Marzo 2018: En busca de los gigantes

Científicos de regiones se unen para investigar segmentación y ciclos de grandes terremotos

Inédito Núcleo Milenio realizará diversos estudios para avanzar en la comprensión de la periodicidad, tamaño y mecanismo de generación de estos sismos, conocimientos que también aportarán a la prevención y alerta de tsunamis.

A pesar de contar con el mejor laboratorio natural y tecnológico para el estudio de los sismos, Japón no esperaba que bajo sus pies se produjera un gigante de 9,1 grados de magnitud. Pero ocurrió en 2011. Y tras él, un tsunami que hasta hoy impacta por los registros audiovisuales. Japón no está preparado y, por lo tanto, el mundo tampoco.

En el otro extremo del Océano Pacífico, en Chile, en otro importante laboratorio natural, se produjo el mayor terremoto registrado a la fecha, el de 9,5° de 1960. Es decir, los gigantes existen y, además, han existido por milenios. Los primeros los conocemos porque los hemos vivido, mientras que los gigantes prehistóricos han dejado sus huellas.

Por eso la investigación de los terremotos hoy tiene una pista clave en la búsqueda de registros geológicos históricos, de hasta 500 años en Chile; y paleosísmicos, de miles de años de antigüedad. Observando las huellas dejadas por la subducción de las placas tectónicas en la morfología costera o escarbando en las capas de sedimentos acumuladas por los tsunamis, podremos saber cada cuánto tiempo y en qué lugares podrían regresar las ondas sísmicas provocadas por el súbito movimiento de una placa tectónica sobre otra en zonas de subducción, como la que forman las placas de Nazca y Sudamericana bajo las costas de Chile.

Quienes desean avanzar en este conocimiento es el grupo de científicos de universidades regionales chilenas que conforman “Núcleo Milenio Cyclo: el Ciclo Sísmico a lo largo de Zonas de Subducción”, proyecto de investigación de tres años (2017-2020) recientemente financiado por la Iniciativa Científica Milenio del Ministerio de Economía. Su tarea: rastrear a los gigantes, saber cada cuánto tiempo retornan y a qué lugares. Específicamente, conocer la probabilidad de ocurrencia de estos sismos en determinados segmentos de las zonas de subducción de Chile, lo que permitiría tener una base más sólida para conocer el mecanismo en cualquier otra zona de subducción del planeta.

Una línea de investigación es estudiar la dimensión temporal del ciclo sísmico, es decir, los tiempos de recurrencia de terremotos de distinta magnitud en diversas zonas del país, mediante la búsqueda e interpretación de datos históricos y paleosismológicos, incluyendo el registro geológico de antiguos tsunamis. Está área está a cargo de Marco Cisternas Vega, doctor en ciencias ambientales, integrante de la Escuela de Ciencias del Mar de la Universidad Católica de Valparaíso.

La segunda tarea fundamental es analizar la dimensión espacial del ciclo sísmico, o sea, la segmentación sismotectónica del margen continental chileno, mediante la integración de datos históricos, geomorfológicos, geológicos, geodésicos y geofísicos para construir un modelo formal de segmentación. Esta investigación será liderada por el doctor en ciencias naturales mención geofísica Andrés Tassara Oddo, director alterno de Cyclo y académico del Departamento Ciencias de la Tierra de la Universidad de Concepción.

Otra línea de trabajo será cuantificar las tasas y el modo de deformación de la placa sudamericana y la posible retroalimentación entre fallas corticales –aquellas ubicadas en la corteza continental- y el ciclo sísmico de los grandes terremotos de la zona interplaca. Esto significa conocer la respuesta al ciclo sísmico por parte de la placa superior, en este caso la Sudamericana, aspecto medular que estará a cargo del doctor en geología Daniel Melnick d'Etigny, director del proyecto Cyclo y miembro del Instituto Ciencias de la Tierra de la Universidad Austral de Valdivia.

Finalmente, integrando los conocimientos que aportarán las tres líneas precedentes, se estudiará la amenaza sísmica. Quien lidera esta área de trabajo es Gonzalo Montalva, doctor en ciencias de la ingeniería y profesor del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Concepción. Para ello, se desarrollarán modelos estadísticos que integrarán la recurrencia de terremotos, los datos del modelo de segmentación y la respuesta de la placa continental, para cuantificar la probabilidad de ocurrencia de un terremoto de una determinada magnitud en un lugar específico del país.

Estos cuatro investigadores conforman la base que aglutina a un grupo creciente de investigadores jóvenes, becarios postdoctorales, tesistas de doctorado y magister, y alumnos de pregrado que son parte de Cyclo.

