En sismología , una réplica es un terremoto más pequeño que sigue a un terremoto más grande, en la misma área del choque principal, causado a medida que la corteza desplazada se ajusta a los efectos del choque principal. Los grandes terremotos pueden tener cientos a miles de réplicas detectables instrumentalmente, que disminuyen constantemente en magnitud y frecuencia de acuerdo con un patrón consistente. En algunos terremotos, la ruptura principal ocurre en dos o más pasos, lo que resulta en múltiples choques principales. Estos se conocen como terremotos dobletes y, en general, se pueden distinguir de las réplicas por tener magnitudes similares y formas de onda sísmicas casi idénticas .
La mayoría de los temblores secundarios se producen en toda la zona de ruptura de la falla y se producen a lo largo del plano de falla o a lo largo de otras fallas dentro del volumen afectado por la tensión asociada con el temblor principal. Por lo general, los temblores secundarios se encuentran hasta una distancia igual a la longitud de ruptura desde el plano de falla.
El patrón de réplicas ayuda a confirmar el tamaño del área que se deslizó durante el terremoto principal. Tanto en el terremoto del Océano Índico de 2004 como en el terremoto de Sichuan de 2008 , la distribución de las réplicas en cada caso mostró que el epicentro (donde se inició la ruptura) se encontraba en un extremo del área final de deslizamiento, lo que implica una propagación de ruptura fuertemente asimétrica.
Las tasas y magnitudes de las réplicas siguen varias leyes empíricas bien establecidas.
La frecuencia de las réplicas disminuye aproximadamente con el tiempo inverso después del temblor principal. Esta relación empírica fue descrita por primera vez por Fusakichi Omori en 1894 y se conoce como la ley de Omori. [1] Se expresa como
donde k y c son constantes que varían entre secuencias de terremotos. Utsu propuso en 1961 una versión modificada de la ley de Omori, que ahora se utiliza comúnmente. [2] [3]
donde p es una tercera constante que modifica la tasa de desintegración y normalmente cae en el rango de 0,7 a 1,5.
Según estas ecuaciones, la tasa de réplicas disminuye rápidamente con el tiempo. La tasa de réplicas es proporcional a la inversa del tiempo desde el sismo principal y esta relación se puede utilizar para estimar la probabilidad de que ocurran réplicas en el futuro. [4] Por lo tanto, sea cual sea la probabilidad de una réplica en el primer día, el segundo día tendrá la mitad de la probabilidad del primer día y el décimo día tendrá aproximadamente 1/10 de la probabilidad del primer día (cuando p es igual a 1). Estos patrones describen solo el comportamiento estadístico de las réplicas; los tiempos, números y ubicaciones reales de las réplicas son estocásticos [ cita requerida ] , aunque tienden a seguir estos patrones. Como se trata de una ley empírica, los valores de los parámetros se obtienen ajustando los datos después de que se haya producido un sismo principal, y no implican ningún mecanismo físico específico en ningún caso dado.
La ley de Utsu-Omori también se ha obtenido teóricamente, como la solución de una ecuación diferencial que describe la evolución de la actividad de réplicas, [5] donde la interpretación de la ecuación de evolución se basa en la idea de desactivación de las fallas en la proximidad del choque principal del sismo. También, anteriormente la ley de Utsu-Omori se obtuvo a partir de un proceso de nucleación. [6] Los resultados muestran que la distribución espacial y temporal de las réplicas es separable en una dependencia del espacio y una dependencia del tiempo. Y más recientemente, a través de la aplicación de una solución fraccionaria de la ecuación diferencial reactiva, [7] un modelo de doble ley de potencia muestra el decaimiento de la densidad numérica de varias formas posibles, entre las que se encuentra un caso particular la Ley de Utsu-Omori.
La otra ley principal que describe las réplicas se conoce como Ley de Båth [8] [9] y establece que la diferencia de magnitud entre un choque principal y su réplica más grande es aproximadamente constante, independientemente de la magnitud del choque principal, típicamente 1,1-1,2 en la escala de magnitud de momento .
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Las secuencias de réplicas también suelen seguir la ley de escala de tamaño de Gutenberg-Richter, que se refiere a la relación entre la magnitud y el número total de terremotos en una región en un período de tiempo determinado.
Dónde:
En resumen, hay más réplicas pequeñas y menos réplicas grandes.
Los temblores de réplica son peligrosos porque suelen ser impredecibles, pueden ser de gran magnitud y pueden derrumbar edificios dañados por el temblor principal. Los terremotos más grandes tienen más temblores de réplica y de mayor magnitud, y las secuencias pueden durar años o incluso más, especialmente cuando un gran evento ocurre en un área sísmicamente tranquila; véase, por ejemplo, la Zona Sísmica de Nuevo Madrid , donde los eventos aún siguen la ley de Omori desde los temblores principales de 1811-1812. Se considera que una secuencia de temblores de réplica ha terminado cuando la tasa de sismicidad vuelve a un nivel de fondo; es decir, no se puede detectar una mayor disminución en el número de eventos con el tiempo.
Se informa que el movimiento de tierra alrededor de New Madrid no es más de 0,2 mm (0,0079 pulgadas) al año, [10] en contraste con la falla de San Andrés , que promedia hasta 37 mm (1,5 pulgadas) al año en California. [11] Ahora se cree que las réplicas en San Andrés duran un máximo de 10 años, mientras que los terremotos en New Madrid se consideraron réplicas casi 200 años después del terremoto de New Madrid de 1812. [ 12]
Algunos científicos han intentado utilizar los temblores previos para ayudar a predecir los próximos terremotos , y uno de sus pocos éxitos fue el terremoto de Haicheng de 1975 en China. Sin embargo, en la dorsal del Pacífico oriental , las fallas transformantes muestran un comportamiento bastante predecible de los temblores previos antes del evento sísmico principal. Las revisiones de datos de eventos pasados y sus temblores previos mostraron que tienen un bajo número de réplicas y altas tasas de temblores previos en comparación con las fallas de desgarre continentales . [13]
Los sismólogos utilizan herramientas como el modelo de secuencia de réplicas de tipo epidémico (ETAS) para estudiar réplicas y temblores previos en cascada. [14] [15]
Después de un gran terremoto y sus réplicas, muchas personas han informado haber sentido "terremotos fantasma" cuando en realidad no se estaba produciendo ningún terremoto. Se cree que esta afección, conocida como "mareo por terremoto", está relacionada con el mareo por movimiento y suele desaparecer cuando disminuye la actividad sísmica. [16] [17]
Como parte de un esfuerzo por desarrollar una metodología sistemática para la predicción de terremotos, utilizamos un modelo simple de sismicidad basado en eventos interactuantes que pueden desencadenar una cascada de terremotos, conocido como el modelo de secuencia de réplicas de tipo epidémico (ETAS).
