Los sismos, también conocidos como terremotos o movimientos telúricos, son una manifestación del dinamismo interno de la Tierra. Este fenómeno natural pone en evidencia las fuerzas tectónicas que actúan bajo la superficie terrestre. A lo largo de este artículo, exploraremos en profundidad conceptos como qué es un sismo, escalas de magnitud sísmica, foco sísmico, y mucho más, para proporcionar una visión integral sobre los terremotos y su impacto.
Tabla de Contenidos
¿Qué es un sismo o terremoto?
Un sismo o terremoto es una vibración de la Tierra causada por la liberación repentina de energía acumulada en el interior del planeta. Esta energía se genera por el fracturamiento de las rocas sometidas a tensiones tectónicas.
El término "sismo" proviene del griego seismos (agitación), mientras que "terremoto" deriva de las palabras latinas terra y motus (movimiento de tierra).
El punto donde se origina esta ruptura se llama foco o hipocentro, y su proyección vertical en la superficie terrestre es conocida como epicentro. Los movimientos telúricos pueden clasificarse como temblores (de menor intensidad) o terremotos (más intensos), dependiendo de la energía liberada.
¿Qué son las ondas sísmicas? La propagación del movimiento
Cuando ocurre un sismo, las rocas fracturadas generan ondas sísmicas que se propagan en todas direcciones. Estas ondas son responsables del movimiento que sentimos durante un terremoto y se clasifican en:
- Ondas primarias (P): Son longitudinales y las más rápidas. Las partículas se mueven en la misma dirección de propagación, comprimándose y expandiéndose alternativamente.
- Ondas secundarias (S): Son transversales y se propagan sacudiendo las partículas en ángulos rectos respecto a su dirección de movimiento.
- Ondas superficiales (L): Viajan a lo largo de la superficie terrestre y son responsables de los mayores daños en las estructuras. A medidad que viajan a lo largo del suelo, hacen que se mueva éste y todo lo que está sobre él, de manera parecida a como el oleaje oceánico empuja un barco.
Cada tipo de onda viaja a distintas velocidades, siendo las ondas P las más rápidas y las ondas L las más lentas.
¿Cómo se localiza un sismo?
La localización de un sismo requiere determinar la ubicación del epicentro. Este proceso se basa en la diferencia de tiempos entre la llegada de las ondas P y S a varias estaciones sismológicas.
Las ondas longitudinales, que son las mas veloces en propagarse, llegan primero a una estación sismológica que las transversales, y el tiempo de intervalo entre la llegada de las primeras (P) y la llegada de las segundas (S), será en función de la distancia entre la estación y el epicentro.
La profundidad del foco también es un factor importante en el estudio de los sismos, clasificándolos en:
- Sismos superficiales: Hasta 70 km de profundidad.
- Sismos de foco intermedio: Entre 70 y 300 km de profundidad.
- Sismos de foco profundo: Entre 300 y 700 km de profundidad.
¿Cómo se calcula el epicentro del sismo?
Se necesitan al menos tres estaciones para trazar círculos concéntricos cuyos radios correspondan a las distancias calculadas al epicentro; el punto donde se intersectan es la ubicación exacta del epicentro.
Los distintos grupos de ondas de un sismo determinado y de fuente conocida, se identifican en los sismogramas de numerosas estaciones (el sismograma es el registro de los movimientos sísmicos captados por el sismógrafo de la estación sismológica) .
Luego, los tiempos recorridos por las ondas P y S se tabulan y se construyen gráficos de tiempo - distancia, que pueden ser usados para determinar la distancia de la estación al epicentro de nuevos terremotos.
La localización del foco mismo del sismo es muy importante en el estudio de la tectónica de placas, porque indica la profundidad en que ocurre la ruptura y movimiento o desplazamiento de las rocas.
Escalas de magnitud sísmica
La energía liberada durante un sismo se mide mediante escalas de magnitud y de intensidad:
- Escala de Richter: Mide la magnitud basándose en la amplitud de las ondas sísmicas registradas. Es una escala logarítmica, lo que significa que un incremento de un grado representa un aumento diez veces mayor en amplitud.
