Potencial para la ocurrencia de Grandes Sismos en el back-arco de los Andes Centrales

Los grandes sismos (M>8) que se producen a lo largo del borde occidental de la cordillera andina son repetitivos en el tiempo (entre 150 y 200 años) por tanto su ocurrencia es de por si esperada. Recientemente medidas geodésicas de la cinemática superficial a lo largo del limite oriental de la cadena sub-andina han evidenciado el potencial que presenta esta zona (ante-país) para la ocurrencia de un gran sismo.
El margen occidental de la Cordillera de los Andes constituye una zona de subducción de placas activas (Nazca-Sudamericana). Como resultado de ello, los sismos de magnitudes mayores superiores a Mw 8.0 son fenómenos de relativa frecuencia. Por el contrario, en el margen oriental andino la ocurrencia de sismos ha sido hasta ahora pre-supuesta a alcanzar magnitudes máximas de Mw 7.5. Recientemente Brooks et al (2011), han reportado que un gran segmento de falla que sobreyace los Andes bolivianos se encuentra sísmicamente acoplada y podría ser generadora de un sismo de magnitud superior a Mw 8.7, 8.9.

El tamaño de un sismo es directamente proporcional al área de la falla que se desliza durante su ocurrencia. Una falla que forma un ángulo bajo con la superficie de la tierra, corta una parte relativamente grande de la corteza frágil antes de alcanzar niveles de profundidad en el que las rocas, a causa del gradiente geotérmico, se comportan de manera dúctil y por ende son menos capaces de almacenar y liberar energía mediante los sismos. De esto se desprende que las fallas de ángulos superficiales tienen un mayor potencial para producir un gran sismo que aquellas fallas que buzan de manera mas profunda cuya cross-sección con la capa frágil de la corteza es mucho más pequeña. Si un segmento de falla esta acoplado y no puede deslizarse libremente, la energía elástica, creada por los dos segmentos de la corteza terrestre que intentan moverse uno respecto al otro, es almacenada en esta porción de falla que no se desliza. Un parámetro crítico en el estudio de los grandes sismos es documentar el área de la falla que se encuentra acoplada y estimar la cantidad de energía que dicha área liberará a través de un terremoto.
La convergencia entre la placa oceánica de Nazca y la continental Sudamericana ha producido durante los últimos 40 millones de años el plegamiento y fallamiento del margen oeste de Sudamérica, dando lugar a la cadena de montañas Andina. Hoy en día, esta contracción se acomoda mediante un movimiento de los Andes bolivianos respecto al cratón brazileño, a lo largo de una falla que sobreyace la parte oriental de los Andes (ver Figura). De manera más especifica, la cadena andina del sur de Bolivia presenta un movimiento hacia la parte interna y estable del continente a una tasa de 7-10 mm/yr. Si bien es cierto que los Andes se extienden a lo largo de toda Sudamérica, existen zonas más amplias en el sur de Perú, sur-oeste de Bolivia y norte de Chile, que permite suponer que la falla que sobreyace este segmento es probablemente más extensa en esta zona. Para evaluar el potencial del peligro sísmico asociado a esta falla, resulta crucial conocer/estimar la porción de falla que se encuentre acoplada en la zona frágil de la corteza.
Brooks et al., (2011) utilizan datos GPS para medir el movimiento de la superficie en los Andes del sur de Bolivia hacia la parte estable de Sudamérica. Los Autores muestran que las velocidades GPS medidas  son bien explicadas por un modelo de falla que buza hacia el oeste con un angulo superficial inferior a los 5 grados. Los autores muestran que la falla se desliza a una tasa de 9-13 mm/yr en el oeste, pero que esta acoplada en el este en un segmento de ~85-100 km acumulando energia elastica. El hecho de conocer la distancia del segmento de falla que se encuentra acoplado constituye un parámetro esencial para determinar el tamaño de algún terremoto potencial. Esta distancia observada es equivalente a las que se estimaron para los Himalaya y en donde se ha inferido habrían ocurrido sismos de magnitud superior a Mw 8.4.

Otro parámetro importante para estimar el tamaño potencial de los sismos es la longitud que puede sufrir ruptura a lo largo de la interfaz de falla acoplada. Si una falla estuviese dividida en varios segmentos, la ruptura en lugar de producirse a través de una gran terremoto, se produciría en partes individuales que podrían romperse de manera separada a través de pequeños sismos. Brooks el al., utilizaron datos de topografía de alta resolución para identificar expresiones superficiales de las probables fallas acopladas en la región. Los autores proponen que las áreas que presentan relieves altos denotan segmentos de falla que se han movido durante los sismos (es decir segmentos individuales desplazados por diferentes sismos), mientras que las regiones de bajo relieve indican el límite de dichos segmentos. A partir de este análisis topográfico los investigadores encontraron que la falla estaría dividida en cinco segmentos diferentes. De esta manera, si se tiene una estimación de la longitud y el ancho de cada segmento de falla es posible utilizar las relaciones/leyes de escala para los terremotos y estimar el tamaño potencial del sismo que podría estar asociado a cada segmento de la falla. Así, los autores estimaron que cada segmento individual de la falla podría sufrir ruptura con sismos de magnitudes entre 7.2-8.3 Mw. Sin embargo, en el peor escenario, si todos los segmentos de falla sufren ruptura en conjunto se esperaría un sismo de hasta 8.9 Mw.

Otro parametro a tomar en cuenta para conocer el potencial sísmico de una falla es saber cuan a menudo ésta se desliza. Si se desliza de manera regular los esfuerzos se liberan gradualmente mediante sismos de baja magnitud y no a través de un solo gran evento de características destructivas. Desafortunadamente no se tiene información sobre la tasa de deslizamientos de las fallas en frente oriental de los Andes Bolivianos, asimismo no se han registrado sismos de magnitudes mayores a 7Mw en esta región, por lo que se deduce que los esfuerzos se vienen acumulando desde ~1700, que es cuando se iniciaron algunas observaciones. Este periodo de acumulación tan largo incrementa el potencial de un sismo de magnitud Mw7.0 o mayor.
A raíz de los grandes terremotos acontecidos en Haiti, Chile y Japon en los dos últimos años este estudio pone en evidencia que algunas áreas de la cadena andina, que por lo general no están asociadas con actividad sísmica y/o riesgo sísmico, podrían potencialmente ser escenario de eventos catastróficos.
Otras áreas como en norte de Perú, donde no se tiene registro de la ocurrencia de sismos grandes (M>8) en los últimos siglos destacan y ponen en evidencia que es necesario llevar a cabo este tipo de estudio a fin de conocer y mitigar el riesgo sísmico.
Referencias: Brooks et al (2011);  McQuarrie (2011), ambos en nature Geosciences.