Históricamente, los terremotos y tsunamis de gran escala han afectado las regiones occidentales de EE. UU. y Canadá y probablemente seguirán haciéndolo en el futuro.

Frente a la costa sur de Columbia Británica, Washington, Oregón y el norte de California, hay una franja de 600 millas de largo donde el fondo del Océano Pacífico se subduce gradualmente hacia el este debajo de América del Norte.

Esta zona, denominada Zona de Subducción de Cascadia, alberga una megafalla de empuje, un lugar donde las placas tectónicas se mueven entre sí de forma muy peligrosa. Las placas pueden bloquearse periódicamente y crear tensión en grandes áreas, que eventualmente se liberan cuando finalmente chocan entre sí.

El resultado: los terremotos más grandes del mundo, que sacudieron tanto el fondo del mar como la tierra y generaron tsunamis de 100 pies de altura o más. Un fracaso de este tipo en Japón provocó el desastre nuclear de Fukushima en 2011. Existen zonas similares en Alaska, Chile y Nueva Zelanda, entre otros lugares. En Cascadia, se cree que ocurren grandes terremotos aproximadamente cada 500 años, unos cientos más o menos. El último ocurrió en 1700.

Avances en la investigación para comprender la actividad sísmica

Los científicos han trabajado durante mucho tiempo para comprender las estructuras subterráneas y la mecánica de la zona de subducción de Cascadia con el fin de delimitar los lugares más susceptibles a los terremotos, qué tan grandes pueden ser y qué señales de advertencia pueden producir. No hay predicción de un terremoto; En cambio, los científicos intentan predecir las probabilidades de múltiples escenarios, con la esperanza de ayudar a las autoridades a diseñar códigos de construcción y sistemas de alerta para minimizar los daños cuando algo sucede.

Un estudio publicado recientemente promete avanzar enormemente en este esfuerzo. Un buque de investigación que arrastra una serie de instrumentos geofísicos de última generación a lo largo de la mayor parte de la zona ha realizado el primer estudio exhaustivo de las numerosas estructuras complejas que se encuentran debajo del fondo marino. Esto incluye la geometría de la placa oceánica descendente y los sedimentos suprayacentes, y la composición de la placa norteamericana suprayacente. El estudio fue publicado recientemente en la revista Avances científicos.

«Los modelos que utilizan actualmente las agencias públicas se basaron en un conjunto limitado de datos antiguos y de baja calidad de la década de 1980», dijo Suzanne Carbotte, geofísica marina de Universidad de ColumbiaObservatorio Terrestre Lamont-Doherty, que dirigió la investigación. “El megaempuje tiene una geometría mucho más compleja de lo que se suponía anteriormente. El estudio proporciona un nuevo marco para la evaluación del riesgo de terremotos y tsunamis”.

Con financiación de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., los datos fueron recopilados durante un crucero de 41 días en 2021 por el buque de investigación de Lamont, el Marcus G. Langseth. Los investigadores a bordo del barco penetraron el lecho marino con potentes pulsos de sonido y leyeron los ecos, que luego se convirtieron en imágenes, de forma similar a como los médicos crean escáneres internos del cuerpo humano.

Nuevos conocimientos sobre la segmentación de fallas y los riesgos de tsunami

Un descubrimiento importante: la zona de falla del megacorrimiento no es solo una estructura continua, sino que está dividida en al menos cuatro segmentos, cada uno potencialmente algo aislado de los movimientos de los demás. Los científicos han debatido durante mucho tiempo si eventos pasados, incluido el terremoto de 1700, rompieron toda la zona o solo una parte de ella, una cuestión importante porque cuanto mayor es la ruptura, mayor es el terremoto.

Los datos muestran que los segmentos están divididos por características enterradas, incluidas grandes fallas, donde lados opuestos se deslizan entre sí perpendicularmente a la costa. Esto puede ayudar a amortiguar el movimiento de un segmento que se traslada al siguiente. «No podemos decir que esto signifique definitivamente que sólo se romperán segmentos individuales, o que todo el conjunto se romperá de una vez», dijo Harold Tobin, geofísico de universidad de washington y coautor del estudio. «Pero esto actualiza la evidencia de que existen rupturas segmentadas».

