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GEOFÍSICA

Tensión subterránea

La caracterización de los movimientos de las fallas geológicas en la corteza terrestre explica los temblores sísmicos en Brasil

JOSENILDO TENÓRIO/ ESTADÃO CONTEÚDO Habitantes de la localidad de João Câmara, en Rio Grande do Norte, a principio de diciembres de 1986, luego de registrarse un temblor de magnitud 5,3JOSENILDO TENÓRIO/ ESTADÃO CONTEÚDO

En la mañana del 2 de mayo del año de este año, un punto rojo comenzó a titilar en uno de los monitores de pared del Centro de Sismología de la Universidad de São Paulo, integrado por el Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas (IAG) y por el Instituto de Energía y Ambiente (IEE). Se trataba de un terremoto de magnitud 4.0, que tenía lugar a unos 3 mil kilómetros (km) de allí, en el límite fronterizo entre Perú y Bolivia, detectado por la Red Sismográfica Brasileña (RSBR), de la cual dicho centro forma parte. Las 80 estaciones sismográficas que componen la RSBR, que desde 2010 registran permanentemente episodios tales como el citado, permiten realizar una descripción y el estudio de las probables causas de los temblores de tierra en Brasil. Dotadas de un sismógrafo y de un transmisor de datos, las estaciones son administradas por universidades, institutos de investigación y empresas.

Basándose en los datos aportados por la RSBR, en estudios previos y en el análisis de las ondas generadas por los temblores del terreno, científicos de la USP, de la Universidad Estadual del Oeste de Pará y de la Universidad de California en Davis, de Estados Unidos, identificaron los tipos y la dirección de las tensiones que causan el desplazamiento de las fallas geológicas –las rupturas de los grandes bloques de roca superficiales– en América del Sur. La fractura de los bloques rocosos de la corteza, el estrato más superficial del planeta, libera una energía que se expresa en forma de terremotos.

Los investigadores estudiaron los desplazamientos horizontales o verticales de las fallas geológicas, a los cuales se los denomina mecanismos focales, asociados a casi 400 terremotos en Sudamérica, en su mayoría a lo largo de la cordillera de los Andes y 76 de ellos en Brasil. En un artículo publicado en noviembre de 2016 en la revista Journal of South American Earth Sciences, los científicos argumentaron que la identificación del patrón de tensión de la corteza podría aportar nuevos datos sobre los movimientos de las placas de la litósfera, compuestas por las capas más externas de la Tierra, complementando los modelos matemáticos adoptados para describir a esos fenómenos.

La caracterización de la dirección y del tipo de los desplazamientos de las fallas geológicas ayudó a comprender las tensiones que generaron los tres temblores registrados en las últimas décadas en el estado de Amazonas y el mayor de todos los que se hayan registrado en Brasil. En 1690, un terremoto con una magnitud estimada en 7.0 sacudió tierra, derribó árboles y suscitó olas en el río Amazonas que anegaron poblados a 45 km de donde hoy se encuentra Manaos, según consignan los relatos de jesuitas de la época (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 224).

“Los mecanismos focales revelan la dirección de las fuerzas que provocaron el desplazamiento de las fallas geológicas, pero no las causas de esas fallas”, explica el geofísico Fabio Luiz Dias, investigador de la USP que actualmente trabaja en el Observatorio Nacional, en Río de Janeiro y es uno de los autores de ese estudio. “Antes de nuestro trabajo, la determinación del mecanismo focal de esos temblores no era posible en virtud de la limitación de las técnicas existentes”. El perfeccionamiento de esa metodología posibilitó la identificación del mecanismo focal de 12 sacudidas cercanas a las estaciones sismográficas, con magnitudes de 3.0 a 5.3, ocurridas en Brasil desde 1992 y cuyas causas eran inciertas. Ahora, con base en ese abordaje, el terremoto de magnitud 4.0 que acaeció en Montes Claros, en el norte del estado brasileño de Minas Gerais, en 2012, está asociado al desplazamiento de una falla geológica a tan sólo 1 km de profundidad, ubicada debajo de uno de los barrios de ese municipio.

La ruptura de las rocas debajo de la superficie es el resultado de la compresión o del estiramiento de la corteza. Ambos efectos expresan la presión aplicada fundamentalmente por la expansión de la cordillera mesooceánica, que ocupa la región central del océano Atlántico, y por la subducción de la placa de Nazca debajo de la placa Sudamericana, sobre la cual se asienta Brasil. “Constatamos que la mayoría de los terremotos de la región sudeste y del Pantanal son generados por tensiones que concuerdan con esa compresión este-oeste”, afirma Dias.

