Métodos para reducir los riesgos sísmicos

Tomografía sismológica

Los datos sismológicos sobre la estructura profunda de la Tierra provienen de varias fuentes. Estos incluyen ondas P y S en terremotos y explosiones nucleares, la dispersión de ondas superficiales de terremotos distantes y vibraciones de toda la Tierra de grandes terremotos.

Uno de los principales objetivos de la sismología es inferir el conjunto mínimo de propiedades del interior de la Tierra que explicarán en detalle los trenes de ondas sísmicas registrados. A pesar del tremendo progreso realizado en la exploración de la estructura profunda de la Tierra durante la primera mitad del siglo XX, la realización de este objetivo fue severamente limitada hasta la década de 1960 debido al laborioso esfuerzo requerido para evaluar modelos teóricos y procesar las grandes cantidades de datos de terremotos registrados. La aplicación de computadoras de alta velocidad con sus enormes capacidades de almacenamiento y recuperación rápida abrió el camino para grandes avances tanto en el trabajo teórico como en el manejo de datos.

Desde mediados de la década de 1970, los investigadores han estudiado modelos realistas de la estructura de la Tierra que incluyen límites continentales y oceánicos, montañas y valles fluviales en lugar de estructuras simples como las que involucran variaciones solo con la profundidad. Además, diversos avances técnicos han beneficiado a la sismología observacional. Por ejemplo, se han reconocido las consecuencias de las técnicas de exploración sísmica desarrolladas por la industria petrolera (como la reflexión sísmica) y se han adoptado procedimientos. Igualmente significativa ha sido la aplicación de métodos de imágenes tridimensionales a la exploración de la estructura profunda de la Tierra. Esto ha sido posible gracias al desarrollo de microprocesadores y ordenadores muy rápidos con equipos de visualización periféricos.

El método principal para determinar la estructura del interior profundo de la Tierra es el análisis detallado de sismogramas de ondas sísmicas. (Tales lecturas de terremotos también proporcionan estimaciones de velocidades de onda, densidad y parámetros elásticos e inelásticos en la Tierra. El procedimiento principal es medir los tiempos de viaje de varios tipos de ondas, como P y S, desde su fuente hasta el sismógrafo de grabación. En primer lugar, sin embargo, se debe identificar cada tipo de onda con su trayectoria de rayos a través de la Tierra.

Los rayos sísmicos para muchas trayectorias de ondas P y S que salen del foco F del terremoto se muestran en la figura. Los rayos correspondientes a ondas que se han reflejado en la superficie exterior de la Tierra (o posiblemente en una de las superficies interiores de discontinuidad) se denotan como PP, PS, SP, PSS, etc. Por ejemplo, PS corresponde a una onda que es de tipo P antes de la reflexión de la superficie y de tipo S después. Además, hay rayos como pPP, sPP y sPS, los símbolos p y s correspondientes a un ascenso inicial a la superficie exterior como ondas P o S, respectivamente, desde un foco profundo.

ilustración de tipos de rayos sísmicos en el interior de la Tierra's interior
ilustración de tipos de rayos sísmicos en el interior de la Tierra

Tipos de rayos sísmicos en el interior de la Tierra a partir de un terremoto en F.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Una clase de rayos especialmente importante se asocia con una superficie de discontinuidad que separa el núcleo central de la Tierra del manto a una profundidad de aproximadamente 2.900 km (1.800 millas) por debajo de la superficie exterior. El símbolo c se utiliza para indicar un reflejo hacia arriba en esta discontinuidad. Por lo tanto, si una onda P viaja hacia abajo desde un foco a la superficie de discontinuidad en cuestión, la reflexión hacia arriba en una onda S se registra en una estación de observación como PCS de rayos y de manera similar con PcP, ScS y ScP. El símbolo K se usa para denotar la parte (de tipo P) de la trayectoria de una onda que pasa a través del núcleo central líquido. Por lo tanto, el rayo SKS corresponde a una onda que comienza como una onda S, se refracta en el núcleo central como una onda P, y se refracta de nuevo en el manto, en donde finalmente emerge como una onda S. Tales rayos como SKKS corresponden a ondas que han sufrido una reflexión interna en el límite del núcleo central.

El descubrimiento de la existencia de un núcleo interno en 1936 por la sismóloga danesa Inge Lehmann hizo necesario introducir símbolos básicos adicionales. Para las trayectorias de ondas dentro del núcleo central, los símbolos i e I se usan de forma análoga a c y K para toda la Tierra; por lo tanto, i indica reflexión hacia arriba en el límite entre las porciones exterior e interior del núcleo central, y I corresponde a la parte (de tipo P) de la trayectoria de una onda que se encuentra dentro de la porción interior. Así, por ejemplo, es necesario discriminar entre los rayos PKP, PKiKP y PKIKP. La primera de ellas corresponde a una onda que ha entrado en la parte externa del núcleo central pero no ha alcanzado el núcleo interno, la segunda a una que se ha reflejado hacia arriba en el límite interno del núcleo, y la tercera a una que ha penetrado en la parte interna.

Combinando los símbolos p, s, P, S, c, K, i e I de varias maneras, se desarrolla la notación para todos los rayos principales asociados con las ondas sísmicas corporales. El símbolo J se ha introducido para corresponder a ondas S en el núcleo interno, en caso de que alguna vez se encuentre evidencia de tales ondas.

Finalmente, el uso de los tiempos de viaje a lo largo de los rayos para inferir la estructura oculta es análogo al uso de rayos X en la tomografía médica. El método consiste en reconstruir una imagen de anomalías internas a partir de mediciones realizadas en la superficie exterior. Hoy en día, cientos de miles de tiempos de viaje de ondas P y S están disponibles en catálogos de terremotos para la toma de imágenes tomográficas del interior de la Tierra y el mapeo de la estructura interna.

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