El riesgo de tsunamis gigantes en Japón puede haber aumentado cuando disminuyó el ángulo de una losa de corteza oceánica descendente. Arriba:la corteza oceánica (derecha) se desliza bajo la corteza continental en un ángulo pronunciado, causando fallas (líneas rojas) en los sedimentos del fondo marino acumulados detrás. Abajo:a medida que el ángulo es poco profundo, el estrés se transfiere a los sedimentos amontonados en la corteza continental, y allí se desarrollan fallas. Los puntos azules indican los terremotos resultantes. A la izquierda en ambas imágenes, el cambio de ángulo también cambia la región donde se genera el magma que alimenta los volcanes, empujando las erupciones tierra adentro. Crédito:Adaptado de Oryan y Buck, Naturaleza Geociencia 2020
El 11 de marzo 2011, un terremoto de magnitud 9 golpeó bajo el lecho marino frente a Japón, el terremoto más poderoso que golpeó al país en los tiempos modernos, y el cuarto más poderoso del mundo desde que comenzaron los registros modernos. Generó una serie de olas de tsunami que alcanzaron una extraordinaria altura de 125 a 130 pies en algunos lugares. Las olas devastaron gran parte de la populosa costa de Japón, provocó la fusión de tres reactores nucleares, y asesinado cerca de 20, 000 personas.
La causa obvia del tsunami:el terremoto ocurrió en una zona de subducción, donde la placa tectónica subyacente al Océano Pacífico estaba tratando de deslizarse debajo de la placa continental contigua sosteniendo Japón y otras masas de tierra. Las placas se habían pegado en gran medida entre sí durante siglos, y presión acumulada. Finalmente, algo cedió. Cientos de millas cuadradas de fondo marino de repente se tambalearon horizontalmente unos 160 pies, y empuja hacia arriba hasta 33 pies. Los científicos llaman a esto un megathrust. Como una mano agitada vigorosamente bajo el agua en una bañera, la sacudida se propagó a la superficie del mar y se tradujo en olas. A medida que se acercaban a las aguas costeras poco profundas, su energía concentrada, y crecieron en altura. El resto es historia.
Pero los científicos pronto se dieron cuenta de que algo no cuadraba. Los tamaños de los tsunamis tienden a reflejar las magnitudes de los terremotos en una escala predecible; Este produjo olas tres o cuatro veces más grandes de lo esperado. Meses después, Los científicos japoneses identificaron otro, Falla muy inusual a unas 30 millas más cerca de la costa que parecía haberse movido en conjunto con el mega empuje. Esta falla, ellos razonaron, podría haber magnificado el tsunami. Pero exactamente cómo llegó a desarrollarse allí, no pudieron decirlo. Ahora, un nuevo estudio en la revista Naturaleza Geociencia da una respuesta, y posible información sobre otras áreas en riesgo de tsunamis de gran tamaño.
Los autores del estudio, con sede en el Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, examinó una amplia variedad de datos recopilados por otros investigadores antes y después del terremoto. Esto incluía mapas topográficos del fondo marino, sedimentos de pozos submarinos, y registros de choques sísmicos además del mega empuje.
La falla inusual en cuestión es la llamada falla extensional, una en la que la corteza terrestre se separa en lugar de juntarse. Siguiendo el megathrust, el área alrededor de la falla extensional se movió unos 200 pies hacia el mar, y allí se podía ver una serie de escarpes de 10 a 15 pies de altura, indicando un repentino, poderoso descanso. El área alrededor de la falla extensional también era más cálida que el lecho marino circundante, indicando fricción de un movimiento muy reciente; eso sugería que la falla extensional se había soltado cuando golpeó el mega empuje. Esto, a su vez, habría aumentado el poder del tsunami.
De hecho, las fallas extensionales son comunes alrededor de las zonas de subducción, pero solo en las placas oceánicas, no los predominantes continentales, donde se encontró este. ¿Cómo llegó allí? Y, ¿Podrían acechar características tan peligrosas en otras partes del mundo?
Los autores del nuevo artículo creen que la respuesta es el ángulo en el que la placa oceánica se sumerge bajo la continental; dicen que se ha ido debilitando gradualmente durante millones de años. "La mayoría de la gente diría que fue el mega empuje lo que causó el tsunami, pero nosotros y algunos otros estamos diciendo que puede haber algo más en el trabajo además de eso, "dijo el estudiante de doctorado de Lamont, Bar Oryan, el autor principal del artículo. "Lo nuevo aquí es que explicamos el mecanismo de cómo se desarrolló la falla".
Los investigadores dicen que hace mucho tiempo, la placa oceánica se movía hacia abajo en un ángulo más pronunciado, y podría caer con bastante facilidad, sin alterar el lecho marino en la placa continental predominante. Cualquier falla extensional probablemente se limitó a la placa oceánica detrás de la trinchera, la zona donde se encuentran las dos placas. Luego, comenzando quizás hace 4 millones o 5 millones de años, parece que el ángulo de subducción comenzó a disminuir. Como resultado, la placa oceánica comenzó a ejercer presión sobre los sedimentos encima de la placa continental. Esto empujó los sedimentos a una enorme sutil joroba entre la trinchera y la costa de Japón. Una vez que la joroba se hizo grande y comprimida lo suficiente, estaba destinado a romperse, y eso fue probablemente lo que sucedió cuando el terremoto de gran empuje sacudió las cosas. Los investigadores utilizaron modelos informáticos para mostrar cómo los cambios a largo plazo en la inclinación de la placa podrían producir cambios importantes en la deformación a corto plazo durante un terremoto.
Hay múltiples líneas de evidencia. Para uno, El material tomado de los pozos antes del terremoto muestra que los sedimentos se habían exprimido hacia arriba a mitad de camino entre la tierra y la zanja. mientras que los que estaban más cerca tanto de la tierra como de la trinchera se habían hundido, similar a lo que podría suceder si uno coloca un trozo de papel sobre una mesa y luego lo empuja lentamente desde lados opuestos. También, Las grabaciones de réplicas en los seis meses posteriores al gran terremoto mostraron decenas de terremotos de tipo falla extensional que alfombraron el lecho marino sobre la placa continental. Esto sugiere que la gran falla extensional es solo la más obvia; la tensión se estaba liberando en todas partes en menor, terremotos similares en áreas circundantes, mientras la joroba se relajaba.
Es más, en tierra, Japón alberga numerosos volcanes dispuestos en un ordenado arco de norte a sur. Estos son alimentados por magma generado a 50 o 60 millas de profundidad, en la interfaz entre la losa subductora y la placa continental. Durante los mismos 4 a 5 millones de años, este arco ha estado migrando hacia el oeste, lejos de la trinchera. Dado que la generación de magma tiende a tener lugar a una profundidad bastante constante, esto se suma a la evidencia de que el ángulo de subducción gradualmente se ha vuelto menos profundo, empujando la zona generadora de magma hacia el interior.
El geofísico y coautor de Lamont, Roger Buck, dijo que el estudio y los anteriores en los que se basa tienen implicaciones globales. "Si podemos ir y averiguar si el ángulo de subducción se mueve hacia arriba o hacia abajo, y ver si los sedimentos están sufriendo este mismo tipo de deformación, podríamos saber mejor dónde existe este tipo de riesgo, ", dijo. Los candidatos para tal investigación incluirían áreas frente a Nicaragua, Alaska, Java y otros en las zonas sísmicas del Anillo de Fuego del Pacífico. "Estas son áreas que importan a millones de personas, " él dijo.