Daniel Melnick nos aclara de qué se trata este esfuerzo científico nacional: “las ideas son, primero, comprender cómo la estructura geológica, en las zonas de subducción, controla la ocurrencia de sismos. También queremos saber cuáles son las áreas o segmentos más propensos a que puedan generar sismos de determinada magnitud y, por último, entender por qué y cómo éstos se propagan o no a través de la zona de subducción”.

Se trata de comprender en profundidad cómo funciona el ciclo sísmico en las zonas de subducción, que es el proceso cíclico de acumulación de energía en décadas y siglos después de un terremoto debido al bloqueo friccional del contacto entre ambas placas tectónicas, seguido por la violenta liberación de esta energía al destrabarse la falla durante un nuevo terremoto. Y aunque tenemos muy claro que los sismos gigantes continuarán, no se posee los datos suficientes para estimar la probabilidad de ocurrencia en un lugar y en un plazo determinados, lo que a su vez ayudaría a cuantificar la amenaza sísmica para el país y el subcontinente. Este trabajo ayudará a avanzar en estos objetivos. Al punto, por ejemplo, de que el Sistema Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada (SHOA) logre obtener así modelos probabilísticos de ocurrencia de tsunamis, precisando las alertas.

“En los primeros tres años de la investigación generaremos, por primera vez, una segmentación formal de la zona de subducción chilena en relación a su estructura interna. Esto es insumo básico y fundamental”, destacó Melnick. Añadió que “esperamos conseguir por primera vez una relación directa entre la estructura tridimensional del sistema de subducción andino con la variabilidad temporal de los terremotos”.

Con estos datos integrados se debería conocer si los segmentos sísmicos se han mantenido durante milenios en relación con la variabilidad de la estructura geológica de las zonas de subducción. “Así podremos saber cómo la estructura de millones de años controla los segmentos de los grandes terremotos. Y partimos de la hipótesis de que los segmentos actuales sí están asociados a variaciones en la estructura geológica”, afirmó el investigador principal del estudio.

En lo fundamental hay tres aspectos aún desconocidos para la ciencia y que se necesita develar: no hay observaciones que cuantifiquen la acumulación y liberación de energía durante ciclos sísmicos completos, se desconoce los procesos que controlan el área de la ruptura, con lo que se podría predecir la magnitud máxima posible; y no se sabe cuál es la respuesta de la placa continental ante el ciclo sísmico y su posible retroalimentación en el proceso de acumulación y liberación de energía a lo largo de la falla ubicada entre ambas placas.

Ante estas tres carencias, la investigación propone por tanto tres preguntas por responder: ¿cuáles son los períodos de recurrencia de grandes terremotos en un segmento particular?, ¿qué tan persistentes son los segmentos y los límites de ruptura de los grandes terremotos?, y ¿cuál es la respuesta de la placa superior al ciclo sísmico interplaca?

Sí, al parecer no es fácil encontrar un gigante. Además de que el asunto se complica, pues se trata de auscultar también la existencia de súper ciclos sísmicos, es decir, mayores aún a los ciclos ya más o menos registrados y comprobados. Para ello, el proyecto CYCLO comenzará estudiando los terremotos del centro y centro-sur de Chile (2015, 2010, 1960 y 1906), y luego el norte (1922 y 1877). Además, se debe profundizar en el conocimiento de las zonas que rompen al producirse un terremoto, en relación con los segmentos más o menos permanentes en que esas rupturas se producen, en una especie de límites entre los cuales generalmente ocurren las rupturas. Por lo tanto, hay que saber qué controla esos límites y de qué manera.

Y para comprender aún mejor el proceso, se espera conocer también la relación entre los terremotos de subducción con los sismos que se producen en fallas corticales, es decir, aquellas que se originan dentro de la placa continental. Este tipo de fallas son las que provocaron que 11 días después del terremoto del 27 de febrero de 2010 se produjeran los importantes sismos 6,9 y 6,7 cerca de Pichilemu. Por lo que su activación estaría directamente relacionada con un terremoto mayor interplaca. Y aunque son de menor intensidad, pueden ser destructivos por producirse más cerca de la superficie y por la potencialidad de provocar tsunamis locales. Por ello, la investigación de gigantes también considera a sus hermanos menores. Por ahora dos: la Falla Pichilemu, ubicada en la costa; y la Falla Liquiñe-Ofqui, que se extiende por 1.200 kilómetros en la Cordillera de los Andes. Esta última generó el terremoto 6.2 de Aysén de 2007 y ha sido relacionada con la gran extensión que tuvo la ruptura del gigante de 1960.

