisísmicos laxos, que no se aplican o que no existen.

Los terremotos tectónicos ocurren en cualquier parte de la tierra donde hay suficiente energía de deformación elástica almacenada para impulsar la propagación de la fractura a lo largo de un plano de falla . Los lados de una falla se mueven uno sobre el otro de manera suave y asísmica solo si no hay irregularidades o asperezas a lo largo de la superficie de la falla que aumenten la resistencia por fricción. La mayoría de las superficies de falla tienen tales asperezas, lo que conduce a una forma de comportamiento de deslizamiento y pegado. Una vez que la falla se ha bloqueado, el movimiento relativo continuo entre las placas conduce a un aumento de la tensión y, por lo tanto, a la energía de deformación almacenada en el volumen alrededor de la superficie de la falla. Esto continúa hasta que la tensión ha aumentado lo suficiente como para atravesar la aspereza, lo que permite de repente el deslizamiento sobre la parte bloqueada de la falla, liberando la energía almacenada . ^[8] Esta energía se libera como una combinación de ondas sísmicas de deformación elástica radiadas , ^[9] calentamiento por fricción de la superficie de la falla y agrietamiento de la roca, lo que provoca un terremoto. Este proceso de acumulación gradual de deformación y tensión acentuado por una falla sísmica repentina ocasional se conoce como la teoría del rebote elástico . Se estima que sólo el 10 por ciento o menos de la energía total de un terremoto se irradia como energía sísmica. La mayor parte de la energía del terremoto se utiliza para impulsar el crecimiento de la fractura sísmica o se convierte en calor generado por la fricción. Por lo tanto, los terremotos reducen la energía potencial elástica disponible de la Tierra y aumentan su temperatura, aunque estos cambios son insignificantes en comparación con el flujo conductivo y convectivo de calor que sale del interior profundo de la Tierra. ^[10]

Existen tres tipos principales de fallas, todas las cuales pueden causar un terremoto entre placas : normal, inversa (corrida) y de rumbo. Las fallas normales e inversas son ejemplos de deslizamiento por inclinación, donde el desplazamiento a lo largo de la falla es en la dirección de la inclinación y donde el movimiento en ellas implica un componente vertical. Muchos terremotos son causados ​​por el movimiento en fallas que tienen componentes tanto de deslizamiento por inclinación como de rumbo; esto se conoce como deslizamiento oblicuo. La parte superior y frágil de la corteza terrestre, y las losas frías de las placas tectónicas que descienden hacia el manto caliente, son las únicas partes de nuestro planeta que pueden almacenar energía elástica y liberarla en rupturas de fallas. Las rocas más calientes que aproximadamente 300 °C (572 °F) fluyen en respuesta al estrés; no se rompen en terremotos. ^{[11] [12]} Las longitudes máximas observadas de rupturas y fallas mapeadas (que pueden romperse en una sola ruptura) son aproximadamente 1000 km (620 mi). Ejemplos de ello son los terremotos de Alaska (1957) , Chile (1960) y Sumatra (2004) , todos ellos en zonas de subducción. Las rupturas sísmicas más largas en fallas de desgarre, como la falla de San Andrés ( 1857 , 1906 ), la falla de Anatolia del Norte en Turquía ( 1939 ) y la falla de Denali en Alaska ( 2002 ), tienen una longitud de entre la mitad y un tercio de la longitud de los márgenes de las placas en subducción, y las de las fallas normales son incluso más cortas.

Las fallas normales se producen principalmente en áreas donde la corteza se está extendiendo, como en un límite divergente . Los terremotos asociados con fallas normales son generalmente de magnitud inferior a 7. Las magnitudes máximas a lo largo de muchas fallas normales son aún más limitadas porque muchas de ellas se encuentran a lo largo de centros de expansión, como en Islandia, donde el espesor de la capa frágil es de sólo unos seis kilómetros (3,7 mi). ^{[13] [14]}

Las fallas inversas se producen en áreas donde la corteza se está acortando , como en un límite convergente . Las fallas inversas, en particular las que se encuentran a lo largo de los límites convergentes, están asociadas con los terremotos más potentes (llamados megaterremotos ), incluidos casi todos los de magnitud 8 o más. Los megaterremotos son responsables de aproximadamente el 90% del momento sísmico total liberado en todo el mundo. ^[15]

Las fallas de desgarre son estructuras empinadas en las que los dos lados de la falla se deslizan horizontalmente uno sobre el otro; los límites transformantes son un tipo particular de falla de desgarre. Las fallas de desgarre, en particular las transformantes continentales , pueden producir grandes terremotos de hasta una magnitud de aproximadamente 8. Las fallas de desgarre tienden a estar orientadas casi verticalmente, lo que da como resultado un ancho aproximado de 10 km (6,2 mi) dentro de la corteza frágil. ^[16] Por lo tanto, no son posibles los terremotos con magnitudes mucho mayores que 8.

