El terremoto de Acapulco ocurrió en el límite de una brecha sísmica

El 7 de septiembre del 2021 ocurrió un fuerte terremoto cerca de Acapulco, México. El terremoto pudo haber incrementado la posibilidad de que ocurra un gran terremoto en la Brecha Sísmica de Guerrero.
 

Por Hector Gonzalez-Huizar, Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California (CICESE), Xyoli Pérez-Campos, Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y Aaron A. Velasco, Universidad de Texas at El Paso (UTEP)
 

Referencia: Gonzalez-Huizar, H., Pérez-Campos, X., Velasco, A.A., 2021, Acapulco earthquake struck the edge of a seismic gap, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.218
 

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El 7 de septiembre del 2021 ocurrió un sismo magnitud 7.1 cerca de las costas de Guerrero, México. El terremoto se sintió en la Ciudad de México, a más de 350 kilómetros, y causó daño a edificios en la ciudad turística de Acapulco, cerca al epicentro.

El terremoto de Acapulco ocurrió muy cerca de un área que no ha visto grandes terremotos durante un siglo, lo que lleva a los científicos a preguntarse si éste pudiese activar el terremoto que cubriría la llamada “brecha” a lo largo de la sísmicamente activa costa mexicana del Pacífico.

En esa región, la placa tectónica de Cocos se subduce por debajo de la placa de Norteamérica. Esta frontera entre placas tectónicas – una de las más sísmicamente activas en el mundo – tiene una larga historia de grandes terremotos destructivos. En 1787, un terremoto de magnitud 8.4-8.6, el más grande en la historia de México, ocurrió en esta región (Suárez y Albini, 2009). En 1985, el terremoto más mortal en el país, uno de magnitud 8.0, ocurrió en esta frontera entre placas tectónicas, causando alrededor de 10,000 muertes, la mayoría en la Ciudad de México, lejos del epicentro.

Otros terremotos que han causado daño en Acapulco y poblaciones cercanas incluyen uno magnitud 8.2 en 1907, uno de magnitud 7.8 en 1909, uno de magnitud 7.8 en 1957, y dos terremotos de magnitud 7.1 y 7.2 en 1962, los cuales ocurrieron con tan solo 8 días de diferencia. Dada la poca precisión en la localización de estos terremotos históricos, el terremoto de septiembre del 2021 pudo haber ocurrido en la misma área de ruptura que cualquiera de estos.
 

Incertidumbre en las localizaciones

El terremoto de septiembre ocurrió alrededor de 11 kilómetros al Suroeste de Acapulco, esto de acuerdo con el Servicio Sismológico Nacional (SSN), la agencia de monitoreo sísmico en México. Por otro lado, el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), así como otras agencias globales, estimaron que ocurrió entre 17 y 23 kilómetros al Noroeste de ese punto.

Es importante resaltar que agencias que usan redes sísmicas globales para localizar terremotos en la zona de subducción en México, tales como el USGS, sistemáticamente localizan de forma errónea estos eventos por alrededor de 26 kilómetros hacia el noroeste (Singh y Lermo, 1985; Hjörleifsdóttir et al., 2016). El error es atribuido a variaciones laterales en la estructura del manto, las cuales afectan las velocidades de las ondas sísmicas. Estos errores se incrementan cuando se utilizan estaciones muy lejanas a los epicentros (Hjörleifsdóttir et al., 2016).
 

La Brecha Sísmica de Guerrero

El epicentro del reciente terremoto de Acapulco se encuentra en el límite Este de la Brecha Sísmica de Guerrero (Guerreo Seismic Gap); una zona de aparente quietud alojada en esta región de alta actividad sísmica.

El último gran terremoto – mayor o igual que magnitud 7.0 – en la Brecha de Guerrero ocurrió hace más de un siglo, en 1911; mientras que para el resto de la frontera tectónica los grandes terremotos ocurren aproximadamente cada 30 a 60 años (Nishenko y Singh, 1987). Asimismo, las rupturas de terremotos de magnitud 8.0 o mayores aparentemente no se han propagado hacia adentro de la brecha.

