Superfície de ruptura. Perquè les falles es mouen de forma sobtada?

El moviment d’una falla que dona lloc a un terratrèmol no es fa al llarg i ample de tota la seva superfície, sinó que es fa per zones més petites. Aquesta zona limitada on es produeix el lliscament s’anomena superfície de ruptura.

Bloc que representa una porció de l’escorça que pot tenir una longitud d’entre desenes i centenars de quilòmetres i on es mostra l’exemple d’una falla normal-destra. De forma idealitzada, la superfície de la falla és representada per una superfície plana tot i que, sovint, les falles mostren una certa corbatura i irregularitats. Les fletxes paral·leles entre sí damunt del pla de falla representen els vectors del desplaçament entre els dos blocs rocosos en contacte associats a un únic terratrèmol. Aquests desplaçaments són relativament grans a les zones centrals de la superfície de ruptura i es van reduint de magnitud fins al límit de la ruptura on el desplaçament entre blocs és nul. Per tant, la zona de ruptura en un únic terratrèmol no s’estén per tot el pla de falla sinó que es limita a una zona discreta allà on l’esforç de cisalla ha superat la resistència al lliscament.

Figura adaptada de: https://openpress.usask.ca/physicalgeology/ chapter/12-1-what-is-an-earthquake-2/de

El moviment del pla de falla a la zona de ruptura s’inicia amb un trencament puntual que es propaga a una velocitat variable i no necessàriament simètrica al llarg d’una determinada part de la falla. Aquesta propagació pot tardar uns segons o algunes desenes de segons a completar-se. El punt en què s’inicia el trencament pot situar-se en la zona central de la superfície de ruptura, però també pot estar prop de qualsevol dels seus extrems. Cada nou trencament té una dinàmica diferent de ruptures anteriors i posteriors, de manera que les ones sísmiques alliberades mostren  patrons propis i diferenciables d’altres trencaments que es puguin produir al llarg de la mateixa falla. No hi ha un terratrèmol que sigui igual a un altre.

Un cop s’ha propagat el desplaçament a tota la superfície de ruptura es produeix una relaxació d’esforços a la zona que s’ha desplaçat i el moviment relatiu a banda i banda de la falla s’atura. En canvi, les zones adjacents a la superfície de ruptura experimenten un augment dels esforços que donarà lloc a posteriors trencaments i futurs terratrèmols quan la resistència al lliscament de la falla o falles veïnes torni a ser superada pels esforços de cisalla que hi actuen. Això pot passar amb un retard molt variable, entre segons després o fins i tot milers d’anys de diferència.

La transferència d’esforços entre la superfície de ruptura que ha alliberat esforços durant un terratrèmol cap a zones adjacents pot provocar una crisi sísmica, que consisteix en un sèrie de múltiples sismes relacionats entre ells. El terratrèmol de major magnitud, que anomenem terratrèmol principal, d’una sèrie no té perquè ser el que es produeix primer. La resta de sismes de la mateixa sèrie s’anomenen rèpliques. Les rèpliques es poden produir a la mateixa falla que havia trencat inicialment o en falles properes.

Selecció de material didàctic

Durada: 2’31»

Nivell d’ensenyament: ESO / Batxillerat

Llengua: Català

Títol: Model de moviment d’una falla

Font: Marta Ferrater Gómez

El video mostra un model anàleg de laboratori per il·lustrar el moviment a batzegades típic de les falles que generen terratrèmols.

La taula representa el bloc inferior i el bloc de fusta representa el bloc superior d’una falla.

Una goma elàstica s’utilitza per representar l’augment gradual dels esforços a l’escorça terrestre mentre que la superfície rugosa de paper de vidre serveix per representar la resistència al lliscament d’una falla.

Es demostra que els terratrèmols successius tenen magnituds diferents, i com la variació en l’elasticitat de la goma i de la rugositat del paper de vidre afecten l’espaiat i la magnitud dels terratrèmols modelitzats.