Ondas Sísmicas

Las ondas sísmicas son vibraciones que se propagan a través de la Tierra, generadas principalmente por terremotos. Se clasifican en dos tipos principales según su origen y medio de propagación:

Ondas de Cuerpo (Generadas desde el Hipocentro)

Se originan en el hipocentro (foco) del terremoto y viajan por el interior de la Tierra.

• Ondas P (Primarias o Longitudinales):

  • Son el tipo de onda de cuerpo más rápido, propagándose a velocidades de entre 8 y 13 km/s.
  • La vibración de las partículas ocurre en el mismo sentido que la dirección de propagación de la onda (compresión y expansión).
  • Circulan por el interior de la Tierra, atravesando tanto medios líquidos como sólidos.
  • Son las primeras ondas que registran los sismógrafos, de ahí su nombre «P» (Primarias).

• Ondas S (Secundarias o Transversales):

  • Son ondas de cuerpo más lentas que las ondas P (entre 4 y 8 km/s).
  • La vibración de las partículas ocurre perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda (cizalla).
  • Atraviesan únicamente medios sólidos.
  • Se registran en segundo lugar en los sismógrafos.

Ondas Superficiales (Generadas al llegar las Ondas de Cuerpo al Epicentro)

Cuando las ondas P y S alcanzan la superficie terrestre en el epicentro, generan ondas superficiales. Estas ondas se propagan a lo largo de la superficie y son responsables de la mayor parte de los daños causados por los terremotos.

Son muy similares a las ondas que se forman en la superficie del agua. Los daños causados por los terremotos y los maremotos son consecuencia de estas ondas, que suelen tener baja frecuencia y gran longitud de onda.

Desde el punto de vista del estudio de la estructura interna de la Tierra, las ondas superficiales no aportan información significativa.

• Ondas Rayleigh:

  • Producen una vibración de las partículas con un movimiento elíptico y retrógrado en sentido vertical al terreno (parecido al oleaje del mar).

• Ondas Love:

  • Producen una vibración de las partículas en sentido transversal y horizontal al terreno (parecido a las ondas S, pero confinadas a la superficie).

Tectónica de Placas: Evidencias y Bordes

Pruebas que Demuestran el Movimiento de las Placas

Diversas evidencias geológicas y geofísicas respaldan la teoría de la Tectónica de Placas:

• La existencia de dorsales oceánicas (donde se crea nueva corteza) y zonas de subducción (donde la corteza se destruye) demuestra que las placas se están moviendo o hundiendo.
• La coincidencia de los perfiles costeros de continentes que estuvieron unidos en el pasado, como Madagascar y África.
• La distribución global de volcanes y terremotos, que se concentran en los límites de placa.
• La distribución de especies animales y fósiles en continentes actualmente separados, que sugiere una conexión pasada.

Tipos de Contacto entre Placas y Formaciones Geográficas Asociadas

Los límites entre placas tectónicas presentan diferentes tipos de movimiento, generando estructuras geológicas características:

Bordes Divergentes (Zonas de Dorsales Oceánicas)

También conocidos como bordes constructivos, ya que en ellos se crea nueva corteza oceánica.

• Movimiento: Las placas se separan.
• Características:
  • Son zonas de fractura extensas (miles de km) donde material caliente del manto asciende a la superficie.
  • Presentan intensa actividad volcánica fisural.
  • El vulcanismo produce grandes volúmenes de basalto, que solidifica y forma nueva corteza oceánica.
  • Esta nueva corteza se adhiere a la parte superior del manto, formando una delgada litosfera oceánica.
  • Las corrientes de convección divergentes en el manto generan esfuerzos distensivos que separan los flancos de la fractura, permitiendo la continua salida de magma.
  • La presión del magma levanta los bordes de la fractura, formando el relieve de la dorsal.
  • Entre los bordes elevados queda una depresión central llamada rift.
  • En la zona del rift, la corteza es delgada y fracturada, permitiendo la infiltración de agua marina que, al contactar con rocas calientes, es expulsada como surtidores hidrotermales.
  • Presentan sismicidad moderada e intenso vulcanismo.
  • Son zonas de expansión del fondo oceánico.
• Ejemplo: Dorsal Centroatlántica.
• Formaciones:
  • En fondos marinos: Valles submarinos con cordilleras a ambos lados (volcanes submarinos).
  • Cuando emergen en zonas continentales: Rift Valley (Ej: Rift Valley de África Oriental).

Bordes Transformantes (Fallas Transformantes)

También conocidos como bordes pasivos, ya que en ellos no se crea ni se destruye litosfera de forma significativa.

• Movimiento: Las placas se deslizan lateralmente una respecto a la otra.
• Características:
  • Las dorsales oceánicas suelen ser discontinuas y están segmentadas por fallas transformantes.
  • Presentan un movimiento de cizalla muy activo.
  • Generan una fuerte sismicidad.
  • La actividad volcánica es generalmente escasa o nula.
• Ejemplo: Falla de San Andrés (California).

Bordes Convergentes (Zonas de Subducción y Colisión)

Son zonas de destrucción de litosfera (en el caso de la subducción) o de engrosamiento cortical (en la colisión continental).

