Terremotos: Origen, Mecanismos y Propagación de Ondas Sísmicas

Terremotos: Origen y Mecanismos

Un terremoto o sismo es la vibración de la Tierra producida por una rápida liberación de energía. El foco o hipocentro es el punto (o zona) donde se origina la liberación de energía, generalmente situado en el plano de una falla.

Causas de los Terremotos

• Explosiones atómicas
• Erupciones volcánicas
• Movimientos de tectónica de placas
• Fallas (fracturas de la corteza con desplazamiento apreciable)

Generación de un Terremoto

1. Zona preexistente de debilidad.
2. Esfuerzos que actúan sobre el contacto.
3. Aumento de la deformación.
4. Acumulación de energía de deformación.
5. Se supera la resistencia de la roca:
   • Grandes desplazamientos.
   • Liberación de energía elástica acumulada.
   • Rebote elástico.
   • Redistribución de esfuerzos.
6. Terremotos pequeños (réplicas). En ocasiones, también se producen sismos precursores.
7. El terremoto se detiene al alcanzar una zona poco deformada o más resistente.

Elasticidad y Comportamiento de los Materiales

La elasticidad estudia el comportamiento de la materia sometida a cargas externas. Se utiliza el concepto de tensión en lugar de fuerza y se analizan las deformaciones en lugar de los desplazamientos.

Tipos de Comportamiento

• Frágil: Ruptura casi sin deformación.
• Dúctil: Gran deformación antes de la ruptura.
• Elástico: Recuperación completa de las deformaciones.
• Anelástico: No hay relación lineal entre tensión y deformación; recuperación lenta.
• Plástico: Acumulación de deformaciones permanentes; menor resistencia.

Tensión: Valor de la distribución de fuerza por unidad de área en un punto dentro de un medio continuo.

Deformación: Cambio en el tamaño o forma de un cuerpo.

Ley de Hooke

La Ley de Hooke establece que la deformación (δ) de un material elástico es directamente proporcional a la fuerza aplicada (F). El coeficiente de Poisson relaciona la deformación transversal con la deformación longitudinal de un material.

Ondas Sísmicas: Propagación y Tipos

Una onda sísmica es una parcela de energía elástica de corta duración que se propaga por el interior de la Tierra. Los factores que influyen en su propagación son:

• Temperatura
• Presión confinante
• Tiempo
• Composición
• Comportamiento elástico, anelástico o plástico

La deformación de los materiales rocosos produce diferentes tipos de ondas sísmicas. Se realizan simplificaciones para tratar con un medio heterogéneo:

• La energía se transmite por desplazamientos elásticos de las partículas (no se cumple cerca de la fuente sísmica).
• Un medio heterogéneo se simplifica en capas horizontales homogéneas.

Clasificación de las Ondas Sísmicas

• Ondas internas, de volumen o de cuerpo: Propagan la energía a través del medio interno.
• Ondas superficiales: Propagan la energía hacia la superficie externa del medio (interfase sólido-gas o sólido-agua).

Tipos de Ondas Sísmicas

Ondas de Cuerpo

• Ondas P (Primarias, Compresivas, Longitudinales):
  • Las más veloces.
  • A mayor rigidez de la roca, mayor velocidad.
• Ondas S (Secundarias, de Cizalla, Transversales):
  • Velocidad menor que las ondas P.
  • Dependen del módulo de rigidez al corte y de la densidad.
  • No se transmiten en fluidos.

Ondas Superficiales

• Ondas L (Ondas Love): Movimiento horizontal de corte en superficie.
• Ondas R (Ondas Rayleigh): Movimiento elíptico del suelo. Se expresan como un porcentaje de la velocidad de las ondas S en el mismo material. Son más lentas.