Un evento sísmico y su posterior radiación en forma de ondas sísmicas, se produce como consecuencia de una liberación repentina y espontánea de energía acumulada en el interior de la tierra. Para la mayoría de los sismos importantes, la energía potencial acumulada está asociada a un aumento paulatino de tensiones y deformaciones en torno a zonas de fallas. Durante la ocurrencia de un sismo, una fracción de la energía original se libera en forma de ondas sísmicas. El resto se consume como resultado del roce entre ambas caras de la falla, en forma de energía calórica, mecánica, etc.

Grandes terremotos se repiten en una misma zona con intervalos de decenas o centenas de años. En Chile este período de recurrencia es del orden de un siglo. Luego de ocurrido un gran terremoto, se inicia un largo proceso de acumulación de energía, de deformación de las rocas litosféricas, que culmina con la ocurrencia de un nuevo gran sismo completando lo que se conoce como un ciclo sísmico. Este ciclo se acostumbra a subdividir en tres períodos: presísmico, cosísmico y postsísmico, los que se identifican respectivamente con los procesos de acumulación de energía, liberación de energía (terremoto) y ajuste final acompañado de réplicas.

El largo período presísmico se caracteriza por una lenta deformación de las rocas al interior de la futura zona hipocentral, que se traduce además en una paulatina, lenta e imperceptible deformación de la superficie terrestre. El período cosísmico es de muy corta duración, no más de algunos minutos, y en él se desarrolla el proceso de ruptura sobre la superficie de falla. En breves instantes, a partir de un punto inicial de ruptura, el hipocentro, se generaliza el fallamiento de la roca caracterizado por un desplazamiento relativo de algunos metros de los bloques rocosos a ambos lados de la superficie de falla. La ruptura puede abarcar cientos de kilómetros a lo ancho y largo de la falla, y suele causar deformaciones topográficas permanentes fácilmente identificables. El período postsísmico se caracteriza por una acomodación final de las tensiones remanentes en la zona hipocentral, lo que se manifiesta en una gran cantidad de sismos conocidos como réplicas.

Uno de los casos más extraordinarios de deformaciones superficiales cosísmicas se produjo con ocasión del terremoto del 22 de mayo de 1960 en el sur de Chile. Casi 1000 kilómetros de costa, entre Puerto Saavedra y la Península de Taitao sufrió un hundimiento permanente de 2 a 3 metros en promedio y algunas islas (Mocha, Guafo, Guamblin) experimentaron levantamiento de hasta 8 metros. Las consecuencias de estos cambios topográficos permanentes fueron de extraordinaria importancia, después de casi 40 años, todavía permanecen terrenos inundados que no han podido ser recuperados.

La situación descrita no es nueva. La historia sísmica de Chile muestra que en numerosas ocasiones las costas han experimentado solevantamientos o hundimientos detectables a simple vista. Varios terremotos fueron acompañados además por tsunamis o maremotos, cuyo origen está relacionado justamente con deformaciones bruscas del fondo marino. Terrazas marinas a lo largo de nuestras costas atestiguan que estos movimientos no sólo han ocurrido en períodos históricos, sino que se vienen produciendo desde la iniciación del proceso de subducción de la placa de Nazca bajo el continente sudamericano, proceso tectónico de dimensiones globales que constituye la causa primaria de la generación de terremotos de nuestro planeta.

Miles de años, decenas de miles de años son períodos de tiempo muy cortos en la historia geológica terrestre. Los procesos tectónicos no evolucionan muy rápidamente, de manera que sus características pueden considerarse estacionarias en períodos cortos. Chile es un país de temblores y así permanecerá sin variaciones apreciables en los próximos milenios. Más aún, los sismólogos han acumulado recientemente evidencias que reafirman la idea que los grandes terremotos se repiten casi siempre en los mismos lugares geográficos, con características y efectos similares y con períodos de recurrencia más o menos constantes.


