A veces apenas perceptible y otras veces devastador, Los terremotos son un fenómeno geológico importante que nos recuerda que nuestro planeta está en constante evolución. Los científicos han logrado un progreso significativo en la comprensión de estos eventos durante los últimos 50 años gracias a los sensores instalados en todo el mundo. Y aunque sabemos que los terremotos son causados ​​por cambios en las placas tectónicas, Queda mucho por aprender sobre cómo y por qué ocurren.

Passelègue, científico del Laboratorio de Mecánica Experimental de Rocas de ENAC (LEMR), ha estado estudiando la dinámica de las fallas, o las áreas entre las placas tectónicas, donde ocurren la mayoría de los terremotos, durante los últimos diez años. Recientemente hizo un gran avance en la comprensión de los mecanismos de ruptura que eventualmente conducen a cambios sísmicos a lo largo de las fallas. Sus hallazgos fueron publicados en la prestigiosa Comunicaciones de la naturaleza el 12 de octubre de 2020.

"Sabemos que las velocidades de ruptura pueden variar desde unos pocos milímetros por segundo hasta unos pocos kilómetros por segundo una vez que ocurre la nucleación [el proceso por el cual un deslizamiento se expande exponencialmente]. Pero no sabemos por qué algunas rupturas se propagan muy lentamente y otras se mueven rápidamente , "dice Passelègue." Sin embargo, es importante saberlo porque cuanto más rápida es la propagación, cuanto más rápido se libera la energía que se acumula a lo largo de la falla ".

Un terremoto generalmente liberará la misma cantidad de energía ya sea que se mueva lenta o rápidamente. La diferencia es que si se mueve lentamente, sus ondas sísmicas pueden ser absorbidas por la tierra circundante. Estos tipos de terremotos lentos son tan frecuentes como los regulares; es solo que no podemos sentirlos. En terremotos extremadamente rápidos, que ocurren con mucha menos frecuencia, la energía se libera en solo unos segundos a través de ondas de alta frecuencia potencialmente devastadoras. Eso es lo que ocurre a veces en Italia, por ejemplo. El país está ubicado en una zona de fricción entre dos placas tectónicas. Si bien la mayoría de sus terremotos no se notan (o apenas se notan), algunos de ellos pueden ser mortales, como el del 2 de agosto de 2016 que dejó 298 muertos.

En su estudio, Passelègue desarrolló una falla experimental con las mismas condiciones de temperatura y presión que una falla real de 8 km de profundidad. Instaló sensores a lo largo de la falla para identificar los factores que causan una propagación de ruptura lenta o rápida. "Existen muchas hipótesis, la mayoría de los científicos creen que está relacionado con el tipo de roca. Creen que la piedra caliza y la arcilla tienden a producir una propagación lenta, mientras que las rocas más duras como el granito favorecen una rápida propagación, ", dice. El modelo de Passelègue utiliza una roca compleja similar al granito. Pudo replicar varios tipos de deslizamiento en su dispositivo de prueba, y descubrió que "la diferencia no se debe necesariamente a las propiedades de la roca circundante. Una sola falla puede demostrar todo tipo de mecanismos sísmicos".

Los experimentos de Passelègue demostraron que la cantidad de energía liberada durante un deslizamiento, y el período de tiempo durante el cual se publica, dependen de la tensión inicial ejercida a lo largo de la falla; es decir, la fuerza aplicada en la línea de falla, generalmente de placas tectónicas cambiantes. Aplicando fuerzas de diferentes magnitudes a su modelo, descubrió que las tensiones más altas desencadenan rupturas más rápidas y las tensiones más bajas desencadenan rupturas más lentas. "Creemos que lo que observamos en el laboratorio también se aplicaría en condiciones del mundo real, " él dice.

Usando los resultados de su modelo, Passelègue desarrolló ecuaciones que tienen en cuenta la tensión inicial en una falla y no solo la cantidad de energía acumulada inmediatamente antes de un deslizamiento, que fue el enfoque utilizado en otras ecuaciones hasta ahora. "François es uno de los primeros científicos en medir velocidades de ruptura en rocas bajo las mismas condiciones de temperatura y presión que se encuentran en la naturaleza. Desarrolló una forma de modelar físicamente los mecanismos, algo que nunca se había hecho antes. Y demostró que todos los terremotos siguen las mismas leyes de la física, "dice Marie Violay, jefe de LEMR.

Passelègue advierte que su modelo no se puede utilizar para determinar cuándo o dónde ocurrirá un terremoto. Dado que las fallas son demasiado profundas, los científicos todavía no pueden medir continuamente la tensión en la roca a lo largo de una falla. "Podemos identificar cuánta tensión debe haber para causar una ruptura, pero como no sabemos cuánto está 'cargada' una falla con energía en las profundidades del subsuelo, no podemos predecir la velocidad de ruptura ".

Una implicación de la investigación de Passelègue es que los terremotos pueden no ser tan aleatorios como pensamos. "La mayoría de la gente piensa que las fallas que han sido estables durante mucho tiempo nunca causarán un terremoto serio. Pero descubrimos que cualquier tipo de falla puede desencadenar muchos tipos diferentes de eventos sísmicos. Eso significa que una falla aparentemente benigna podría romperse repentinamente, resultando en una propagación de ondas rápida y peligrosa ".