Las imperfecciones microscópicas en los cristales de roca en las profundidades de la superficie de la Tierra juegan un factor decisivo en cómo el suelo se mueve lentamente y se restablece después de los grandes terremotos. dice una nueva investigación que involucra a la Universidad de Cambridge.

Las tensiones resultantes de estos defectos, que son lo suficientemente pequeños como para romper los bloques de construcción atómicos de un cristal, pueden transformar la forma en que las rocas calientes debajo de la corteza terrestre se mueven y, a su vez, transfieren la tensión a la superficie de la Tierra. comenzando la cuenta regresiva para el próximo terremoto.

El nuevo estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , es el primero en trazar un mapa de los defectos del cristal y los campos de fuerza circundantes en detalle. "Son tan pequeños que solo hemos podido observarlos con las últimas técnicas de microscopía, "dijo el autor principal, el Dr. David Wallis, del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge, "Pero está claro que pueden influir significativamente en cómo se mueven las rocas profundas, e incluso gobernar cuándo y dónde ocurrirá el próximo terremoto ".

Al comprender cómo estos defectos cristalinos influyen en las rocas del manto superior de la Tierra, los científicos pueden interpretar mejor las mediciones de los movimientos del suelo después de los terremotos, que brindan información vital sobre dónde se está acumulando el estrés y, a su vez, dónde pueden ocurrir futuros terremotos.

Los terremotos ocurren cuando pedazos de la corteza terrestre se deslizan repentinamente entre sí a lo largo de las líneas de falla, liberando energía acumulada que se propaga a través de la Tierra y la hace temblar. Este movimiento es generalmente una respuesta a la acumulación de fuerzas tectónicas en la corteza terrestre, causando que la superficie se doble y eventualmente se rompa en forma de terremoto.

Su trabajo revela que la forma en que la superficie de la Tierra se asienta después de un terremoto, y almacena el estrés antes de que se repita un evento, En última instancia, se puede rastrear a pequeños defectos en los cristales de roca de las profundidades.

"Si puedes entender qué tan rápido pueden fluir estas rocas profundas, y cuánto tiempo llevará transferir la tensión entre diferentes áreas a través de una zona de falla, entonces podríamos obtener mejores predicciones de cuándo y dónde ocurrirá el próximo terremoto, "dijo Wallis.

El equipo sometió a los cristales de olivino, el componente más común del manto superior, a un rango de presiones y temperaturas para reproducir condiciones de hasta 100 km por debajo de la superficie de la Tierra. donde las rocas están tan calientes (aproximadamente 1250oC) que se mueven como un almíbar.

Wallis compara sus experimentos con un herrero que trabaja con metal caliente, a las temperaturas más altas, sus muestras brillaban al rojo vivo y eran flexibles.

Observaron las estructuras cristalinas distorsionadas utilizando una forma de microscopía electrónica de alta resolución, llamada difracción por retrodispersión de electrones, que Wallis ha sido pionero en materiales geológicos.

Sus resultados arrojan luz sobre cómo las rocas calientes en el manto superior pueden transformarse misteriosamente de fluir casi como un jarabe inmediatamente después de un terremoto a volverse espesas y lentas a medida que pasa el tiempo.

Este cambio de espesor, o viscosidad, transfiere la tensión a las rocas frías y quebradizas de la corteza de arriba, donde se acumula, hasta que ocurra el próximo terremoto.

El motivo de este cambio de comportamiento sigue siendo una cuestión abierta, "Sabemos que los procesos a microescala son un factor clave que controla los terremotos por un tiempo, pero ha sido difícil observar estas pequeñas características con suficiente detalle, ", dijo Wallis." Gracias a una técnica de microscopía de última generación, hemos podido analizar el marco cristalino de hot, rocas profundas y rastrear cuán importantes son realmente estos minúsculos defectos ".

Wallis y sus coautores muestran que las irregularidades en los cristales se vuelven cada vez más enredadas con el tiempo; luchando por el espacio debido a sus campos de fuerza en competencia, y es este proceso el que hace que las rocas se vuelvan más viscosas.

Hasta ahora se había pensado que este aumento de viscosidad se debía al empuje y tirón competitivo de los cristales entre sí, en lugar de ser causados ​​por defectos microscópicos y sus campos de tensión dentro de los propios cristales.

El equipo espera aplicar su trabajo para mejorar los mapas de amenazas sísmicas, que se utilizan a menudo en áreas tectónicamente activas como el sur de California para estimar dónde ocurrirá el próximo terremoto. Modelos actuales, que generalmente se basan en el lugar donde se produjeron terremotos en el pasado, y donde, por tanto, el estrés debe estar acumulando, solo tenga en cuenta los cambios más inmediatos a través de una zona de falla y no considere los cambios graduales de tensión en las rocas que fluyen profundamente dentro de la Tierra.

Trabajando con colegas de la Universidad de Utrecht, Wallis también planea aplicar sus nuevas restricciones de laboratorio a modelos de movimientos de tierra luego del peligroso terremoto de 2004 que afectó a Indonesia. y el terremoto de Japón de 2011, que desencadenaron tsunamis y provocaron la pérdida de decenas de miles de vidas.