Además, existe una jerarquía de niveles de tensión en los tres tipos de fallas. Las fallas de empuje son generadas por los niveles de tensión más altos, las de desgarre por intermedios y las fallas normales por los niveles de tensión más bajos. ^[17] Esto se puede entender fácilmente considerando la dirección de la tensión principal más grande, la dirección de la fuerza que "empuja" la masa rocosa durante el fallamiento. En el caso de las fallas normales, la masa rocosa es empujada hacia abajo en una dirección vertical, por lo que la fuerza de empuje ( tensión principal más grande ) es igual al peso de la masa rocosa en sí. En el caso del empuje, la masa rocosa "escapa" en la dirección de la tensión principal más pequeña, es decir, hacia arriba, levantando la masa rocosa y, por lo tanto, la sobrecarga es igual a la tensión principal más pequeña . El fallamiento de desgarre es intermedio entre los otros dos tipos descritos anteriormente. Esta diferencia en el régimen de tensión en los tres entornos de fallamiento puede contribuir a diferencias en la caída de tensión durante el fallamiento, lo que contribuye a diferencias en la energía radiada, independientemente de las dimensiones de la falla.

Por cada unidad de aumento de magnitud, se produce un aumento de aproximadamente treinta veces en la energía liberada. Por ejemplo, un terremoto de magnitud 6,0 ​​libera aproximadamente 32 veces más energía que un terremoto de magnitud 5,0 y un terremoto de magnitud 7,0 libera 1.000 veces más energía que un terremoto de magnitud 5,0. Un terremoto de magnitud 8,6 libera la misma cantidad de energía que 10.000 bombas atómicas del tamaño de las utilizadas en la Segunda Guerra Mundial . ^[18]

Esto es así porque la energía liberada en un terremoto, y por lo tanto su magnitud, es proporcional al área de la falla que se rompe ^[19] y la caída de tensión. Por lo tanto, cuanto mayor sea la longitud y mayor el ancho del área fallada, mayor será la magnitud resultante. Sin embargo, el parámetro más importante que controla la magnitud máxima del terremoto en una falla no es la longitud máxima disponible, sino el ancho disponible porque este último varía en un factor de 20. A lo largo de los márgenes de placa convergentes, el ángulo de inclinación del plano de ruptura es muy superficial, típicamente alrededor de 10 grados. ^[20] Por lo tanto, el ancho del plano dentro de la corteza frágil superior de la Tierra puede alcanzar 50-100 km (31-62 mi) (como en Japón, 2011 , o en Alaska, 1964 ), lo que hace posibles los terremotos más poderosos.

La mayoría de los terremotos tectónicos se originan en el Cinturón de Fuego a profundidades que no superan las decenas de kilómetros. Los terremotos que ocurren a una profundidad de menos de 70 km (43 mi) se clasifican como terremotos de "foco superficial", mientras que aquellos con una profundidad focal entre 70 y 300 km (43 y 186 mi) se denominan comúnmente terremotos de "foco medio" o "de profundidad intermedia". En las zonas de subducción , donde la corteza oceánica más antigua y fría desciende debajo de otra placa tectónica, los terremotos de foco profundo pueden ocurrir a profundidades mucho mayores (que van desde los 300 a los 700 km (190 a 430 mi)). ^[21] Estas áreas de subducción sísmicamente activas se conocen como zonas de Wadati-Benioff . Los terremotos de foco profundo ocurren a una profundidad donde la litosfera subducida ya no debería ser frágil, debido a la alta temperatura y presión. Un posible mecanismo para la generación de terremotos de foco profundo es el fallamiento causado por el olivino que experimenta una transición de fase hacia una estructura de espinela . ^[22]

Los terremotos ocurren a menudo en regiones volcánicas y son causados ​​allí, tanto por fallas tectónicas como por el movimiento del magma en los volcanes . Estos terremotos pueden servir como una advertencia temprana de erupciones volcánicas, como durante la erupción de 1980 del Monte Santa Helena . ^[23] Los enjambres de terremotos pueden servir como marcadores para la ubicación del magma que fluye a lo largo de los volcanes. Estos enjambres pueden registrarse mediante sismómetros e inclinómetros (un dispositivo que mide la pendiente del terreno) y usarse como sensores para predecir erupciones inminentes o próximas. ^[24]

Un terremoto tectónico comienza como un área de deslizamiento inicial en la superficie de la falla que forma el foco. Una vez que se ha iniciado la ruptura, comienza a propagarse alejándose del foco, extendiéndose a lo largo de la superficie de la falla. La propagación lateral continuará hasta que la ruptura alcance una barrera, como el final de un segmento de falla, o una región en la falla donde no haya suficiente tensión para permitir que continúe la ruptura. En el caso de terremotos más grandes, la extensión de la profundidad de la ruptura estará limitada hacia abajo por la zona de transición frágil-dúctil y hacia arriba por la superficie del suelo. La mecánica de este proceso se entiende poco porque es difícil recrear movimientos tan rápidos en un laboratorio o registrar ondas sísmicas cerca de una zona de nucleación debido al fuerte movimiento del suelo. ^[25]

