Investigar las respuestas sísmicas : Oklahoma

Medidas del radar de la deformación del temblor de Pawnee basada encendido antes/después del análisis de datos basado en los satélites. Las áreas rojas/rosadas se movieron al oeste y hacia arriba; las áreas azules se movieron hacia el este o hacia abajo. Las líneas negras son fallas previamente mapeadas; las réplicas son púrpuras; la línea magenta es más pronto avería del lago; el agua es gris; la línea cian es la autopista 412. crédito: Copérnico/NASA-JPL/Caltech/OGS

Estudio dirigido por la NASA analiza la geología del mayor terremoto de Oklahoma

Los de Oklahoma no son extraños a los caprichos de la madre naturaleza. De los tornados y las inundaciones a los incendios forestales y las tormentas de invierno, el estado ve más que su parte de los peligros naturales. Pero antes de 2009, "Terra firma" en Oklahoma significaba sólo que-los terremotos rara vez sacudieron el estado.

Luego, después de décadas de tranquilidad sísmica donde el estado promedió menos de dos temblores de magnitud 3 o mayor al año, Oklahoma repentinamente vio un agudo aumento, a 20 temblores de este tipo en 2009. Por 2013 había 109 tales temblores. Desde entonces, los números se han disparado, alcanzando los 903 en 2015 antes de sumergirse el año pasado a 623. En el proceso, Oklahoma ha superado a California para convertirse en el más activo sísmicamente de la baja 48 Estados Unidos.

En 2011, una magnitud 5,7 temblor y dos magnitudes relacionadas 5,0 temblores golpeó cerca de la ciudad de Oklahoma de Praga, causando daños y lesiones. Entonces el pasado 3 de septiembre, una magnitud 5,8 temblor golpeó unas pocas millas al noroeste de la ciudad de Pawnee, población 2.200.

Ese temblor, que ocurrió en una falla previamente Desasignada, fue el más fuerte jamás medido por los instrumentos en Oklahoma. Sacudió una gran zona del centro-norte de Oklahoma y se sintió en todo el medio oeste y tan lejos como Phoenix y Pittsburgh.

Una historia de detectives sísmicos, con satélites

Incluso antes de que la NASA estudiara el terremoto de Pawnee, los estudios publicados desde finales del año pasado por la encuesta geológica de los Estados Unidos y otras instituciones sugirieron que el terremoto fue inducido por el hombre debido a los aumentos en la inyección de aguas residuales relacionadas con las operaciones petroleras. Los pozos de inyección colocan fluidos subterráneos en formaciones geológicas porosas, las cuales los cintíficos creen que a veces pueden entrar en fallas enterradas que están listas para resbalar.

Para arrojar luz adicional sobre la fuente del terremoto de Pawnee, un equipo liderado por el geofísico Eric Fielding del Laboratorio de Propulsión a Jet de la NASA en Pasadena, California, utilizó datos sísmicos realzados y análisis de imagen de satélite para estimar más exactamente la localización y el grado de la avería responsable del temblor, su hipocentro (el punto debajo de la superficie de la Tierra donde comenzó el temblor) y sus réplicas y medir cómo se movió la falla. Los resultados de su estudio fueron publicados recientemente en sismológica Research Letters.

Para ayudar a determinar qué falla se rompió y dónde comenzó el temblor principal, el equipo de Fielding actualizó la ubicación de los terremotos publicados en un catálogo geológico de la encuesta de Oklahoma de réplicas. El catálogo incluyó cerca de 2.200 terremotos de mayor de magnitud 1,0 dentro de unos 31 millas (50 kilómetros) del choque principal del 3 de septiembre.

Alrededor de Pawnee, las fallas principales están orientadas en dirección noreste o norte. Pero la mayor parte de las réplicas del temblor del 3 de septiembre ocurrieron a lo largo de una línea que tiende hacia el este-sureste desde el epicentro. Según lo divulgado en estudios anteriores y confirmado por el equipo de Fielding, esto dijo a científicos que el choque principal no ocurrió en una avería previamente asignada, pero en una nueva avería llamada la avería más pronto del lago.

