Los terremotos de "salto de segmento" en Ridgecrest explorados en un nuevo estudio.

24 de mayo de 2023

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por la Universidad de California-San Diego

La mañana del 4 de julio de 2019, un terremoto de magnitud 6.4 sacudió el Valle Searles en el Desierto de Mojave en California, con impactos en todo el sur de California. Aproximadamente 34 horas después, el 5 de julio, la ciudad cercana de Ridgecrest fue golpeada por un terremoto de magnitud 7.1, una sacudida sentida por millones de personas en todo el estado de California y en comunidades vecinas en Arizona, Nevada e incluso Baja California, México. 

Conocidos como los terremotos de Ridgecrest, los terremotos más grandes que azotaron California en más de 20 años, estos eventos sísmicos resultaron en daños estructurales extensos, cortes de energía y lesiones. El evento M6.4 en el Valle Searles fue posteriormente considerado como el temblor principal del evento M7.1 en Ridgecrest, que ahora se considera el evento principal. Ambos terremotos fueron seguidos por una multitud de réplicas.

Los investigadores se sorprendieron por la secuencia de actividad sísmica. ¿Por qué tardó 34 horas el temblor previo en provocar el principal? ¿Cómo saltaron estos terremotos de un segmento de un sistema de fallas geológicas a otro? ¿Pueden los terremotos 'hablar' entre sí de forma dinámica?

Para abordar estas preguntas, un equipo de sismólogos del Scripps Institution of Oceanography de la UC San Diego y de la Ludwig Maximilian University of Munich (LMU) lideró un nuevo estudio centrado en la relación entre los dos grandes terremotos, que ocurrieron a lo largo de un sistema de fallas múltiples. El equipo utilizó un superordenador potente que incorporó modelos basados en datos y física para identificar el vínculo entre los terremotos.

La sismóloga de Scripps Oceanography Alice Gabriel, quien trabajó anteriormente en LMU, lideró el estudio. Los hallazgos fueron publicados el 24 de mayo en línea en la revista Nature y aparecerán en la edición impresa del 8 de junio.

"Utilizamos los mayores ordenadores que están disponibles y quizá los algoritmos más avanzados para tratar de entender esta secuencia realmente desconcertante de terremotos que ocurrieron en California en 2019", dijo Gabriel, actualmente profesora asociada en el Instituto de Geofísica y Física Planetaria de Scripps Oceanography. "La informática de alto rendimiento nos ha permitido comprender los factores impulsadores de estos grandes eventos, lo que puede ayudar a informar la evaluación y la preparación del riesgo sísmico."

Comprender la dinámica de las rupturas de fallas múltiples es importante, dijo Gabriel, porque estos tipos de terremotos suelen ser más poderosos que los que ocurren en una sola falla. Por ejemplo, el doble terremoto del terremoto de Turquía-Siria ocurrido el 6 de febrero de 2023, resultó en una pérdida significativa de vidas y daños extensos. Este evento se caracterizó por dos terremotos separados que ocurrieron solo nueve horas después, rompiendo ambos a través de varias fallas.

Durante los terremotos de Ridgecrest de 2019, que se originaron en la Zona de Cizalla del Este de California a lo largo de un sistema de fallas de deslizamiento, los dos lados de cada falla se movieron principalmente en dirección horizontal, sin movimiento vertical. La secuencia de terremotos se propagó a través de fallas entrelazadas y previamente desconocidas "antitéticas", fallas menores o secundarias que se mueven en ángulos altos (cerca de 90 grados) con respecto a la falla principal. Dentro de la comunidad sismológica, sigue habiendo un debate sobre qué segmentos de falla se deslizaron activamente y qué condiciones promueven la ocurrencia de terremotos en cascada.

El nuevo estudio presenta el primer modelo de fallas múltiples que unifica sismogramas, datos tectónicos, mapeo de campo, datos satelitales y otros conjuntos de datos geodésicos espaciales con la física del terremoto, mientras que los modelos anteriores sobre este tipo de terremotos eran puramente impulsados por datos.

"A través del modelado infundido por datos, mejorado por las capacidades de la informática de alto rendimiento, desentrañamos las complejidades de los terremotos conjugados de múltiples fallas, arrojando luz sobre la física que gobierna la dinámica de la ruptura en cascada", dijo Taufiqurrahman.

Utilizando el superordenador SuperMUC-NG en el Centro de Supercomputación Leibniz (LRZ) en Alemania, los investigadores revelaron que los eventos de Searles Valley y Ridgecrest estaban conectados. Los terremotos interactuaron en un sistema de fallas estáticamente fuerte pero dinámicamente débil impulsado por geometrías de fallas complejas y baja fricción dinámica.

La simulación de ruptura 3D del equipo ilustra cómo las fallas consideradas fuertes antes de un terremoto pueden volverse muy débiles en cuanto hay un movimiento sísmico rápido y explica la dinámica de cómo múltiples fallas pueden romperse juntas.

'When fault systems are rupturing, we see unexpected interactions. For example, earthquake cascades, which can jump from segment to segment, or one earthquake causing the next one to take an unusual path. The earthquake may become much larger than what we would've expected,' said Gabriel. 'This is something that is challenging to build into seismic hazard assessments.'

According to the authors, their models have the potential to have a 'transformative impact' on the field of seismology by improving the assessment of seismic hazards in active multi-fault systems that are often underestimated.

'Our findings suggest that similar kinds of models could incorporate more physics into seismic hazard assessment and preparedness,' said Gabriel. 'With the help of supercomputers and physics, we have unraveled arguably the most detailed data set of a complex earthquake rupture pattern.'

The study was supported by the European Union's Horizon 2020 Research and Innovation Program, Horizon Europe, the National Science Foundation, the German Research Foundation, and the Southern California Earthquake Center.

In addition to Gabriel and Taufiqurrahman, the study was co-authored by Duo Li, Thomas Ulrich, Bo Li, and Sara Carena of Ludwig Maximilian University of Munich, Germany; Alessandro Verdecchia with McGill University in Montreal, Canada, and Ruhr-University Bochum in Germany; and Frantisek Gallovic of Charles University in Prague, Czech Republic.

Journal information: Nature

Provided by University of California - San Diego