Las imágenes también sugieren las causas de la segmentación: el borde duro de la placa continental de América del Norte está formado por muchos tipos diferentes de rocas, formadas en diferentes momentos a lo largo de muchas decenas de millones de años, algunas de las cuales son más densas que otras. Esta variedad de rocas continentales hace que la placa oceánica más flexible que se acerca se doble y gire para adaptarse a las diferencias en la presión superpuesta. En algunos lugares los segmentos descienden en ángulos relativamente pronunciados, en otros en ángulos poco profundos.

Los investigadores se centraron en un segmento en particular, que se extiende desde el sur de la isla de Vancouver a través del estado de Washington y termina aproximadamente en la frontera con Oregón. La topografía subterránea de otros segmentos es relativamente irregular, con características oceánicas como fallas y montes submarinos subducidos rozando la placa superior, características que pueden erosionar la placa superior y limitar hasta dónde puede propagarse cualquier terremoto dentro del segmento, limitando así el tamaño del terremoto. Por el contrario, el segmento Vancouver-Washington es bastante fluido. Esto significa que es más probable que se rompa en toda su longitud a la vez, lo que potencialmente la convierte en la sección más peligrosa.

Investigación en curso e implicaciones para la seguridad regional

También en este segmento, el fondo del mar se está subduciendo debajo de la corteza continental en un ángulo poco profundo con respecto a los otros segmentos. En los otros segmentos, la mayor parte de la interfaz entre las placas propensa a terremotos está costa afuera, pero aquí el estudio encontró que el ángulo de subducción poco profundo significa que probablemente se extiende directamente debajo de la Península Olímpica de Washington. Esto podría magnificar cualquier terremoto en la tierra. «Requiere muchos más estudios, pero para lugares como Tacoma y Seattle, podría significar la diferencia entre alarmante y catastrófico», dijo Tobin.

Con financiación del Servicio Geológico de Estados Unidos, un consorcio de agencias e instituciones académicas estatales y federales ya ha estado analizando los datos desde que estuvieron disponibles para analizar las implicaciones.

En cuanto al riesgo de tsunami, «todavía es un trabajo en progreso», dijo Kelin Wang, un científico investigador del Servicio Geológico de Canadá que no participó en el estudio. El grupo de Wang está utilizando los datos para modelar las características del fondo marino frente a la isla de Vancouver que pueden generar tsunamis. (En general, un tsunami ocurre cuando el fondo del mar profundo se mueve hacia arriba o hacia abajo durante un terremoto, enviando una onda a la superficie que concentra su energía y gana altura a medida que llega a aguas costeras menos profundas). Wang dijo que sus resultados irán a otro grupo que modela los propios tsunamis, y luego a otro grupo que analiza los riesgos en tierra.

Los investigadores dicen que las evaluaciones prácticas que podrían afectar los códigos de construcción u otros aspectos de la preparación podrían publicarse el próximo año. «Aquí hay mucha más complejidad de lo que se había inferido anteriormente», dijo Carbotte.

Referencia: “Estructura de placa de subducción y morfología de megaempuje a partir de imágenes sísmicas profundas vinculadas a la segmentación de ruptura del terremoto de Cascadia” por Suzanne M. Carbotte, Brian Boston, Shuoshuo Han, Brandon Shuck, Jeffrey Beeson, J. Pablo Canales, Harold Tobin, Nathan Miller, Mladen Nedimovic, Anne Tréhu, Michelle Lee, Madelaine Lucas, Hanchao Jian, Danqi Jiang, Liam Moser, Chris Anderson, Darren Judd, Jaime Fernandez, Chuck Campbell, Antara Goswami y Rajendra Gahlawat, 7 de junio de 2024. Avances científicos.
DOI: 10.1126/sciadv.adl3198

El estudio fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.