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| Científicos del Servicio Geológico de Estados Unidos examinan la toba rica en piedra pómez dejada por la erupción que formó la caldera de Long Valley, ocurrida hace unos 760.000 años. Crédito: Jessica L. Ball/United States Geological Survey |
Las calderas deben caracterizarse geofísicamente para evaluar la probabilidad de erupciones volcánicas catastróficas en el futuro. La caldera de Long Valley, en California, ha experimentado recientemente levantamientos y sismicidad atribuidos al escape de fluidos acuosos de la cámara magmática o a la intrusión de magma en la corteza superior. La causa de esta agitación sigue siendo una incógnita.
Los científicos del Caltech han obtenido las fotografías más detalladas del subsuelo de la caldera de Long Valley, a una profundidad de 10 kilómetros bajo la corteza terrestre. La estructura de la Tierra bajo la caldera es visible en estas fotos de alta resolución, lo que demuestra que la actividad sísmica actual es el resultado de los fluidos y gases liberados a medida que la región se enfría y se asienta.
Desde la década de 1980, las montañas de la Sierra Nevada Oriental de California han experimentado importantes periodos de inestabilidad. Durante estos periodos, el suelo se ha hinchado y elevado aproximadamente media pulgada al año, y se han producido enjambres de terremotos. La caldera de Long Valley, donde se está produciendo la actividad, se asienta sobre un supervolcán inactivo de tamaño considerable, lo que resulta alarmante.
La caldera de Long Valley se creó hace setecientos sesenta mil años durante una erupción masiva que expulsó a la atmósfera 650 kilómetros cúbicos de ceniza, suficiente para cubrir toda la región de Los Ángeles con una capa de sedimentos de un kilómetro de espesor.
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| Área de estudio y eventos locales y regionales del conjunto DAS. (A) Mapa de la zona de estudio en el que se indican los canales de detección acústica distribuida (DAS) (línea verde), las estaciones sísmicas (triángulos azules) y los terremotos (puntos rojos). La línea negra discontinua delimita el límite de la caldera de Long Valley. Las flechas blancas señalan los dos eventos mostrados en los paneles inferiores. El recuadro rojo del recuadro del mapa indica la zona de estudio dentro de Estados Unidos. (B y C) Deformación registrada por los conjuntos DAS inducida por eventos locales con ID de catálogo de doble diferencia (DD) del Centro de Datos de Terremotos del Norte de California (NCEDC) 73482516 y 73491170, respectivamente. Las curvas rojas y azules en estos paneles muestran los tiempos de recorrido de las ondas P y S recogidos por la red neuronal en estos dos eventos, respectivamente. M, Magnitud. Crédito: Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adi9878 |
Para este estudio, los científicos dedujeron el entorno subsuperficial midiendo las ondas sísmicas de los terremotos. Durante un terremoto se producen ondas sísmicas primarias (ondas P) y secundarias (ondas S). Ambas ondas se mueven a través de diversos materiales a velocidades variables; los materiales elásticos, como los líquidos, las retrasan, pero se mueven más rápido a través de materiales más rígidos, como la roca.
Los sismómetros pueden utilizarse para medir las variaciones en el tiempo de las ondas e identificar las propiedades de los materiales que atraviesan, como su elasticidad o rigidez. Así, los científicos pueden crear imágenes del entorno subterráneo.
El método de Zhan, conocido como detección acústica distribuida (DAS), utiliza líneas de fibra óptica (similares a las que alimentan Internet) para obtener mediciones sísmicas, aunque varias docenas de sismómetros están repartidos por la región de la Sierra Oriental. Se necesitaron 10.000 sismómetros de un solo componente a lo largo de un tramo de cable de 100 kilómetros para obtener imágenes de la caldera de Long Valley.
Los científicos utilizaron el cable para medir casi 2.000 eventos sísmicos a lo largo de 1,5 años, la mayoría de los cuales eran demasiado diminutos para que los sintieran las personas. Estas mediciones fueron analizadas por un sistema de aprendizaje automático, que creó la imagen final.
Es la primera vez que se utiliza el DAS para producir imágenes con tanta profundidad y detalle. Las fotos anteriores de estudios de tomografía local cubrían un área mayor con menor resolución o se limitaban al entorno subsuperficial a profundidades de unos 5 kilómetros.
Ettore Biondi, científico del DAS en Caltech y primer autor del artículo, declaró: "Ésta es una de las primeras demostraciones de cómo el DAS puede cambiar nuestra comprensión de la dinámica de la corteza. Nos entusiasma la idea de aplicar una tecnología similar a otras regiones en las que tenemos curiosidad por conocer el entorno del subsuelo."
Los científicos tienen previsto utilizar un cable de 200 kilómetros de longitud para obtener imágenes aún más profundas de la corteza terrestre, hasta unos 15 a 20 kilómetros de profundidad, donde se enfría la cámara de magma de la caldera, su "corazón palpitante".
Fuentes, créditos y referencias: