Que es un sismo?

Se denominan terremotos, movimientos sísmicos o sismos a los movimientos bruscos y repentinos del suelo. Los terremotos pueden definirse como movimientos violentos de la corteza terrestre. Ocurre en forma de sacudidas.

Intensidad:

Por otro lado la intensidad sísmica es un concepto que se aplica a la identificación del grado de destrucción de un terremoto, es una medida relativa de la fuerza sísmica en un punto determinado.

La anterior relación fue propuesta por por Gutenberg y Richter (1954):

Por que se producen los sismos? Los terremotos se desencadenan cuando la corteza

terrestre se desliza a lo largo de las fisuras conocidas como fallas.

Las mayores fallas pueden encontrarse en la zona de contacto entre masas móviles independientes de la corteza, conocidas como placas tectónicas se libera una gran cantidad de energía acumulada durante un largo tiempo.

Para identificar el tamaño y fuerza de un sismo se usan:

Magnitud: Se usa para medir cuantitativamente el tamaño de este, relacionado con la energía liberada durante la ruptura de la falla. Richter definió la magnitud como:

La amplitud es registrada en un sismómetro a 100km de distancia del epicentro del evento.

.

Ondas producidas en los sismos

En el estudio de los sismos, se ha llegado a la conclusión que cuando ocurre un sismo se producen diferentes tipos de onda, que son ondas de cuerpo y ondas de superficie:

• Ondas de cuerpo: ondas de compresión y ondas de cortante 

• Ondas de superficie: ondas de Rayleigh y ondas love

a. Ondas de compresiónConocidas como ondas P, consisten en movimientos repetidos de compresión y son análogas a las ondas de sonido, en el cual la partícula se mueve en la misma dirección del movimiento de la onda

b. Ondas de cortante o (cizalla)Conocidas como Ondas S o ondas secundarias, producen deformaciones de cizalla a medida que se mueven dentro del suelo o la roca. El movimiento de las partículas individuales es normal a la dirección del movimiento.

c. Ondas RayleighSon ondas que se forman en la superficie por interacción entre las ondas P y las ondas S verticales. Son similares a las que se producen en el agua cuando se lanza una piedra

d. Ondas loveSon un resultado de la interacción de las ondas S horizontales con las capas superficiales de terreno. Las ondas no tienen componente vertical.

Introducción Un equipo de investigadores , usando un nuevo

dispositivo que simula terremotos en unas instalaciones especiales de laboratorio, han demostrado:

1. Que las ondas sísmicas pueden inducir replicas tiempo después que el temblor a finalizado

Esta investigación proporciona una mejor comprensión sobre cómo pueden activarse los terremotos y cómo se repiten

2. Demuestran como las ondas pueden almacenar energías en ciertos materiales granulares.

Materiales granulares como los encontrado a lo largo de ciertas líneas de falla en todo el globo terráqueo

3. Cómo esta energía almacenada puede ser liberada, mediante el impacto de ondas sísmicas relativamente pequeñas, mucho más allá de la tradicional zona de réplicas de un terremoto importante.

4. Han demostrado que la descarga de energía puede producirse minutos, horas e incluso días después del paso de las ondas de sonido; la causa de este retraso continúa siendo un misterio.

5. Gomberg et.al han demostrado que la actividad sísmica aumenta a distancias de miles de kilómetros de un terremoto.

Problema de estudio sismológico

En estudio sísmicos se ha determinado que la activación se da mas comúnmente en zonas geotérmicas, pero se ha dado activación en áreas que no tienen actividad geotérmica. Se especula acerca del mecanismo de estudio de este fenómeno, pero se carece de validación experimental y de campo.

Últimamente se sospecha que la no linealidad dinámica de la falla, podría tener gran importancia en la activación de terremotos, ya que se ha observado una disminución temporal en el modulo (ablandamiento del material) de diversos tipos de rocas, bajo la influencia de excitación de tensiones de ondas sísmicas.

Este estudio se realizo en laboratorios con sistemas controlados.

Estudio experimental1. Se propuso el ablandamiento de un material granular.

Dado que el debilitamiento del medio granular es una función necesaria en la activación dinámica de terremotos.

2. Se examino también de la dinámica no lineal del material granular con experimentos de ondas de propagación de forma análoga como una onda sísmica afecta una falla de campo.