En la mayoría de los casos, la velocidad de ruptura se acerca, pero no supera, la velocidad de la onda de corte (onda S) de la roca circundante. Existen algunas excepciones a esto:

Se sabe que las rupturas provocadas por terremotos supercizallantes se propagaron a velocidades superiores a la velocidad de las ondas S. Hasta ahora, todas ellas se habían observado durante grandes eventos de deslizamiento de rumbo. La zona de daños inusualmente amplia causada por el terremoto de Kunlun de 2001 se ha atribuido a los efectos del estampido sónico que se desarrolla en tales terremotos.

Las rupturas de terremotos lentos se propagan a velocidades inusualmente bajas. Una forma particularmente peligrosa de terremoto lento es el terremoto tsunami , que se observa cuando las intensidades percibidas relativamente bajas, causadas por la lenta velocidad de propagación de algunos grandes terremotos, no logran alertar a la población de la costa vecina , como en el terremoto de Sanriku de 1896. ^[25]

Durante un terremoto, pueden desarrollarse altas temperaturas en el plano de falla, aumentando la presión de poro y en consecuencia la vaporización del agua subterránea ya contenida dentro de la roca. ^{[27] [28] [29]} En la fase cosísmica, dicho aumento puede afectar significativamente la evolución y la velocidad del deslizamiento, en la fase post-sísmica puede controlar la secuencia de réplicas porque, después del evento principal, el aumento de la presión de poro se propaga lentamente a la red de fracturas circundante. ^{[30] [29]} Desde el punto de vista de la teoría de resistencia de Mohr-Coulomb , un aumento en la presión del fluido reduce la tensión normal que actúa sobre el plano de falla que lo mantiene en su lugar, y los fluidos pueden ejercer un efecto lubricante. Como la sobrepresurización térmica puede proporcionar una retroalimentación positiva entre el deslizamiento y la caída de la resistencia en el plano de falla, una opinión común es que puede mejorar la inestabilidad del proceso de falla. Después del sismo principal, el gradiente de presión entre el plano de falla y la roca vecina provoca un flujo de fluido que aumenta la presión de poro en las redes de fracturas circundantes; Tal aumento puede desencadenar nuevos procesos de fallas al reactivar fallas adyacentes, dando lugar a réplicas. ^{[30] [29]} De manera análoga, el aumento artificial de la presión de poro, mediante la inyección de fluidos en la corteza terrestre, puede inducir sismicidad .

Las mareas pueden provocar cierta sismicidad .

La mayoría de los terremotos forman parte de una secuencia, relacionados entre sí en términos de ubicación y tiempo. ^[31] La mayoría de los grupos de terremotos consisten en pequeños temblores que causan poco o ningún daño, pero existe una teoría de que los terremotos pueden repetirse en un patrón regular. ^[32] La agrupación de terremotos se ha observado, por ejemplo, en Parkfield, California, donde se está llevando a cabo un estudio de investigación a largo plazo en torno al grupo de terremotos de Parkfield . ^[33]

Una réplica es un terremoto que ocurre después de un terremoto anterior, el sismo principal. Los cambios rápidos de tensión entre las rocas y la tensión del terremoto original son las principales causas de estas réplicas, ^[34] junto con la corteza alrededor del plano de falla roto a medida que se ajusta a los efectos del sismo principal. ^[31] Una réplica se produce en la misma región que el sismo principal, pero siempre de una magnitud menor; sin embargo, aún pueden ser lo suficientemente potentes como para causar aún más daños a los edificios que ya fueron dañados previamente por el sismo principal. ^[34] Si una réplica es más grande que el sismo principal, la réplica se vuelve a designar como sismo principal y el sismo principal original se vuelve a designar como sismo premonitorio . Las réplicas se forman a medida que la corteza alrededor del plano de falla desplazado se ajusta a los efectos del sismo principal. ^[31]

Los enjambres de terremotos son secuencias de terremotos que se producen en una zona específica en un período corto. Se diferencian de los terremotos seguidos de una serie de réplicas en que ningún terremoto de la secuencia es el principal, por lo que ninguno tiene una magnitud notablemente superior a otro. Un ejemplo de un enjambre de terremotos es la actividad de 2004 en el Parque Nacional de Yellowstone . ^[35] En agosto de 2012, un enjambre de terremotos sacudió el Valle Imperial del sur de California , mostrando la mayor actividad registrada en la zona desde la década de 1970. ^[36]