La compresión horizontal de las rocas de la corteza también explica el sismo de magnitud 3.6 que sobrevino durante la madrugada del 6 de enero de 2006 en el municipio de Telêmaco Borba, en el estado de Paraná. “La caracterización del desplazamiento de la falla geológica asociada a ese temblor fue uno de los datos más sorprendentes de ese trabajo, dado que los registros de temblores en la región sur son escasos”, dice Dias. En busca de más información, un equipo coordinado por el geofísico Marcelo Assumpção, coordinador del Centro de Sismología y docente del IAG-USP, está implementando alrededor de 40 estaciones sismográficas en el sur de Brasil, en colaboración con instituciones de Argentina, Uruguay, Paraguay y Bolivia.

De acuerdo con el estudio publicado en South American Earth Sciences, toda la región ecuatorial de Brasil –desde Rio Grande do Norte hasta el delta del río Amazonas– se encuentra sujeta a un mismo tipo de tensión geológica: “La superposición de una compresión paralela a la costa, siguiendo una dirección este-oeste con una extensión debido al contraste entre la densidad de las cortezas continental y oceánica”, describe Dias. Ese tipo de tensión fue la causa de un sismo de magnitud 4.3 en Vargem Grande, una localidad del estado de Maranhão, acaecido en enero de 2017. “La estación sismográfica más cercana se encuentra a 40 kilómetros del epicentro de ese terremoto, lo cual contribuyó a determinar su mecanismo focal con alta precisión”, dice Assumpção.

En las regiones norte y centro-oeste también predominan las compresiones de la corteza, aunque en estos casos en la dirección noroeste-sudeste. Las causas de esta orientación divergente son inciertas, aunque para los expertos podrían estar relacionadas con movimientos de convección del manto en la región de la Amazonia. En cambio, en los estados de Ceará y de Rio Grande do Norte, la corteza se está estirando, a causa de la proximidad de la costa y por acción de la gravedad, en opinión de Asumpção. El investigador sostiene que existe una tendencia de la corteza continental a expandirse en dirección al océano, “causando una tensión por tracción”. En el nordeste, aparte de que la corteza es más delgada, la litósfera, que es la capa que forman la corteza y la capa superior del manto, también es más estrecha que en el interior del país, lo cual facilita la ocurrencia de terremotos. “Allí donde la litósfera es más delgada, la presión que surge del encuentro de las placas litosféricas vecinas se distribuye por un área menor, concentrando las tensiones y facilitando la aparición de rupturas en las fallas geológicas”.

Tal como ocurre en el nordeste del país, donde los sismos son más frecuentes, en el centro-oeste existen áreas en donde la corteza terrestre es más fina. La diferencia radica en que en la región central, el manto ‒la capa más densa ubicada debajo de la corteza‒, es menos voluminoso que en otras regiones. Como resultado de ello, la litósfera, formada por la corteza y la capa más externa del manto, se pliega y se rompe, generando los temblores del terreno (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 207).

JOÃO MIRANDA/ O TEMPO/ FOLHAPRESS Un temblor de magnitud 4.0 destruyó el balcón de esta casa de Montes Claros (MG) en diciembre de 2012JOÃO MIRANDA/ O TEMPO/ FOLHAPRESS

Riesgo de terremotos
Los informes de la RSBR señalaron las regiones con mayor riesgo de verse afectadas por temblores de tierra: los estados de Ceará y Rio Grande do Norte, el sur de Minas Gerais y el Pantanal de Mato Grosso, según el mapa del riesgo sísmico presentado en diciembre de 2016 en el Boletín de la Sociedad Brasileña de Geofísica. En el artículo que contiene el mapa, los investigadores informan que en Brasil, tan sólo las instalaciones críticas efectúan análisis sismológicos en forma sistemática, tales como las usinas nucleares y las represas hidroeléctricas. “Aquí casi nadie contempla la construcción de casas y edificios en función de posibles sismos, que podrían ocurrir en cualquier lugar”, sostiene el geofísico Lucas Vieira Barros, docente de la Universidad de Brasilia (UnB). El poder destructivo de un terremoto no depende solamente de la magnitud del temblor. La calidad de las edificaciones, así como la capacidad de respuesta de la población pueden elevar o disminuir el impacto.