• Movimiento: Las placas convergen (chocan).
• Características:
  • Presentan intenso vulcanismo y sismicidad.
  • A medida que la litosfera oceánica se aleja de la dorsal, se enfría, se vuelve más densa y su grosor aumenta al adherirse manto sublitosférico.
  • Finalmente, la litosfera oceánica adquiere suficiente densidad para hundirse en el manto, proceso conocido como subducción.
  • En las zonas de subducción, la placa que subduce se dobla y se sumerge en el manto.
• Procesos Clave en Zonas de Subducción:
  • Destrucción de litosfera oceánica.
  • Fuerte sismicidad debido al empuje y fricción de la placa subducente.
  • Generación de magmatismo por fusión parcial de rocas en la cuña del manto sobre la placa subducente.
  • Engrosamiento de la placa cabalgante, originando una cordillera volcánica (orógeno térmico) o una alineación de islas volcánicas (arco de islas).
  • Producción de metamorfismo por el incremento de presión y temperatura.
• Tipos de Convergencia y Formaciones:
  • Placa Continental – Placa Continental: Colisión que forma grandes cordilleras no volcánicas (Ej: Himalaya). Siempre hay terremotos, pero no volcanes asociados directamente a la zona de colisión principal.
  • Placa Oceánica – Placa Oceánica: Subducción de una placa oceánica bajo otra, formando arcos de islas volcánicas (Ej: Islas de Japón, Kuriles, Caribe).
  • Placa Oceánica – Placa Continental: Subducción de la placa oceánica bajo la continental, formando cordilleras pericontinentales volcánicas (Ej: Los Andes). La placa más densa (oceánica) se hunde (subduce) bajo la menos densa (continental). La placa que subduce se introduce en el manto, mientras que la placa superior es cabalgada o deformada, dando lugar al levantamiento de grandes cordilleras.

Terremotos y Fallas

¿Qué es un Terremoto?

Un terremoto (o seísmo) es una vibración o sacudida de la corteza terrestre. Aunque pueden ser desencadenados por erupciones volcánicas o impactos de meteoritos, la causa más común es la liberación súbita de energía acumulada por el movimiento de las placas tectónicas.

Cuando hay contacto entre placas, especialmente en los bordes, se acumulan tensiones. En determinadas zonas, como las de subducción o las fallas transformantes, esta energía puede liberarse de forma abrupta.

Un terremoto genera ondas sísmicas que se transmiten a través del medio (sólido o líquido) en forma esférica desde su punto de origen.

Partes de un Terremoto

• Hipocentro (Foco): Es el punto en el interior de la Tierra donde se origina la ruptura y se libera la energía del terremoto.
• Epicentro: Es el punto en la superficie terrestre situado directamente encima del hipocentro. Es la zona que suele verse más afectada por el terremoto, ya que es el primer lugar al que llegan las ondas de cuerpo y desde donde se irradian las ondas superficiales.

Tipos de Fallas

Las fallas son fracturas en la corteza terrestre a lo largo de las cuales ha habido movimiento relativo entre los bloques de roca. En los límites entre placas tectónicas, estas «brechas» o zonas de debilidad son comunes. La fricción y acumulación de tensión en estos puntos pueden desencadenar movimientos sísmicos.

Liberación de la Energía Sísmica

En circunstancias normales, el rozamiento entre las placas en una falla mantiene un equilibrio, acumulando energía de presión en el punto de fricción en profundidad.

Cuando la tensión acumulada supera la resistencia de las rocas, el equilibrio se rompe. Las rocas se fracturan o deslizan súbitamente, y la energía potencial acumulada se libera bruscamente, convirtiéndose en energía cinética en forma de ondas sísmicas.

Registro de Terremotos: El Sismógrafo

Ondas Internas y Superficiales en el Registro

Cuando se libera la energía de un terremoto, las primeras ondas en propagarse son las ondas de cuerpo (P y S). Las ondas P, al ser más rápidas, llegan al sismógrafo antes que las ondas S. El intervalo de tiempo entre la llegada de las ondas P y S (intervalo S-P) es crucial y se utiliza para determinar la distancia al epicentro del seísmo.

Una vez que las ondas P y S alcanzan la superficie en el epicentro, generan las ondas superficiales (Rayleigh y Love), que se irradian desde ese punto y son las últimas en ser registradas por un sismógrafo alejado del epicentro.

Cómo Funciona un Sismógrafo

Un sismógrafo es un instrumento diseñado para detectar y registrar las vibraciones del suelo causadas por los terremotos. Los modelos modernos son electrónicos, pero el principio básico se ilustra con diseños más antiguos:

Un modelo básico consiste en un soporte fijo al suelo y un péndulo con una masa suspendida. Debido a la inercia, la masa del péndulo tiende a permanecer inmóvil cuando el suelo (y el soporte) se mueve durante un terremoto. Un punzón o pluma unido al péndulo registra este movimiento relativo sobre un rodillo de papel continuo o un sistema de registro electrónico.

El dispositivo se fija firmemente al terreno. Cuando el terremoto sacude el suelo, el soporte y el papel se mueven, mientras que la masa suspendida del péndulo permanece relativamente quieta. La pluma registra el desplazamiento del papel respecto a la posición fija del péndulo, dibujando un trazo que representa la amplitud y el patrón de las vibraciones del suelo a lo largo del tiempo. Esta representación gráfica del movimiento del suelo se denomina sismograma.

El sismógrafo registra la llegada de las diferentes ondas sísmicas en orden: primero las ondas P, luego las ondas S, y finalmente las ondas superficiales.