Cambios en aguas subterráneas aumentan hasta 10% la actividad sísmica en California, según estudio

Los terremotos ocurren cuando las placas tectónicas de la corteza terrestre se desplazan, liberando tensión acumulada. Sin embargo, otras fuerzas naturales también pueden influir en la actividad sísmica, según un nuevo estudio del Instituto de Tecnología de California (Caltech) que examina cómo las dinámicas hidrológicas, particularmente los cambios en las aguas subterráneas y los mantos de nieve, ejercen presión sobre las fallas geológicas.

La investigación, publicada el 25 de marzo en la revista Science Advances, fue conducida en el laboratorio de Jean-Philippe Avouac, profesor de Geología e Ingeniería Mecánica y Civil en Caltech. El estudio encontró que una mayor tasa de cambio en los niveles de aguas subterráneas conduce a un aumento notable en la actividad sísmica, según informó la institución.

El equipo examinó la actividad sísmica en varias regiones de California, incluyendo Los Ángeles, el Área de la Bahía, el Valle Imperial y la Sierra Oriental, durante el período de 2006 a 2022. Los niveles de precipitación del estado varían significativamente por región: el norte de California recibe considerablemente más precipitación que el sur, lo que genera cambios estacionales más pronunciados en los niveles de aguas subterráneas, según el estudio.

Utilizando nuevos métodos de análisis de datos, los investigadores observaron que las regiones que experimentan cambios más dramáticos en los niveles de aguas subterráneas exhiben una mayor variación estacional de actividad sísmica. En el norte de California en particular, los cambios en las aguas subterráneas se correlacionaron con un aumento en la actividad sísmica de hasta 10 por ciento, según los hallazgos.

Un aspecto significativo del estudio es que estos cambios hidrológicos no condujeron instantáneamente a terremotos. El pico de aumento en la actividad sísmica se retrasó aproximadamente medio mes después del pico de cambios en las aguas subterráneas, según reportaron los investigadores. Este trabajo proporciona información sobre los factores que llevan a que los terremotos se nuclean, es decir, comiencen a formarse.

"Este trabajo nos da una nueva oportunidad para restringir mejor los modelos de nucleación de terremotos, lo cual es útil para comprender la física de los terremotos y los factores que podrían desencadenarlos", dijo Krittanon Sirorattanakul, autor principal del estudio y ex estudiante de posgrado de Caltech que obtuvo su doctorado en 2024. "Estas restricciones son información particularmente útil al desarrollar nuevos campos de petróleo o gas, que a menudo implican la extracción de fluidos subterráneos sobre fallas", añadió.

El estudio también ofrece información sobre cómo las operaciones humanas, como la extracción de aguas subterráneas para consumo o el bombeo para petróleo, pueden modular el nivel de actividad sísmica, según Caltech.

Aunque los terremotos aún no pueden predecirse, el laboratorio de Avouac tiene como objetivo comprender la mecánica de las fallas y cómo responden a las variaciones en el estrés. El nuevo estudio ayuda a determinar los parámetros más importantes que contribuyen a los terremotos, lo que mejora los modelos de pronóstico. Avouac enfatizó que el pronóstico no es predicción; más bien, es una medición de tendencias sísmicas y promedios a lo largo del tiempo.

La investigación también examinó otro posible factor que influye en los terremotos: las mareas terrestres. A medida que la Luna orbita la Tierra, su masa ejerce una atracción gravitacional sobre nuestro planeta, causando que se estire y deforme muy ligeramente, un proceso conocido como forzamiento de marea. Avouac y Sirorattanakul encontraron que aunque el estrés de marea sobre las fallas es del mismo orden de magnitud que el estrés estacional debido a la hidrología, las mareas no aumentan notablemente la actividad de terremotos, según el estudio.

El equipo sugiere que la escala temporal de la fuerza importa. El forzamiento de marea oscila en un ciclo de aproximadamente 12 horas, mientras que la acumulación y disipación de aguas subterráneas ocurre en el orden de un año completo, según los investigadores.

"La explicación más simple es que lleva tiempo que un terremoto se nucleé, mucho más que el típico ciclo de marea dos veces al día", dijo Avouac. "Las variaciones de estrés de marea simplemente se promedian a los ojos de la falla", añadió.

Existe un interés considerable en detectar cómo las fallas responden a las variaciones de estrés debido a las mareas o la hidrología. Ciertos experimentos de laboratorio han demostrado que los materiales que han sido empujados cerca del borde del fallo son más susceptibles a oscilaciones armónicas, fuerzas que aumentan y disminuyen regularmente como las mareas o la carga estacional hidrológica, según el estudio. Algunos investigadores argumentan que la respuesta de sismicidad a pequeños estrés armónicos se vuelve más consecuente para fallas que están "críticamente estresadas" y, por lo tanto, más propensas a causar grandes terremotos.

El equipo planea continuar trabajando para comprender las propiedades subyacentes de la mecánica de fallas y mejorar los modelos del ciclo sísmico, según Caltech.

El artículo científico se titula "Ritmos Sísmicos: Respuesta de Terremotos al Forzamiento Tectónico, Hidrológico y de Marea en California". Sirorattanakul y Avouac son los autores del estudio. El financiamiento fue proporcionado por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos y el Centro para Geomecánica y Mitigación de Geopeligros, según informó la institución.