Resumen:
Cuando ocurre un terremoto, se producirán enormes cambios de fricción y tensión entre las capas de roca subterránea. Los científicos llevan mucho tiempo intentando explicar un fenómeno desconcertante: ¿por qué las fallas submarinas pueden deslizarse decenas de metros en muy poco tiempo cuando se producen grandes terremotos e incluso provocar tsunamis extremadamente destructivos?
Un estudio más reciente realizado por un equipo de investigación de la Universidad Pública de Osaka en Japón puede proporcionar una nueva explicación para este problema. Los investigadores han descubierto antiguas rocas de falla formadas hace unos 15 millones de años en la península de Boso en Japón, que conservan una estructura geológica inusual. El análisis muestra que durante los terremotos fuertes, la arcilla dentro de la falla puede haber experimentado cambios drásticos, y su viscosidad alguna vez estuvo cerca del nivel del agua, lo que provocó que las capas de roca originalmente estrechamente entrelazadas formen repentinamente un estado similar a la lubricación líquida.
Esto significa que las fallas sísmicas no siempre se mueven cuando los sólidos se frotan entre sí. Bajo ciertas condiciones, el material dentro de una falla puede fluidizarse rápidamente, reduciendo significativamente la resistencia al deslizamiento.
La investigación fue dirigida por el profesor Tetsuro Hirono de la Universidad Pública de Osaka. El equipo realizó un estudio detallado de las rocas antiguas expuestas en la península de Boso. Estas rocas se formaron en el fondo marino hace unos 15 millones de años. Una de las antiguas fallas sísmicas conserva capas de roca onduladas y curvas inusualmente obvias, así como estructuras complejas que se asemejan a vórtices fluidos.
Los investigadores describen que estas estructuras tienen características similares a las turbulentas. Normalmente, los materiales en las fallas rocosas forman disposiciones relativamente estables bajo procesos geológicos a largo plazo, pero las capas de roca descubiertas esta vez muestran signos evidentes de flujo, como si hubieran experimentado un rápido movimiento de líquido en un espacio estrecho.
Para descubrir cómo se formaron estas estructuras, el equipo de investigación utilizó métodos de mecánica de fluidos para analizar la morfología de las formaciones rocosas, vinculándola en última instancia con un proceso geológico llamado "presurización térmica".
La presurización térmica a menudo ocurre durante el rápido deslizamiento de fallas sísmicas. Cuando las rocas a ambos lados de la falla se mueven repentinamente entre sí, la enorme fricción generará una gran cantidad de calor en muy poco tiempo. Hay muchos poros diminutos dentro de las rocas, que a menudo contienen agua. Cuando el calor por fricción calienta rápidamente esta agua, la presión del fluido dentro de los poros aumenta bruscamente.
Debido a que el agua está confinada dentro de la roca, la presión no se puede liberar a tiempo, lo que debilita la resistencia a la fricción entre las rocas a ambos lados de la falla. A medida que disminuye la resistencia a la fricción, la falla puede acelerar aún más el deslizamiento, generar más calor y continuar aumentando la presión de los poros.
Este proceso puede generar una retroalimentación positiva: cuanto más rápido se desliza la falla, más calor se genera; cuanto mayor es la presión del agua, menor es la resistencia a la fricción entre las rocas; cuando se reduce la resistencia, la falla puede deslizarse a mayor escala.
Los investigadores creen que las estructuras especiales conservadas en las rocas antiguas de la península de Boso son la evidencia geológica dejada por este proceso de presurización térmica.
El profesor Tetsuro Hirono dijo que el análisis del equipo de investigación mostró que la viscosidad del material dentro de la falla puede haber estado cerca del nivel del agua. La magnitud de este cambio es asombrosa, lo que significa que los materiales arcillosos que originalmente tenían una alta resistencia a la fricción pueden transformarse en un estado casi líquido durante los terremotos y actuar como una capa lubricante dinámica.
Una vez que este fenómeno ocurre en un área de falla poco profunda cerca del fondo marino, puede tener consecuencias particularmente graves. Debido a la caída repentina de la resistencia a las fallas, las formaciones rocosas pueden sufrir desplazamientos a gran escala mucho más allá de las expectativas convencionales, lo que a su vez promueve el levantamiento o hundimiento general del fondo marino, perturbando grandes cantidades de agua de mar y formando tsunamis.
En marzo de 2011, se produjo un gran terremoto con una magnitud de 9,1 en la región de Tohoku en Japón. El terremoto duró casi 6 minutos. Se produjo un deslizamiento a gran escala de fallas submarinas que finalmente provocó un devastador tsunami. El desastre causó graves víctimas y provocó un accidente nuclear en la central nuclear de Fukushima Daiichi.
Los investigadores creen que el mecanismo por el cual la sobrealimentación térmica provoca una fuerte disminución en la resistencia a la fricción de las fallas puede ayudar a explicar por qué algunos grandes terremotos pueden producir desplazamientos tan grandes del fondo marino. Sin embargo, las rocas de 15 millones de años descubiertas hasta ahora no prueban que el mismo proceso haya ocurrido en el terremoto de Tohoku de 2011 en Japón. Proporciona un posible mecanismo respaldado por evidencia física, en lugar de una reducción directa de un terremoto moderno.
Esta investigación tiene valor potencial para futuras evaluaciones de riesgo de terremotos y tsunamis.
Actualmente, la evaluación del riesgo sísmico generalmente requiere una consideración integral de factores como la ubicación de la falla, la estructura de la roca, los registros históricos de terremotos y la velocidad del movimiento de las placas. Sin embargo, los cambios en las propiedades físicas que pueden ocurrir en el material dentro de la falla en el momento de un terremoto no siempre pueden incorporarse con precisión en los modelos de predicción.
Si los científicos pueden comprender mejor los cambios de viscosidad de diferentes materiales de falla bajo condiciones de alta temperatura, alta presión y deslizamiento rápido, puede ser posible estimar con mayor precisión hasta dónde puede moverse la falla cuando ocurre un terremoto y qué tan grande puede ser el desplazamiento del fondo marino.
El equipo de investigación espera aplicar el método de análisis establecido esta vez a fallas activas modernas, especialmente aquellas fallas poco profundas en zonas de subducción que pueden desencadenar grandes tsunamis.
Este tipo de falla, ubicada en áreas donde una placa tectónica se hunde debajo de otra, es el sitio de muchos de los terremotos y tsunamis más grandes del mundo. Debido a que las fallas poco profundas están directamente cerca del fondo marino, el deslizamiento a gran escala que se produce en ellas puede tener un impacto más directo en el agua de mar.
Los resultados de una investigación relevante se publicaron en la revista "Scientific Reports" el 27 de junio de 2026. El artículo se titula "El material de falla poco profunda en la zona de subducción exhibe un flujo turbulento durante los terremotos".
Este estudio revela un vínculo que fácilmente se pasa por alto en el mecanismo físico de los terremotos: las fallas no siempre mantienen características de fricción fijas. En condiciones extremas, sus materiales internos pueden sufrir cambios drásticos en muy poco tiempo, transformándose desde una interfaz de fricción sólida y dura a un estado cercano a la lubricación líquida.
Este descubrimiento proporciona nuevas direcciones de investigación para comprender por qué los grandes terremotos producen repentinamente desplazamientos inesperados y cómo evaluar el riesgo de tsunami resultante.
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