Una brecha sísmica pudiera indicar que los esfuerzos, usualmente liberados durante terremotos, se están acumulando a lo largo de una frontera tectónica bloqueada. En el caso de la Brecha de Guerrero, algunos científicos estiman que se ha acumulado suficiente esfuerzo como para producir un terremoto de magnitud 8.0 o mayor (Singh y Mortera, 1991) que podría estar acompañado por un gran tsunami. Un evento así podría causar daño muy significativo en las ciudades costeras cercanas a su epicentro, como Acapulco, así como en la Ciudad de México, donde los sedimentos blandos de abajo de la ciudad (de un antiguo lago) amplifican las ondas sísmicas.

Alternativamente, estudios recientes sugieren que, dentro de la brecha, gran parte de la frontera tectónica se desliza libremente. En tal caso, los esfuerzos causados por el deslizamiento de las placas se estarían liberando casi de una forma continua. De ser esto verdad, la probabilidad que ocurra un gran terremoto sería significativamente menor (Husker et al., 2018; Plata-Martinez et al., 2021). La hipótesis anterior se basa en estudios que sugieren que la zona donde ocurren eventos de deslizamiento lento (slow-slip events) en la parte más profunda de la Brecha de Guerrero – una de las zonas de deslizamientos lentos más grandes del mundo (Kostologlov et al., 2003) – en realidad se podría extender hasta las partes menos profundas donde usualmente se general los grandes terremotos.
 

 

Activación por el sismo de Acapulco

Un terremoto puede cambiar las condiciones físicas de fallas cercanas, lo que potencialmente puede activar más terremotos (esto se conoce como activación estática). Un parámetro conocido como “cambio en los esfuerzos de Coulomb” (Coulomb stress change) describe donde es más probable que se activen nuevos terremotos. En general, un cambio en los esfuerzos mayor que 0.1 bar (fuerza por unidad de área) sugiere una gran probabilidad de activación (Hill, 2008).

Nosotros modelamos el cambio en los esfuerzos de Coulomb (Toda et al., 2011) causado por el terremoto de Acapulco, y descubrimos que una gran área de la Brecha de Guerrero se llevó más cerca a ser activada. Cambios en los esfuerzos mayores que 0.1 bar pudieron haber ocurrido tan lejos como el epicentro del terremoto de 1911.
 

 

Un terremoto puede ser activado de otras formas. Durante un terremoto, ondas sísmicas son radiadas hacia afuera del área de ruptura. La deformación del suelo relacionada con el paso de las ondas sísmicas también puede generar cambios en los esfuerzos de Coulomb lo suficientemente grandes como para activar terremotos a su paso; un fenómeno conocido como “activación dinámica” (Gonzalez-Huizar et al., 2012). In algunos casos, la activación ocurre instantáneamente durante el paso de las ondas sísmicas, y en otros casos, existe un retardo entre el paso de las ondas y la activación del terremoto (Castro et al., 2015; Gonzalez-Huizar and Toda, 2021). Sin embargo, no es claro qué es lo que controla este retardo; es posible que el paso de las ondas inicie de un pequeño deslizamiento lento o cause un daño permanente en las fallas, eventos que gradualmente podrían activar un terremoto (Parsons 2005; Shelly et al., 2011).

Nosotros modelamos el cambio en los esfuerzos de Coulomb causado por las ondas sísmicas a su paso por la Brecha de Guerrero. Valores mayores que 0.1 bar fueron generados dentro de la brecha (panel de abajo en la siguiente figura), lo que podría tener importantes implicaciones en la ocurrencia de terremotos futuros dentro de la brecha.

El terremoto de Acapulco causó menos réplicas dentro de la Brecha de Guerreo que al lado opuesto del epicentro, fuera de la brecha. Esto sugiere que, al igual que terremotos grandes, las réplicas de menor magnitud no son producidas fácilmente dentro de la Brecha de Guerreo, lo que sugiere que esta área ha acumulado relativamente poco esfuerzo tectónico. Esta observación apoyaría la teoría de una Brecha de Guerreo experimentando un deslizamiento casi continuo. Por otro lado, nuestros modelos indican que el terremoto de Acapulco y sus ondas sísmicas incrementaron los esfuerzos dentro de la brecha – lo suficiente como para activar futuros terremotos de gran magnitud.

Nuestros resultados son preliminares, y conforme la comunidad científica produzca mejores modelos de la geometría de la ruptura del terremoto de Acapulco, la localización de sus réplicas, y las características físicas de la brecha, nuestros resultados podrán ser refinados.
 

