Caracterizando el megaterremoto de 1960: el legado de Inés Cifuentes

Hay marcas mundiales difíciles de superar, generalmente en los deportes, como el tiempo de una maratón, la altura de un salto con garrocha o el jugador con más puntos o goles en una disciplina. Están constantemente sometidas a la amenaza de ser superadas, lo que supone la gloria y la posteridad para quien lo logra. Hay otras, en cambio, que muchos quisieran no sean rebasadas. Una de ellas es la magnitud del megasismo del 22 de mayo de 1960 en el sur de Chile, la más alta desde que existen registros instrumentales. ¿Cómo se determinaron sus características? ¿Pudo ser realmente un evento mayor de lo que comúnmente se conoce?

En este análisis, revisaremos 3 aspectos principales del evento: la secuencia sísmica, que describe cómo se fueron desarrollando los hechos; las consecuencias geográficas, representadas fundamentalmente por los efectos físicos en la topografía, y finalmente la evaluación de la magnitud del sismo, un punto muy importante ya que es lo que le da una connotación tan especial a este suceso y lo eleva a una categoría superior dentro de la historia de la sismología moderna.

Secuencia Sísmica

Todo comenzó a las 6:02 AM (10:02 UTC) del 21 de mayo de 1960, cuando un violento terremoto sacudió a la ciudad de Concepción, siendo percibido en varias provincias del país) entonces no existían las actuales regiones), causando severos daños y al menos 125 fallecidos. Minutos después otro fuerte sacudón terminaba de derrumbar lo que apenas pudo quedar en pie, reviviendo los temores de la tragedia sísmica de 1939 en la zona. La magnitud del terremoto fue calculada en Ms 8.1. Sería el inicio de una cadena de eventos telúricos que duraría 33 horas. Durante ese lapso se registraron 10 movimientos de diversa magnitud, el más importante de Ms 7.8 a las 14:55 hora local del 22 de mayo de 1960.  Los epicentros muestran que el primer sismo, llamado “evento 1”, se localizó hacia el este de la península de Arauco, mientras el último, el “evento 9”, a poco más de 20 km al sur de Angol, a casi 80 km del primero, en una trayectoria de 60° hacia el sureste.

Lista de eventos de la secuencia precursora – Cifuentes (1989)

El evento B corresponde al evento principal (“megasismo”) de las 15:11, precedido en 30 segundos por otro, el A,  que probablemente aún no había finalizado. No se muestran sus magnitudes ya que serán objeto de un análisis especial más adelante. La secuencia posterior de réplicas duraría varios años, incluyendo una de Ms 7.8 en 1978, a partir de la cual, utilizando una técnica especial, la sismóloga Inés Cifuentes efectuó un valioso trabajo de relocalización de los eventos de toda la secuencia. Así se logró determinar que el área de ruptura del megaterremoto abarcó entre las península de Arauco y Taitao, es decir, una longitud de aproximadamente 900 a 1000 km.

Secuencia de sismos precursores (círculos numerados y A), evento principal B y rélicas (cuadros blancos) – Cifuentes (1989)

Efectos Geográficos

En una zona de subducción, la placa que se introduce por debajo arrastra a la otra en su trabado avance, generando una importante deformación de ella. En el caso de Chile, la placa de Nazca provoca el hundimiento de la Sudamericana en su parte más cercana a la fosa, mientras que más al interior se eleva, todo esto durante decenas o cientos de años. El proceso es similar a doblar los dedos de una mano extendida sin bajar las yemas: mientras éstas se contraen, los nudillos se levantan. Cuando se produce el terremoto, el proceso se invierte: el “estirón” de la Sudamericana empuja el agua del océano causando los tsunamis, mientras que en tierra firme se observa el hundimiento del terreno. Esto se denomina deformación cosísmica, ya que ocurre durante el sismo.

En 1960, este fenómeno fue muy evidente, no sólo por el tsunami de gran envergadura que asoló la costa tanto de Chile como de otros países, sino por los cambios en la topografía que fueron inmediatamente notados. El caso más emblemático es el de la ciudad de Valdivia, en la que extensas zonas, incluyendo su borde fluvial, se inundaron al hundirse y penetrar las aguas, tanto del río como subsuperficiales. Esto sucedió también en otros lugares, como el río Maullín y la Isla de Chiloé, en la cual las mareas se vieron profundamente alteradas permanentemente.

