Notícies



Un nou model conceptual prediu característiques clau dels grans terratrèmols i tsunamis


El model permet explicar per què alguns moviments sísmics moderats han generat tsunamis extraordinàriament grans. / CSIC
28 Novembre 2019

Un estudi, realitzat per dos investigadors de l'Institut de Ciències de la Mar del CSIC i publicat avui a Nature, permet predir el comportament dels grans terratrèmols en funció de la profunditat i estimar el seu potencial per generar tsunamis de forma més precisa que qualsevol mètode actual. Explica per què alguns moviments sísmics moderats han generat tsunamis extraordinàriament grans i resol paradoxes i inconsistències de models anteriors.

 

Comprendre com es produeixen els terratrèmols és una de les principals qüestions obertes en el camp de la sismologia. Dècades d'investigació no han estat suficients per establir un model que permeti predir el seu comportament ni que expliqui la variació sistemàtica de les propietats de la ruptura sísmica observada en funció de la profunditat a la qual es produeixen. Aquesta situació ha provocat que freqüentment s'hagi subestimat la capacitat de generació de tsunamis dels sismes, dificultant la previsió de riscos en les zones afectades.

Un estudi dut a terme per Valentí Sallarès, investigador del CSIC, i César R. Ranero, investigador ICREA, tots dos a l'Institut de Ciències del Mar, proposa un canvi de paradigma i presenta un nou model conceptual que permet predir diverses característiques clau dels terratrèmols inexplicades fins al moment, i quantificar així la seva perillositat i el seu potencial tsunamigènic amb una precisió sense precedents. El treball es publica avui a Nature.

Els científics demostren que la variació de la rigidesa de les roques, un paràmetre que no s’havia inferit en detall fins ara, és de fet el factor principal per explicar algunes de les característiques més rellevants dels terratrèmols i que, per tant, s'ha d'estudiar i incorporar d'ara en endavant en l'estimació del risc associat a terratrèmols i tsunamis. Les variacions de rigidesa permeten resoldre paradoxes inexplicades fins al moment, com la discrepància entre el moviment sísmic moderat registrat en superfície i la gran amplitud dels tsunamis que van generar diversos terratrèmols històrics.

"El nostre treball mostra que les diferències entre el comportament dels terratrèmols profunds i els superficials no es deuen a variacions locals en el mecanisme físic que els produeix, que és el que s’assumia fins ara, sinó a canvis sistemàtics en la rigidesa de les roques,  que es fracturen i deformen durant la ruptura sísmica", explica Valentí Sallarès, investigador de l'ICM-CSIC i autor principal de l’article.

 

A menys profunditat, més risc de tsunami

Els registres sísmics mostren que els terratrèmols superficials es propaguen més lentament, duren més, tenen major lliscament a la falla i provoquen una major deformació del fons oceànic que els terratrèmols més profunds de la mateixa magnitud, però generen vibracions sísmiques menys acusades en superfície. Per això, generalment es subestima el risc que comporten, especialment la seva extraordinària capacitat per generar tsunamis, o potencial tsunamigènic.

L'exemple més tràgic va tenir lloc a Sanriku (Japó) el 1896, quan un tsunami de fins a 38 metres d'alçada va devastar diverses localitats costaneres causant més de 22.000 víctimes. L'arribada de tsunami va prendre completament desprevinguts als residents locals, perquè la intensitat del sisme que el va precedir va ser moderada.

Els tsunamis generats pels grans terratrèmols recents d'Indonèsia (2004) i el Japó (2011), que també van trencar prop de la superfície, van ser igualment més grans del que es preveia, donant lloc a situacions dramàtiques i imprevistes com la inundació de la central nuclear de Fukushima.

L'estudi del CSIC ha analitzat imatges sísmiques del subsòl, similars a radiografies, combinades amb models tomogràfics, per inferir les propietats de les roques a diferents profunditats en zones de subducció de tot el món.

 

La rigidesa de les roques augmenta amb la profunditat

Els resultats demostren que la rigidesa de les roques que reposen sobre la falla interplaques augmenta sistemàticament amb la profunditat, seguint una tendència universal i ben definida (que pot explicar-se per la disminució progressiva del seu grau de fracturació i alteració). Aquesta tendència explica les diferències entre terratrèmols superficials i profunds, i permet també predir de forma precisa la velocitat de propagació i la durada de la ruptura sísmica, el grau de lliscament a la falla, els canvis en l'amplitud de les vibracions sísmiques generades, o les diferències de magnitud.

Les implicacions d'aquest descobriment són diverses. "És el primer model que permet predir certes característiques del terratrèmol en funció de la profunditat del seu hipocentre i això és clau per poder estimar el seu potencial tsunamigènic de forma precisa. De fet, bona part dels tsunamis anormalment grans que han ocorregut en la història, incloent el de 2011 al Japó, es poden explicar per primera vegada de forma natural aplicant el nostre model", destaca Sallarès.

Fins ara, les variacions detectades en els terratrèmols segons la profunditat de la ruptura, incloent el lliscament, la durada o l'amplitud de les vibracions, s'atribuïen a diversos factors locals que es creia que condicionaven la mecànica de la ruptura. No obstant això, cap dels models proposats fins ara podia explicar totes les característiques i diferències observades, ni les relacions entre elles. L'estudi realitzat a l'Institut de Ciències del Mar de Barcelona suposa un canvi fonamental en aquest àmbit.

 


Artícle de referència:
'Upper-plate rigidity determines depth-varying rupture behaviour of megathrust earthquakes', V.Sallarès, C. R. Ranero, Nature https://www.nature.com/articles/s41586-019-1784-0  DOI: 10.1038/s41586-019-1784-0