Cuando la Tierra tiembla (los terremotos)

La naturaleza es una fuerza muy poderosa que puede ser constructiva, al crear nuevas formas de vida a partir de otras preexistentes, pero también puede ser muy destructiva. Huracanes, tornados, tsunamis, erupciones volcánicas, todos ellos son eventos que ocurren constantemente a lo largo del planeta y que por desgracia en demasiadas ocasiones se llevan decenas, cientos o miles de vidas. Pero por encima de todos estos eventos catastróficos destacan los terremotos, protagonistas de esas películas en las que los héroes son casi siempre geólogos. ¿Pero qué son y cómo se forman en realidad los terremotos? ¿Podemos producirlos de manera artificial como algunos creen? En esta entrada vamos a tratar de una forma sencilla este evento de la naturaleza, tan peligroso si nos olvidamos de él, capaz de hacer destrozos como los que causó en Chile este mismo año 2015, pero tan fácil de tratar cuando sabemos a qué nos enfrentamos. Pero antes de entrar en detalle me gustaría sentar unas bases y hablar de las ondas sísmicas, qué son y cuáles son los tipos que existen.

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Imagen del puerto de Coquimbo, al norte de Santiago de Chile, después de ser afectado por un terremoto de magnitud del momento de 8’3 (fuente: New York Times)

Las ondas sísmicas

Si dejamos caer una piedra en un estanque, en la superficie del agua surge una serie de ondas que parten del punto en el que la piedra cayó y que se propagan en todas direcciones. Eso es debido a que con la caída de la piedra se produce una perturbación que se propaga por la superficie, que al ser igual en todas las direcciones hace que esta se desplace formando círculos concéntricos. Pues bien, este ejemplo de la piedra cayendo en el agua es el mejor ejemplo que conozco para explicar qué es una onda, y es que en física se define onda como “la propagación de una perturbación a través de un medio”, así de sencillo.

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Una onda es una perturbación que se propaga por un medio, ya sea el agua de un estanque o el interior del planeta (fuente: m.educarchile.cl)

Las ondas sísmicas evidentemente son perturbaciones que se propagan por el interior del planeta, pero al igual que las ondas del agua tienen un origen en el punto donde cae la piedra, las ondas sísmicas han de tener también un punto de origen. Cuando hablamos de la deformación de las rocas vimos que estas podían responder de dos formas diferentes, o bien se rompían y daban estructuras como las fallas (comportamiento frágil) o bien se doblaban y nos daban pliegues y otras estructuras (comportamiento dúctil). Pero los esfuerzos en la naturaleza actúan poco a poco, por lo que la deformación no es inmediata. De esta forma, cuando se supera el límite de rotura de un cuerpo de roca éste se rompe en un punto dentro de un plano, liberando de manera brusca parte de la energía que había estado acumulando durante tiempo y consiguiendo con ello que el sistema se “relaje” un poco. A ese punto de rotura lo llamamos hipocentro y es el origen de una perturbación que se va a propagar en las tres direcciones por el interior del planeta: las ondas sísmicas, de manera que el punto de la superficie más cercano, que será el primero que sufra la llegada de dichas ondas, es conocido como epicentro. La diferencia entre hipocentro y epicentro es algo que mucha gente no termina de entender, pero es tan sencillo como decir que el hipocentro es donde “nace” un terremoto y el epicentro es el lugar de la superficie que está sobre él.

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Los terremotos se producen por el desplazamiento de una falla y se generan en un punto concreto al que se denomina hipocentro (fuente: omicrono.elespanol.com)