La brecha sísmica

Se define como brecha o hiatus sísmico a una zona geográfica reconocida como sísmica, pero donde ha transcurrido un tiempo muy largo sin que la región haya experimentado un sismo importante. La brecha sísmica es, en cierto modo, la primera aproximación a una predicción. La predicción de un sismo sólo es tal, si simultáneamente se especifica el lugar donde ocurrirá el temblor (zona epicentral), la fecha de ocurrencia y el tamaño (magnitud). No constituye predicción, por ejemplo, si se anuncia un gran terremoto en un lugar determinado pero no se especifica cuándo ocurrirá; o si se aventura una fecha o lugar pero no se indica el tamaño (pequeños sismos imperceptibles ocurren más de uno diariamente).

La brecha sísmica puede considerarse como una predicción poco precisa, ya que, con ella, se especifican la zona epicentral aproximada, una estimación de la magnitud del terremoto - proporcional al área que cubre la brecha - y una estimación de la proximidad de la ocurrencia a partir del espacio de tiempo transcurrido desde el último gran sismo.

Se han hecho enormes esfuerzos para hacer uso de concepto de brecha sísmica y definir áreas de la tierra potencialmente expuestas a la ocurrencia de grandes terremotos a corto y mediano plazo.

Así, en la última década se han clasificado e identificado en el mundo zonas con diferente "potencial sísmico", a partir del registro histórico mundial. En orden descendente en cuanto al peligro de ocurrencia de un gran terremoto, se distinguen 5 categorías:

1. Sitio donde ocurrió un gran terremoto hace más de 100 años, máximo potencial sísmico.

2. Sitio de un gran terremoto menos de 100 años, pero mayor de 30 años atrás.

3. Sitio con registro histórico incompleto, pero cuyo potencial para generar un gran sismo no puede descartarse a priori.

4. Sitio sin registro histórico de grandes sismos y cuyas características tectónicas no parecen ser favorables para la generación de grandes sismos.

5. Sitio donde un gran sismo ocurrió hace más de 30 años.

Haciendo uso de esta clasificación de "Potencial sísmico" se llega a la conclusión que el norte de Chile - Sur del Perú, cumple con las características de la categoría 1. Los últimos grandes terremotos (M> 8) ocurrieron el siglo pasado (1868 Arica, 1877 Iquique) y desde entonces no hemos tenido eventos semejantes en esa zona.

Las regiones Copiapó - Vallenar (terremoto de Atacama, 1922), Talca (1928) y Chillán (1939) la siguen en este recuento. La región de Valdivia - Puerto Montt se le considera en categoría 5- por haber experimentado el sismo de 22 de mayo (M = 9.5) hace menos de 40 años. La brecha en Valparaíso, zona que permanecía inactiva desde 1906, se reactivó con ocasión del terremoto de marzo de 1985, por lo que hay fundadas esperanzas de que un sismo de grandes proporciones en la zona central no ocurra en las próximas décadas.

A pesar del increíble avance de la sismología a partir de los años 60, cuando se postuló por primera vez la idea de la tectónica de placas, es poco lo que sabemos sobre las características de los grandes terremotos. La tasa de ocurrencia es muy baja y ha habido pocas oportunidades para el estudio de grandes eventos. Tal es así, que el terremoto de Valparaíso del 3 de marzo de 1985 aportó información de gran valor para la sismología e ingeniería antisísmica mundial por la importante concentración de instrumentos, especialmente acelerógrafos, que habían sido instalados entre los ríos Aconcagua y Maule, hace algunos años, a raíz justamente de que esta zona presentaba características de alto potencial sísmico (el último terremoto había ocurrido en 1906 y se conocían terremotos históricos en 1822, 1730, 1647).