Un esquema representativo se muestra en la figura 3

Montaje experimental

Figura 3. montaje experimental, formado por bolas de vidrio, bajo presión aplicada P. T y R denotan el transmisor piezoeléctrico y el receptor, respectivamente, y L es el espesor de la muestra

El medio granular se compone de bolas de vidrio de diámetro D=30mm luego se lleno a una altura L=18.5mm

Por medio de pistón superior se le aplica una presión efectiva(carga) que va desde 0.07Mpa-0.3MPa a la muestra granular, ésta se mantiene bajo presión durante 12h para que las perlas de vidrio alcancen el equilibrio de contactos entre los granos.

Así la fracción de perlas de vidrio obtenidas es de 0.63±0.01

en la tierra el centro de falla puede verse afectado por todo tipo de onda imaginables.

Pero en este experimento solo estudiaremos las ondas P (ondas de modo joven) para identificar si el efecto general de reducir el módulo se lleva a cabo

Resultados

Las velocidades de las ondas en el paquete granular, se midieron con la aplicación de resonancia y métodos de ondas progresivas.

En la Figura 4a se muestran curvas de resonancia en el paquete granular a presión efectiva 0.11MPa.

Figura 4 Ablandamientos del material debido a la dinámica no lineal en condiciones de resonancia.

a). las curvas de resonancia del modo fundamental de la onda P con el aumento de la amplitud de entrada medidas en el detector R.

A medida que aumenta la tensión de entrada, la frecuencia de resonancia disminuye, esta disminución corresponde a una disminución en la velocidad y el modulo.

El aumento del pico de resonancia y la disminución de la amplitud es una indicación importante de que la disipación es no lineal y disminuye el modulo de Young

b). El cambio en el módulo normalizado por la tensión detectada a cinco presiones efectivas. M es el módulo como una función de la amplitud, y es el módulo de baja amplitud.

Para explorar la influencia de la presión efectiva en la respuesta no lineal, el procedimiento experimental se repitió en cinco presiones progresivamente crecientes.El módulo de ablandamiento disminuye a medida que se incrementa la presión, lo que significa que la no linealidad del sistema disminuye con el aumento de la presión.

Existe una presión E_t por debajo del cual el material granular se comporta como un medio granular elástico

c).La dinámica de Baja recuperación del módulo bajo dos diferentes presiones efectivas, que muestra la recuperación del módulo en un lapso de tiempo. El módulo se normaliza en el valor de equilibrio.

La figura 4.c muestra la recuperación del modulo bajo dos presiones diferentes después de la excitación a grandes deformaciones de onda. Para las tensiones del orden de 10^-7 a 7x10^-6

Se encontró que el reblandecimiento del material tiene memoria, es decir que después de varias horas o días el modulo regresa lentamente al equilibrio

En el centro de falla se espera el mismo comportamiento si la presión efectiva es baja.

Se han realizado experimentos donde se muestra que la presión efectiva en algunos centros de falla pueden ser muy baja o que existe debilidad tectónica inducida por otros fenomenos.

ahora utilizando ondas de propagación en el montaje de la figura. Se obtuvo

Figura 5 disminución relativa en el modulo con el aumento la tensión de entrada, en el experimento de ondas de propagación sobre la muestra granular. La señal de origen es un pulso sinusoidal a 50 KHz (recuadro), a menor amplitud (régimen lineal) y a mayor amplitud(régimen no lineal). El modulo obtenido en el régimen lineal es idéntico a el obtenido en los experimentos de la figura 5

En la anterior medición se muestra que pequeños micro-esfuerzos hacen que los efectos no lineales aparezcan y se inicie la reducción del modulo esto se debe que en campo los centros de falla son muy débiles.

Así el mecanismo físico de las propiedades de ablandamiento de un material granular esta relacionado con la fricción no lineal de contacto entre granos.

Un modelo muy simple que captura la naturaleza general de la elasticidad del material, puede ser descrito como sigue.

En un esfuerzo efectivo y un esfuerzo dinámico está dada por:

Donde: es el esfuerzo dinámico, M es el modulo son los parámetros dinámicos no lineales de primer y

segundo orden, que describen la forma de las curvas en la figura 4.b

,

Conclusiones

La investigación ha ayudado confirmar que los terremotos son eventos periódicos y que el sonido puede perturbarlos.