En Brasil, con base en registros históricos, se registran en promedio dos temblores de magnitud 6.0 o mayor por siglo, mientras que en los Andes los eventos con tal intensidad son mensuales. “Un terremoto es el resultado de la liberación abrupta de energía, acumulada a lo largo de muchos años, aunque inmediatamente después de un sismo esa energía comienza a acumularse nuevamente”, dice Barros. Por ese motivo, podría producirse un terremoto de igual magnitud en el mismo lugar, varios años después.

Esa perspectiva puede resultar inquietante para regiones tales como el municipio de Porto dos Gaúchos, en el norte del estado de Mato Grosso. Allí es donde se produjo el mayor terremoto que se haya registrado en Brasil, con una magnitud de 6.2, en 1955, dos años antes del arribo de los primeros colonos a esa región. Hoy viven allí alrededor de 300 mil personas dentro de un radio de 100 kilómetros en torno a ese epicentro sísmico. Con la ayuda de sismógrafos, Barros y su equipo detectaron una falla geológica de 5 km de largo, lo cual pone de manifiesto el riesgo de otro terremoto devastador. En abril de 2009, un sismo de magnitud similar, 6.3, arrasó la ciudad italiana de L’Aquila causando la muerte de casi 300 personas.

La idea de que los terremotos en Brasil son inofensivos está comenzando a cambiar en función de ciertos episodios trágicos. En 2007, una sacudida telúrica de magnitud 4.9 en la comunidad rural de Caraíbas, en el municipio de Itacarambi, en el norte del estado de Minas Gerais, se cobró la primera víctima fatal por causa de un terremoto en el país, un niño de 5 años de edad, y derrumbó casi todas las viviendas del barrio.

Respuesta rápida
En el Centro de Sismología, tres monitores reciben datos vía satélite o por internet desde las 80 estaciones sismológicas. Otras tres pantallas siguen los movimientos del sitio web del IAG y de la página de Facebook del centro, desde los cuales llegan relatos de terremotos en Brasil. Desde 2015, el portal ha registrado más de 700 relatos, en su mayoría, de habitantes de las regiones sudeste y nordeste.

Fue por esa vía que el equipo del IAG se anotició de los temblores en Jurupema, un distrito de 2 mil habitantes en el municipio de Taquaritinga, en el interior paulista, al comienzo de este año. “Lo que más atemoriza es el estruendo proveniente del subsuelo terrestre y el ruido que parece provenir de los desagües cloacales”, relató el empresario Paulo Cesar Andreguetto, de 46 años, que trabaja en Jurupema. En respuesta a ello, los investigadores instalaron el primer sensor en Jurupema en el mes de abril y otros tres durante los meses posteriores, dado que los temblores se tornaron frecuentes, siendo que al final de mayo ya se habían registrado más de 100. Los temblores son de baja intensidad, no superan los 2.0 de magnitud. Sin embargo, al surgir cerca del suelo, asustan a los residentes, hacen temblar las ventanas y los cuadros se caen de las paredes.

“Los temblores en Jurupema ocurren con mayor frecuencia cuando llueve más”, dice José Roberto Barbosa, técnico del Centro de Sismología encargado de la instalación de los sensores en Taquaritinga. Según Barbosa, una hipótesis provisoria sería que los pozos para extraer agua perforados hace poco tiempo contribuirían a generar los terremotos, tal como ya sucediera en Bebedouro, otra localidad también del interior paulista (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 170). Las perforaciones podrían intensificar las fracturas de las rocas basálticas bajo la superficie. A causa de esos pozos, se supone que, cuando llueve, el agua penetra con más facilidad y en mayor cantidad por las fracturas de las rocas, actuando como un lubricante y propiciando la liberación de las tensiones acumuladas en dichas fracturas. “Los pozos anticiparon un temblor que hubiera ocurrido solamente dentro de unos 100 años”, supone Barbosa.

Proyecto
Mecanismos focales en Brasil con modelado en forma de onda (nº 14/26015-7) Modalidad Beca doctoral; Investigador responsable Marcelo Sousa de Assumpção (USP); Becario Fabio Luiz Dias; Inversión R$ 59.667,09

Artículo científico
Assumpção, M. et al. Intraplate stress field in South America from earthquake focal mechanisms. Journal of South American Earth Sciences. v. 71. p. 278-95. 2016.