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Luego del terremoto de Sumatra del 26 de diciembre del 2004 de Mw 9.1 (algunos lo estiman en 9.2 y hasta 9.3), los eventos sísmicos de Chile del 27 de febrero del 2010 (Mw 8.8), de Japón del 11 de marzo del 2011 (Mw 9.0) y Sumatra del 11 de abril del 2012 (Mw 8.6), han despertado un interés particular en estos "megaterremotos". La percepción general de la población es de que en estos años la actividad sísmica se ha incrementado, inclusive con la generación de grandes tsunamis.

En un estudio por Shearer & Stark (2012), se muestra que esa percepción no corresponde con la realidad. Los autores señalan que los modelos matemáticos planteados que predicen la ocurrencia de sismos a nivel global y a lo largo del tiempo, no indican que los eventos recientes sean algún tipo de anomalía. Los sismos suceden de una forma más o menos aleatoria y esta aleatoriedad se ha mantenido inalterable, aún con los recientes megaterremotos. Es decir, los sismos pequeños ocurren en mayor número que los grandes. Lo raro sería que el resultado hubiera dado que los sismos grandes aumentan en relación con el número de sismos pequeños.

La percepción de que estos sismos son de alguna manera anómalos se debe a dos razones principales según lo explica Beroza (2012):

  1. La ocurrencia de los sismos en zonas densamente pobladas y sumamente vulnerables, genera un mayor impacto en la sociedad civil que si un evento ocurriera en un sitio escasamente habitado. Beroza (2012) cita el caso de Haití en el que a pesar de ser un sismo de magnitud 7.0, causó la muerte de más de 200.000 personas primero porque el epicentro del sismo se encontraba cerca de la capital y segundo porque la mayoría de las edificaciones eran sumamente vulnerables.
  2. El impacto social y económico de un sismo en un mundo globalizado como el presente. En este caso, Beroza (2012) pone de ejemplo las repercusiones que ocasionó el problema de la planta nuclear de Fukushima en Japón al haber hecho que en muchos países que usan tambíen energía nuclear decidieran cerrar sus fábricas o ajustar sus políticas hacia medios alternativos. Todo esto fue generado luego del sismo, impactando el quehacer y pensamiento de las personas y por tanto haciéndolas más conscientes de estos fenómenos.

Habiéndose aclarado que la actividad sísmica mundial se mantiene dentro de lo normal, nos podemos entonces preguntar ¿qué tan común es un sismo de magnitud superior a 8.0 en el mundo? El siguiente gráfico de los datos recopilados por el Servicio Geológico de Estados Unidos nos ayuda a tener un poco más claro el panorama.


Figura 1. Eventos de magnitud mayor a 8.0 que han sucedido en el mundo desde el año 1900 hasta el presente. El evento más fuerte registrado es el del Chile de 1960 con Mw 9.5, el segundo el de Alaska de 1964 con Mw 9.2 y el tercerto el de Sumatra del 2004 con Mw 9.1.

Indudablemente desde 1964 hasta el 2004, no se presentaba ningún sismo de magnitud superior a los 8.6 grados según esos datos. Precisamente por tratarse de eventos poco frecuentes, la sismología no había tenido oportunidad de estudiarlos en el detalle que se lo permite la tecnología moderna. Pero quizás el aspecto más importante de ellos sea que ha hecho que se cuestionen ciertas teorías que se tenían sobre los mismos.

En un estudio por Ruff & Kanamori (1983), se planteaba la hipótesis de que los megaterremotos sucedían en zonas en las cuales la edad geológica de la corteza tenía que ser "joven" y también la velocidad de movimiento de las placas debía ser "alta". Es decir, se correlacionaba la ocurrencia de sismos gigantescos con la edad de la corteza oceánica y la velocidad a que esta se subducía.

De acuerdo con la figura 2 de esos autores, América Central estaría ubicada en una zona donde la corteza es relativamente joven y su velocidad de convergencia alta. Según esto, un sismo de magnitud 8.1 sería probable en nuestro entorno.


Figura 2 tomada de Ruff & Kanamori (1983). El eje X es la edad en millones de años, entre más a la izquierda nos movamos, más "vieja" es la corteza. En el eje Y está la velocidad de movimiento, entre más arriba, mayor velocidad hay.

