La transferencia de tensiones de Coulomb es un proceso geológico relacionado con los sísmicos de cambios de tensiones en el material circundante causados por eventos de deformación locales discretos. [1] Utilizando desplazamientos mapeados de la superficie de la Tierra durante los terremotos , los cambios de tensión de Coulomb calculados sugieren que la tensión aliviada durante un terremoto no sólo se disipa sino que también puede moverse hacia arriba y hacia abajo en los segmentos de falla , concentrándose y promoviendo temblores posteriores. [2] Es importante destacar que los cambios de tensión de Coulomb se han aplicado a modelos de pronóstico de terremotos que se han utilizado para evaluar los peligros potenciales relacionados con la actividad sísmica. [1] [2] [3] [4] [5]
El criterio de falla de Coulomb requiere que la tensión de Coulomb exceda un valor σ f definido por la tensión cortante τ B , la tensión normal σ B , la presión de poro p y el coeficiente de fricción μ de un plano de falla, tal que
También se supone a menudo que los cambios en la presión del fluido intersticial inducidos por cambios en la tensión son proporcionales al cambio de tensión normal a través del plano de falla . [6] Estos efectos se incorporan a un coeficiente de fricción efectivo μ', tal que
Esta simplificación permite que el cálculo de los cambios de tensión de Coulomb en un plano de falla sea independiente del campo de tensión regional, pero depende de la geometría de la falla, la sensación de deslizamiento y el coeficiente de fricción.
La importancia de los cambios de tensión de Coulomb se descubrió cuando se utilizaron los desplazamientos mapeados de los movimientos de fallas vecinas para calcular los cambios de tensión de Coulomb a lo largo de las fallas. Los resultados revelaron que la tensión liberada en las fallas durante los terremotos no simplemente se disipó, sino que también se movió hacia arriba y hacia abajo en los segmentos de la falla. Además, los lóbulos mapeados de tensión de Coulomb aumentada y disminuida alrededor de fallas locales exhibieron tasas de sismicidad aumentadas y disminuidas respectivamente poco después de los terremotos vecinos, pero eventualmente regresan a su tasa de fondo con el tiempo. [7] [8]
El desencadenamiento de tensión describe la ruptura sensible de fallas debido a aumentos en la tensión de Coulomb causada por eventos de deformación exógena. [1] Aunque los desplazamientos vecinos a menudo producen cambios de tensión de pequeña magnitud, las áreas con estados de tensión de Coulomb perturbados se han utilizado con éxito para explicar la distribución espacial de la sismicidad de las réplicas provocadas por la tensión .
El 28 de junio de 1992, un terremoto de magnitud 7,3 que se produjo cerca de Landers, California , fue seguido (unas tres horas más tarde) por el terremoto de magnitud 6,5 que presagiaba el Big Bear a 40 km de distancia. Los cambios de tensión de Coulomb calculados de ambos terremotos mostraron un lóbulo hacia el oeste de 2,1 a 2,9 barras de mayor tensión de Coulomb como resultado del desplazamiento asociado con ambos terremotos. De las aproximadamente 20.000 réplicas que ocurrieron 25 días después del 28 de junio dentro de un radio de 5 km, más del 75% ocurrieron en áreas donde la tensión de Coulomb había aumentado y menos del 25% ocurrieron en áreas donde la tensión de Coulomb había disminuido. [1]
Otro estudio de caso exitoso de predicción de terremotos ocurrió a lo largo del sistema de fallas del norte de Anatolia en Turquía . De 1939 a 1999, el sistema de fallas de Anatolia había sido testigo de diez terremotos de M6,6 o más. La evolución de los cambios de tensión de Coulomb a lo largo de la falla de Anatolia del Norte como resultado de estos terremotos mostró que 11 de las 13 rupturas ocurrieron en áreas de mayor tensión de Coulomb causada por una ruptura previa. [3] [4] Este método también se ha utilizado para predecir la sismicidad alrededor de volcanes activos sometidos a variaciones significativas de tensión en la cámara de magma. [9]
Aunque las agencias gubernamentales no utilizan ningún modelo oficial de predicción de transferencia de tensiones de Coulomb, los estudios geológicos a menudo analizan las amenazas de terremotos utilizando la teoría de tensiones de Coulomb. A modo de ejemplo, el último de los trece terremotos anteriores a lo largo de la falla de Anatolia del Norte en Turquía , cerca de la ciudad de Duzce, fue predicho con éxito por los geólogos locales antes de que ocurriera la ruptura. Esto permitió a los ingenieros evacuar estructuras inestables y limitar daños importantes. [2] Los científicos estiman que la probabilidad de que se produzca otro terremoto a lo largo del sistema de fallas de Anatolia es del 62% en los próximos 30 años y se producirá amenazadoramente cerca de Estambul. [3]
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