A veces se producen una serie de terremotos en lo que se ha denominado una tormenta sísmica , en la que los terremotos golpean una falla en grupos, cada uno de ellos desencadenado por la sacudida o la redistribución de la tensión de los terremotos anteriores. Similares a las réplicas pero en segmentos adyacentes de la falla, estas tormentas ocurren a lo largo de años, y algunos de los terremotos posteriores son tan dañinos como los primeros. Este patrón se observó en la secuencia de alrededor de una docena de terremotos que golpearon la falla de Anatolia del Norte en Turquía en el siglo XX y se ha deducido para grupos anómalos más antiguos de grandes terremotos en Oriente Medio. ^{[37] [38]}

Se estima que cada año ocurren alrededor de 500.000 terremotos, detectables con la instrumentación actual. Alrededor de 100.000 de estos pueden sentirse. ^{[4] [5]} Los terremotos menores ocurren con mucha frecuencia en todo el mundo en lugares como California y Alaska en los EE. UU., así como en El Salvador, México, Guatemala, Chile, Perú, Indonesia, Filipinas, Irán, Pakistán, las Azores en Portugal, Turquía, Nueva Zelanda, Grecia, Italia, India, Nepal y Japón. ^[40] Los terremotos más grandes ocurren con menor frecuencia, siendo la relación exponencial ; por ejemplo, ocurren aproximadamente diez veces más terremotos mayores de magnitud 4 que terremotos mayores de magnitud 5. ^[41] En el Reino Unido (de baja sismicidad), por ejemplo, se ha calculado que las recurrencias promedio son: un terremoto de 3,7-4,6 cada año, un terremoto de 4,7-5,5 cada 10 años y un terremoto de 5,6 o más grande cada 100 años. ^[42] Este es un ejemplo de la ley de Gutenberg-Richter .

El número de estaciones sísmicas ha aumentado de aproximadamente 350 en 1931 a muchos miles en la actualidad. Como resultado, se informan muchos más terremotos que en el pasado, pero esto se debe a la gran mejora en la instrumentación, en lugar de un aumento en el número de terremotos. El Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) estima que, desde 1900, ha habido un promedio de 18 terremotos importantes (magnitud 7,0-7,9) y un gran terremoto (magnitud 8,0 o mayor) por año, y que este promedio ha sido relativamente estable. ^[43] En los últimos años, el número de terremotos importantes por año ha disminuido, aunque probablemente se trate de una fluctuación estadística en lugar de una tendencia sistemática. ^[44] El Servicio Geológico de los Estados Unidos dispone de estadísticas más detalladas sobre el tamaño y la frecuencia de los terremotos. ^[45] Se ha observado un aumento reciente en el número de terremotos importantes, que podría explicarse por un patrón cíclico de períodos de intensa actividad tectónica, intercalados con períodos más largos de baja intensidad. Sin embargo, los registros precisos de terremotos recién comenzaron a principios del siglo XX, por lo que es demasiado pronto para afirmar categóricamente que este sea el caso. ^[46]

La mayoría de los terremotos del mundo (el 90%, y el 81% de los más grandes) ocurren en la zona de 40.000 kilómetros de largo (25.000 millas) con forma de herradura llamada cinturón sísmico circunpacífico, conocido como el Anillo de Fuego del Pacífico , que en su mayor parte limita la placa del Pacífico . ^{[47] [48]} Los terremotos masivos también tienden a ocurrir a lo largo de otros límites de placas, como a lo largo de las montañas del Himalaya . ^[49]

Con el rápido crecimiento de megaciudades como Ciudad de México, Tokio y Teherán en zonas de alto riesgo sísmico , algunos sismólogos advierten que un solo terremoto puede costar la vida a hasta tres millones de personas. ^[50]

Aunque la mayoría de los terremotos son causados ​​por el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra , la actividad humana también puede producir terremotos. Las actividades tanto sobre como debajo del suelo pueden cambiar las tensiones y presiones en la corteza, incluyendo la construcción de embalses, la extracción de recursos como carbón o petróleo y la inyección de fluidos bajo tierra para la eliminación de residuos o el fracking . ^[51] La mayoría de estos terremotos tienen pequeñas magnitudes. Se cree que el terremoto de magnitud 5,7 de Oklahoma de 2011 fue causado por la eliminación de aguas residuales de la producción de petróleo en pozos de inyección , ^[52] y los estudios apuntan a la industria petrolera del estado como la causa de otros terremotos en el siglo pasado. ^[53] Un artículo de la Universidad de Columbia sugirió que el terremoto de magnitud 8,0 de Sichuan de 2008 fue inducido por la carga de la presa de Zipingpu , ^[54] aunque el vínculo no se ha demostrado de manera concluyente. ^[55]

Las escalas instrumentales utilizadas para describir el tamaño de un terremoto comenzaron con la escala de magnitud de Richter en la década de 1930. Es una medida relativamente simple de la amplitud de un evento, y su uso se ha vuelto mínimo en el siglo XXI. Las ondas sísmicas viajan a través del interior de la Tierra y pueden ser registradas por sismómetros a grandes distancias. La magnitud de onda superficial se desarrolló en la década de 1950 como un medio para medir terremotos remotos y mejorar la precisión para eventos más grandes. La escala de magnitud de momento no solo mide la amplitud del choque, sino que también tiene en cuenta el momento sísmico (área de ruptura total, deslizamiento promedio de la falla y rigidez de la roca). La escala de intensidad sísmica de la Agencia Meteorológica de Japón , la escala de Medvedev-Sponheuer-Karnik y la escala de intensidad de Mercalli se basan en los efectos observados y están relacionadas con la intensidad del temblor.

