Transferencia de tensión de Coulomb - Coulomb stress transfer
La transferencia de esfuerzos de Coulomb es un proceso geológico relacionado con la sísmica de cambios de esfuerzos en el material circundante causado por eventos locales de deformación discreta. Usando los desplazamientos mapeados de la superficie de la Tierra durante los terremotos , los cambios de tensión de Coulomb calculados sugieren que la tensión aliviada durante un terremoto no solo se disipa, sino que también puede moverse hacia arriba y hacia abajo en los segmentos de falla , concentrando y promoviendo los temblores posteriores. Es importante destacar que los cambios de tensión de Coulomb se han aplicado a los modelos de predicción de terremotos que se han utilizado para evaluar los peligros potenciales relacionados con la actividad sísmica.
Cambio de estrés de Coulomb
El criterio de falla de Coulomb requiere que el esfuerzo de Coulomb exceda un valor σ f definido por el esfuerzo cortante τ B , el esfuerzo normal σ B , la presión de poro p, y el coeficiente de fricción μ de un plano de falla, tal que
También se asume a menudo que los cambios en la presión del fluido intersticial inducidos por cambios en la tensión son proporcionales al cambio de tensión normal en el plano de falla . Estos efectos se incorporan a un coeficiente de fricción efectivo μ ', de modo que
Esta simplificación permite que el cálculo de los cambios de tensión de Coulomb en un plano de falla sea independiente del campo de tensión regional, pero en cambio depende de la geometría de la falla, el sentido de deslizamiento y el coeficiente de fricción.
La importancia de los cambios de tensión de Coulomb se descubrió cuando se utilizaron los desplazamientos mapeados de los movimientos de fallas vecinas para calcular los cambios de tensión de Coulomb a lo largo de las fallas. Los resultados revelaron que el estrés aliviado en las fallas durante los terremotos no simplemente se disipó, sino que también se movió hacia arriba y hacia abajo en los segmentos de falla. Además, los lóbulos mapeados de tensión de Coulomb aumentada y disminuida alrededor de las fallas locales mostraron tasas de sismicidad aumentadas y disminuidas, respectivamente, poco después de los terremotos vecinos, pero eventualmente regresan a su tasa de fondo con el tiempo.
Desencadenamiento de estrés por terremoto
La activación por estrés describe la ruptura sensible de fallas por aumentos en el estrés de Coulomb causado por eventos de deformación exógena . Aunque los desplazamientos vecinos a menudo producen cambios de tensión de pequeña magnitud, las áreas de estados de tensión de Coulomb perturbados se han utilizado con éxito para explicar la distribución espacial de la sismicidad de réplica provocada por la tensión .
El 28 de junio de 1992, un terremoto de M7.3 que golpeó cerca de Landers, California fue seguido (unas tres horas más tarde) por el terremoto de anticipación de Big Bear M6.5 a 40 km de distancia. Los cambios de tensión de Coulomb calculados de estos dos terremotos mostraron un lóbulo hacia el oeste de 2,1 a 2,9 bares de tensión de Coulomb aumentada como resultado del desplazamiento asociado con ambos terremotos. De las aproximadamente 20.000 réplicas que ocurrieron 25 días después del 28 de junio en un radio de 5 km, más del 75% ocurrieron en áreas donde el estrés de Coulomb había aumentado y menos del 25% ocurrió en áreas donde el estrés de Coulomb había disminuido.
Otro estudio de caso exitoso de predicción de terremotos ocurrió a lo largo del sistema de fallas de Anatolia del Norte de Turquía . De 1939 a 1999, el sistema de fallas de Anatolia había sido testigo de diez terremotos de M6.6 o más. La evolución de los cambios de tensión de Coulomb a lo largo de la falla de Anatolia del Norte como resultado de estos terremotos mostró que 11 de las 13 rupturas ocurrieron en áreas de mayor tensión de Coulomb causadas por una ruptura previa. Este método también se ha utilizado para predecir la sismicidad alrededor de volcanes activos sometidos a una variación significativa de tensión en la cámara de magma.
Predicción de terremotos
Aunque las agencias gubernamentales no utilizan ningún modelo oficial de predicción de transferencia de esfuerzos de Coulomb, los estudios geológicos a menudo analizan las amenazas de terremotos utilizando la teoría de esfuerzos de Coulomb. Como ejemplo, el último de los trece terremotos anteriores a lo largo de la falla de Anatolia del Norte de Turquía , cerca de la ciudad de Duzce, fue predicho con éxito por los geólogos locales antes de que ocurriera la ruptura. Esto permitió a los ingenieros evacuar estructuras inestables y limitar daños significativos. Los científicos estiman que la probabilidad de otro terremoto a lo largo del sistema de fallas de Anatolia es del 62% durante los próximos 30 años y se ubicará amenazadoramente cerca de Estambul.
Ejemplos de secuencias de terremotos
- 1703 terremotos de los Apeninos
- 1783 terremotos de Calabria
- Terremoto de Dawu de 1981 : parte de una secuencia de cuatro a lo largo del sistema de fallas de Xianshuihe