Inundación en Quellón por cambio en las mareas tras la subsidencia del terreno, 5 de agosto de 1960 – Sievers et al (1963)

Gracias al trabajo de levantamiento topográfico desarrollado por la Armada de Chile durante la década de 1950, se pudo tener una muy buena referencia para cuantificar los cambios tras el megasismo. Los resultados fueron sorprendentes. Las deformaciones mencionadas previamente usualmente se manifiestan ecomo franjas a lo largo de la ruptura. Una corresponde a la subsidencia (hundimiento) y la otra a la elevación (solevantamiento). Dentro de la primera categoría, el mayor valor fue medido en Valdivia, con un descenso de 2.7 metros, estimándose unos 2.1 m sólo por subsidencia y el resto por compactación del terreno. En Chiloé se alcanzaron hasta unos 2 metros. En cuanto al levantamiento, los datos son aún más llamativos. La isla Guafo, al suroeste de Chiloé, registró en su sector occidental una elevación de 3.6 metros. Más al sur, la isla Guamblin, ubicada al oeste del archipiélago de los Chonos, se levantó nada menos que 5.7 metros. Se piensa que en el fondo marino las deformaciones pudieron ser aún mayores, pero la falta de información impidió conocer esos detalles.

Mapa de deformaciones cosísmicas por el terremoto. Números positivos indican levantamiento y negativos hundimiento. Valores en metros – Plafker y Savage (1970)

Otros efectos asociados al terremoto incluyen numerosas y severas remociones en masa o derrumbes en diversos sectores, especialmente cordilleranos, que causaron el bloqueo de los ríos que desaguan los lagos, aumentando su cota en varios metros. El caso más conocido y peligroso fue el del lago Riñihue, cuyo nivel se elevó en casi 30 metros, amenazando con desbordarse y destruir parte importante de la ciudad de Los Lagos y la inundación de amplias cuadras de Valdivia, ya fuertemente golpeada, pero que fue salvada gracias a una hazaña ingenieril que da para un capítulo aparte.

Magnitud

Entramos al que quizás es el tema más interesante de este artículo. Por muchos años después de 1960 se tuvo como dato que la magnitud del megasismo fue de Ms 8.3 a 8.5 (basado en el registro de las ondas superficiales, de ahí la letra s), pero a todas luces había sido un evento que superaba lo esperado para ese valor, ya que incluso permitió por primera vez medir la frecuencia natural de la Tierra, un indicador de su naturaleza excepcional. Hasta ese entonces el principal parámetro de cálculo de un sismo era la amplitud del registro, idea del famoso Charles Richter. Sin embargo, esta escala y sus derivadas tenían un problema: se saturaba sobre cierto valor, que en palabras simples significa que un evento mucho mayor que otro no necesariamente era representado con una magnitud proporcional.

Gráfica que muestra la saturación de la escala Richter desde cerca de la magnitud 7 – Hong Kong Observatory

Era necesaria entonces otra manera de cuantificarla. Así fue como los sismólogos Hiroo Kanamori y Tom Hanks desarrollaron la llamada “Magnitud de Momento”, denotada Mw, que incorporaba otros parámetros como el largo y ancho que abarcaba el sismo (área de ruptura), desplazamiento máximo en dicha área y las propiedades físicas de las placas (constante de elasticidad), lo que otorga el momento sísmico (Mo), que permite obtener Mw, sin perder la proporción entre las distintas magnitudes: un sismo Mw 9 libera 32 veces más energía que uno Mw 8.  Estudios posteriores, partiendo de las estimaciones de Kanamori y Hanks (K&H), han establecido que el desplazamiento alcanzó  unos 40 m en un área de casi 1000 x 200 km, resultando en una magnitud de Mw 9.5, la más grande conocida y que mantiene al sismo como el número 1 de la lista.

