En sismología, un terremoto de foco profundo (también llamado terremoto plutónico) es un terremoto con un hipocentro a una profundidad superior a 300 km. Ocurren casi exclusivamente en límites convergentes asociados a litosfera oceánica subducida . Se producen a lo largo de una zona tabular inclinada bajo la zona de subducción conocida como zona de Wadati-Benioff . [ 1 ]
Descubrimiento
Las primeras evidencias de la existencia de terremotos de foco profundo fueron presentadas a la comunidad científica en 1922 por Herbert Hall Turner . [ 2 ] En 1928, Kiyoo Wadati demostró la existencia de terremotos que ocurren muy por debajo de la litosfera, disipando la noción de que los terremotos ocurren solo con profundidades focales superficiales. [ 3 ]
Características sísmicas
Los terremotos de foco profundo generan mínimas ondas superficiales . [ 3 ] Su profundidad focal hace que sea menos probable que produzcan movimiento de ondas sísmicas con energía concentrada en la superficie. La trayectoria de las ondas sísmicas de un terremoto de foco profundo, desde el foco hasta la estación de registro, atraviesa el manto superior heterogéneo y la corteza altamente variable solo una vez. [ 3 ] Por lo tanto, las ondas de cuerpo sufren menor atenuación y reverberación que las ondas sísmicas de terremotos superficiales, lo que resulta en picos de ondas de cuerpo pronunciados.
Mecanismos focales
El patrón de radiación de energía de un terremoto se representa mediante la solución del tensor de momento , que se representa gráficamente mediante diagramas de bola de playa. Un mecanismo explosivo o implosivo produce una fuente sísmica isotrópica. El deslizamiento en una superficie de falla plana da como resultado una fuente de doble par. El movimiento uniforme hacia afuera en un solo plano debido al acortamiento normal se conoce como una fuente de dipolo vectorial lineal compensada . [ 3 ] Se ha demostrado que los terremotos de foco profundo contienen una combinación de estas fuentes. Los mecanismos focales de los terremotos de foco profundo dependen de su posición en las placas tectónicas en subducción. A profundidades mayores de 400 km, predomina la compresión hacia abajo, mientras que a profundidades de 250–300 km (que también corresponden a un mínimo en el número de terremotos vs. profundidad), el régimen de esfuerzos es más ambiguo pero más cercano a la tensión hacia abajo. [ 4 ] [ 5 ]
Proceso físico
Los terremotos de foco superficial son el resultado de la liberación repentina de la energía de deformación acumulada con el tiempo en la roca por fractura frágil y deslizamiento por fricción sobre superficies planas. [ 6 ] Sin embargo, el mecanismo físico de los terremotos de foco profundo es poco comprendido. La litosfera subducida, sometida al régimen de presión y temperatura a profundidades mayores de 300 km, no debería exhibir un comportamiento frágil, sino que debería responder a la tensión mediante deformación plástica . [ 3 ] Se han propuesto varios mecanismos físicos para la nucleación y propagación de terremotos de foco profundo; sin embargo, el proceso exacto sigue siendo un problema pendiente en el campo de la sismología de la Tierra profunda.
Las siguientes cuatro subsecciones describen propuestas que podrían explicar el mecanismo físico que permite la ocurrencia de terremotos de foco profundo. Con la excepción de las transiciones de fase sólido-sólido , las teorías propuestas para el mecanismo focal de los terremotos profundos gozan de igual validez en la literatura científica actual.