El temblor de la tierra es un fenómeno común que los seres humanos han experimentado desde los tiempos más remotos. Antes del desarrollo de los acelerómetros de movimiento fuerte, la intensidad de un evento sísmico se estimaba en función de los efectos observados. La magnitud y la intensidad no están directamente relacionadas y se calculan utilizando métodos diferentes. La magnitud de un terremoto es un valor único que describe el tamaño del terremoto en su origen. La intensidad es la medida del temblor en diferentes lugares alrededor del terremoto. Los valores de intensidad varían de un lugar a otro, dependiendo de la distancia al terremoto y la composición de la roca o el suelo subyacente. ^[56]

La primera escala para medir la magnitud de los terremotos fue desarrollada por Charles Francis Richter en 1935. Las escalas posteriores ( escalas de magnitud sísmica ) han conservado una característica clave, donde cada unidad representa una diferencia de diez veces en la amplitud del temblor de tierra y una diferencia de 32 veces en la energía. Las escalas posteriores también se ajustan para tener aproximadamente el mismo valor numérico dentro de los límites de la escala. ^[57]

Aunque los medios de comunicación comúnmente informan las magnitudes de los terremotos como "magnitud de Richter" o "escala de Richter", la práctica estándar de la mayoría de las autoridades sismológicas es expresar la fuerza de un terremoto en la escala de magnitud de momento , que se basa en la energía real liberada por un terremoto, el momento sísmico estático. ^{[58] [59]}

Cada terremoto produce diferentes tipos de ondas sísmicas, que viajan a través de la roca con diferentes velocidades:

• Ondas P longitudinales (ondas de choque o de presión)
• Ondas S transversales (ambas ondas corporales)
• Ondas superficiales ( ondas de Rayleigh y Love )

La velocidad de propagación de las ondas sísmicas a través de la roca sólida varía entre aproximadamente 3 km/s (1,9 mi/s) y 13 km/s (8,1 mi/s), dependiendo de la densidad y elasticidad del medio. En el interior de la Tierra, las ondas de choque o P viajan mucho más rápido que las ondas S (relación aproximada de 1,7:1). Las diferencias en el tiempo de viaje desde el epicentro hasta el observatorio son una medida de la distancia y se pueden utilizar para obtener imágenes tanto de las fuentes de terremotos como de las estructuras dentro de la Tierra. Además, se puede calcular de forma aproximada la profundidad del hipocentro .

Velocidad de la onda P

• Suelos de la corteza superior y sedimentos no consolidados: 2–3 km (1,2–1,9 mi) por segundo
• Roca sólida de la corteza superior: 3–6 km (1,9–3,7 mi) por segundo
• Corteza inferior: 6–7 km (3,7–4,3 mi) por segundo
• Manto profundo: 13 km (8,1 mi) por segundo.

Velocidad de las ondas S

• Sedimentos ligeros: 2–3 km (1,2–1,9 mi) por segundo
• Corteza terrestre: 4–5 km (2,5–3,1 mi) por segundo
• Manto profundo: 7 km (4,3 mi) por segundo

Como consecuencia, las primeras ondas de un terremoto distante llegan a un observatorio a través del manto de la Tierra.

En promedio, la distancia en kilómetros hasta el terremoto es el número de segundos entre las ondas P y S multiplicado por 8. ^{[60] Las ligeras desviaciones se deben a la falta de homogeneidad de la estructura del subsuelo. Mediante un análisis de sismogramas de este tipo,} Beno Gutenberg localizó el núcleo de la Tierra en 1913 .

Las ondas S y las ondas superficiales que llegan más tarde son las que causan la mayor parte del daño en comparación con las ondas P. Las ondas P comprimen y expanden el material en la misma dirección en la que viajan, mientras que las ondas S sacuden el suelo hacia arriba y hacia abajo y hacia adelante y hacia atrás. ^[61]

Los terremotos no solo se clasifican por su magnitud, sino también por el lugar donde ocurren. El mundo está dividido en 754 regiones de Flinn-Engdahl (regiones de FE), que se basan en límites políticos y geográficos, así como en la actividad sísmica. Las zonas más activas se dividen en regiones de FE más pequeñas, mientras que las zonas menos activas pertenecen a regiones de FE más grandes.

