California enfrenta altos niveles de estrés en fallas sísmicas, advierten científicos

Los terremotos se producen cuando el estrés acumulado en la corteza terrestre se libera de forma repentina a lo largo de fracturas conocidas como fallas. Estas fallas suelen formarse donde las grandes placas tectónicas se desplazan unas respecto a otras, pero se quedan atascadas, permitiendo que la presión se acumule durante años o incluso siglos antes de que ocurra una ruptura.

En el sur de California, dos de los sistemas de fallas más importantes son la Falla de San Andrés y la Falla de San Jacinto. Juntas, acomodan la mayor parte del movimiento tectónico en la región. Al noreste de Los Ángeles, los dos sistemas se acercan en el Cajon Pass, un área geológicamente compleja donde una ruptura en una falla puede saltar a la otra. Desde que el terremoto de magnitud 7.9 en Fort Tejon golpeó en 1857, el estrés ha continuado acumulándose a lo largo de estos segmentos de falla. Este período inusualmente largo de calma ha alimentado las preocupaciones entre los científicos sobre la posibilidad de un gran terremoto futuro.

Un nuevo estudio liderado por la Dra. Liliane Burkhard de la División de Investigación Espacial y Ciencias Planetarias del Instituto de Física de la Universidad de Berna, examinó 1,000 años de actividad sísmica a lo largo de los sistemas de fallas de San Andrés y San Jacinto para estimar los niveles de estrés actuales en Cajon Pass. El equipo de investigación internacional incluyó científicos de la Universidad de Hawái, el Centro de Ciencias de los Terremotos del Servicio Geológico de EE. UU. en Pasadena, y el Instituto Scripps de Oceanografía de la UC San Diego.

Sus hallazgos indicaron que el estrés tectónico en la región ha alcanzado, y en algunos lugares superado, niveles observados en cualquier momento durante el último milenio. Los investigadores también introdujeron un nuevo concepto, describiendo a Cajon Pass como una "puerta de terremotos", un punto clave que puede determinar si un gran terremoto permanece confinado a una sola falla o se propaga a través de ambos sistemas de fallas al mismo tiempo. El estudio fue publicado en el Journal of Geophysical Research: Solid Earth.

Reconstruyendo 1,000 años de actividad sísmica

Para comprender cómo ha cambiado el estrés a lo largo del tiempo en las fallas de San Andrés y San Jacinto, así como en Cajon Pass, el equipo desarrolló un modelo de ciclo sísmico basado en la física en cuatro dimensiones. El modelo simula el comportamiento de la falla en tres dimensiones mientras también rastrea los cambios a lo largo del tiempo.

Los investigadores suministraron al modelo un historial de terremotos de 1,000 años reconstruido a partir de evidencia geológica, incluyendo datación por radiocarbono, registros de anillos de árboles y observaciones históricas de rupturas en el terreno.

"El modelo rastrea cómo cada terremoto cambia el estrés en los segmentos de falla vecinos, cómo se acumula el estrés durante los intervalos de calma entre eventos y cómo las capas más profundas de la corteza se relajan lentamente después de grandes rupturas", explicó Burkhard. "Esta simulación nos permite entender cómo se acumulan los esfuerzos en el sistema de fallas a lo largo de los siglos".

Según los resultados, los niveles de estrés en toda la región son ahora más altos que en cualquier otro momento durante el período de 1,000 años examinado por el modelo.

El papel de la "puerta de terremotos"

Uno de los hallazgos más significativos del estudio involucra el papel de Cajon Pass como una "puerta de terremotos". Los investigadores lo describieron como un cruce de fallas que puede influir en si una ruptura se detiene en una falla o continúa a través de ambos sistemas de San Andrés y San Jacinto.

Terremotos pasados proporcionan ejemplos de ambos resultados. El terremoto de Fort Tejon de 1857 se detuvo en Cajon Pass y no rompió la Falla de San Jacinto. En contraste, el terremoto de Wrightwood de 1812 cruzó el cruce y se propagó a través de ambos sistemas de fallas como un solo evento.

"El concepto de puerta de terremotos captura algo importante sobre cómo funcionan los cruces de fallas", explica Burkhard. "Cajon Pass no solo bloquea o canaliza terremotos: responde a las condiciones de estrés, y esas condiciones cambian a lo largo de los siglos".

Los investigadores encontraron que el factor clave no es solo la cantidad de estrés en una falla individual. Igualmente importante es cómo se alinean los niveles de estrés en los dos sistemas de fallas. Cuando el estrés se acumula a niveles igualmente altos en ambas fallas, las condiciones se vuelven más favorables para una gran ruptura que cruce el cruce y se propague a través de ambos sistemas. Cuando los niveles de estrés difieren significativamente, las rupturas son más propensas a detenerse en Cajon Pass en lugar de continuar más allá.

El modelo estima que el estrés ha alcanzado 3.6 MPa en la sección San Jacinto-Bernardino, superando cualquier valor registrado durante toda la simulación de 1,000 años. La sección vecina Mojave South de la Falla de San Andrés actualmente se encuentra en 2.8 MPa. Dado que ambas secciones están experimentando niveles altos y relativamente similares de estrés, el sistema de fallas se encuentra en una configuración que históricamente ha precedido rupturas en múltiples fallas.

"Así que no solo es preocupante que los esfuerzos estén alcanzando niveles históricos", dice Burkhard, "sino también que las condiciones de estrés relativas entre los dos sistemas de fallas están acercándose al rango que asociamos con grandes rupturas cruzando ambas fallas simultáneamente, y ese es un escenario con consecuencias mucho mayores para la región".

Lo que podría significar un terremoto de múltiples fallas

Un terremoto que rompa tanto las fallas de San Andrés como de San Jacinto a través de Cajon Pass probablemente sería mucho más severo que uno limitado a un solo sistema de fallas.

Dicho evento podría afectar algunas de las regiones más densamente pobladas y dependientes de infraestructura del país, incluyendo el área metropolitana de Los Ángeles, San Bernardino, Riverside y el Valle de Coachella. Cajon Pass en sí contiene importantes corredores de transporte, líneas ferroviarias e infraestructura energética.

"La pregunta de cuándo y cómo ocurrirá el próximo gran terremoto en esta región es uno de los problemas más urgentes en las geociencias aplicadas. Nuestros resultados proporcionan una imagen más clara, basada en la física, del estado actual de estrés del sistema de fallas, y el marco que desarrollamos no solo es aplicable a California, sino también a otros cruces de fallas complejas en todo el mundo", dice Burkhard.

Al mismo tiempo, Burkhard enfatiza que los hallazgos no deben interpretarse como una predicción.

"El estudio no es una predicción de cuándo ocurrirá un terremoto. Lo que podemos decir es que el sistema está críticamente estresado y que modelos basados en la física como el nuestro brindan una imagen más clara del rango de escenarios para los que debemos estar preparados. Esta información es importante para la evaluación de riesgos, la planificación de infraestructura y la preparación para emergencias."

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