transiciones de fase sólido-sólido
El mecanismo más antiguo propuesto para la generación de terremotos de foco profundo es una implosión debida a una transición de fase del material a una fase de mayor densidad y menor volumen. [ 3 ] Se cree que la transición de fase olivino - espinela ocurre a una profundidad de 410 km en el interior de la Tierra. Esta hipótesis propone que el olivino metaestable en la litosfera oceánica subducido a profundidades mayores de 410 km experimenta una transición de fase repentina a una estructura de espinela. El aumento de densidad debido a la reacción causaría una implosión que daría lugar al terremoto. Este mecanismo ha sido ampliamente desacreditado debido a la falta de una señal isotrópica significativa en la solución del tensor de momento de los terremotos de foco profundo. [ 1 ]
Fragilización por deshidratación
Las reacciones de deshidratación de las fases minerales con alto contenido de agua aumentarían la presión de poro en una litosfera oceánica subducida. El aumento de la presión de poro se atribuye a la liberación de fluidos in situ dentro de la roca, elevando así su presión general. [ 7 ] Este efecto reduce la tensión normal efectiva en la placa y permite que el deslizamiento ocurra en planos de falla preexistentes a profundidades significativamente mayores de lo que normalmente sería posible. [ 1 ] Varios investigadores sugieren que este mecanismo no juega un papel significativo en la actividad sísmica más allá de los 350 km de profundidad debido a que la mayoría de las reacciones de deshidratación habrán alcanzado su finalización a una presión correspondiente a profundidades de 150–300 km (5–10 GPa). [ 1 ]
Fallas transformacionales o fallas antigrietas
La falla transformacional, también conocida como falla anticrack, es el resultado de la transición de fase de un mineral a una fase de mayor densidad que ocurre en respuesta al esfuerzo cortante en una zona de cizallamiento de grano fino. La transformación ocurre a lo largo del plano de esfuerzo cortante máximo. El cizallamiento rápido puede ocurrir a lo largo de estos planos de debilidad, dando lugar a un terremoto en un mecanismo similar al de un terremoto de foco superficial. El olivino metaestable subducido más allá de la transición olivino- wadsleyita a una profundidad de 320–410 km (dependiendo de la temperatura) es un candidato potencial para tales inestabilidades. [ 3 ] Los argumentos en contra de esta hipótesis incluyen los requisitos de que la región de falla debe ser muy fría y contener muy poco hidroxilo ligado al mineral. Temperaturas más altas o mayores contenidos de hidroxilo impiden la preservación metaestable del olivino hasta las profundidades de los terremotos más profundos.
Inestabilidad por cizallamiento / descontrol térmico
Una inestabilidad de cizallamiento surge cuando el calor producido por la deformación plástica se genera más rápido de lo que puede disiparse. El resultado es un descontrol térmico , un ciclo de retroalimentación positiva de calentamiento, debilitamiento del material y localización de la deformación dentro de la zona de cizallamiento. [ 3 ] El debilitamiento continuo puede provocar la fusión parcial a lo largo de zonas de máxima tensión de cizallamiento. Las inestabilidades de cizallamiento plástico que dan lugar a terremotos no se han documentado en la naturaleza, ni se han observado en materiales naturales en el laboratorio. Por lo tanto, su relevancia para los terremotos profundos radica en los modelos matemáticos que utilizan propiedades y reologías de materiales simplificadas para simular las condiciones naturales.
Zonas sísmicas de foco profundo
Zonas principales
Asia Oriental / Pacífico Occidental
En la frontera entre la placa del Pacífico y las placas del mar de Ojotsk y del mar de Filipinas se encuentra una de las regiones sísmicas de foco profundo más activas del mundo, que genera numerosos terremotos de gran magnitud, incluido el terremoto del mar de Ojotsk de magnitud 8,3 en 2013. Al igual que en muchos otros lugares, los terremotos en esta región son causados por las tensiones internas de la placa del Pacífico subducida a medida que se hunde más profundamente en el manto.
Filipinas
Una zona de subducción conforma la mayor parte del límite entre la placa del Mar de Filipinas y la placa de la Sonda , siendo la falla parcialmente responsable del levantamiento de Filipinas . Las secciones más profundas de la placa del Mar de Filipinas causan terremotos a profundidades de hasta 675 kilómetros (419 millas) bajo la superficie. [ 8 ] Entre los terremotos de foco profundo más notables de esta región se incluyen un terremoto de magnitud M w 7.7 en 1972 y los terremotos de Mindanao de magnitud M w 7.6, 7.5 y 7.3 en 2010 .
Indonesia
La placa australiana se subduce bajo la placa de Sunda , creando un levantamiento sobre gran parte del sur de Indonesia , así como terremotos a profundidades de hasta 675 kilómetros (419 millas) . [ 9 ] Entre los terremotos de foco profundo más notables de esta región se incluyen un terremoto de magnitud M w 7,9 en 1996 y un terremoto de magnitud M w 7,5 en 2007.
Papua Nueva Guinea / Fiji / Nueva Zelanda
La zona de fallas de foco profundo más activa del mundo es, con mucho, la causada por la subducción de la placa del Pacífico bajo las placas australiana , de Tonga y de Kermadec . Se han registrado terremotos a profundidades de más de 735 kilómetros (457 millas) , [ 10 ] las más profundas del planeta. La gran área de subducción da como resultado una amplia franja de terremotos de foco profundo con epicentro desde Papúa Nueva Guinea hasta Fiyi y Nueva Zelanda , aunque el ángulo de colisión de las placas hace que el área entre Fiyi y Nueva Zelanda sea la más activa, con terremotos de M w 4.0 o más que ocurren casi a diario. [ 11 ] Entre los terremotos de foco profundo notables en esta región se incluyen un terremoto de M w 8.2 y 7.9 en 2018 , y un terremoto de M w 7.8 en 1919.
