Durante más de 20 años, el geólogo de Caltech, Jean-Philippe Avouac, ha colaborado con el Departamento de Minas y Geología de Nepal para estudiar el Himalaya, la cadena montañosa sobre el agua más activa de la Tierra, para aprender más sobre los procesosque construyen montañas y provocan terremotos. Durante ese período, él y sus colegas han instalado una red de estaciones GPS en Nepal que les permite monitorear la forma en que la corteza terrestre se mueve durante y entre terremotos. Entonces, cuando escuchó el 25 de abril que una magnitud7.8 terremoto había golpeado cerca de Gorkha, Nepal, no lejos de Katmandú, pensó que sabía qué esperar: devastación total en todo Katmandú y una cifra de muertos en los cientos de miles.
"Al principio, cuando vi las noticias que llegaban desde Katmandú, pensé que había un problema de comunicación, que no estábamos escuchando el alcance completo del daño", dice Avouac, Profesor de Geología Earle C. Anthony de Caltech."Resulta que hubo poco daño en las viviendas regulares y, afortunadamente, como resultado, hubo muchas menos muertes de las que originalmente había previsto".
Utilizando datos de las estaciones GPS, un acelerómetro que mide el movimiento del suelo en Katmandú, datos de estaciones sismológicas de todo el mundo e imágenes de radar recolectadas por satélites en órbita, un equipo internacional de científicos dirigido por Caltech ha reunido la primera cuenta completa delo que sucedió físicamente durante el terremoto de Gorkha: una imagen que explica cómo terminó el gran terremoto dejando a la mayoría de los edificios de pisos bajos ilesos mientras devastaba algunas estructuras más altas atesoradas.
Los hallazgos se describen en dos documentos que ahora aparecen en línea. El primero, en la revista Geociencia de la naturaleza , se basa en un análisis de registros sismológicos recolectados a más de 1,000 kilómetros del epicentro y ubica el evento en el contexto de lo que los científicos sabían sobre el entorno sísmico cerca de Gorkha antes del terremoto. El segundo documento, que aparece en Science Express , entra en detalles sobre el proceso de ruptura durante el terremoto del 25 de abril y cómo sacudió el suelo en Katmandú.
En el primer estudio, los investigadores muestran que el terremoto ocurrió en el Main Himalayan Thrust MHT, la principal falla de megathrust a lo largo de la cual el norte de India empuja debajo de Eurasia a una velocidad de aproximadamente dos centímetros por año, impulsando el Himalaya hacia arriba.Con base en las mediciones de GPS, los científicos saben que una gran parte de esta falla está "bloqueada". Los grandes terremotos generalmente liberan tensión en tales fallas bloqueadas, ya que la placa tectónica inferior aquí, la placa india tira de la placa superior aquí, elPlaca euroasiática hacia abajo, la tensión se acumula en estas secciones bloqueadas hasta que la placa superior se libera, liberando tensión y produciendo un terremoto.Hay áreas a lo largo de la falla en el oeste de Nepal que se sabe que están bloqueadas y no han experimentado un terremoto importante desde un granuno mayor que magnitud 8.5 en 1505. Pero el terremoto de Gorkha rompió solo una pequeña fracción de la zona bloqueada, por lo que todavía existe la posibilidad de que la parte bloqueada produzca un gran terremoto.
"El terremoto de Gorkha no hizo el trabajo de transferir la deformación hasta el frente del Himalaya", dice Avouac. "Así que el Himalaya ciertamente podría generar terremotos más grandes en el futuro, pero no tenemos idea de cuándo".
El epicentro del evento del 25 de abril se localizó en el distrito de Gorkha de Nepal, a 75 kilómetros al oeste-noroeste de Katmandú, y se propagó hacia el este a una velocidad de aproximadamente 2.8 kilómetros por segundo, causando deslizamiento en la dirección norte-sur--una progresión que los investigadores describen como "descomprimir" una sección de la falla bloqueada.
"Con el contexto geológico en Nepal, este es un lugar donde esperamos grandes terremotos. También sabíamos, en base a las mediciones de GPS de la forma en que las placas se han movido en las últimas dos décadas, cuán 'atascado' esta falla en particular,así que este terremoto no fue una sorpresa ", dice Jean Paul Ampuero, profesor asistente de sismología en Caltech y coautor del Geociencia de la naturaleza papel. "Pero con cada terremoto siempre hay sorpresas"
En este caso, una de las sorpresas fue que el terremoto no se rompió hasta la superficie. Registros de terremotos pasados en la misma falla, incluido uno poderoso posiblemente tan fuerte como la magnitud 8.4 que sacudió a Katmandú en1934: indican que las rupturas han alcanzado previamente la superficie, pero Avouac, Ampuero y sus colegas utilizaron datos satelitales de radar de apertura sintética y una técnica llamada proyección inversa que aprovecha los conjuntos densos de estaciones sísmicas en los Estados Unidos, Europa yAustralia hizo un seguimiento de la progresión del terremoto y descubrió que estaba bastante contenido en profundidad. Las ondas de alta frecuencia que se produjeron en gran medida en la sección inferior de la ruptura ocurrieron a una profundidad de aproximadamente 15 kilómetros.
"Esa fue una buena noticia para Katmandú", dice Ampuero. "Si el terremoto hubiera estallado hasta la superficie, podría haber sido mucho, mucho peor".