Se pensaba que la corteza oceánica vieja, al ser más gruesa que la joven, pesaba más y se subducía mejor, provocando poco acople entre placas. El poco acople evitaría que se generara un terremoto gigante porque a mayor área de contacto, mayor magnitud de un terremoto. La corteza joven por el contrario, "flotaba" más que la vieja y se mantenía en contacto con la placa bajo la cual se hundía por más tiempo. Esto generaría un acople grande que, unido a una velocidad alta de convergencia, podía generar un megaterremoto fácilmente (Fig 3).


Figura 3. Esquematización del ambiente tectónico para generar megaterremotos. La zona roja muestra al área de contacto entre las placas. En a) la placa es de mayor edad, por tanto más gruesa. El peso de la misma (flecha azul) hace que esta caíga más fácilmente y que el área de contacto (acople) sea pequeña. En b) la placa de menor edad es delgada y tiende a "flotar" favoreciendo a que haya un área de contacto (acople) más extenso. Entre mayor sea el área, mayor será el tamaño de un posible terremoto cuando el acople entre ambas placas se rompa.

  • El sismo de Sumatra del 2004 sucedió en una zona donde la corteza oceánica es vieja y donde la velocidad de convergencia de las placas es lenta. Por tanto, ese sismo fue una sorpresa para la ciencia moderna. También fue sorprendente el hecho de que la ruptura de la falla se dirigiera hacia el norte, hacia el archipiélago de Andamán, porque se pensaba que un megaterremoto no era probable en zonas de islas como esas.

  • El sismo de Chile del 2010 fue también una sorpresa según lo comenta Lay (2011) en un artículo titulado "A Chilean surprise". El autor señala que el sismo del 2010 rompió segmentos que se suponía debían tener poca energía acumulada porque ya antes habían sido rotos por sismos en 1928 y 1985. Por el contrario, la zona donde se había identificado un fuerte acople y que correlacionaba con un sismo de 1835, no se desplazó de la manera que se esperaba. El autor indica que esa zona podría eventualmente romper en forma de otro evento fuerte.

  • También el terremoto de Japón del 2011 fue especial porque ocurrió en el norte del país cuando todos los análisis apuntaban a que sucedería en el sur, en la zona de Nankai, o cuando mucho cerca de Tokio. El registro histórico indica que en el pasado un gran tsunami en la zona norte del país con lo cual se sabía que eventos grandes podían ocurrir, pero no tan pronto. Ahora este sismo ha modificado la distribución de los esfuerzos en toda la zona norte de Japón y su ruptura se ha detenido cerca de la zona sísmica que involucraría el futuro terremoto de Tokio (Kerr, 2011).

  • El último evento sorprendente fue el de Sumatra del 2012 por dos razones: 1- ocurrió dentro de una placa tectónica, cuando por lo general estos megaterremotos están asociados a zonas de choques entre placas, 2- porque está asociado a una falla de rumbo (movimiento horizontal de los bloques de una falla) y no a una de subducción como era de esperarse. Antes de la ocurrencia de ese sismo, se pensaba que ese tipo de fallas no podían generar terremotos de ese tamaño. Los megaterremotos parecían estar asociados exclusivamente a zonas de subducción donde el contacto de las placas era mayor y se generaba un acople más fuerte entre ellas.

Según se desprende de estos breves análisis, en el caso de Costa Rica, para que se diera un sismo de magnitud 8.0, este debería estar ligado a la zona de subducción porque garantizaría un área de contacto lo suficientemente grande para alcanzar ese tamaño. Si comparamos nuestro país con el área de ruptura de un terremoto como el de Japón (Figura 4) de magnitud 9, nos damos cuenta que más bien el área de Costa Rica entera sería insuficiente. Esto quiere decir, que no podemos suponer que vayamos a tener un sismo de ese tamaño frente a nuestras costas sino más bien, sería necesario mirarlo desde el punto de vista de todo América Central. El área de ruptura del terremoto de Japón sismo fue de unos 600 km de largo por 50 km de ancho con desplazamientos máximos de hasta 35 m.


Figura 4. Comparación del tamaño de la zona de réplicas del terremoto de Japón con el área de Costa Rica. Japón se muestra de colo gris y Costa Rica de color amarillo a la misma escala. Cada punto rojo es una réplica fuerte del sismo del 11 de marzo del 2011 durante las primeras 24 H.

La figura 5 muestra una imagen tridimensional del fondo marino y la topografía de centroamérica. Se observa claramente un hecho interesante: conforme nos movemos desde la Península de Nicoya hacia la Península de Osa, la Fosa Mesoamericana se hace menos profunda debido a que en la parte sur de Costa Rica un sistema montañoso submarino llamado Serranía o Cresta del Coco se sumerge bajo la Placa Caribe. La Isla del Coco es precisamente parte de este sistema montañoso.