Andes
La subducción de la placa de Nazca bajo la placa sudamericana , además de crear la cordillera de los Andes , también ha creado una serie de fallas profundas bajo las superficies de Colombia , Perú , Brasil , Bolivia , Argentina e incluso tan al este como Paraguay . [ 12 ] Los terremotos ocurren con frecuencia en la región a profundidades de hasta 670 kilómetros (420 millas) bajo la superficie. [ 13 ] Varios grandes terremotos han tenido lugar aquí, incluido el terremoto de Bolivia de M w 8.2 de 1994 (631 km de profundidad), el terremoto de Colombia de M w 8.0 de 1970 (645 km de profundidad) y el terremoto de Perú de M w 7.9 de 1922 (475 km de profundidad).
Zonas menores
Granada, España
Aproximadamente a 600-630 kilómetros (370-390 millas) bajo la ciudad de Granada , en el sur de España , se han registrado varios terremotos de gran magnitud en la historia moderna, entre los que destacan un terremoto de magnitud M w 7,8 en 1954 [ 14 ] y otro de magnitud M w 6,3 en 2010. La causa exacta de estos terremotos sigue siendo un enigma. [ 15 ] Investigaciones más recientes que analizan el terremoto de 2010 sugieren que la región sísmica está asociada a una placa oceánica profunda (la Placa de Alborán) subducida por la convergencia de las placas africana y euroasiática, que se invirtió en el proceso, atrapando rocas previamente saturadas de agua cerca de la superficie. Los terremotos observados podrían deberse a la deshidratación y fragilidad de los silicatos de magnesio hidratados en la roca. El nivel de hidratación de la placa sugiere que se subdujo a una velocidad inusualmente alta para su profundidad, aproximadamente 7 cm/año. [ 16 ]
Mar Tirreno
El mar Tirreno, al oeste de Italia , alberga una gran cantidad de terremotos de foco profundo, hasta 520 kilómetros (320 mi) bajo la superficie. [ 17 ] Sin embargo, muy pocos terremotos ocurren en la región a menos de 100 kilómetros (62 mi) de profundidad, la mayoría se originan a una profundidad de alrededor de 250–300 kilómetros (160–190 mi) . Debido a la falta de terremotos superficiales, se cree que la falla se origina en una antigua zona de subducción que comenzó a subducir hace menos de 15 millones de años y terminó en gran parte hace unos 10 millones de años, ya no visible en la superficie. [ 18 ] Debido a la tasa de subducción calculada, la causa de la subducción probablemente fue la tensión interna en la placa euroasiática , en lugar de la colisión de las placas africana y euroasiática , la causa de la subducción moderna para el cercano mar Egeo y las microplacas de Anatolia .
Afganistán
En el noreste de Afganistán , se producen ocasionalmente varios terremotos de intensidad media y foco profundo, con profundidades de hasta 400 kilómetros (250 millas) . [ 19 ] Estos terremotos son causados por la colisión y subducción de la placa india bajo la placa euroasiática , y los más profundos se localizan en las secciones más subducidas de la placa. [ 20 ]
Islas Sandwich del Sur
Las Islas Sandwich del Sur, entre Sudamérica y la Antártida, son escenario de numerosos terremotos con profundidades de hasta 320 kilómetros (200 millas) . [ 21 ] Estos son causados por la subducción de la placa sudamericana bajo la placa Sandwich del Sur . [ 22 ]
Terremotos de foco profundo notables
El terremoto de foco profundo más fuerte registrado fue el terremoto del mar de Ojotsk de magnitud 8,3 que ocurrió a una profundidad de 609 km (378 mi) en 2013. [ 23 ] El terremoto más profundo jamás registrado fue un pequeño terremoto de magnitud 4,2 en Vanuatu a una profundidad de 735,8 km (457,2 mi) en 2004. [ 24 ] Sin embargo, aunque no está confirmado, se encontró que una réplica del terremoto de Ogasawara de 2015 ocurrió a una profundidad de 751 km (467 mi) . [ 25 ]
Véase también
Referencias
- 1 2 3 4 Frolich, Cliff (1989). "La naturaleza de los terremotos de foco profundo". Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 17 : 227–254 . Bibcode : 1989AREPS..17..227F . doi : 10.1146/annurev.ea.17.050189.001303 .
- ↑ Green, Harry W. (1995). "La mecánica de los terremotos profundos". Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 23 : 169. doi : 10.1146/annurev.earth.23.1.169 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 Frohlich, Cliff (2006). Terremotos profundos . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-82869-7.
- ↑ Isacks, Bryan; Molnar, Peter (septiembre de 1969). "Mecanismos de terremotos del manto y hundimiento de la litosfera". Nature . 223 (5211): 1121– 1124. Bibcode : 1969Natur.223.1121I . doi : 10.1038/2231121a0 . S2CID 4206932 .
