Volcanic similar earthquakes driven by aseismic slip associated with volcanic activity at Ogasawara Ioto

Mucho más allá de la superficie oceánica, donde la corteza terrestre se desplaza constantemente, los volcanes hacen más que simplemente entrar en erupción. Respiran, se hinchan y se estremecen con un zumbido sísmico constante y de bajo nivel. Para comprender a estos gigantes inquietos, los científicos escuchan los diminutos temblores que ondulan a través de la roca, tratándolos como un latido que revela la salud del volcán. Entre estos temblores se encuentra un tipo especial de evento llamado "terremotos similares". Estos no son sacudidas aleatorias; son copias casi idénticas unas de otras, que se repiten una y otra vez desde el mismo lugar exacto. Cuando un volcán produce estos choques repetitivos, sugiere que un parche pequeño y específico de roca se está deslizando una y otra vez, de forma muy parecida a una bisagra de una puerta que chirría con el mismo ritmo cada vez que se abre. Al estudiar estas señales repetitivas, los investigadores pueden mapear los movimientos ocultos de magma y fluidos en las profundidades del subsuelo, incluso cuando el suelo superior no está vibrando visiblemente.

En el remoto arco de islas de Izu-Ogasawara, una pequeña isla volcánica conocida como Ioto (o Iwo-Jima), ha sido un punto focal para tal actividad. Esta isla es un volcán de caldera activo, un cráter masivo formado por erupciones antiguas, y actualmente está experimentando una transformación dramática. Durante siglos, toda la isla se ha estado elevando lentamente, un proceso impulsado por el magma que empuja desde abajo. Si bien este levantamiento está bien documentado, la forma precisa en que la roca dentro de la isla está responiendo a esta presión ha sido un misterio. Un estudio reciente realizado por investigadores del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología para la Ciencia de la Tierra y la Prevención de Desastres de Japón finalmente ha descorrido la cortina de esta actividad oculta. Al analizar miles de registros sísmicos recopilados durante cinco años, descubrieron que el constante levantamiento de la isla no es solo un ascenso suave y silencioso. En cambio, el suelo está siendo empujado hacia arriba por una serie implacable de pequeños deslizamientos repetitivos a lo largo de fallas ocultas, creando un patrón distintivo de terremotos similares que cuenta una historia clara de tensión y liberación.

Los investigadores comenzaron filtrando un catálogo masivo de aproximadamente 60,000 terremotos registrados en Ioto entre 2018 y 2023. La mayoría de estos eventos fueron temblores de alta frecuencia, agudos y breves, típicos de las regiones volcánicas. Utilizaron un algoritmo computacional diseñado para encontrar patrones en el ruido, agrupando los terremotos según qué tan estrechamente coincidían sus formas de onda entre sí. Es un poco como clasificar una pila de miles de cartas escritas a mano para encontrar las que fueron escritas por la misma persona; el estilo de la letra es tan consistente que el origen es inequívoco. El equipo identificó 19 grupos distintos de estos "terremotos similares", donde las ondas se veían casi idénticas, lo que sugiere que todas provenían de la misma fuente diminuta. Sorprendentemente, estos eventos repetitivos constituyeron aproximadamente una cuarta parte de todos los terremotos volcánicos detectados durante el período de estudio, demostrando que este deslizamiento repetitivo es una característica dominante de la vida sísmica de la isla, no una anomalía rara.

Una vez identificados los grupos, los científicos trabajaron para determinar exactamente dónde estaban ocurriendo estos deslizamientos. Al combinar el tiempo de las ondas, la dirección en que viajaban y su fuerza, mapearon las ubicaciones de los 19 grupos. Los resultados revelaron un patrón sorprendente: los terremotos similares no estaban dispersos aleatoriamente por la isla. En cambio, se agrupaban estrechamente alrededor de fallas activas conocidas, particularmente en la parte suroeste de la isla. Sorprendentemente, no se encontraron terremotos similares directamente debajo del domo de resurgencia central, un gran montículo elevado en el medio de la caldera. Esta ausencia es significativa; sugiere que la roca directamente debajo del domo es probablemente demasiado caliente o está demasiado llena de fluidos para fracturarse de la manera quebradiza requerida para crear estos choques repetitivos. En cambio, la tensión se libera en los bordes, donde el domo ascendente roza contra la roca circundante, causando pequeños deslizamientos repetitivos en líneas de falla estrechas.