Los informes estándar de terremotos incluyen su magnitud , fecha y hora de ocurrencia, coordenadas geográficas de su epicentro , profundidad del epicentro, región geográfica, distancias a centros de población, incertidumbre de ubicación, varios parámetros que se incluyen en los informes de terremotos del USGS (número de estaciones que informan, número de observaciones, etc.) y un identificador de evento único. ^[62]

Aunque tradicionalmente se han utilizado ondas sísmicas relativamente lentas para detectar terremotos, los científicos se dieron cuenta en 2016 de que la medición gravitacional podría proporcionar una detección instantánea de terremotos, y lo confirmaron al analizar los registros gravitacionales asociados con el terremoto de Tohoku-Oki ("Fukushima") de 2011. ^{[63] [64]}

Los efectos de los terremotos incluyen, entre otros, los siguientes:

Los temblores y la ruptura del terreno son los principales efectos creados por los terremotos, que principalmente resultan en daños más o menos severos a los edificios y otras estructuras rígidas. La gravedad de los efectos locales depende de la combinación compleja de la magnitud del terremoto , la distancia desde el epicentro y las condiciones geológicas y geomorfológicas locales, que pueden amplificar o reducir la propagación de las ondas . ^[65] El temblor del terreno se mide por la aceleración del suelo .

Las características geológicas, geomorfológicas y geoestructurales locales específicas pueden inducir altos niveles de temblores en la superficie del terreno, incluso en caso de terremotos de baja intensidad. Este efecto se denomina amplificación local o de sitio. Se debe principalmente a la transferencia del movimiento sísmico desde suelos profundos duros a suelos superficiales blandos y a los efectos de la focalización de la energía sísmica debido a la configuración geométrica típica de dichos depósitos.

La ruptura del terreno es una ruptura y desplazamiento visible de la superficie de la Tierra a lo largo del trazado de la falla, que puede ser del orden de varios metros en el caso de grandes terremotos. La ruptura del terreno es un riesgo importante para las grandes estructuras de ingeniería, como represas , puentes y centrales nucleares , y requiere un mapeo cuidadoso de las fallas existentes para identificar aquellas que puedan romper la superficie del terreno durante la vida útil de la estructura. ^[66]

La licuefacción del suelo se produce cuando, debido a la agitación, el material granular saturado de agua (como la arena) pierde temporalmente su resistencia y se transforma de sólido a líquido. La licuefacción del suelo puede provocar que las estructuras rígidas, como los edificios y los puentes, se inclinen o se hundan en los depósitos licuados. Por ejemplo, en el terremoto de Alaska de 1964 , la licuefacción del suelo provocó que muchos edificios se hundieran en el suelo y acabaran derrumbándose sobre sí mismos. ^[67]

Los daños físicos provocados por un terremoto varían según la intensidad del temblor en una zona determinada y el tipo de población. Las comunidades desatendidas y en desarrollo suelen sufrir impactos más graves (y más duraderos) a causa de un sismo en comparación con las comunidades bien desarrolladas. ^[68] Los impactos pueden incluir:

• Lesiones y pérdida de vidas
• Daños a infraestructura crítica (a corto y largo plazo)
  • Carreteras, puentes y redes de transporte público
  • Interrupción de agua, electricidad, alcantarillado y gas.
  • Sistemas de comunicación
• Pérdida de servicios comunitarios críticos, incluidos hospitales, policía y bomberos.
• Daños generales a la propiedad
• Colapso o desestabilización (que puede provocar un colapso futuro) de edificios

Estos y otros efectos pueden provocar enfermedades, falta de necesidades básicas, consecuencias mentales como ataques de pánico y depresión para los sobrevivientes ^[69] y primas de seguro más elevadas. Los tiempos de recuperación variarán según el nivel de daño y el estatus socioeconómico de la comunidad afectada.

Los terremotos pueden producir inestabilidad en las laderas y provocar deslizamientos de tierra, un importante peligro geológico. El peligro de deslizamientos de tierra puede persistir mientras el personal de emergencia intenta realizar las labores de rescate. ^[70]

Los terremotos pueden provocar incendios al dañar las líneas eléctricas o de gas. En caso de rotura de las tuberías de agua y pérdida de presión, también puede resultar difícil detener la propagación de un incendio una vez que se ha iniciado. Por ejemplo, en el terremoto de San Francisco de 1906 hubo más muertes causadas por el fuego que por el propio terremoto. ^[71]

