¿Los terremotos de Haití de 2010 y 2021 forman parte de una secuencia progresiva?

Es muy probable que el terremoto de Haití del 2010 haya acelerado la ocurrencia del terremoto del 14 de agosto del 2021. Múltiples observaciones apuntan hacia una migración sísmica en dirección oeste, pero varias secciones del sistema de fallas, hacia el este del epicentro del terremoto del 14 de agosto, aún permanecen acopladas y altamente estresadas.
 

By Ross Stein, Ph.D., Temblor, Inc., California (@rstein357), Shinji Toda, Ph.D., IRIDeS, Universidad de Tohoku, Japón, Jian Lin, Ph.D., Universidad de la Ciencia y Tecnología del Sur de China y el Instituto Oceanográfico de Woods Hole, Masachussets y Volkan Sevilgen, M.Sc., Temblor, Inc., California (@volkansevilgen)
 

Adaptado al español por: Esteban J. Chaves, Ph.D., Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Rica, Universidad Nacional (OVSICORI-UNA).
 

Cita bibliográfica: Stein, R.S., Toda, S., Lin, J., Sevilgen, V., 2021, Are the 2021 and 2010 Haiti earthquakes part of a progressive sequence?, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.197
 

This article is also available in English, Japanese, French and Chinese.
 

El 12 de enero de 2010, un terremoto de magnitud 7,0 golpeó la comunidad costera de Léogâne, en Haití, ubicada justo a las afueras de Puerto-Príncipe. El terremoto acabó con la vida de 300,000 personas, de acuerdo con el gobierno haitiano, y desplazó cientos de miles de personas fuera de esta región. Aunque inicialmente se pensó que el terremoto había sido generado a lo largo de la falla de Enriquillo (Enriquillo-Plantain Garden), donde la placa del Caribe se separa de la microplaca de Gonâve, estudios posteriores demostraron que el terremoto ocurrió a lo largo de una falla “ciega” de geometría inversa (las fallas “ciegas” u ocultas, son fallas locales cuya expresión no es observada en la superficie terrestre ya que están cubiertas por capas superficiales de roca), ahora conocida como la falla Léogâne. El 14 de agosto de 2021, un terremoto de magnitud 7,2 volvió a ocurrir a lo largo del mismo sistema de fallas, pero esta vez, hacia el oeste del epicentro del terremoto de 2010. Hasta el momento, se estima un total de 1,400 personas fallecidas y miles de personas desplazadas. Debido al paso de la tormenta tropical Grace sobre la isla, es posible que estos números se incrementen.

Nuestro análisis sugiere que muy probablemente el terremoto de 2010, el cual fue desastroso, aceleró el proceso de ruptura del terremoto del 14 de agosto de 2021. Algunos elementos sugieren una migración sísmica en dirección oeste, sin embargo, hacia el este del sistema de fallamiento Enriquillo, aún existen segmentos de falla altamente estresados.
 

Transferencia de esfuerzos del terremoto de 2010 hacia la región del evento de 2021

Dos semanas después de la ocurrencia del terremoto del 12 de enero de 2010, publicamos un análisis del cambio en los esfuerzos de Coulomb inducidos por este evento con el propósito de comprender que podría suceder a continuación (Lin et al., 2010). En este estudio, identificamos un incremento en la cantidad de estrés y, por tanto, en la peligrosidad de los segmentos de falla ubicados tanto al este como hacia el oeste del área de ruptura del evento principal, tal y como se muestra en la figura 1. El terremoto de magnitud 7,2, ocurrido en agosto de 2021 en Nippes, Haití, fue generado en una sección de falla que en 2010 experimentó un aumento en la cantidad de esfuerzos del orden de 0.1 bar (~ 0.1 kg/cm2). Aunque varios estudios han demostrado que esta cantidad de esfuerzos es lo suficientemente grande como para disparar la ocurrencia de terremotos, la misma constituye una magnitud muy pequeña comparada con el incremento de esfuerzos calculados en ambos extremos del área de ruptura del terremoto de 2010, los cuales fueron entre 5 a 10 veces más grandes. Por ejemplo, Symithe et al., (2013) obtuvo valores similares y provee resultados más extensos sobre este evento, confirmando de manera independiente nuestras observaciones.
 

 

El mapa de fallas que se presenta en la figura 1 podría estar sobre simplificado, ya que en esta región es muy probable la existencia dos fallas adyacentes a lo largo de la península, estas son: la falla Enriquillo y la falla “ciega” con geometría inversa (Calais et al., 2010; Hayes et al, 2010; Prentice et al., 2010; Hashimoto et al., 2012; Douilly et al., 2013). En este trabajo utilizamos el termino “sistema de fallas” para referirnos a estas dos. Independientemente de esto, el terremoto de Léogâne ocurrido en 2010, incrementó la cantidad de estrés en la región donde se generó el terremoto de 2021.