Cuando las ondas sísmicas avanzan por el interior del planeta lo hacen de dos formas diferentes que en conjunto denominamos como ondas internas, muy importantes en geología porque nos aportan una información muy valiosa acerca de cómo es el interior del planeta, al que no podemos llegar por métodos directos porque viajar al núcleo terrestre es, de momento y posiblemente para siempre, completamente imposible. Dentro de este tipo de ondas sísmicas tenemos las Ondas P, de primarias por ser las más veloces y por tanto las primeras en llegar a los sismógrafos, que se propagan mediante la compresión de la roca, motivo por el que también las llamamos ondas compresivas y de que sean capaces de propagarse por cualquier medio, ya sea sólido o líquido. El otro tipo de ondas internas son las Ondas S, de secundarias, que se propagan mediante movimientos transversales o de cizalla, lo que impide que puedan desplazarse por medios líquidos. Las ondas internas son las únicas que registran todos los sismógrafos del planeta, salvo los que se encuentran en la Zona de Sombra del terremoto (imagen siguiente), y gracias a ellas podemos saber dónde se situó el epicentro de un terremoto, pero para ello necesitamos los datos de tres sismógrafos diferentes para poder triangular.

Zona de Sombra.jpg
Las ondas sísmicas sufren refracciones en su recorrido por el interior del planeta que tienen como resultado último el desarrollo de zonas de sombra en las que no se registran ondas de ningún tipo (imagen modificada a partir de igeo.ucm-csic.es)

Hasta ahora hemos visto qué hacen las ondas sísmicas mientras se propagan por el interior del planeta, ¿pero qué hacen cuando llegan a superficie? En este caso las ondas interactúan con el terreno y entre ellas, de manera que al llegar empiezan a propagarse por la superficie en dos tipos que en conjunto conocemos como ondas superficiales. Este nuevo tipo es muy importante porque a pesar de ser mucho más lentas que las ondas internas, las ondas superficiales también son mucho más destructivas, ya que son las causantes de los daños que tenemos durante un terremoto. Al igual que ocurría con las ondas internas, dentro de las ondas superficiales encontramos también dos tipos: las Ondas L (Love), que a pesar de su nombre no son muy cariñosas que digamos, producen un movimiento del terreno en la horizontal; y las Ondas R (Rayleigh), que causan por el contrario un movimiento del terreno en la vertical. Por tanto, cuando tenemos ondas superficiales de los dos tipos van a interferir y dar una serie de movimientos verdaderamente peligrosos, produciendo daños graves en infraestructuras, vías de acceso… así como propiciar desprendimientos del terreno.

La energía de los terremotos

Una vez que hemos visto las ondas sísmicas ya podemos centrarnos en los terremotos, que son, literalmente, una “repentina sacudida del terreno causada por el paso de las ondas sísmicas a través de las rocas”. Por tanto, son las ondas las que producen el terremoto y no al revés, como a veces oímos. Pero como hemos visto, para que en una región se produzca un terremoto es necesaria primero la acumulación de una enorme cantidad de energía previa que será liberada en el evento. Es por esto por lo que la mayoría de terremotos del planeta se localizan en los bordes de placa, donde el movimiento relativo de las placas (ver tectónica de placas) hace que se esté acumulando constantemente una gran cantidad de energía. Y de los tres tipos de límites que conocemos, en los que tenemos más y más fuertes terremotos son en los bordes convergentes o destructivos, en los que una placa subduce bajo otra, aunque también tenemos importantes terremotos en los bordes transformantes, que recordemos que son en los que el movimiento relativo no es de aproximación ni de separación. ¿Y cómo sabemos cuál es el tamaño de un terremoto? Para ello tenemos dos formas de medir los terremotos, ninguna en grados (hablar de grados en la escala Richter es un error muy común), y aunque mucha gente crea que son lo mismo ahora veremos que eso no es así. La primera de estas dos formas es mediante las escalas de intensidad, que miden el poder destructivo de un terremoto en función de los daños que provoca, una cuestión a la que influye mucho no solo la energía liberada sino también el estado de las infraestructuras, el terreno en el que se asienta la población afectada… Son por tanto escalas poco objetivas que depende de muchos factores ajenos al propio terremoto, y por ello no las solemos usar. La segunda es mediante el uso de las escalas de magnitud, que podríamos decir que miden la energía de los terremotos (aunque es algo más complicado que eso), y que aunque son más objetivas que las escalas de intensidad, todavía se enfrentan a varios problemas de los que no voy a hablar aquí por ser bastante complicados de explicar. Escalas de magnitud hay muchas y cada una usa una fórmula más o menos compleja con la que calcular la magnitud, por lo que jamás podríamos saber la magnitud de un terremoto mientras este se estuviera produciendo, un error muy común en el cine. Y curiosamente, de todas estas escalas, prácticamente la peor es la que más usan (erróneamente) los medios de comunicación: la famosa Escala Ritcher. De hecho, somos muchos los geólogos que creemos que la más adecuada por sus características es la Magnitud del Momento (Mw), que es la que usaré en esta entrada a partir de ahora.

