Cuando te frotas las manos para calentarlas, la fricción crea calor. Lo mismo sucede durante los terremotos, solo en una escala mucho mayor:cuando una falla se desliza, la temperatura puede subir cientos de grados, lo suficientemente alto como para alterar los compuestos orgánicos en las rocas y dejar una firma. Un equipo de científicos del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia ha estado desarrollando métodos para usar esas firmas orgánicas para reconstruir terremotos pasados ​​y explorar dónde comenzaron y se detuvieron esos terremotos y cómo se movieron a través de la zona de falla. La información podría eventualmente ayudar a los científicos a comprender mejor qué controla los terremotos.

La geofísica de Lamont Heather Savage y la geoquímica Pratigya Polissar comenzaron a desarrollar los métodos hace unos ocho años, basándose en las técnicas utilizadas por la industria petrolera. Su combinación única de dos campos, la mecánica de rocas y la geoquímica orgánica, hizo posibles innovaciones que están cambiando la forma en que vemos los terremotos.

El proceso comienza en el campo, a lo largo de una falla donde los científicos extraen o perforan muestras desde el interior de la zona de la falla. Cuando los sedimentos en una zona de falla se calientan por la fricción de un terremoto, ese breve pero poderoso estallido de calor altera la composición química del material orgánico dentro de la roca. (El mismo proceso durante largos períodos de tiempo crea petróleo y gas). Los científicos pueden examinar los compuestos orgánicos en esas muestras y comparar la proporción de moléculas estables a moléculas inestables para medir su madurez térmica y determinar qué tan caliente se volvió cada muestra.

"Si incluso una pequeña estructura dentro de una falla ha tenido un terremoto, De hecho, podemos ver la diferencia entre qué tan caliente se puso esa parte de la falla frente a todo lo que está fuera de ella, ", Dijo Savage." Lo que queremos averiguar es dónde estaban ocurriendo realmente los terremotos en esta gran zona de falla. ¿Pasan todos a un lado? ¿Están distribuidos por todas partes? ¿Están todos agrupados en el material más débil dentro de la zona de falla? "

"Lo que esto hace es darnos una imagen, casi como un mapa de calor, de la culpa misma, y los lugares más calientes son donde ocurrieron los terremotos, "Dijo Savage.

Cuando las temperaturas son lo suficientemente altas, la roca puede derretirse, creando pseudotaquilitos similares al vidrio. Los geólogos han utilizado estos restos de roca derretida durante varios años, pero encontrarlos es raro.

Salvaje, Polissar, y su equipo está mirando más de cerca, a nivel molecular, donde pueden medir la madurez térmica de compuestos orgánicos comunes para determinar qué tan caliente se volvió la muestra. A menudo analizan los metilfenantrenos, moléculas orgánicas que son bastante comunes en fallas dentro de rocas sedimentarias entre 1 y 5 kilómetros bajo tierra. En fallas más profundas, unos 10-14 kilómetros hacia abajo, los científicos pueden buscar diamondoides, que se encuentran entre los compuestos orgánicos más estables térmicamente.

Para poner sus datos moleculares en contexto, los científicos también deben comprender cómo reaccionan las rocas de la falla al calor y la presión. En el laboratorio de mecánica de rocas y hielo de Lamont, El equipo de Savage puede probar muestras de rocas bajo una amplia gama de altas presiones y temperaturas. De sus experimentos, Pueden desarrollar modelos que muestren cuánto esfuerzo cortante y desplazamiento se requieren para generar niveles específicos de calor en tipos específicos de roca. y luego cómo ese calor decaerá por difusión.

Usando estos modelos, los científicos pueden entonces mirar el análisis geoquímico de sus muestras, determinar las temperaturas a las que estuvieron expuestos los compuestos en el pasado, y estimar la fricción del terremoto y qué tan lejos se deslizó la falla.

Por ejemplo, cuando el equipo probó muestras de la megathrust Pasagshak Point en la isla Kodiak de Alaska, midieron la proporción de diamondoides térmicamente estables a alcanos térmicamente inestables y determinaron que la temperatura durante un terremoto pasado habría aumentado entre 840 ° C y 1170 ° C por encima de la temperatura normal de la roca circundante. De ese aumento de temperatura, pudieron estimar que la energía de fricción del terremoto habría sido de 105-227 megajulios por metro cuadrado, probablemente un terremoto de magnitud 7 u 8. Usando sus medidas experimentales de fricción, luego podrían estimar que la falla debe haberse deslizado de 1 a 8 metros.

En la reunión de otoño de la American Geophysical Union hoy en San Francisco, Genevieve Coffey, un estudiante de posgrado en el equipo de Savage en Lamont, presentó los primeros resultados de sus pruebas de mayor densidad hasta el momento, involucrando muestras tomadas en transectos a lo largo del empuje de Muddy Mountain en Nevada. Una sorpresa fue que los lugares donde uno podría esperar ver altas temperaturas debido a las estructuras locales en la roca no eran necesariamente los lugares donde la encontraron, Dijo Coffey. "La variabilidad estructural a lo largo de una falla no indica necesariamente que se haya producido un deslizamiento a lo largo de esa sección, " ella dijo.

El equipo de Savage está trabajando en experimentos similares en la falla de San Andreas, y la trinchera de Japón donde comenzó el terremoto de Tōhoku, y están trabajando con colegas en técnicas para fechar los terremotos.

"El paso importante para nosotros es determinar cómo reacciona cada uno de esos compuestos al tiempo y la temperatura, "Dijo Savage." Eso nos va a contar sobre la física de los terremotos en esa falla, lo que a la larga podría conducir a una mejor comprensión de los peligros de los terremotos ".