Los tsunamis son olas marinas de gran longitud de onda y períodos prolongados producidas por el movimiento repentino o abrupto de grandes volúmenes de agua, incluso cuando se produce un terremoto en el mar . En mar abierto, la distancia entre las crestas de las olas puede superar los 100 kilómetros (62 millas), y los períodos de las olas pueden variar de cinco minutos a una hora. Estos tsunamis viajan a 600-800 kilómetros por hora (373-497 millas por hora), dependiendo de la profundidad del agua. Las grandes olas producidas por un terremoto o un deslizamiento de tierra submarino pueden invadir áreas costeras cercanas en cuestión de minutos. Los tsunamis también pueden viajar miles de kilómetros a través del océano abierto y causar destrucción en costas lejanas horas después del terremoto que los generó. ^[72]

Por lo general, los terremotos de subducción de magnitud inferior a 7,5 no provocan tsunamis, aunque se han registrado algunos casos de este tipo. La mayoría de los tsunamis destructivos son causados ​​por terremotos de magnitud 7,5 o superior. ^[72]

Las inundaciones pueden ser efectos secundarios de los terremotos si se dañan las represas. Los terremotos pueden causar deslizamientos de tierra que embalsen ríos, que se derrumban y causan inundaciones. ^[73]

El terreno que se encuentra debajo del lago Sarez en Tayikistán corre el riesgo de sufrir inundaciones catastróficas si la presa de deslizamiento de tierra formada por el terremoto, conocida como presa Usoi , se derrumbara durante un futuro terremoto. Las proyecciones de impacto sugieren que la inundación podría afectar a aproximadamente cinco millones de personas. ^[74]

La predicción de terremotos es una rama de la ciencia de la sismología que se ocupa de la especificación del tiempo, la ubicación y la magnitud de los terremotos futuros dentro de límites establecidos. ^[75] Se han desarrollado muchos métodos para predecir el tiempo y el lugar en que ocurrirán los terremotos. A pesar de los considerables esfuerzos de investigación de los sismólogos , aún no se pueden hacer predicciones científicamente reproducibles para un día o mes específico. ^[76] La creencia popular sostiene que los terremotos son precedidos por el clima sísmico , a primera hora de la mañana. ^{[77] [78]}

Aunque la previsión suele considerarse un tipo de predicción , la previsión de terremotos suele diferenciarse de la predicción de terremotos . La previsión de terremotos se ocupa de la evaluación probabilística de los peligros generales de los terremotos, incluida la frecuencia y la magnitud de los terremotos dañinos en un área determinada a lo largo de años o décadas. ^[79] En el caso de fallas bien entendidas, se puede estimar la probabilidad de que un segmento se rompa durante las próximas décadas. ^{[80] [81]}

Se han desarrollado sistemas de alerta de terremotos que pueden proporcionar notificación regional de un terremoto en curso, pero antes de que la superficie del suelo haya comenzado a moverse, lo que potencialmente permite que las personas dentro del alcance del sistema busquen refugio antes de que se sienta el impacto del terremoto.

El objetivo de la ingeniería sísmica es prever el impacto de los terremotos en edificios, puentes, túneles, carreteras y otras estructuras, y diseñar dichas estructuras para minimizar el riesgo de daños. Las estructuras existentes pueden modificarse mediante un refuerzo sísmico para mejorar su resistencia a los terremotos. El seguro contra terremotos puede proporcionar a los propietarios de edificios protección financiera contra las pérdidas resultantes de los terremotos. Un gobierno u organización puede emplear estrategias de gestión de emergencias para mitigar los riesgos y prepararse para las consecuencias.

La inteligencia artificial puede ayudar a evaluar los edificios y planificar operaciones de precaución. El sistema experto Igor forma parte de un laboratorio móvil que respalda los procedimientos que conducen a la evaluación sísmica de los edificios de mampostería y la planificación de las operaciones de reacondicionamiento en ellos. Se ha aplicado para evaluar edificios en Lisboa , Rodas y Nápoles . ^[82]

Las personas también pueden tomar medidas de preparación, como asegurar los calentadores de agua y los objetos pesados ​​que podrían herir a alguien, localizar las llaves de paso de los servicios públicos y recibir información sobre qué hacer cuando comience el temblor. En las zonas cercanas a grandes masas de agua, la preparación para los terremotos incluye la posibilidad de un tsunami provocado por un gran terremoto.

Desde la época del filósofo griego Anaxágoras en el siglo V a. C. hasta el siglo XIV d. C., los terremotos se atribuían generalmente al «aire (vapores) en las cavidades de la Tierra». ^[83] Tales de Mileto (625-547 a. C.) fue la única persona documentada que creía que los terremotos eran causados ​​por la tensión entre la tierra y el agua. ^[83] Existían otras teorías, incluidas las creencias del filósofo griego Anaxamines (585-526 a. C.) de que breves episodios de sequedad y humedad en pendientes causaban actividad sísmica. El filósofo griego Demócrito (460-371 a. C.) culpó al agua en general de los terremotos. ^[83] Plinio el Viejo llamó a los terremotos «tormentas eléctricas subterráneas». ^[83]