Sin embargo, los investigadores señalan que el terremoto de Gorkha aumentó el estrés en la parte adyacente de la falla que permanece bloqueada, más cerca de Katmandú. No está claro si este estrés adicional eventualmente desencadenará otro terremoto o si esa parte de la falla"arrastrarse", un proceso que permite que las dos placas se muevan lentamente, disipando el estrés. Los investigadores están construyendo modelos de computadora y monitoreando la deformación de la corteza después del terremoto para tratar de determinar qué escenario es más probable.
Otra sorpresa del terremoto, una que explica por qué muchas de las casas y otros edificios en Katmandú se salvaron, se describe en el Science Express artículo. Avouac y sus colegas descubrieron que, para un terremoto de gran magnitud, el temblor de alta frecuencia en Katmandú fue en realidad relativamente leve. Y son las ondas de alta frecuencia, con cortos períodos de vibración de menos de un segundo, las que tiendenpara afectar a los edificios de pisos bajos. Geociencia de la naturaleza el documento mostró que las ondas de alta frecuencia que produjo el terremoto provenían del borde más profundo de la ruptura, en el extremo norte, lejos de Katmandú.
Los registros GPS descritos en el Science Express el documento muestra que dentro de la zona que experimentó la mayor cantidad de deslizamiento durante el terremoto, una región al sur de las fuentes de ondas de alta frecuencia y más cerca de Katmandú, el inicio del deslizamiento en la falla fue en realidad muy suave.La velocidad de deslizamiento tardó casi dos segundos en alcanzar su valor máximo de un metro por segundo. En general, cuanto más abrupto es el inicio del deslizamiento durante un terremoto, más enérgicas son las ondas sísmicas de alta frecuencia radiadas.el deslizamiento en el evento de Gorkha explica por qué este parche, que experimentó una gran cantidad de deslizamiento, no generó muchas ondas de alta frecuencia.
"Sería una buena noticia si el inicio suave del deslizamiento y, por lo tanto, el temblor inducido limitado, fuera una propiedad sistemática de la falla de megathrust del Himalaya, o de las fallas de megathrust en general", dice Avouac. "Basado en observaciones de esto yotros terremotos de megathrust, esta es una posibilidad "
En contraste con lo que vieron con ondas de alta frecuencia, los investigadores descubrieron que el terremoto produjo una cantidad inesperadamente grande de ondas de baja frecuencia con períodos más largos de aproximadamente cinco segundos. Este temblor de período más largo fue responsable del colapso de las más altasestructuras en Katmandú, como la Torre Dharahara, una torre de 60 metros de altura que sobrevivió a terremotos más grandes en 1833 y 1934, pero se derrumbó por completo durante el terremoto de Gorkha.
Para comprender esto, considere tocar las cuerdas de una guitarra. Cada cuerda resuena a una determinada frecuencia natural o tono, dependiendo de la longitud, composición y tensión de la cuerda. Del mismo modo, los edificios y otras estructuras tienen un tono natural ofrecuencia de la sacudida a la que resuenan; en general, cuanto más alto sea el edificio, mayor será el período en el que resuena. Si un terremoto fuerte hace que el suelo tiemble con una frecuencia que coincida con el tono de un edificio, la sacudida se amplificará dentro deledificio, y la estructura probablemente colapsará.
Volviendo a los registros GPS de dos de las estaciones de Avouac en el valle de Katmandú, los investigadores encontraron que el efecto de las ondas de baja frecuencia se amplificó por el contexto geológico de la cuenca de Katmandú. La cuenca es un antiguo lecho de lago que ahora está llenocon sedimento relativamente blando. Durante unos 40 segundos después del terremoto, las ondas sísmicas del terremoto quedaron atrapadas dentro de la cuenca y continuaron reverberando, sonando como una campana con una frecuencia de cinco segundos.
"Esa es la frecuencia correcta para dañar edificios altos como la Torre Dharahara porque está cerca de su período natural", explica Avouac.
En el trabajo de seguimiento, Domniki Asimaki, profesora de ingeniería mecánica y civil en Caltech, está examinando los detalles del temblor experimentado en toda la cuenca. En un reciente viaje a Katmandú, documentó muy poco daño a los edificios de pisos bajos en todogran parte de la ciudad, pero identificó un patrón de temblor intenso experimentado en los bordes de la cuenca, en las cimas de las colinas o en las estribaciones donde el sedimento se encuentra con las montañas. Esto se debió en gran medida a la resonancia de las ondas sísmicas dentro de la cuenca.
Asimaki señala que Los Ángeles también está construida sobre depósitos sedimentarios y está rodeada de colinas y cadenas montañosas que también serían propensas a este tipo de aumento de la intensidad de las sacudidas durante un gran terremoto.
"De hecho", dice ella, "los edificios en el centro de Los Ángeles son mucho más altos que los de Katmandú y, por lo tanto, resuenan con una frecuencia mucho más baja. Entonces, si hubiera ocurrido el mismo temblor en Los Ángeles, muchos de los edificios realmente altoshabría sido desafiado "
Afirma Avouac que señala una de las razones por las que es importante comprender cómo respondió la tierra al terremoto de Gorkha. "Tales estudios de los efectos del sitio en Nepal brindan una oportunidad importante para validar los códigos y métodos que utilizamos para predecir eltipo de temblores y daños que se esperarían como resultado de terremotos en otros lugares, como en la cuenca de Los Ángeles ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Original escrito por Kimm Fesenmaier. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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