¿Porqué hubo un tiempo de espera de 11 años entre ambos eventos? y ¿por qué entre ambos terremotos existe un segmento de la falla aún sin romper (marcado como “jump?” en la figura 2)? En nuestros cálculos, el impacto generado en la sismicidad por el cambio en los esfuerzos se desvanece con el tiempo, tal y como lo hace la tasa de ocurrencia de las réplicas. De manera que, aunque el disparo inmediato de terremotos es mucho más probable, los retrasos prolongados entre terremotos son también posibles. La brecha entre las regiones de ruptura de ambos terremotos puede estar asociada con la presencia de una aspereza de falla que requiere una mayor cantidad de estrés para poder deslizar o romper, podría además representar un doblamiento o interrupción en la falla, o bien, pudo haber deslizado prehistóricamente, reduciendo la cantidad de estrés relativo a los segmentos adyacentes. Independientemente de estas especulaciones, no es posible descartar la posibilidad de que en el futuro en esta misma región se pueda generar un terremoto de magnitud ~ 6.5.
 

 

Transferencia de esfuerzos generada por el terremoto del 2021

¿Cómo el terremoto de magnitud 7,2, el cual es dos veces más grande que su predecesor de 2010, alteró el estado de esfuerzos (o estrés) en la zona de falla? En la figura 3 calculamos este proceso de diferentes maneras. Sin importar el método, es posible observar un incremento en la cantidad de estrés en las secciones de falla ubicadas al este y hacia el oeste del epicentro del terremoto de magnitud 7,2. Tal y como se observa claramente en la figura 3a. Además, la figura 3b muestra como las fallas que generaron las réplicas del terremoto de 2010 experimentaron también un incremento en la cantidad de esfuerzos debido a la ocurrencia del terremoto de agosto de 2021, lo que sugiere un despertar de la zona de réplicas de 2010.
 

 

El terremoto de 2021 tuvo un predecesor en 1770

Recientemente Saint Fleur et al., (2020) excavó una trinchera a lo largo de la Falla Enriquillo, cerca de Clonard (Figura 2), la cual resultó estar dentro del área de ruptura del evento principal de 2021. Ellos encontraron evidencia que apunta a la ocurrencia de un terremoto en 1770, con un rango de incertidumbre de 40 años, el cual, de acuerdo con los autores, corresponde con la ocurrencia del terremoto de magnitud 7,5, del 3 de junio de 1770. En esta región, la tasa de deslizamiento a lo largo de la Falla Enriquillo es de 9 milímetros/año, por lo que, en los 250 años entre ambos eventos, pudo haberse acumulado un total de entre 2 y 2.5 metros de potencial deslizamiento. De acuerdo con la solución de falla finita (USGS), el deslizamiento promedio generado por el terremoto de 2021 fue de 1.5 metros, por lo que las inferencias anteriores son aproximadamente consistentes: Los esfuerzos liberados durante el terremoto de 1770 alcanzaron su valor inicial cerca del 2010, cuando una pequeña cantidad adicional de estrés fue transferida al sitio, intensificando aún más el proceso de ruptura en la falla.
 

Pronóstico de terremoto para los próximos 12 meses

Utilizando el cambio en los esfuerzos generado por los terremotos de 2010 y 2021, la serie de mecanismos focales de sismos anteriores y el modelo global de ocurrencia de terremotos (GEAR por sus siglas en inglés) de Bird et al., (2015), en la figura 4 se presenta la probabilidad de ocurrencia de un posible terremoto para los próximos 12 meses en la región. El método adoptado (Toda y Stein, 2020) asume que el impacto de un terremoto decae con el tiempo, sin embargo, la ausencia de una red sismográfica robusta limita nuestra habilidad de poder poner a prueba el pronóstico en Haití. Este mismo método ha probado ser funcional en Japón, California y Chile.

En el pronóstico (Figura 4a), calculamos un peligro elevado que se extiende desde Jeremie (con una población de 122,000) cerca de límite oeste de la península, hasta Puerto Príncipe, para una extensión total de 200 km. Como soporte de este cálculo, la figura 2 muestra una cantidad abundante de sismos ubicados tanto al este de Puerto Príncipe como en la región que cubre el área de ruptura del terremoto de magnitud 7,2 del 14 de agosto de 2021, más de 11 años antes de la ocurrencia de este último. La ocurrencia de estos eventos refleja que el peligro para esta sección de la Falla Enriquillo fue bastante elevado desde 2010, cuando ocurrió el terremoto de magnitud 7,0.
 