- ↑ Vassiliou, MS (julio de 1984). "El estado de tensión en las placas subducidas revelado por terremotos analizados mediante inversión del tensor de momento". Earth and Planetary Science Letters . 69 (1): 195– 202. Bibcode : 1984E & PSL..69..195V . doi : 10.1016/0012-821X(84)90083-9 .
- ↑ Kearey, Philip; Keith A. Klepeis; Frederick J. Vine (2013). Tectónica global (3.ª ed.). John Wiley & Sons. ISBN 978-1-118-68808-3.
- ↑ Condit, Cailey B.; Guevara, Victor E.; Delph, Jonathan R.; French, Melodie E. (2020-12-15). "Deshidratación de la placa en zonas de subducción cálidas a profundidades de deslizamiento y temblor episódicos" . Earth and Planetary Science Letters . 552 116601. doi : 10.1016/j.epsl.2020.116601 . ISSN 0012-821X .
- ↑ "M 4.8 – Mar de Célebes" . Servicio Geológico de los Estados Unidos . Consultado el 26 de diciembre de 2019 .
- ↑ "M 4.6 – Mar de Banda" . Servicio Geológico de los Estados Unidos . Consultado el 26 de diciembre de 2019 .
- ↑ "M 4.2 – Región de Vanuatu" . Servicio Geológico de los Estados Unidos . Consultado el 26 de diciembre de 2019 .
- ↑ "Últimos terremotos" . Servicio Geológico de los Estados Unidos . Consultado el 26 de diciembre de 2019 .
- ↑ Hayes, Gavin P.; Smoczyk, Gregory M.; Benz, Harley M.; Furlong, Kevin P.; Villaseñor, Antonio (2015). "Sismicidad de la Tierra 1900-2013, sismotectónica de Sudamérica (región de la placa de Nazca)". Informe de archivo abierto . doi : 10.3133/ofr20151031E .
- ↑ "M 3.7 – Acre, Brasil" . Servicio Geológico de los Estados Unidos . Consultado el 26 de diciembre de 2019 .
- ↑ "M 7.8 – Estrecho de Gibraltar" . Servicio Geológico de los Estados Unidos . Consultado el 26 de diciembre de 2019 .
- ↑ "Un enigma en las profundidades de España" . seismo.berkeley.edu . Consultado el 26 de diciembre de 2019 .
- ↑ "Extrañas llegadas de ondas sísmicas conducen al descubrimiento de una placa volcada en el Mediterráneo" . www.seismosoc.org . Sociedad Sismológica de América . Consultado el 27 de octubre de 2025 .
- ↑ "M 3.7 – Mar Tirreno" . Servicio Geológico de los Estados Unidos . Consultado el 26 de diciembre de 2019 .
- ↑ Anderson, H.; Jackson, J. (1 de diciembre de 1987). "La sismicidad profunda del mar Tirreno" . Geophysical Journal International . 91 (3): 613– 637. Bibcode : 1987GeoJ...91..613A . doi : 10.1111/j.1365-246X.1987.tb01661.x .
- ↑ "M 5.0 – 4 km al SSE de Ashkasham, Afganistán" . Servicio Geológico de los Estados Unidos . Consultado el 26 de diciembre de 2019 .
- ↑ "La causa del terremoto de Afganistán es un profundo misterio" . National Geographic News . 26 de octubre de 2015. Consultado el 26 de diciembre de 2019 .
- ↑ "M 4.3 – 132 km al NNO de la isla Bristol, Islas Sandwich del Sur" . Servicio Geológico de los Estados Unidos . Consultado el 26 de diciembre de 2019 .
- ↑ Vanneste, Lieve E.; Larter, Robert D. (julio de 2002). "Subducción de sedimentos, erosión por subducción y régimen de deformación en el antearco norte de las Sandwich del Sur" . Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 107 (B7): EPM 5-1–EPM 5-24. Bibcode : 2002JGRB..107.2149V . doi : 10.1029/2001JB000396 .
- ↑ "M8.3 – Mar de Ojotsk" . Servicio Geológico de los Estados Unidos. 25 de mayo de 2013. Consultado el 25 de mayo de 2013 .
- ↑ "M 4.2 – Región de Vanuatu" . Servicio Geológico de los Estados Unidos . Consultado el 22 de enero de 2018 .
- ↑ "El terremoto más profundo jamás detectado sacudió Japón a 467 millas de profundidad" . National Geographic . 26 de octubre de 2021. Consultado el 13 de enero de 2022 .
- Geofísica
- tectónica de placas
- Sismología
- Tipos de terremotos