Para determinar qué partes de la falla se deslizó en el terremoto, el equipo de Fielding analizó los datos del radar de apertura sintética de interferometría (InSAR) de los satélites de Copérnico Sentinel-1A y Sentinel-1B operados por la Agencia Espacial Europea y el satélite McDonald, Dettweiler y Associates Ltd RADARSAT-2. El equipo comparó los datos del InSAR de los sobrepasos múltiples del satélite antes y después del choque principal para crear imágenes de la deformación de tierra sabidas como interferogramas. El terremoto de Pawnee es el primer terremoto de Oklahoma que se observará utilizando datos satelitales de radar.

"Los satélites de radar nos permiten estudiar detalles de los terremotos sobre fallas que no fueron previamente mapeados y no llegan a la superficie", dijo Fielding. "Esto nos permite aprender más sobre los procesos que causan terremotos."

Interferogramas creado por el equipo de los datos del InSAR mostró el suelo deformado en un patrón consistente con deslizamiento a lo largo de una falla de tendencia de Oriente a sudeste. El interferogramas también demostró que el temblor no rompió la superficie de la Tierra, consistente con los informes de campo.

Ver el Unseeable: Creación de modelos informáticos de un falla enterrada.

El equipo de Fielding introduce los datos de la réplica y del InSAR en una computadora para crear modelos de la localización probable de la avería y de qué partes de la avería resbaló durante el temblor.

Su modelo preferido de la avería más pronto del lago calcula que se sumerge verticalmente y es 11 millas (18 kilómetros) de largo y 9 millas (15 kilómetros) de ancho. El modelo también calcula que el movimiento sobre la avería tuvo lugar más profundo que 1,4 millas (2,3 kilómetros) bajo la superficie, y que las partes que se movían más se localizaban más profundas que 2,8 millas (4,5 kilómetros). Estos resultados son constantes con una ruptura principal de la avería que ocurre en roca cristalina del sótano debajo de capas sedimentarias más bajas de la roca.

Las pistas apuntan a un temblor inducido por el ser humano

Los resultados del equipo muestran que el choque principal comenzó a una profundidad de aproximadamente 2,8 millas (4,5 kilómetros) por debajo de la superficie y se trasladó hacia abajo a una profundidad de al menos 6,2 millas (10 kilómetros) y tal vez hasta 8,7 millas (14 kilómetros), en las rocas del sótano por debajo de la capa sedimentaria. Esta dirección descendente de la ruptura es inusual para los terremotos naturales. La avería resbaló horizontalmente cerca de 2 pies (60 centímetros) en una profundidad de 7,5 millas (12 kilómetros).

"Nuestros resultados que muestran una ruptura de fallas a la baja son consistentes con un terremoto inducido por el hombre resultante de la inyección de aguas residuales, en lugar de un sismo causado naturalmente", dijo Fielding.

Fielding dijo que la investigación puede ayudar a manejar mejor la sismicidad inducida. "Al entender cómo y dónde los terremotos son inducidos por la inyección de aguas residuales, podemos ser capaces de mitigar su riesgo mediante la identificación de zonas que se deben evitar para la inyección", dijo.

La misión de la NASA-ISRO SAR (Nisar), planeada para el lanzamiento en 2021, puede ayudar a los científicos a identificar fallas responsables de los terremotos y aprender más acerca de sus causas, tanto naturales como inducidas por el ser humano. Proporcionará la cobertura frecuente de todas las áreas de la Tierra dos veces cada 12 días.

Otras instituciones que participaron en el estudio incluyeron UCLA; el Centro Canadiense para la cartografía y la observación de la Tierra, recursos naturales Canadá en Ottawa, Ontario; y el estudio geológico de Oklahoma en la Universidad de Oklahoma, Norman.

Contacto medios de comunicación

Alan Buis

Laboratorio de propulsión jet, Pasadena, California

818-354-0474

Alan.Buis@JPL.NASA.gov

2017-182

Actualizado a las 3:00 p.m. PDT el 29 de junio de 2017, para corregir la cantidad del resbalón y de la profundidad horizontales de la avería en el párrafo 13, última oración.

Traducción: El Quelonio Volador