La difícil predicción

A pesar de que en la actualidad es aún difícil y riesgoso aventurar predicciones de sismos por insuficiencia de antecedentes relacionados con los procesos que dan origen a la ruptura en la superficie de falla, no se pueden desconocer los progresos que se han alcanzado en este campo. La tectónica de placas postulada originalmente por Alfred Wegner - que mostraba diferencias fundamentales respecto al concepto actual - en su célebre publicación "El origen de los continentes y océanos" en el año 1922, constituye la base para todo el pensamiento moderno sobre predicción sísmica. A partir de ella y del fenómeno conocido como "dilatancia" en mecánica de rocas, se han elaborado una infinidad de métodos que al menos en teoría debieran permitir reconocer con alguna antelación razonable la ocurrencia de un sismo.

Por "dilatancia" se entiende un fenómeno no lineal que se hace presente en la roca sometida a esfuerzos durante las instancias previas a la ruptura, y se manifiesta por un aumento de volumen de la roca producto de la aparición de gran cantidad de microfacturas. Este efecto desencadena a su vez una serie de fenómenos secundarios como el aumento de la permeabilidad del material sometido a esfuerzo, cambios en algunas propiedades como la susceptibilidad magnética, la velocidad de las ondas sísmicas, la conductibilidad eléctrica, la densidad. Se observan también fenómenos piezoeléctricos, cambios en el nivel de las aguas subterráneas, aumento de la concentración de gas radón en dichas aguas, deformación de la superficie terrestre en la zona epicentral, aumento o disminución de la sismicidad normal de la roca, etc. Todos estos cambios, aunque pequeños, son en teoría susceptibles de ser medidos instrumentalmente, y por supuesto se ha comprobado también que en circunstancias favorables es posible que los animales y seres humanos puedan "sentir" algunos de estos fenómenos o combinaciones de ellos. Lamentablemente la teoría de la dilatancia combinada con la tectónica de placas no es todavía suficientemente entendida en sus detalles, y es por ello que muchos sismos han ocurrido sin haber sido predichos, y muchas predicciones han resultado fallidas. Los sismólogos seguirán trabajando intensamente para lograr este tan anhelado objetivo. Por el momento parece ser que los sismos se comportan como muchos seres humanos: conducta impredecible. Pero en el fondo, como bien nos lo hacen saber los estudiosos del comportamiento humano, lo impredecible es producto de un conocimiento insuficiente.

Tenemos que estudiar más, observar y medir estos fenómenos naturales con un continuado entusiasmo. Instalar estaciones sismológicas, acelerógrafos, inclinómetros, magnetómetros, gravímetros, etc., para acumular antecedentes que permitan en un futuro no temerles a los temblores sino que poder utilizar este fenómeno de la naturaleza como atracción turística anunciando el día y lugar del próximo sismo para que el extranjero pueda disfrutarlo desde lugares de observación especialmente acondicionados para ello.

Mientras tanto, es preciso hacer un seguimiento sistemático de un ciclo sísmico (pre, co y postsísmico). Como se dijo anteriormente el terremoto de Valparaíso fue muy bien registrado en nuestros instrumentos. El conjunto de datos así obtenidos constituye una fuente casi inagotable de información y de generación de nuevo conocimiento. Hasta el momento, nunca en ningún lugar de la tierra se han podido registrar acelerogramas a poca distancia del foco producido por un sismo de magnitud mayor que 8 en la escala de Richter. Se especula cuáles podrían ser los movimientos del suelo extrapolando información de sismos menores (Magnitud mayor que 7), y de algunos de magnitud mayor que 7.5 y sólo uno de magnitud igual a 7.8 (terremoto de Chile el 3 de marzo de 1985). Se desconoce el grado de atenuación de los movimientos con la distancia; no está claro cómo influyen los diferentes tipos de suelo; se postula que las aceleraciones máximas estarían acotadas, es decir, habría una saturación a partir de una cierta magnitud, lo que significaría que a partir de cierta magnitud los movimientos del terreno no seguirían aumentando. Sólo la duración sería mayor.