La propuesta de investigación de gigantes ya está aprobada. Ahora los científicos inician la ardua tarea de escarbar, medir y modelar; hasta saber lo mejor posible cómo llegan, con qué recurrencia, por dónde y, quizás lo más difícil, acercarse a la pregunta: ¿cuándo viene el próximo terremoto?.

Falla Liquiñe-Ofqui: ¿un gigante dormido?

Aunque es una falla cortical o intraplaca, es grande. Abarca desde el sur de Lonquimay, pasando por Liquiñe, en Panguipulli, –donde fue reconocida por primera vez en los años 70- y culmina en Ofqui, un itsmo que separa el mar con la Laguna San Rafael, en la Provincia de Aysén. ¡Más de 1.000 kilómetros de largo!. A pesar de que se desconoce la posible relación entre esta falla y los grandes sismos de subducción, es claro sí que algunos segmentos de la misma son capaces de generar terremotos importantes como el de Aysén de 2007.

Por eso, la investigación del Núcleo Milenio Cyclo hará un mapa lo más exacto de la falla y se analizará la ocurrencia de terremotos en el pasado. Cómo se mueve y cuánto, es fundamental en este análisis; y también si ese movimiento produce sismos, pues hay fallas que, al tener muy baja fricción, se mueven lentamente sin acumular energía y, por tanto, no generan terremotos.

“Sabremos el potencial sísmico de esta falla y su segmentación, es decir, si es capaz de romper en un gran segmento y, por lo tanto, con grandes sismos; o en pequeños segmentos y sismos menores. Queremos saber el riesgo sísmico asociado a esta falla, cuya ubicación es cercana a muchas ciudades e infraestructura crítica en el sur de Chile, como centrales hidroeléctricas”, aclara Daniel Melnick.

Paleosismología y Estado

No sólo en investigación científica se puede avanzar para comprender los mecanismos que producen los terremotos, sino también en la comunicación entre los investigadores y los Estados. Porque si los que toman decisiones políticas y de seguridad no conocen oportunamente los avances de la ciencia, éstos no tendrán el efecto social que pretenden cumplir.

Aunque ya había un estudio que pronosticaba un terremoto sobre los 7,5° en el área aproximada en que se produjo el sismo de 2010, muy pocos lo conocían y menos aún lo habían considerado para prevenir. Algo similar ocurrió respecto del terremoto de 2011 en Japón, pues paleosismólogos habían recolectado evidencias suficientes para demostrar que un evento similar a ese había ocurrido en el año 896. Lamentablemente, esos hallazgos no alcanzaron a difundirse lo suficiente para llegar a las autoridades y, por lo tanto, no se consideraron en los escenarios de amenaza.

Pero también hay un ejemplo positivo de esta potencial y necesaria relación: en la zona de subducción de Cascadia, ubicada al noroeste de Estados Unidos, científicos descubrieron hace más de 20 años evidencia de terremotos y tsunamis gigantes. El último sucedió el año 1700. Hoy toda la región que ocupa Cascadia se encuentra preparada para enfrentar un terremoto y tsunami gigante en las próximas décadas.

La ciencia está inentando hacer su labor detallada e interdisciplinaria, obteniendo datos de sismos muy antiguos para conocer lo mejor posible la existencia y recurrencia de terremotos gigantes a través de la paleosismología. Lo que no se alcanzó a hacer para la gran tragedia que significó el devastador tsunami de Sumatra en 2004, cuando murieron más de 200 mil personas. Nadie esperaba un sismo de ese tamaño y menos que produjera un maremoto de tal magnitud. Estudios posteriores demostraron que se producen cada 700 años, en promedio. Lo mismo debe hacerse para cada área sísmica y sobre todo en aquellas en que no hay registros históricos de presencia de terremotos de gran magnitud. Quizás allí sólo falta más tiempo para saber que son posibles.

El primer proyecto Milenio sobre el ciclo sísmico

La Iniciativa Científica Milenio es un programa del Ministerio de Economía, cuyo principal objetivo es el fomento de la investigación científica y tecnológica de excelencia.

Milenio financia la creación y desarrollo de centros de investigación de alto nivel en ciencias sociales y ciencias naturales, los que son adjudicados a través de concursos públicos. Estos centros se dividen en Institutos Milenio y Núcleos Milenio, los que se diferencian, principalmente, por la cantidad de investigadores, período y monto de financiamiento.

Durante los últimos 20 años, la Iniciativa Milenio ha apoyado investigación de punta en una amplia gama de disciplinas. Sin embargo, todavía no se había apoyado ningún proyecto sobre el ciclo sísmico, a pesar de que Chile se encuentra en uno de los lugares sísmica y tectónicamente más activos del planeta. CYCLO es el pionero.

Concepción 2010