Extrañas rocas precariamente equilibradas proporcionan pistas para pronosticar terremotos

Las rocas precariamente equilibradas (PBR) son formaciones que se encuentran en todo el mundo donde una roca delgada se balancea precariamente sobre una roca de pedestal. Se forman como bloques conservados en acantilados o cuando las rocas más blandas se erosionan y dejan atrás las rocas más duras. También pueden formarse cuando los deslizamientos de tierra o los glaciares en retirada los depositan en posiciones extrañas.

A pesar de su delicado acto de equilibrio, muchos PBR, como Brimham Rocks en Yorkshire o el Monumento Nacional Chiricahua en Arizona, han sobrevivido al terremoto durante miles de años. Por lo tanto, pueden decirnos el límite superior de la sacudida sísmica que se ha producido desde que se formaron por primera vez, una sacudida que, si fuera lo suficientemente fuerte, los habría hecho caer.

Al aprovechar los datos geológicos antiguos encerrados en los PBR de California, Colegio Imperial de Londres Los investigadores han iniciado la construcción de una nueva técnica para aumentar la precisión de las estimaciones de peligro para grandes terremotos hasta en un 49 por ciento.

Los modelos de peligro de terremotos estiman la probabilidad de futuros terremotos en un lugar determinado. Ayudan a los ingenieros a decidir dónde se deben construir puentes, presas y edificios y qué tan robustos deben ser, además de informar los precios de los seguros contra terremotos en áreas de alto riesgo.

Los hallazgos se publican hoy (1 de octubre de 2020) en Avances de AGU.

La autora principal Anna Rood, del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Imperial, dijo: “Este nuevo enfoque podría ayudarnos a determinar qué áreas tienen más probabilidades de experimentar un gran terremoto. Los PBR actúan como sismómetros inversos al capturar la historia sísmica regional que no estábamos presentes para ver, y nos dicen el límite superior de terremotos pasados ​​simplemente al no caer. Al aprovechar esto, proporcionamos datos de valor único sobre las tasas de terremotos raros de gran magnitud “.

Las estimaciones actuales de peligro de terremotos se basan en gran medida en observaciones como la proximidad a las líneas de falla y cuán sísmicamente activa ha sido una región en el pasado. Sin embargo, las estimaciones de terremotos más raros que han ocurrido durante períodos de 10,000 a 1,000,000 de años son extremadamente inciertas debido a la falta de datos sísmicos que abarquen esas escalas de tiempo y la subsiguiente dependencia de suposiciones rocosas.

Al contar átomos raros generados por rayos cósmicos en los PBR y modelar digitalmente las interacciones PBR-terremoto, los investigadores de Imperial han creado un nuevo método de validación de peligros sísmicos que podría incorporarse a modelos existentes para ajustar su precisión.

Relojes de rock

Para aprovechar la sismología del pasado, los investigadores se propusieron determinar la fragilidad (probabilidad de derrumbe debido al temblor del suelo) y la edad de los PBR en un sitio cerca de la planta de energía nuclear Diablo Canyon en la costa de California.

Utilizaron una técnica llamada datación por exposición superficial cosmogénica, contando el número de átomos de berilio raros formados dentro de las rocas por exposición prolongada a los rayos cósmicos, para determinar cuánto tiempo habían existido los PBR en su formación actual.

Luego utilizaron un software de modelado 3D para recrear digitalmente los PBR y calcular cuántos temblores de tierra podrían soportar antes de derrumbarse.

Luego se comparó la antigüedad y la fragilidad de los PBR con las estimaciones de peligros actuales para ayudar a aumentar su certeza.

Descubrieron que la combinación de sus cálculos con los modelos existentes redujo la incertidumbre de las estimaciones de peligro de terremotos en el sitio en un 49 por ciento y, al eliminar las estimaciones del ‘peor escenario posible’, redujo el tamaño promedio de los terremotos que se estima que ocurren una vez cada 10,000 años. en un 27 por ciento. También encontraron que los PBR se pueden conservar en el paisaje durante el doble de tiempo que se pensaba anteriormente.

Concluyen que este nuevo método reduce el número de suposiciones y, por lo tanto, la incertidumbre que se utiliza para estimar y extrapolar los datos históricos de terremotos para estimar el riesgo futuro.

El coautor del estudio, el Dr. Dylan Rood, del Departamento de Ciencias e Ingeniería de la Tierra de Imperial, dijo: “Estamos al borde de un gran avance en la ciencia de la predicción de terremotos. Nuestras técnicas de ‘reloj de roca’ tienen el potencial de ahorrar enormes costos en ingeniería sísmica, y vemos que se utilizan ampliamente para probar y actualizar las estimaciones de peligros específicas del sitio para áreas propensas a terremotos, específicamente en regiones costeras donde las fuentes sísmicas de control están en alta mar. fallas cuyos movimientos son intrínsecamente más difíciles de investigar “.

El equipo ahora está utilizando sus técnicas para validar las estimaciones de peligros para el sur de California, una de las regiones más peligrosas y densamente pobladas de los Estados Unidos.

Anna dijo: “Ahora estamos analizando PBR cerca de fallas de terremotos importantes como la falla de San Andrés cerca de Los Ángeles. También estamos estudiando cómo identificar qué datos, ya sean las tasas de deslizamiento de fallas o la elección de ecuaciones de sacudidas del suelo, están sesgando los resultados en los modelos de riesgo originales. De esta manera podemos mejorar aún más la comprensión de los científicos sobre los grandes terremotos “.

Referencia: “Las incertidumbres del peligro de terremoto mejoraron utilizando rocas precariamente equilibradas” por AH Rood, DH Rood, MW Stirling, CM Madugo, NA Abrahamson, KM Wilcken, T. Gonzalez, A. Kottke, AC Whittaker, WD Page, Peter J. Stafford, 1 de octubre de 2020, Avances de AGU.
DOI: 10.1029 / 2020AV000182