Los parámetros indicados son de extraordinaria importancia en ingeniería antisísmica pero no han podido ser medidos hasta el momento para sismos de magnitud Richter mayores que 8. Es por ello que tiene gran significación poder monitorear la zona norte de Chile - sur del Perú, cuya historia sísmica se muestra en la tabla N°1. Ello permitiría obtener información de mucho valor científico y aplicado de las etapas pre, co y postsísmicas de un sismo importante aunque para ello sea necesario esperar algunas décadas. Más aún, si en el futuro cercano los métodos de predicción progresaran más rápido que lo previsto, la información obtenida en la 1a y 2a regiones del país podría ser de utilidad para una posible predicción del terremoto del que tanto se ha hablado en los últimos años.

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Principales consideraciones en alerta de tsunami o maremotos

A pesar del desarrollo del Sistema de Alerta a lo ancho de todo el océano Pacífico, el que usa las más sofisticadas técnicas de detección, medidas y comunicación, en gran cantidad de países, incluyendo el nuestro, existen aún variados obstáculos en una rápida difusión de la alerta, especialmente a poblados, puertos, caletas y balnearios donde las redes de comunicación aún no llegan, o bien, donde la educación antitsunámica no existe. En tales áreas, es esencial que la población local sea informada acerca de lo que son y significan estas olas, aprenda a reconocer los signos que presagian la proximidad de un tsunami y puedan tomar acciones preestablecidas, o de su propia iniciativa.

Un ejemplo del tipo de información que puede ayudar en tales situaciones son las siguientes reglas sobre seguridad antitsunámica, entregadas por el Departamento de Comercio de los Estados Unidos, que son aceptados ampliamente por la comunidad ribereña de la Cuenca del Pacífico. A saber:

No todos los terremotos causan tsunamis, pero los más grandes pueden particularmente hacerlo. Cuando usted escuche que un terremoto ha ocurrido, permanezca preparado para una emergencia de tsunami.

Un temblor fuerte en el área donde usted vive es una alerta natural de tsunami. No permanezca en las playas o cerca del mar.

Un tsunami no es una sola ola, sino una serie de olas, que pueden atacar varias horas. Permanezca fuera de las áreas de peligro hasta que una autoridad competente le indique que puede regresar.

La proximidad de un tsunami se puede percibir por un notorio recogimiento o bien aumento del nivel de las aguas, más allá de lo que acostumbramos ver en nuestras costas. Esta es una señal natural de la presencia de un tsunami y usted debe tomar precauciones inmediatamente.

Un pequeño tsunami en una playa puede alcanzar proporciones gigantescas pocos kms. más allá. Que el modesto tamaño del que usted vio no le equivoque respecto de otros.

El sistema nacional e internacional de alerta de tsunami no entrega falsas alarmas cuando se entrega un boletín de alerta; el tsunami existe.
El tsunami de mayo de 1960, originado en las costas de Valdivia, en Chile, mató 61 personas en Hilo, Hawai, las cuales seguramente pensaron que era otra falsa alarma.

Todos los tsunamis, igual que los huracanes, son potencialmente peligrosos y destructivos aún cuando ellos no siempre dañan todas las costas que atacan.

Nunca vaya a la playa a observar un tsunami. Cuando usted pueda ver la ola que se genera, será tarde para escapar, pues son muy rápidas.

Más tarde o temprano los tsunamis arribarán a cada costa en el amplio océano. Serán suministradas señales de alerta si usted vive muy próximo a la línea costera.

Durante una emergencia, la policía, defensa civil, bomberos, las instituciones encargadas por la autoridad marítima o gubernamental, tratarán de salvarle su vida.


Entregue a ellos toda su cooperación.

Una última recomendación que no es universal, pero que como chilenos podemos adoptar. Cada ciudadano que vive en las proximidades de la playa, debe comprometerse a transmitir a sus vecinos la señal de alerta que él escuchó o recibió, de esta manera tendremos la certeza de que se establecerá una cadena de información y ayuda fraterna que nos permitirá vivir y gozar de la cercanía del mar en un ambiente seguro.


Jorge Ramírez Fernández
Jefe proyecto

"Maremotos y Tsunami en las Costas del norte de Chile",
Facultad de Ingeniería Universidad de Antofagasta.