- Escala de magnitud momento: Una versión refinada de la Escala de Richter, utilizada para sismos mayores.
- Escala de Mercalli modificada: Evalúa la intensidad en función de los efectos observados en la superficie, como daños estructurales y percepción humana.
Ver más sobre la Escala de Richter.
¿Qué son las placas tectónicas?
Según Alfred Wegner (1912), las placas tectónicas son doce grandes zonas en las cuales se divide la corteza terrestre y que están en continúo movimiento, por lo que se están modificando desde que la Tierra era una masa única, la cual se denominaba Pangea.
La teoría de las placas tectónicas explica la mayoría de los sismos. La corteza terrestre está dividida en grandes placas que flotan sobre el manto y están en constante movimiento. Los bordes de estas placas son zonas de alta actividad sísmica:
- Bordes divergentes: Las placas se separan, formando dorsales oceánicas.
- Bordes convergentes: Las placas chocan, causando subducción y sismos profundos.
- Bordes transformantes: Las placas se deslizan lateralmente, generando sismos superficiales.
¿Qué es la Intensidad de un sismo?
La intensidad de un sismo es la evaluación de la severidad del movimiento terrestre en una localidad determinada, o poder de destrucción. Se mide en relación a los efectos en la vida humana, y se basa en la apreciación personal del evaluador; se describe en términos del daño causado en los edificios, represas, puentes, y otras estructuras, que se pueden reportar rápidamente.
La intensidad de un sismo es, por lo tanto, una medida relativa, que varía de una locación específica a otra, y que dependerá de varios factores:
- Del total de la energía liberada,
- De la distancia al epicentro,
- De las condiciones geológicas del lugar (tipo de roca, estructuras, morfología, grado de consolidación del suelo, etc), y
- Del tipo y calidad de la construcción.
La intensidad se mide en grados, de acuerdo a escalas convencionales, dónde cada grado representa distintas condiciones de movimiento y daños a la construcción y objetos. Por ejemplo, en Chile se usa la escala internacional modificada de Mercalli, que contempla 12 grados diferentes.
¿Qué es la Magnitud de un sismo?
En cuanto a la magnitud de un sismo, ésta es una medida física indirecta de la cantidad de energía liberada en el hipocentro del sismo, y se obtiene a través de mediciones instrumentales en las estaciones sismológicas. Es una medida mucho mas precisa que la intensidad, la que está basada sólo en observaciones subjetivas de la destrucción en cada lugar.
La magnitud en cambio es una sola para cada sismo, y se determina a partir de la medición directa de la amplitud de las ondas con el período, hechas en los sismógramas.
Como se trata de una medida absoluta, no depende de la distancia en que se encuentre la estación. La totalidad de la energía de un terremoto puede ser calculada a partir de la amplitud de las ondas, y de la distancia del epicentro.
La magnitud de un sismo se expresa usando la Escala de Richter , que arbitrariamente asigna grado cero a los límites bajos de detección, y no tiene un límite superior. Cada grado de la escala representa, respecto al grado que le precede, un incremento en la amplitud de onda por un factor de 10.
La Escala de Richter vs. Escala de Magnitud Momento
En la Escala Richter, las vibraciones de un sismo con magnitud 2, es 10 veces mas grande en amplitud que un sismo con magnitud 1; y las vibraciones de un sismo con magnitud 8, es un millón de veces mas grande en amplitud que un sismo de magnitud 2.
Refinamientos recientes en la escala de magnitud de los sismos, buscan distinguir mejor las diferencias entre terremotos. Una modificación, llamada escala de magnitud momento, ha sido desarrollada con este propósito, y es hoy ampliamente la más usada para medir la magnitud de los sismos. Ella refleja, para los sismos mayores, de manera mas precisa la cantidad de energía liberada por éstos.
Igual que la Escala Richter estandar, las magnitudes de momento son logarítmicas y van de 0 a, mas o menos, 10 grados de magnitud, pero en su valor absoluto tienen una diferencia sólo despreciable.
El mayor terremoto registrado hasta hoy ha sido de grado 9.5 (1960, en el sur de Chile), considerándose "normales" los de grado 7.5. Terremotos mayores es poco probable que ocurran, debido a que las rocas no son suficientemente fuertes para acumular mas energía.