Sin embargo, K&H se dieron cuenta, a través de un sismograma en California, de un posible desplazamiento precursor al Mw 9.5, pero no pudieron profundizar en los detalles. Acá aparece nuevamente la figura de Inés Cifuentes, quien en la década de 1980 realizó una minuciosa revisión de los datos disponibles en la línea de lo planteado por aquellos científicos, incluso digitalizando antiguos registros repartidos por el mundo. Su enfoque era el estudio de las bajas frecuencias del terremoto. Es un aspecto muy técnico, pero más o menos podemos decir que así como una explosión genera diversas ondas (de sonido, calor, agudos, graves, entre otras), pasa lo mismo con los sismos, básicamente en lo relacionado a períodos y frecuencias, además de las amplitudes. Puntualmente, había singularidades cercanas a las frecuencias de 1.7 y 3 MHz (1MHz = 1 millón de oscilaciones por segundo) que no tenían explicación obvia.

Frecuencia vs amplitudes registradas en Tsukuba, Japón. Se aprecian las anomalías en forma de 2 “depresiones” – Cifuentes y Silver (1989)

Para dar una respuesta se recurrió a diversos modelos que replicaran la gráfica anterior. Uno de ellos consistió en una ruptura simple que abarcara la longitud estimada, pero no entregó los resultados apropiados. Se decidió entonces que el evento era de una mayor complejidad y se probaron hipótesis que variaban tanto el desplazamiento como el tiempo de ocurrencia. Finalmente se llegó a una solución bastante cercana. Ésta correspondía a un proceso compuesto por 3 eventos concatenados a lo largo de 25 minutos: un precursor de desplazamiento lento inicado 15 minutos antes, pero después del sismo Ms 7.8 (Mw 8.1) de la secuencia previa; el principal que originó la mayoría de las frecuencias, y un tercero iniciado 350 segundos después del anterior. En el mismo orden, los momentos sísmicos son 1.9 x 1023 Nm, 3.2 x 1023 Nm y 0.4 x 1023 Nm, equivalentes a magnitudes Mw de 9.45, 9.6 y 9.0, respectivamente. En conjunto la suma es de 5.5 x 1023 Nm, que eleva la magnitud del megaterremoto a Mw 9.8, un auténtico monstruo sísmico. La sismóloga estima, eso sí, que el margen de error es de 50%, dado el desconocimiento preciso de parámetros geofísicos de la zona de ruptura.

A pesar de todo, la importancia de dicha conclusión radica en la existencia de lo que en inglés se denomina slow slip (desplazamiento lento) de carácter precursor que implica que el terremoto de 1960 tuvo origen en una compleja serie de procesos tectónicos. Cifuentes usó esta información para estudiar otros sismos en búsqueda de esta señal que pudiese advertir de la inminencia de un evento importante, pero no la encontró, ratificando lo particular de lo ocurrido ese 22 de mayo.  En la actualidad, gracias a tecnología no disponible en aquellos tiempos, varios slow slip se ha detectado en el mundo, con duración de meses, pero no en la forma de precursores, ya que es un campo de estudio en pleno desarrollo.

Lamentablemente Inés Cifuentes falleció en 2013 víctima de un cáncer. La incerteza planteada por ella se vio confirmada cuando la mañana del 25 de diciembre de 2016 un terremoto de Mw 7.6 en Chiloé sorprendió a la comunidad científica, al suceder menos de 60 años después del de 1960, reafirmando que existen agujeros en el conocimiento del megaevento que tal vez nunca sean solucionados, al menos mientras no suceda otro similar.


Referencias:

Inés Cifuentes y Paul Silver, 1989: “Low-Frequency Source Characteristics of the Great 1960 Chilean Earthquake”, Journal of Geophysical Research, Vol. 94

Inés Cifuentes, 1989: “The 1960 Chilean Earthquakes”, Journal of Geophysical Research, Vol. 94

Inés Cifuentes, 1995: “Seismic moment and duration of recent large and great earthquakes”, Journal of Geophysical Research, Vol. 100

George Plafker y J. C. Savage, 1970: “Mechanism of the Chilean Earthquakes of May 21 and 22, 1960”, Geological Society of America Bulletin, Vol. 81

Hellmuth Sievers, Guillermo Villegas y Guillermo Barros, 1963: “The Seismic Sea Wave of 22 May 1960 along the Chilean Coast”, Bulletin of the Seismological Society of America,  Vol. 53

Suzanne O’Connell y Selwyn Sacks, 2014: “Inés Lucía Cifuentes (1954–2013)”, Eos, Vol. 95

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