Debido a esta situación particular es que la placa del Coco tiende a poseer un ángulo de inclinación mayor (más pronunciado) bajo el norte del Costa Rica y un ángulo menor (más leve) bajo el sur del país. Las rugosidades que presenta la Placa del Coco repercutirán en el comportamiento sísmico de la zona (Ver más).


Figura 5. La Placa del Coco se subduce bajo la Placa del Caribe en la que se encuentra América Central. La parte sur de Costa Rica se ve particularmente afectada por la Cresta del Coco que es un sistema montañoso o cordillera submarina. ZFP: Zona de Fractura de Panamá, CDNP: Cinturón Deformado del Norte de Panamá, CDFP: Cinturón Deformado del Sur de Panamá.

Según datos estadísticos, un sismo de M mayor a 8.0 podría darse una vez al año, por tanto, la ocurrencia de estos fenómenos no puede ser visto como algo anómalo. Para que pudiera darse un sismo cercano a magnitud 8 en Costa Rica, necesitaría tener al menos un tamaño de ruptura de falla como se ha determinado en otras latitudes. Esta es una lista de algunos de los más recientes con sus respectivas estimaciones de área de ruptura según cálculos del Instituto de Tecnología de California:

SismoMw.Largo (km)Ancho (km)Desplazamiento (m)
Sichuán, China, 12 de mayo del 20087.92502016
Sumatra, 12 de setiembre del 20077.92406016
Perú, 15 de agosto del 20078.022080 4
Islas Kuriles, 13 de enero del 20078.12204014

En apariencia, la zona de contacto entre la Placa de Cocos y la Placa Caribe, tendrían al menos la suficiente longitud de contacto para que se presentara uno de esos sismos (Esto sin tomar en cuenta otros aspectos físicos de las placas que también es necesario considerar). La longitud aproximada de Guatemala a Costa Rica sería de más de 1000 km.

Aunque la zona de subducción sería un candidato obvio, no hay que olvidar que la magnitud del terremoto de Limón en 1991 fue también muy significativa. El sismo ha sido uno de los más fuertes en Costa Rica y su origen no estuvo en el Pacífico sino en el Caribe costarricense. Utilizando datos de la red mundial del Incorporated Research Institutions for Seismology (IRIS), este laboratorio llevó a cabo un cálculo no definitivo del posible patrón de ruptura de ese sismo. La figura 6 muestra uno de los resultados que indican que en la zona de Limón, a profundidad, el desplazamiento de la falla pudo haber alcanzado los 2.5 m. El tamaño de la falla en este caso fue de unos 90 km de largo por 60 km de ancho, casi la mitad del tamaño de una falla para un sismo de magnitud 8.


Figura 6. Resultado preliminar del modelo de desplazamiento para el terremoto de Limón (estrella negra), Mw 7.6, del 22 de abril de 1991 en Costa Rica. Cada punto rojo representa una réplica del evento principal según datos de la Red Sismológica Nacional. En el mapa del recuadro, las trazas en rojo corresponden a los límites de placas más importantes.

En cuanto a la probabilidad de ocurrencia en nuestro entorno, viendo que las hipótesis que tratan de explicar los megaterremotos se han cuestionado con los últimos eventos, es importante buscar la respuesta más bien en el pasado geológico. La evidencia de la ocurrencia de estos fenómenos en América Central aún no es conclusiva, lo cual no quiere decir que no haya sucedido ninguno, sino más bien que deberíamos orientar esfuerzos en esa dirección.

Referencias:

  • Beroza, GC, (2012). How many great earthquakes should we expect? Proc Natl Acad Sci., 109:651-652.
  • Kerr, R. (2011) New Work Reinforces Megaquake's Harsh Lessons in Geoscience, Science 20 May 2011: 911.
  • Lay, T. (2011) Earthquakes: A Chilean surprise,Nature, Volume 471, Issue 7337, pp. 174-175 (2011).
  • McCaffrey, R. (2008). Global frequency of magnitude 9 earthquakes. GEOLOGY, March; 2008 v. 36; no. 3; p. 263-266
  • Ruff, L., and Kanamori, H., (1983), Seismic coupling and uncoupling at subduction zones: Tectonophysics, v. 99, p. 99-117.
  • Shearer PM, Stark PB (2012) Global risk of big earth-quakes has not recently increased. Proc Natl Acad Sci. USA 109:717-721.