En la mitología nórdica , los terremotos se explicaban como la violenta lucha del dios Loki . Cuando Loki, dios de la travesura y la contienda, asesinó a Baldr , dios de la belleza y la luz, fue castigado atado en una cueva con una serpiente venenosa colocada sobre su cabeza que goteaba veneno. La esposa de Loki, Sigyn, estaba a su lado con un cuenco para recoger el veneno, pero cada vez que tenía que vaciar el cuenco, el veneno goteaba sobre el rostro de Loki, lo que lo obligaba a apartar la cabeza de un tirón y a agitarse contra sus ataduras, lo que hacía temblar la tierra. ^[84]

En la mitología griega , Poseidón era el dios de los terremotos y su causa. Cuando estaba de mal humor, golpeaba el suelo con un tridente , lo que provocaba terremotos y otras calamidades. También utilizaba los terremotos para castigar e infligir miedo a las personas como venganza. ^[85]

En la mitología japonesa , Namazu (鯰) es un pez gato gigante que provoca terremotos. Namazu vive en el barro bajo la tierra y está protegido por el dios Kashima , que lo sujeta con una piedra. Cuando Kashima baja la guardia, Namazu se agita y provoca violentos terremotos. ^[86]

En el Nuevo Testamento , el Evangelio de Mateo hace referencia a terremotos ocurridos tanto después de la muerte de Jesús ( Mateo 27:51 , 54) como en su resurrección ( Mateo 28:2 ). ^[87] Los terremotos forman parte de la imagen a través de la cual Jesús retrata el comienzo del fin de los tiempos . ^[88]

En la cultura popular moderna, la representación de los terremotos está determinada por el recuerdo de grandes ciudades devastadas, como Kobe en 1995 o San Francisco en 1906. [ ^89] Los terremotos ficticios tienden a ocurrir de repente y sin previo aviso. ^[89] Por esta razón, las historias sobre terremotos generalmente comienzan con el desastre y se centran en sus consecuencias inmediatas, como en Short Walk to Daylight (1972), The Ragged Edge (1968) o Aftershock: Earthquake in New York (1999). ^[89] Un ejemplo notable es la novela clásica de Heinrich von Kleist, The Earthquake in Chile , que describe la destrucción de Santiago en 1647. La colección de cuentos cortos de Haruki Murakami After the Quake describe las consecuencias del terremoto de Kobe de 1995.

El terremoto más popular en la ficción es el hipotético "Big One" que se espera que ocurra algún día en la falla de San Andrés de California , como se describe en las novelas Richter 10 (1996), Goodbye California (1977), 2012 (2009) y San Andreas (2015), entre otras obras. ^[89] El cuento de Jacob M. Appel, ampliamente incluido en antologías, A Comparative Seismology , presenta a un estafador que convence a una anciana de que un terremoto apocalíptico es inminente. ^[90]

Las representaciones contemporáneas de los terremotos en el cine son variables en la forma en que reflejan las reacciones psicológicas humanas al trauma real que puede ser causado a las familias directamente afectadas y a sus seres queridos. ^[91] La investigación sobre la respuesta de salud mental a los desastres enfatiza la necesidad de ser conscientes de los diferentes roles de la pérdida de la familia y de miembros clave de la comunidad, la pérdida del hogar y del entorno familiar, y la pérdida de suministros y servicios esenciales para mantener la supervivencia. ^{[92] [93]} Particularmente para los niños, se ha demostrado que la clara disponibilidad de adultos que los cuiden y puedan protegerlos, nutrirlos y vestirlos después del terremoto y ayudarlos a comprender lo que les ha sucedido es más importante para su salud emocional y física que la simple entrega de provisiones. ^[94] Como se observó después de otros desastres que implicaron destrucción y pérdida de vidas y sus representaciones en los medios, como se observó recientemente en el terremoto de Haití de 2010 , también se cree que es importante no patologizar las reacciones a la pérdida y el desplazamiento o la interrupción de la administración y los servicios gubernamentales, sino más bien validar las reacciones para apoyar la resolución constructiva de problemas y la reflexión. ^[95]

Se han observado fenómenos similares a los terremotos en otros planetas (por ejemplo, martemotos en Marte) y en la Luna (por ejemplo, lunamotos ).

• Hyndman, Donald; Hyndman, David (2009). "Capítulo 3: Terremotos y sus causas". Peligros y desastres naturales (2.ª ed.). Brooks/Cole: Cengage Learning . ISBN 978-0-495-31667-1.
• Liu, ChiChing; Linde, Alan T.; Sacks, I. Selwyn (2009). "Terremotos lentos provocados por tifones". Nature . 459 (7248): 833–836. Bibcode :2009Natur.459..833L. doi :10.1038/nature08042. ISSN  0028-0836. PMID  19516339. S2CID  4424312.

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• Programa de Riesgos Sísmicos del Servicio Geológico de Estados Unidos
• Monitor sísmico IRIS – Consorcio IRIS