¿Pueden generar terremotos las abundantes precipitaciones?
Un grupo de científicos han estudiado las evidencias de sismicidad provocadas por las lluvias abundantes en Francia a lo largo del valle del Ródano
El 11 de noviembre de 2019, se produjo un terremoto con ruptura de la superficie a muy poca profundidad (alrededor de 1 km) cerca de la ciudad de Montélimar, a lo largo del valle del Ródano en el sureste de Francia. El terremoto causó importantes daños en los pueblos de Le Teil y Saint-Thomé, con el derrumbe parcial de cientos de casas antiguas construidas con piedras antiguas y daños en sitios del patrimonio histórico y religioso.
Influencias de las precipitaciones en el terremoto: hidrosismicidad
Poco después se planteó la cuestión de la posible influencia de una cantera de superficie cercana. En contraste con una visión puramente mecánica, se investigó en este estudio la hipótesis de "hidrosismicidad" desarrollada por John K. Costain (1930–2015), asumiendo que este terremoto fue provocado por el impacto de la transferencia de agua meteórica desde la superficie del suelo. Simulamos la recarga hidráulica ligada a la infiltración de agua en las zonas de falla en la década anterior al terremoto.
Se verificó mediante un modelo de doble permeabilidad que las intersecciones entre dos o múltiples fallas eran las zonas de ubicación más probables del hipocentro de un sismo desencadenado por una recarga hidráulica. Finalmente, en el estudio se comparó esta sobrepresión hidráulica estimada con el impacto de la transferencia de tensión desde la superficie del suelo debido a la extracción de rocas de la cantera superficial durante aproximadamente dos siglos.
Dos modelos numéricos separados (mecánicos e hidráulicos) de la misma geología estructural
Los científicos, trabajando en un programa de investigación en colaboración con el propietario de la cantera, realizaron un modelo mecánico puro para tener en cuenta no solo la evolución de la topografía de la superficie, sino también la historia de los volúmenes de rocas excavados desde 1850.
El estudio se llevó a cabo en dos etapas. De enero a diciembre de 2020, el primer programa involucró la construcción del primer modelo geológico 3D del área utilizando dos nuevas líneas sísmicas y observaciones de campo (incluida una nueva interpretación de los datos InSAR adquiridos a través del satélite Sentinel-1). Este trabajo de combinación de geología y geofísica se completó con las primeras simulaciones hidráulicas bidimensionales (2D verticales).
Los datos de humedad del suelo superficial adquiridos por el satélite europeo SMOS y el modelado de las variaciones de altura de la zona no saturada utilizando el código ComPASS mostraron que la infiltración de agua tuvo un impacto en los niveles piezométricos, con sobrepresiones hidráulicas máximas en las intersecciones de fallas.
La segunda fase del estudio, de febrero a mayo de 2021, confirmó y perfeccionó los resultados de la etapa inicial, particularmente en lo que respecta a la ubicación de la zona de máxima sobrepresión hidráulica (en la intersección del sistema de tres fallas). La mejor estimación de la sobrepresión en profundidad se calculó utilizando la humedad del suelo in situ (a 30 cm de profundidad) como condiciones superficiales durante el período 2015-2019 antes del evento sísmico.
Evolución de la presión en la intersección del sistema de tres fallas antes del terremoto del 11 de noviembre de 2019 en Le Teil (Francia). Crédito: André Burnol, proporcionado por el autor
Comparación de dos posibles factores desencadenantes
Los dos enfoques numéricos separados que llevaron a cabo los investigadores muestran que el efecto hidráulico es aproximadamente 2,5 veces mayor que el efecto acumulativo de la liberación de tensión mecánica debido a la eliminación de masa de la cantera de superficie. Los investigadores muestran que, si bien el origen tectónico del terremoto de Le Teil no está en duda, puede haber sido provocado por intensas lluvias en el mes anterior al evento sísmico. Este estudio sugiere un mecanismo de disparo hidráulico rápido en una intersección de fallas a poca profundidad.
Este proyecto transdisciplinar de gran originalidad, que combina geología, geofísica, geomecánica, sismología e hidrogeología, abre un nuevo campo de investigación sobre la hidrosismicidad en el contexto de una posible evolución de la dinámica del ciclo hidrológico debido al cambio climático.
Estas hipótesis sobre la hidrosismicidad en el dominio intraplaca ya se habían propuesto en EE. UU. y China durante los últimos 20 años; fue aquí confirmado en Francia continental.
Referencia
André Burnol et al, Impacts of Water and Stress Transfers from Ground Surface on the Shallow Earthquake of 11 November 2019 at Le Teil (France), Remote Sensing (2023). DOI: 10.3390/rs15092270