Bibliografía

* RAMIREZ F. JORGE. "TSUNAMI". Revista Geográfica de Chile. Terra Australis, 29-39 Santiago, Chile, 1986.

* -UNITED NATIONS. "Disaster Prevention and Mitigation". Annex Il. Tsunami. United Nation. N. York 1978.

* -U.S. DEPARTMENT OF. COMMERCE. "Communication Plan for the Tsunami Warning System,". Eleventh Edition. Ewa Beach, Hawai, December, 1987.

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Magnitud versus intensidad

La magnitud, escala de Richter, es una medida del tamaño del sismo y de la energía liberada. Se mide haciendo uso de los registros de un sismógrafo. La escala es tal que el aumento de un grado de magnitud significa un aumento 30 veces en la energía liberada. Dos grados de diferencia en magnitud corresponden a un cambio de 30 x 30, es decir, 900 veces. En otras palabras: un sismo de magnitud 7 es equivalente a 900 sismos de magnitud 5. El terremoto del 22 de mayo de 1960 en Chile es el mayor sismo registrado en el mundo en la era instrumental (últimos 100 años). Su magnitud fue 9.5 y por lo tanto comparable a 900 terremotos del tipo La Ligua de 1971, que tuvo una magnitud de sólo 7.5.

La intensidad, escala de Mercalli modificada, es una medida de los efectos producidos por un sismo. Como es natural los efectos son mayores en el epicentro, donde la intensidad es por lo tanto mayor, y disminuye a medida que nos alejamos de él. La escala de Mercalli es de doce grados. La escala de Richter, en cambio, no tiene tope. Un sismo tiene una sola magnitud, en cambio, a cada lugar se les puede asignar una intensidad de acuerdo a los efectos y daños observados.

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El fenómeno de la dilatancia

Debido a que en la generación de los grandes terremotos están involucrados grandes volúmenes de roca de la corteza terrestre y manto superior, es lógico esperar que algún tipo de alarma o anomalía, detectable instrumentalmente o por otros medios, pueda ser observada algún tiempo antes de la ocurrencia de los sismos. La búsqueda de fenómenos precursores, durante las últimas tres décadas, se ha hecho tarea rutinaria en muchos países. Los resultados han sido prometedores en cuanto a la cantidad y diversidad de anomalías detectadas. Sin embargo, estas no han podido, ser interpretadas consistentemente, lo que ha hecho perder credibilidad a las aseveraciones optimistas en el sentido de que la predicción está en el umbral de hacerse realidad.

Sin embargo, los estudiosos han encontrado algunas teorías que explicarían cualitativamente y cuantitativamente gran parte de los fenómenos premonitores detectados. La observación más persistente es la de cambios de sismicidad y cambios de velocidad de propagación de ondas sísmicas, previas aun temblor o terremoto. La explicación de estos cambios precursores ha sido estudiada detenidamente por varios grupos de sismólogos en los EE.UU., Unión Soviética, Japón y China. Todo parece residir en una característica todavía poco conocida de las rocas, llamada dilatancia. Así se conoce una propiedad que muestran ciertas rocas, de expandirse en volumen cuando son sometidas a altas tensiones. Al inducir deformaciones grandes en una roca, más allá del régimen elástico, aparecen pequeñas fisuras que al aumentar en número producen un aumento del volumen de poros y un consiguiente desplazamiento del agua intersticial desde rocas del entorno.

En los inicios de la dilatancia, el agua de los alrededores fluye más lentamente que lo necesario para llenar las nuevas fisuras. Las rocas se alejan de su punto de saturación al haber más poros que agua disponible. Con ello, la velocidad de las ondas disminuye, como se aprecia en la figura. Con el tiempo, la producción de fisuras va disminuyendo y da tiempo al agua de zonas adyacentes para fluir hacia la zona deformada hasta saturarla. Esto permite la recuperación de la velocidad de las ondas a su valor normal. Simultáneamente, con la saturación aumenta la presión en los poros, lo que debilita la roca, desencadenándose un sismo. El mecanismo de la dilatancia puede ser comparado con el bombeo. Se inicia con una reducción de la presión del líquido por el aumento de fisuras y después permite su aumento mediante flujo de agua de los alrededores. La inducción de sismos por aumento de presión del fluido contenido en los poros permitió explicar la generación de temblores artificiales en la región de Denver, Colorado, a raíz de la introducción de líquidos a presión en pozos profundos.