El tiempo de estos eventos ofreció otra pista crucial. Los investigadores encontraron un fuerte vínculo entre la frecuencia de estos terremotos similares y la tasa a la que la isla se elevaba. Cuando el suelo se levantaba más rápido, los terremotos ocurrían con más frecuencia. De hecho, el tiempo entre estos deslizamientos repetitivos fue increíblemente corto, a menudo de solo unos pocos días. Esto es mucho más rápido que los terremotos repetitivos vistos a lo largo de las principales fronteras de placas tectónicas, donde tales eventos podrían tardar años o décadas en recurrir. La velocidad de la recurrencia en Ioto es un resultado directo de su rápido levantamiento, que ocurre a una tasa de hasta un metro por año. Esta intensa presión carga los pequeños parches de falla tan rápidamente que fallan y se deslizan de nuevo casi de inmediato, creando una secuencia de disparos rápidos de diminutos terremotos.

Para comprender la naturaleza física de estos deslizamientos, el equipo estimó el tamaño de los parches de falla y la cantidad de tensión liberada. Calcularon que el área de roca que se deslizaba en cada evento era increíblemente pequeña, con un radio de solo unos 21 metros. La cantidad de tensión liberada, conocida como caída de tensión, también fue muy baja, midiendo menos de un megapascal para casi todos los grupos. Para poner esto en perspectiva, esta es una liberación de energía muy suave en comparación con las enormes caídas de tensión vistas en los grandes terremotos destructivos. La baja tensión y el tamaño pequeño sugieren que la roca en estas áreas está debilitada, probablemente por la presencia de fluidos volcánicos calientes y vapor que lubrican las líneas de falla. Debido a que la roca es tan débil y el área de deslizamiento es tan pequeña, los terremotos permanecen diminutos, rara vez superando una magnitud de 1.0, lo que explica por qué la isla no experimenta los grandes terremotos dañinos que se ven en otros sitios volcánicos.

El estudio también analizó la cantidad total de movimiento causado por estos deslizamientos. Al sumar el deslizamiento de todos los terremotos similares durante el período de cinco años, los investigadores descubrieron que el movimiento acumulado alcanzó aproximadamente tres metros. Esta es una cantidad de movimiento significativa, pero representa solo alrededor del 60 por ciento del levantamiento total observado en la superficie. Esta discrepancia revela una pieza vital del rompecabezas: si bien los terremotos similares representan una liberación importante de tensión, no son toda la historia. Una parte sustancial del levantamiento de la isla está ocurriendo silenciosamente, a través de un deslizamiento aseísmico, donde la roca se desliza suavemente sin generar ningún terremoto. Esto significa que la isla se deforma mediante una combinación de sacudidas diminutas y violentas y un flujo constante y silencioso.

Los hallazgos pintan la imagen de un volcán vivo y activo, pero de una manera que es distinta de las erupciones explosivas que suelen asociarse con tales lugares. Los terremotos repetitivos y de pequeña escala en Ioto son el sonido de la corteza ajustándose a la inmensa presión del magma ascendente. No son señales de una erupción inminente y catastrófica, sino evidencia de un sistema que libera tensión constantemente a través de una red de fallas pequeñas y lubricadas. La investigación confirma que el rápido levantamiento de la isla está impulsando estos deslizamientos repetitivos, y que la presencia de fluidos volcánicos juega un papel clave en mantener la resistencia de la falla baja. Aunque la geometría exacta de las fallas sigue siendo difícil de precisar debido al número limitado de estaciones sísmicas en la pequeña isla, la imagen general es clara: Ioto es un sistema dinámico donde el suelo se desplaza, se desliza y se eleva constantemente, impulsado por el lento y poderoso empuje de la Tierra desde abajo. Esta comprensión ayuda a los científicos a monitorear mejor la actividad volcánica, distinguiendo entre los ajustes inofensivos y repetitivos de un domo en ascenso y las señales más peligrosas que podrían preceder a una erupción mayor.