 

¿Hay una secuencia sísmica moviéndose hacia el oeste?

Con base en las observaciones, podríamos estar tentados a inferir que la secuencia sísmica esta moviéndose de manera progresiva hacia el oeste, por lo que, un evento futuro podría impactar regiones con menor densidad poblacional en el margen sur de la Península. El argumento para esta interpretación recae en la distribución espacial de las réplicas del terremoto de 2010 y 2021, las cuales están separadas entre sí por una distancia promedio de 15 km, además, el área de ruptura tanto del terremoto de 2010 como de 2021 se extendió principalmente hacia el oeste, donde se encuentra la mayor cantidad de réplicas.

Sin embargo, nuestro pronóstico anterior muestra una historia diferente. Los segmentos de falla ubicados hacia el este exhiben de igual forma una alta probabilidad de generar grandes terremotos, y desafortunadamente estas regiones son las más densamente pobladas. Quizá hubiésemos podido descartar esta opción si en los 11 años que transcurrieron desde el terremoto de 2010 no hubiesen ocurrido grandes eventos en la región este del sistema de fallas, pero en la última década han ocurrido cerca de 10 terremotos en este segmento de la Falla Enriquillo (Figura 2), por lo que la probabilidad de ocurrencia de un gran evento en esta región sigue siendo alta.
 

Referencias

Bird, P., D.D. Jackson, Y.Y. Kagan, C. Kreemer, and R.S. Stein (2015), GEAR1: A global earthquake activity rate model constructed from geodetic strain rates and smoothed seismicity, Bull. Seismol. Soc. Amer., 105, 2538–2554.

Calais, E., A. Freed, G. Mattioli, F. Amelung, S. Jónsson, P. Jansma, S.-H. Hong, T. Dixon, C. Prépetit, and R. Momplaisir (2010), Transpressional rupture of an unmapped fault during the 2010 Haiti earthquake. Nature Geosci., 3, 794-799, doi:10.1038/ngeo992.

Douilly, R., et al. (2013), Crustal structure and fault geometry of the 2010 Haiti earthquake from temporary seismometer deployments, Bull. Seismol. Soc. Am., 103, 2305–2325, doi: 10.1785/0120120303.

Hashimoto, M., Y. Fukushima, and Y. Fukahata (2011), Fan-delta uplift and mountain subsidence during the Haiti 2010 earthquake, Nature Geosci., 4, 255–259, doi:10.1038/ngeo1115.

Hayes, G. P., R. W. Briggs, A. Sladen, E. J. Fielding, C. Prentice, K. Hudnut, P. Mann, F. W. Taylor, A. J. Crone, R. Gold, T. Ito, and M. Simons (2010), Complex rupture during the 12 January 2010 Haiti earthquake, Nature Geosci., 3, 800–805, doi:10.1038/ngeo977.

Lin, J., Stein, R. S., Sevilgen, V., and Toda, S. (2010), USGS-WHOI-DPRI Coulomb stress-transfer model for the January 12, 2010, MW=7.0 Haiti earthquake: U.S. Geological Survey Open-File Report 2010-1019, 7 p.

Mann, P., E. Calais, J.-C. Ruegg, C. DeMets, P. E. Jansma, and G. S. Mattioli (2002), Oblique collision in the northeastern Caribbean from GPS measurements and geological observations, Tectonics, 21, 1057, doi:10.1029/2001TC001304.

Prentice, C. S., P. Mann, A. J. Crone, R. D. Gold, K. W. Hudnut, R. W. Briggs, R. D. Koehler, and P. Jean (2010), Seismic hazard of the Enriquillo Plantain Garden fault in Haiti inferred from palaeoseismology, Nature Geosci., 3, 789-793, doi:10.1038/ngeo991.

Saint Fleur, N., Y. Klinger, N. Feuillet (2020), Detailed map, displacement, paleoseismology, and segmentation of the Enriquillo-Plantain Garden Fault in Haiti, Tectonophysics, 778, 228368.

Symithe, S. J., E. Calais, J. S. Haase, A. M. Freed, and R. Douilly (2013), Coseismic slip distribution of the 2010 M 7.0 Haiti earthquake and resulting stress changes on regional faults, Bull. Seismol. Soc. Am., 103, 2326–2343.

Toda, S., and Stein, R. S. (2020), Long‐ and short‐term stress interaction of the 2019 Ridgecrest sequence and Coulomb‐based earthquake forecasts. Bull. Seismol. Soc. Amer. 110, 1765-1780.

USGS (2021), Finite Fault model for 14 August 2021 M 7.2 Nippes, Haiti, Earthquake
https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us6000f65h/finite-fault