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Nuevo modelo puede mejorar los mapas de riesgo sísmico en el área de la Bahía de San Francisco de EE. UU.

Las Montañas de Santa Cruz definen la geografía del Área de la Bahía al sur de San Francisco, protegiendo la península de la fría capa marina del Océano Pacífico y formando el infame microclima de la región. La gama también representa los peligros de vivir en Silicon Valley: terremotos a lo largo de la falla de San Andrés.

En ráfagas que duran de segundos a minutos, los terremotos se movieron metros de la superficie del área a la vez. Pero los investigadores nunca han podido conciliar la rápida liberación del estrés terrestre y la curvatura de la corteza a lo largo de los años con la formación de cadenas montañosas durante millones de años. Ahora, al combinar datos geológicos, geofísicos, geoquímicos y satelitales, los geólogos han creado un modelo tectónico 3D que resuelve estas escalas de tiempo.

La búsqueda que aparece en progreso de la ciencia El 25 de febrero revela que se produce una mayor formación de montañas en el período entre grandes terremotos a lo largo de la falla de San Andrés, en lugar de durante los propios terremotos. Los resultados se pueden utilizar para mejorar los mapas locales de amenaza sísmica.

«Este proyecto se centró en correlacionar los movimientos del suelo asociados con los terremotos con la altura de las cadenas montañosas durante millones de años para pintar una imagen completa de cómo podría verse el peligro en el Área de la Bahía», dijo el autor principal del estudio, Curtis Baden, estudiante de doctorado. . en Geociencias en la Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de la Universidad de Stanford (Stanford Earth).

doblando y rompiendo

Los geólogos estiman que las montañas de Santa Cruz comenzaron a elevarse sobre el nivel del mar hace unos cuatro millones de años y se formaron como resultado de la presión alrededor de una curva en la falla de San Andrés. La grieta denota el límite entre la placa del Pacífico y la placa de América del Norte, que se atraviesan horizontalmente en un movimiento de deslizamiento.

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Las mediciones de deformación (cambios en las formas de las rocas) han demostrado que la superficie de la Tierra se retuerce y se estira alrededor de la Falla de San Andrés durante y entre terremotos, comportándose como una banda elástica durante segundos, años e incluso décadas. Pero este enfoque clásico no puede mantenerse al día con los datos de observación geológica porque no permite que las rocas se produzcan o se liberen de la presión torsional y se estiren, como eventualmente ocurre en la naturaleza, un efecto observado en las cadenas montañosas de la Tierra.

“Si intentas tratar a la Tierra como una banda elástica y la empujas demasiado hacia adelante, superará su fuerza y ​​ya no actuará como el caucho: comenzará a sucumbir, comenzará a sucumbir y comenzará a hundirse. «, dijo el autor principal del estudio, George Healy, profesor de geociencias en Stanford Earth. «El efecto de la refracción es común en todos los límites de las placas. Aproximadamente, pero rara vez se procesa de una manera consistente que le permita pasar de terremotos a impactos a largo plazo. .»

Al permitir que la roca se fracturara en su modelo, los autores del estudio arrojaron luz sobre cómo los movimientos del suelo asociados con los terremotos y los movimientos del suelo entre terremotos construyen montañas durante millones de años. Los resultados fueron sorprendentes: mientras que la comunidad de ciencias de la Tierra imagina los terremotos como el principal impulsor de los procesos de formación de montañas, las simulaciones muestran que la mayor parte del levantamiento ocurrió en el período entre terremotos.

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«La sabiduría convencional es que el levantamiento permanente de la roca en realidad ocurre como resultado de la fuerza del terremoto», dijo Healy. «Esto argumenta que el terremoto en sí mismo alivia el estrés acumulado, hasta cierto punto».

laboratorio en vivo

Debido a que las Montañas de Santa Cruz son adyacentes a muchas instituciones de investigación, incluidas Stanford, la Universidad de California, Berkeley y el Servicio Geológico de EE. UU. (USGS), los científicos han recopilado una gran cantidad de información sobre la cordillera a lo largo de más de 100 años. años.

Los esfuerzos para recopilar datos geológicos y geofísicos han sido particularmente motivados por eventos importantes recientes, como el terremoto de Loma Prieta de 1989 y el terremoto de San Francisco de 1906, pero la formación de las montañas de Santa Cruz probablemente abarcó cientos de miles de pequeños terremotos durante millones de años. según los investigadores.

Al compilar el conjunto actual de observaciones, los autores del estudio también recopilaron nuevos datos geoquímicos midiendo el gas helio atrapado dentro de los cristales en las rocas de las montañas para estimar qué tan rápido estas rocas alcanzaron la superficie desde miles de pies desde abajo. Luego compararon estos conjuntos de datos con las predicciones del modelo para determinar cómo se relacionan los terremotos con la altura y la erosión de la cordillera. El proceso tomó años de caracterizar los materiales para reflejar la complejidad que exige la naturaleza.

efectos sísmicos

Los investigadores realizaron sus simulaciones desde que las montañas de Santa Cruz comenzaron a elevarse hace cuatro millones de años hasta la actualidad para comprender cómo la evolución del terreno cerca de la falla de San Andrés a lo largo del tiempo influye en los terremotos recientes y futuros.

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«Actualmente, las evaluaciones de riesgo sísmico en el Área de la Bahía de San Francisco se basan en gran medida en el momento de los terremotos que abarcan los últimos cientos de años y los movimientos recientes de la corteza», dijo Baden. «Este trabajo muestra que los estudios microgeológicos, que miden los procesos de formación de montañas en escalas de tiempo mucho más largas que los terremotos individuales, también pueden ayudar con estas evaluaciones».

Los científicos están trabajando actualmente en un documento complementario que detalla cómo se puede mejorar el mapeo de riesgos utilizando este nuevo modelo.

«Ahora tenemos un camino a seguir en términos de tener un conjunto viable de mecanismos para explicar las diferencias entre las estimaciones en diferentes escalas de tiempo», dijo Healy. “Cuanto más podamos reconstruirlo todo, más defendibles serán nuestras evaluaciones de riesgo”.

Los coautores del estudio son David Schuster y Roland Burgman de la Universidad de California, Berkeley; Felipe Aaron del Centro de Investigación para la Gestión Integral del Riesgo de Desastres (CIGIDEN) y Bonificia Universidad Cato Lica de Chile; y Julie Vosdick de la Universidad de Connecticut. Aaron y Fosdick estaban afiliados a Stanford cuando realizaron la investigación para el estudio.

Este estudio fue apoyado por NSF Career Grant EAR-TECT-1108 105581, Fondo de Financiamiento de Centros de Investigación en Áreas Prioritarias ANID/FONDAP/15110017-Chile (CIGIDEN) y Ann and Gordon Getty Foundation.