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Equivalencia de la energía liberada por un terremoto según su magnitud (fuente: e-medida.es)

Microsismos y sismos de origen humano

Y con lo que hemos visto, ¿es posible que el ser humano provoque terremotos? Sí, pero nunca grandes. Hay que recordar que los terremotos se producen tras la acumulación de una gran cantidad de energía (ver imagen de arriba), muy superior a las que somos capaces de generar. Por ejemplo, un terremoto de Mw 6, que en principio no es ni muy grande ni muy pequeño (las personas detectamos terremotos a partir de una magnitud 2-3), libera una energía equivalente a la bomba nuclear lanzada en Hiroshima. Y debemos tener en cuenta que cada valor de magnitud es unas 500 veces más energético que el anterior (un terremoto Mw 7 es 500 veces más potente que uno de Mw 6), por lo que si hablamos de los terremotos más grandes registrados (Mw>9) estaríamos hablando de una energía equivalente a unas 32 bombas nucleares como la que se lanzó en Hiroshima. ¿Y en qué magnitudes están los terremotos que sí puede producir el ser humano? Por mucho que hiera nuestro ego, las principales actividades humanas con capacidad de producir sismos son la fracturación hidráulica (fracking), la inyección de fluidos en el subsuelo o la extracción de recursos naturales, y ninguna de ellas ha llegado a producir jamás terremotos superiores a Mw 6. De hecho, el caso más grande que conocemos fue el de Oklahoma de 2011, que alcanzó el valor de 5’7, y que fue provocado por la inyección de aguas residuales en un acuífero inservible para abastecimiento. A continuación os dejo cuatro sucesos destacados de sismos generados por el ser humano, para que os hagáis una idea de por dónde se mueven las dos actividades más peligrosas en este aspecto, y luego compararla con la energía que pueden llegar a tener terremotos mayores, una manera de ver lo insignificantes que en realidad somos.

Casos importantes Magnitud
Actividad
Oklahoma 2.9 Mw Fracturación hidráulica
Columbia Británica (2009) >3 Mw Fracturación hidráulica
Caso Castor (2013) 4.7 Mw Inyección de fluidos
Oklahoma (2011) 5.7 Mw Inyección de fluidos

Predicción de terremotos

En 2012 un grupo de geólogos fue condenado en Italia porque según el tribunal que los juzgó no fueron capaces de predecir el terremoto que azotó L’Aquila en 2009 y que causó la muerte de unas 300 personas. Afortunadamente todos ellos fueron absueltos dos años después, y es que aunque a veces creamos que es posible predecir un terremoto, lo cierto es que solo podemos avisar como máximo con unos minutos de antelación. ¿Y eso por qué? Porque podemos hacer estudios que nos adviertan de la energía que se está acumulando en una región sísmicamente activa, pero aún no tenemos las herramientas para determinar cómo será el próximo terremoto, ni cuándo se producirá ni cuál será el epicentro exacto. Lo único que podemos hacer es, una vez la fractura ya se ha producido en profundidad y la señal nos ha llegado a los primeros sismógrafos (gracias a las ondas internas), advertir a las poblaciones cercanas al epicentro de un inminente terremoto. Por eso es tan importante saber si vivimos en zonas con riesgo o no y saber qué debemos hacer en caso de experimentar un terremoto. Porque estar preparados es la primera forma de prevenir daños futuros.

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Imagen de la destrucción provocada por el terremoto de L’Aquila del 6 de abril de 2009, de magnitud 6’3 (fuente: boston.com)

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