La dilatancia tiene la virtud de explicar otros fenómenos comúnmente observados antes de la ocurrencia de un sismo. El aumento de volumen debiera producir deformaciones (hundimientos y solevantamientos) en el epicentro, lo que efectivamente se ha observado y se muestra gráficamente en la figura como deformaciones geodésicas, cambios de altura e inclinaciones de la superficie terrestre. Además, como la dilatancia viene acompañada de un flujo de agua hacia la zona dilatada, la resistividad eléctrica de la roca sufre cambios, ya que el agua es mejor conductora de la corriente eléctrica que las rocas. El mismo influjo de agua induce un aumento de la concentración del elemento radioactivo gaseoso radón, que tiene una vida media de sólo algunos días. Los cambios previos de la sismicidad en la zona sometida a dilatancia se explican también por los cambios de la resistencia a la ruptura y generación de fisuras. Las anomalías en los campos magnéticos y eléctricos se explican por fenómenos piezo eléctricos y piezo magnéticos que acompañan a los aumentos de presión a que va siendo sometida la zona epicentral. Conocida es la propiedad piezo eléctrica del cuarzo usada en ciertos encendedores de cigarrillos. El mismo efecto se produce en gran escala y lentamente en el interior de la tierra.

Como se ve, prácticamente todos los fenómenos premonitores observados pueden ser explicados por una teoría unificadora: Dilatancia-Saturación. Pero también se ha constatado que el tiempo de duración de los fenómenos precursores aumenta proporcionalmente al tamaño del sismo que se avecina. Las anomalías mostradas en la figura se observan sólo algunos días antes de un sismo pequeño y años o decenas de años antes de un gran terremoto. En muestras de rocas sometidas a presión en laboratorio, el fenómeno previo dura sólo segundos o décimas de segundo. La explicación para esta relación, reside en parte en el tiempo necesario para permitir que el agua escurra desde los alrededores a la zona afectada por la dilatancia. El tiempo requerido para esta difusión aumenta naturalmente con el tamaño de la zona dilatada y por consiguiente con el tamaño del futuro temblor.

Es interesante hacer notar que la dilatancia-saturación contiene de algún modo las herramientas necesarias para predecir fecha, lugar y magnitud del sismo. Sin embargo, por el momento, la teoría esconde aspectos desconocidos que no permiten hacer uso de ella todavía. El desconocimiento del detalle fino de la estructura interna de la corteza terrestre, sus heterogeneidades, sumadas a la insuficiente instrumentación para observar el proceso de la dilatancia minuciosamente, ha impedido contar con un método de predicción de sismos.

La esencia de la dilatancia se puede ilustrar muy bien con el ejemplo de la arena húmeda de las playas. Al caminar por la zona saturada de agua dejada por las olas, se observa que la zona que rodea la huella dejada por nuestra pisada aparece inicialmente totalmente seca para rápidamente retornar a su humedad inicial una vez retirado el pie. Sin embargo la huella misma aparece más mojada que antes. La explicación es simple: la arena inundada por la ola se acomoda adoptando una configuración de máxima compactación. Prácticamente no quedan huecos intersticiales. La deformación posterior inducida por la pisada aumenta el número de huecos forzando a los granos a desplazarse lateralmente o hacia arriba asumiendo una configuración menos compacta (dilatancia). Esto permite el flujo de agua de los alrededores de la pisada hacia la huella, aumentando la humedad de la huella y disminuyendo la de las zonas adyacentes. Con el tiempo, agua proveniente de zonas aún más lejanas restablecen el agua de la zona seca en torno a la pisada y la huella misma aparece con agua aflorando (saturación).

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