En la mañana del 4 de julio de 2019, un terremoto de magnitud 6,4 golpeó el valle de Searles en el desierto de Mojave en California, y los impactos se sintieron en todo el sur de California. Unas 34 horas después, el 5 de julio, la cercana ciudad de Ridgecrest fue golpeada por un terremoto de magnitud 7,1, una sacudida que sintieron millones de personas en todo el estado de California y en las comunidades vecinas de Arizona, Nevada e incluso Baja California, México.

Conocidos como los terremotos de Ridgecrest, los terremotos más grandes que han azotado a California en más de 20 años, estos eventos sísmicos provocaron daños estructurales extensos, cortes de energía y lesiones. Más tarde, se consideró que el evento M6.4 en Searles Valley fue el anticipo del evento M7.1 en Ridgecrest, que ahora se considera el sismo principal. Ambos terremotos fueron seguidos por multitud de réplicas.

Los investigadores estaban desconcertados por la secuencia de actividad sísmica. ¿Por qué tomó 34 horas para que el sismo desencadenara el sismo principal? ¿Cómo « saltaron » estos terremotos de un segmento de un sistema de fallas geológicas a otro? ¿Pueden los terremotos « hablar » entre sí en un sentido dinámico?

Para abordar estas preguntas, un equipo de sismólogos del Instituto Scripps de Oceanografía de UC San Diego y la Universidad Ludwig Maximilian de Munich (LMU) dirigieron un nuevo estudio centrado en la relación entre los dos grandes terremotos, que ocurrieron a lo largo de un sistema de múltiples fallas. El equipo usó una poderosa supercomputadora que incorporó modelos basados ​​en la física y la infusión de datos para identificar el vínculo entre los terremotos.

La sismóloga de Scripps Oceanography Alice Gabriel, que trabajó anteriormente en LMU, dirigió el estudio junto con su ex estudiante de doctorado en LMU, Taufiq Taufiqurrahman, y varios coautores. Sus hallazgos se publicaron el 24 de mayo en la revista Nature en línea y aparecerán en la edición impresa del 8 de junio.

« Usamos las computadoras más grandes disponibles y quizás los algoritmos más avanzados para tratar de comprender esta secuencia realmente desconcertante de terremotos que ocurrieron en California en 2019 », dijo Gabriel, actualmente profesor asociado en el Instituto de Geofísica y Física Planetaria en Scripps. Oceanografía. « La computación de alto rendimiento nos ha permitido comprender los factores impulsores de estos grandes eventos, lo que puede ayudar a informar la evaluación y preparación de riesgos sísmicos ».

Comprender la dinámica de las rupturas de múltiples fallas es importante, dijo Gabriel, porque estos tipos de terremotos suelen ser más poderosos que los que ocurren en una sola falla. Por ejemplo, el doblete del terremoto Turquía-Siria que ocurrió el 6 de febrero de 2023 resultó en una pérdida significativa de vidas y daños generalizados. Este evento se caracterizó por dos terremotos separados que ocurrieron con solo nueve horas de diferencia, y ambos atravesaron múltiples fallas.

Durante los terremotos de Ridgecrest de 2019, que se originaron en la zona de cizallamiento del este de California a lo largo de un sistema de fallas de deslizamiento, los dos lados de cada falla se movieron principalmente en dirección horizontal, sin movimiento vertical. La secuencia del terremoto cayó en cascada a través de fallas « antitéticas » entrelazadas y previamente desconocidas, fallas menores o secundarias que se mueven en ángulos altos (cerca de 90 grados) con respecto a la falla principal. Dentro de la comunidad sismológica, sigue existiendo un debate en curso sobre qué segmentos de fallas se deslizaron activamente y qué condiciones promueven la ocurrencia de terremotos en cascada.

El nuevo estudio presenta el primer modelo de fallas múltiples que unifica sismogramas, datos tectónicos, mapeo de campo, datos satelitales y otros conjuntos de datos geodésicos basados ​​en el espacio con la física sísmica, mientras que los modelos anteriores sobre este tipo de terremoto han sido puramente basados ​​en datos.

« A través de la lente del modelado infundido de datos, mejorado por las capacidades de la supercomputación, desentrañamos las complejidades de los terremotos conjugados de múltiples fallas, arrojando luz sobre la física que gobierna la dinámica de ruptura en cascada », dijo Taufiqurrahman.

Usando la supercomputadora SuperMUC-NG en el Centro de Supercomputación Leibniz (LRZ) en Alemania, los investigadores revelaron que los eventos de Searles Valley y Ridgecrest estaban realmente conectados. Los terremotos interactuaron a través de un sistema de fallas estáticamente fuerte pero dinámicamente débil impulsado por geometrías de fallas complejas y baja fricción dinámica.

La simulación de ruptura en 3-D del equipo ilustra cómo las fallas consideradas fuertes antes de un terremoto pueden volverse muy débiles tan pronto como hay un movimiento sísmico rápido y explica la dinámica de cómo múltiples fallas pueden romperse juntas.

« Cuando los sistemas de fallas se están rompiendo, vemos interacciones inesperadas. Por ejemplo, cascadas de terremotos, que pueden saltar de un segmento a otro, o un terremoto que hace que el siguiente tome un camino inusual. El terremoto puede volverse mucho más grande de lo que haríamos ». esperaba », dijo Gabriel. « Esto es algo que es un desafío incorporar en las evaluaciones de peligro sísmico ».

Según los autores, sus modelos tienen el potencial de tener un « impacto transformador » en el campo de la sismología al mejorar la evaluación de los peligros sísmicos en sistemas activos de fallas múltiples que a menudo se subestiman.

« Nuestros hallazgos sugieren que tipos similares de modelos podrían incorporar más física en la evaluación y preparación de riesgos sísmicos », dijo Gabriel. « Con la ayuda de las supercomputadoras y la física, hemos desentrañado posiblemente el conjunto de datos más detallado de un patrón complejo de ruptura de terremotos ».

El estudio fue apoyado por el Programa de Investigación e Innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea, Horizonte Europa, la Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación Alemana de Investigación y el Centro de Terremotos del Sur de California.

Además de Gabriel y Taufiqurrahman, el estudio fue coautor de Duo Li, Thomas Ulrich, Bo Li y Sara Carena de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich, Alemania; Alessandro Verdecchia con la Universidad McGill en Montreal, Canadá, y la Universidad Ruhr-Bochum en Alemania; y Frantisek Gallovic de la Universidad Charles en Praga, República Checa.