Clasificación de los terremotos
- Terremotos de colapso. Son terremotos de baja intensidad originados en cavidades subterráneas, y debido al colapso de las mismas.
- Terremotos de origen volcánico. Las erupciones volcánicas y los terremotos tienen el mismo origen, pero además, la explosión de gases en las erupciones volcánicas pueden originar terremotos que en general son de baja intensidad y que afectan a pequeñas superficies.
- Terremotos tectónicos. Son los de mayor intensidad y frecuencia, están originados por la ruptura violenta de las masas rocosas a lo largo de las fallas o superficies de fractura.
- Terremotos causados por explosiones. El hombre produce explosiones que a veces se pueden detectar a distancias considerables (pruebas nucleares), originando sacudidas sísmicas que pueden afectar a las estructuras de algunos edificios.
Riesgo sísmico, peligro sísmico y medidas de prevención
El primer efecto del terremoto es el movimiento del suelo y eventual ocurrencias de fallas superficiales.
El peligro sísmico incluye los efectos directos del movimiento del suelo y los secundarios, como:
- Deslizamientos de tierra.
- Tsunamis (olas oceánicas por efecto del sismo).
- Licuefacción del suelo.
- Solevantamientos y subsidencias, tanto locales como regionales.
- Incendios y daños estructurales.
- Avalanchas, provocadas por roturas de las redes de aguas.
- Surgencias, espontáneas de napas subterráneas o por fallas en las represas
Para minimizar los riesgos:
- Diseñar edificaciones resistentes a los sismos.
- Realizar simulacros y capacitaciones.
- Monitorear zonas de alto riesgo.
Predicción sísmica: ¿Es posible?
Aunque predecir un sismo con exactitud es complicado, se pueden identificar patrones y zonas de alto riesgo basándose en datos históricos y geofísicos. Métodos como el monitoreo de microfracturas y la observación de anomalías geológicas han mostrado resultados prometedores.
La predicción es un asunto difícil. No obstante, se lograron algunos estudios exitosos en esta materia en China y en los Estados Unidos:
- En China, se ha informado de 15 aciertos en total (no obstante esta información, en occidente se duda de que ésta sea cierta, como también hay dudas de la efectividad de los métodos empleados). Las predicciones en China han estado basadas fundamentalmente en observaciones del comportamiento de animales y en cambios producidos en los niveles fráticos. (se le presta mucha antención al período de baja, cuando el tiempo de recurrencia ha sido largo. La población completa está organizada en torno al proceso de la predicción).
- En Estados Unidos , los estudios se han basado en la teoría de la dilatación o deformación previa a que es sometida la roca. La roca se hincha antes de romperse, y numerosas microfracturas comienzan a producirse en medio del “stress” de fractura, generándose diferencias en algunas de las propiedades de las rocas, como ser en la resistencia eléctrica, la velocidad de las ondas sísmicas, el gas radón, y otros.
Predecir un sismo involucra 3 parámetros bién condicionados:
- Indicar el lugar donde ocurrirá el próximo sismo,
- El momento en que ocurrira (fecha y hora), y
- Estimar la magnitud que tendrá.
En general, la localización y el momento en que ocurrirá un sismo, no pueden ser predecidos con exactitud; tampoco su magnitud.
Sin embargo, el riesgo sísmico puede ser avaluado, a partir de datos históricos y mediciones instrumentales, y establecer zonas sísmicas de alto riesgo, preparándolas para enfrentar futuros terremotos, y minimizar así los eventuales efectos (destrozos) en las construcciones y la población.
Una manera de estimar aproximadamente cuando puede ocurrir un sismo, es conociendo bién la historia sísmica de una región, donde con ciertos parámetros geofísicos se puede estimar el tiempo de recurrencia (tr) de un sismo mayor, con mas o menos un 25% de error.
Después de un sismo mayor, el número de eventos y la energía disminuyen con el tiempo, hasta alcanzar un período de quietud, que comúnmente se altera previo a la recurrencia del sismo mayor; las réplicas son acomodamientos bién conocidos en la zona de un temblor, pero, para determinar el carácter de precursor, hay que compararlas con registros sísmicos anteriores.
