Los científicos llevan mucho tiempo desconcertados sobre el origen de los enjambres de terremotos:la aparición repentina de muchos pequeños terremotos en una pequeña región. Suelen aparecer antes de grandes terremotos o erupciones volcánicas, pero son una pequeña fracción de todos los enjambres sísmicos. La mayoría de los enjambres ocurren lejos de volcanes y áreas de actividad tectónica.

Al estudiar un enjambre de terremotos que azotó un campo de petróleo y gas en Oklahoma, los científicos de ETH Zurich y la Universidad de Texas en Austin sugieren una explicación simple en un artículo publicado en Nature Geoscience. Los enjambres son causados ​​por cambios en el equilibrio del agua subterránea y el agua fósil de capas profundas generadas por la extracción de petróleo y gas.

"Los terremotos de enjambre son uno de los tipos más comunes de terremotos en todo el mundo, pero su origen ha sido un verdadero misterio", dice el profesor de la ETH Domenico Giardini. "Queríamos descubrir por qué, en la mayoría de los casos, detrás de ellos no hay nada más que agua".

Hidrosismos provocados por la actividad humana

La mayor parte del agua que está presente de forma natural en la corteza terrestre está encerrada en pequeños poros entre los granos minerales. Sin embargo, cuando las rocas se someten a una presión muy alta, pueden empezar a filtrar el agua absorbida.

El enjambre estudiado por los científicos en Oklahoma duró seis meses y se produjo a profundidades relativamente bajas de entre 1,5 y 6,5 kilómetros. Como muestran los científicos en su artículo, durante este enjambre el nivel del agua subterránea en la región afectada aumentó más de 10 metros. Al mismo tiempo, también aumentó la presión del fluido dentro de la corteza terrestre, lo que desencadenó una serie de terremotos.

Los terremotos probablemente se desencadenaron cuando el aumento del agua alcanzó zonas de fallas geológicas. Las fallas son superficies fracturadas entre rocas y, en condiciones normales, las superficies de la roca opuesta quedan selladas por la presión a la que están sometidas. Sin embargo, a medida que aumenta la presión en la roca circundante, los fluidos en el plano de la falla pueden disolverse y desgastar las superficies de la roca, debilitando la capacidad de resistencia de las rocas.

Finalmente, las fuerzas que actúan sobre los planos de falla hacen que las rocas se deslicen, liberando la energía acumulada en forma de terremoto. "Los enjambres son como pequeñas copias de lo que ocurre antes de los grandes terremotos tectónicos, por lo que podemos aprender de ellos en una escala mucho menor", explica el investigador postdoctoral de ETH Michael Goebel, autor principal del artículo.

Una cadena de acontecimientos

En algunas fallas, el proceso de debilitamiento ocurre con bastante rapidez, en cuestión de meses o incluso horas, y los fluidos pueden separar las rocas con bastante rapidez, lo que crea un enjambre de pequeños temblores. En otras fallas, el debilitamiento se produce más lentamente a lo largo de los años, y los movimientos resultantes producirán sólo unos pocos terremotos, pero mucho más grandes.

En su estudio, los investigadores describen una interacción compleja entre los cambios en el nivel freático, que provocan cambios de presión en la roca, y las propiedades de las fallas, que provocan cambios en la magnitud de los terremotos. "Comprender esta interacción es crucial para comprender todo el proceso", dice Giardini, quien también es director del Servicio Sismológico Suizo (SED) de la ETH Zurich, que opera una red de estaciones de monitoreo sísmico en todo el país.

¿Un fenómeno común?

Los científicos estudiaron este enjambre en particular en Oklahoma, pero sospechan que los mecanismos subyacentes son comunes a otros enjambres que ocurren en otras regiones del mundo. Los enjambres ocurren con frecuencia en relación con la extracción de petróleo y gas y también ocurren en campos geotérmicos y cerca de represas, donde los cambios en el balance de agua podrían desencadenar cambios en la presión de la corteza terrestre.

Los resultados obtenidos por los investigadores son especialmente relevantes para la vigilancia sísmica con fines de seguridad, por ejemplo en centrales nucleares o durante inyecciones de fluidos en el suelo. Sus hallazgos ayudan a separar enjambres inofensivos impulsados ​​por fluidos de otros enjambres que podrían estar relacionados con actividad volcánica o tectónica.