 

Referencias

Castro, R.R., H. Gonzalez‐Huizar, F. Zúñiga, V.M. Wong, and A.A. Velasco (2015). Delayed dynamic triggered seismicity in northern Baja California, México caused by large and remote earthquakes. Bull. Seismol. Soc. Am., 105(4), 1825-1835. doi:10.1785/0120140310.

Hill, D. P. (2008). Dynamic stresses, Coulomb failure, and remote triggering. Bull. Seismol. Soc. Am., 98(1), 66-92. doi:10.1785/0120070049.

Hjörleifsdóttir, V., S.K. Singh and A. Husker (2016), Differences in epicentral locations of Mexican earthquakes between local and global catalogs: An update. Geofísica Internacional, 51, 1, 79-93.

Husker, A., L. Ferrari, C. Arango-Galván, F. Corbo-Camargo, and J.A.A. Arzate-Flores (2018). Geologic recipe for transient slip within the seismogenic zone: insight from the Guerrero seismic gap, Mexico. Geol. Soc. Am. 46, 35–38.

Gonzalez‐Huizar, H., and A.A. Velasco (2011). Dynamic triggering: Stress modeling and a case study. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 116(B2). doi:10.1029/2009JB007000.

Gonzalez-Huizar, H., A.A. Velasco, Z. Peng, and R.R. Castro (2012) Remote triggered seismicity caused by the 2011 M9.0 Tohoku-Oki, Japan earthquake. Geophys. Res. Lett. 39, L10302.

Gonzalez-Huizar, H., and S. Toda (2021). New Zealand sees exotic earthquake sequence, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.160.

Kostoglodov, V. et al. (2003), A large silent earthquake in the Guerrero seismic gap, Mexico. Geophys. Res. Lett. 30, 1807.

Nishenko, S.P. and S.K. Singh (1987) Conditional probabilities for the recurrence of large and great interplate earthquakes along the Mexican subduction zone: Bull. Seismol. Soc. Am., v. 77, p. 2095–2114, 10.1029/JB090iB05p03589.

Parsons, T. (2005), A hypothesis for delayed dynamic earthquake triggering. Geophysical Research Letters, 32(4). doi:10.1029/2004GL021811.

Singh S.K. and J. Lermo (1985), Mislocations of Mexican earthquakes as reported in international bulletins, Geofísica Internacional, 24, 2, 333-351.

Plata-Martinez, R. et al. (2021) Shallow slow earthquakes to decipher future catastrophic earthquakes in the Guerrero seismic gap, Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-021-24210-9.

Shelly, D. R., Z. Peng, D.P. Hill and C. Aiken (2011). Triggered creep as a possible mechanism for delayed dynamic triggering of tremor and earthquakes. Nature Geoscience, 4(6), 384-388. https://doi.org/10.1038/ngeo1141.

Toda, S., R.S. Stein, V. Sevilgen, and J. Lin (2011), Coulomb 3.3 Graphic-rich deformation and stress-change software for earthquake, tectonic, and volcano research and teaching—user guide: U.S. Geological Survey Open-File Report 2011–1060, 63 p., available at https://pubs.usgs.gov/of/2011/1060/.

Singh, S., and F. Mortera (1991) Source time functions of large Mexican subduction earthquakes, morphology of the Benioff zone, age of the plate, and their tectonic implications. J. Geophys. Res. 96, 21,487–21,502.

SSN (2021) Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Geofísica, Servicio Sismológico Nacional, México, http://www.ssn.unam.mx.

Suárez, G. and P. Albini (2009) Evidence for great tsunamigenic earthquakes (M 8.6) along the Mexican subduction zone, Bull. Seismol. Soc. Am. 99, no. 2A, 892–896, doi: 10.1785/0120080201.
 

Otras lecturas

Cruz-Atienza, V. M. et al. A seismogeodetic amphibious network in the Guerrero seismic gap Mexico. Seismol. Res. Lett. 89, 1435–1449 (2018).

Gonzalez-Huizar, H. (2019) La Olimpiada XXIV de Ciencias de la Tierra: Los Grandes Terremotos de México, GEOS, 39 (1).

Husker, A., W.B. Frank, G. Gonzalez, L. Avila, V. Kostoglodov and E. Kazachkina (2019) Characteristic Tectonic Tremor Activity Observed Over Multiple Slow Slip Cycles in the Mexican Subduction Zone. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124(1), 599–608. https://doi.org/10.1029/2018JB016517.