Nuevo modelo podría mejorar los mapas de riesgo sísmico del Área de la Bahía

Las Montañas de Santa Cruz definen la geografía del Área de la Bahía al sur de San Francisco, protegiendo la península de la fría capa marina del Océano Pacífico y formando los notorios microclimas de la región. La pista también representa los peligros de vivir en Silicon Valley: terremotos a lo largo de la falla de San Andreas.

En explosiones que duraron de segundos a minutos, los terremotos movieron la superficie de la región metros a la vez. Pero los investigadores nunca han podido conciliar la rápida liberación de estrés de la Tierra y la curvatura de la corteza terrestre a lo largo de los años con la formación de cadenas montañosas durante millones de años. Ahora, combinando geología, geofísica, geoquímica y datos satelitalesLos geólogos han creado un modelo tectónico en 3D que resuelve estas escalas de tiempo.

La encuesta, que aparece en avances en la ciencia 25 de febrero, revela que se produce una mayor formación de montañas en el período comprendido entre grandes terremotos a lo largo de la falla de San Andrés, no durante los propios terremotos. Los hallazgos se pueden utilizar para mejorar los mapas locales de riesgo sísmico.

«Este proyecto se ha centrado en vincular los movimientos del suelo asociados con los terremotos con el levantamiento de las cadenas montañosas durante millones de años para pintar una imagen completa de cómo podría ser realmente el peligro en el Área de la Bahía», dijo el autor principal del estudio del Área de la Bahía. , Curtis Baden, estudiante de doctorado de ciencias geológicas en la Facultad de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de la Universidad de Stanford (Stanford Earth).

doblar y romper

Los geólogos estiman que las montañas de Santa Cruz comenzaron a elevarse desde el nivel del mar hace unos cuatro millones de años, formándose como resultado de la compresión alrededor de una curva en la falla de San Andrés. La falla marca el límite entre la Placa del Pacífico y la Placa de América del Norte, que se mueven horizontalmente en un movimiento deslizante.

Las mediciones de deformación (cambios en las formas de las rocas) han demostrado que la superficie de la Tierra se deforma y se estira alrededor de la falla de San Andrés durante y entre terremotos, y se comporta como una banda elástica durante segundos, años e incluso décadas. Pero este enfoque clásico no puede alinearse con los datos geológicos de observación porque no permite que las rocas se comben o se rompan bajo el estrés de la deformación y el estiramiento, como sucedería eventualmente en la naturaleza, un efecto que se ha observado en las cadenas montañosas de la Tierra.

«Si tratas de tratar a la Tierra como una banda elástica y la empujas demasiado, vas a exceder su fuerza y ​​ya no se comportará como una banda elástica, comenzará a torcerse, se empiezan a romperse», dijo el autor principal del estudio. George Hilley, profesor de ciencias geológicas en Stanford Earth. «Este efecto de ruptura es común a casi todos los límites de las placas, pero rara vez se aborda de una manera consistente que le permita pasar de los terremotos a los efectos a largo plazo».

Simplemente permitiendo que las rocas se rompieran en su modelo, los autores del estudio aclararon cómo terremotoLos movimientos de tierra relacionados y los movimientos de tierra entre terremotos construyen montañas durante millones de años. Los resultados fueron sorprendentes: mientras que la comunidad geocientífica concibe los terremotos como los principales impulsores de los procesos de formación de montañas, la simulación mostró que el mayor levantamiento se produjo en el período entre terremotos.

«La sabiduría convencional es que el levantamiento permanente de la roca en realidad ocurre como resultado de la inmensa fuerza del terremoto», dijo Hilley. «Esto argumenta que el propio terremoto en realidad está aliviando el estrés acumulado, hasta cierto punto».

un laboratorio de barrio

Debido a que las Montañas de Santa Cruz son vecinas de varias instituciones de investigación, incluidas Stanford, la Universidad de California, Berkeley y el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), los científicos han recopilado una inmensa cantidad de información sobre la cordillera durante más de 10 años.100 años. .

Los esfuerzos para recopilar datos geológicos y geofísicos se vieron especialmente estimulados por eventos importantes recientes, como el terremoto de Loma Prieta de 1989 y el terremoto de San Francisco de 1906, pero la formación de las montañas de Santa Cruz probablemente abarcó cientos de miles de terremotos más pequeños en el camino. de años, según los investigadores.

Los autores del estudio compilaron el conjunto existente de observaciones y también recopilaron nuevos datos geoquímicos midiendo el gas helio atrapado en cristales contenidos en las rocas de las montañas para estimar la rapidez con que estas rocas alcanzan la superficie miles de metros más abajo. Luego compararon estos conjuntos de datos con las predicciones del modelo para identificar cómo los terremotos se relacionan con el levantamiento y la erosión. montaña variedad. El proceso tardó años en especificar las propiedades del material para reflejar la complejidad que exige la naturaleza.

implicaciones sísmicas

Los investigadores ejecutaron su simulación de cuando las montañas de Santa Cruz comenzaron a elevarse hace cuatro millones de años hasta el día de hoy para comprender cómo la evolución de la topografía cerca de la falla de San Andrés a lo largo del tiempo influye en los terremotos recientes y futuros.

«Actualmente, las evaluaciones de riesgo sísmico en el Área de la Bahía de San Francisco se basan en gran medida en el momento de los terremotos en los últimos cien años y los movimientos recientes de la corteza», dijo Baden. «Este trabajo demuestra que estudios geológicos cuidadosos, que miden edificio de montaña Los procesos en escalas de tiempo mucho más largas que los terremotos individuales también pueden informar estas evaluaciones».

Los científicos están trabajando actualmente en un documento complementario que detalla cómo se pueden mejorar los mapas de riesgo de amenazas utilizando este nuevo modelo.

«Ahora tenemos un camino por recorrer en términos de tener un conjunto de mecanismos viables para explicar las diferencias entre las estimaciones en diferentes escalas de tiempo», dijo Hilley. «Cuanto más podamos hacer que todo encaje, más defendibles serán nuestras evaluaciones de riesgo».