Extrañas llegadas de ondas sísmicas llevan al descubrimiento de una losa volcada en el Mar de Alborán
Extrañas llegadas de ondas sísmicas de un terremoto de 2010 bajo España fueron las pistas que llevaron a un inesperado descubrimiento debajo del Mediterráneo occidental: una losa oceánica subducida que se ha volcado por completo.
Las formas de onda pintan una imagen de una losa que descendió rápidamente hacia el manto de la Tierra y se volteó, de modo que el agua que llevaba en su superficie mientras descendía ahora está debajo de la losa.
Los hallazgos podrían ayudar a los investigadores a resolver la complicada estructura tectónica de la cuenca del Mediterráneo occidental donde convergen África y Eurasia, específicamente un área llamada región Rif-Bética-Alborán. Esta región contiene un arco formado por las cadenas montañosas Béticas en España y las cadenas montañosas del Rif al sur en Marruecos e incluye la cuenca del Mar de Alborán, justo al este del Estrecho de Gibraltar.
El estudio también podría arrojar luz sobre los mecanismos detrás de raros y profundos terremotos (más de 600 kilómetros) en el sur de España, escriben Daoyuan Sun de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y Meghan S. Miller de la Universidad Nacional de Australia.
Las ondas sísmicas de uno de esos terremotos, un terremoto de magnitud 6,3 que ocurrió debajo de Granada en abril de 2010, fueron recogidas por una serie de estaciones sísmicas en España y Marruecos como parte del proyecto Program to Investigate Convective Alboran Sea System Overturn (Programa para Investigar el Vuelco Convectivo del Sistema Marítimo de Alborán - PICASSO).
Imagen: Principales fallas activas durante el Cuaternario, extraídas de la base de datos QAFI (García-Mayordomo et al., 2015; IGME, 2015) (líneas azules). Dirección de movimiento relativa de las placas africana y euroasiática (flechas azules grandes). COA: Cuenca de Alborán Oeste. CEA: Cuenca Este de Alborán. CSA: Cuenca Sur de Alborán. FA: Falla de Adra. FC: Falla de Carboneras. FAV: Falla de Averroes. FAN: Falla del Norte de Alborán. FY: Falla de Yusuf. FAL: Falla de Al-Idrisi. FT: Falla de Tofiño. FJ: Falla de Jebha. Crédito: Instituto Geográfico Nacional de España
Los investigadores observaron que las ondas coda del terremoto (la firma de las vibraciones residuales al final de un sismograma) duraron un tiempo inusualmente largo, registrado por estaciones en Marruecos. También hubo signos de una fase de onda P "extra" tardía, además de las ondas P iniciales normales captadas por las estaciones en España.
"Al principio, nuestro objetivo no era comprender mejor los mecanismos de los terremotos profundos, ya que varios estudios anteriores han estudiado muy bien la fuente. Nuestra intención era simplemente trazar las formas de onda por curiosidad, ya que hay mucho que aprender de las formas de onda individuales cuando uno se toma el tiempo de observarlas de cerca", explicó Sun. "Al examinarlo, observamos estas extrañas llegadas, incluida la coda larga y la fase extra".
Sun y Miller concluyeron que la coda larga y la fase extra de onda P podrían explicarse mejor por una capa de baja velocidad en la base de la losa de Alborán en subducción. Las capas de baja velocidad, a través de las cuales las ondas sísmicas se ralentizan y absorben, a menudo indican que las ondas han atravesado material derretido o líquido.
Las losas subducidas suelen contener una capa de baja velocidad en su superficie debido al agua que transportan al manto. "Aquí, a través del modelado de formas de onda detalladas, podemos obtener imágenes de la capa de baja velocidad debajo de la superficie de la losa que se inclina hacia el noreste, a diferencia de una losa subducida normal con una capa de baja velocidad en la parte superior de la superficie de la losa", dijo Sun. "Este extraño suceso entre la losa y la capa de baja velocidad sugiere la aparición de la losa de Alborán volcada".
Su estudio es el primero en concluir que la losa ha sido volcada, añadió, en lugar de permanecer vertical o inclinada abruptamente.
La capa de baja velocidad también ofrece un posible mecanismo detrás de los terremotos profundos de España, dijeron los investigadores, ya que indica la presencia de silicatos de magnesio hidratados que transportan agua a profundidades de 600 kilómetros. A medida que estos silicatos se deshidratan, podrían volverse más frágiles de una manera que puede provocar terremotos profundos.
La presencia de silicatos hidratados también podría decir algo a los sismólogos sobre la velocidad de subducción de la losa en la región. Los silicatos de magnesio hidratados significan que "una cantidad significativa de agua ha sido arrastrada hasta la zona de transición del manto, lo que indica una losa relativamente fría", señaló Sun.
"Considerando que el fondo marino del Mediterráneo occidental es relativamente joven, para que la losa permanezca fría, la velocidad de subducción debe ser bastante rápida, como una velocidad moderada de unos 70 milímetros por año", añadió. "En otras palabras, creemos que nuestro estudio podría ofrecer un límite inferior razonable de la velocidad de subducción en esta región".
Sun y Miller dicen que podría ser prometedor investigar las formas de onda sísmicas producidas por terremotos profundos en otros lugares como el noreste de China, América del Sur, Sunda-Banda y lugares como la región de Fiji-Tonga, para ver si funcionan mecanismos similares. Pero la investigación requeriría densas estaciones sismológicas desplegadas justo encima de estos terremotos, como fue el afortunado caso del terremoto de España de 2010.
Los hallazgos se han publicado en The Seismic Record: Revealing the Secrets of the Western Mediterranean: A Deep Earthquake and the Overturned Slab