Terremotos y tectónica de placas
La mayoría de los sismos ocurren en los limites de placas, y a partir de su distribución se pueden delinear fácilmente los bordes de las placas.
Sismos de focos superficiales coinciden con la cresta de las dorsales oceánicas y con las fallas transformantes entre segmentos de dorsales.
Los sismos en los márgenes de placas convergentes se distribuyen en zonas inclinadas bajo el continente adyacente o arcos de islas; estos planos inclinados están caracterizados por sismos de focos superficiales, intermedios y profundos, y su distribución define lo que se conoce como el Plano de Benioff.
Movimientos de fallas asociados a sismos a lo largo de bordes de placas, muestran la dirección actual del movimientos de las placas.
Sismos intraplacas, lejos de los bordes de la placa, son poco frecuentes , y cuando ocurren son de baja a intermedia magnitud y, normalmente, superficiales. Se conocen sin embargo sismos históricos intraplacas de mediana magnitud, que han causado grandes destrozos y víctimas.
Las ondas sísmicas y el interior de la Tierra
Sólo después que se conocieron las características y el comportamiento de las ondas sísmicas que atraviesan la tierra, y tener una verdadera radiografía de su interior, se pudo probar como era su interior y formular un modelo de su estructura y composición. Esta información, que proveen las ondas sísmicas, puede ser analizada en los sismogramas.
Si la tierra fuese homogénea en su interior, las ondas sísmicas viajarían a velocidades constantes, y en una dirección siempre perpendicular al frente de onda, como un rayo sísmico.
Las investigaciones demostraron, sin embargo, que las ondas sísmicas aumentan y cambian notablemente sus velocidades y direcciones al atravesar la Tierra.
Adicionalmente, al ocurrir un sismo, en una ancha zona en el hemisferio opuesto, que se conoce como zona de sombra, no se detectan las ondas sísmicas p y s (entre los 103° y 143° del foco), y mas alla de los 143°, se detectan sólo las ondas p (entre los 143° y 180°) .
La velocidad de las ondas sísmicas varían de acuerdo al medio por donde avanzan, y se conoce que, tanto la densidad como la elasticidad del medio, son las dos propiedades físicas determinantes de esta particularidad.
En zonas superficiales de la corteza, las ondas p viajan a velocidades de 5.4 km/seg a 6.3 km/seg, y las ondas s lo hacen de 3.3 km/seg a 3.7 km/seg
Al llegar al límite corteza - manto las ondas p han aumentado bruscamente a velocidades que llegan a 8 km/seg , y las ondas s a 4.5 km/seg.
En el manto, luego de una brusca disminución a los 100 km de profundidad, las ondas sísmicas aumentan lenta y progresivamente sus velocidades, hasta alcanzar las ondas p 13.7 km/seg, y las ondas s 7.3 km/seg, al llegar al nucleo.
En el nucleo la velocidad de las ondas p cae bruscamente a 8 km/seg, para volver a remontar, y las ondas s se pierden.
¿Qué hacer cuando ocurre un movimiento sísmico?
Existen leyes de seguridad que varían de acuerdo a las zonas sísmicas en las cuales se encuentren las poblaciones, pero de igual forma existen ciertas reglas que de manera universal deben cumplirse:
- Al momento de un sismo debe mantenerse la calma.
- Si se está dentro de una edificación, ésta debe poseer salidas de emergencias. Evita utilizar ascensores.
- Colocarse debajo de los marcos de la puerta y dentro de los baños y alejarse de estructura frágiles como el vidrio. En las calles, alejarse de estructuras como postes, semáforos y demás objetos similares es una medida de seguridad.
- Salir de edificaciones y estructuras en mal estado, como casas viejas, con filtraciones o que están ubicadas cerca de superficies que puedan deslizarse o ceder con facilidad.
Conclusión
Un mejor entendimiento de qué es un sismo o terremoto, junto con los avances en tecnología y prevención, puede salvar vidas y minimizar daños. Aún queda mucho por aprender sobre estos fenómenos naturales, pero la preparación y la educación son herramientas clave para enfrentar sus efectos.