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Relación analítica entre el valor b y las señales electromagnéticas en la falla pre-macroscópica de rocas: Perspectivas sobre la física de la microdinámica antes de los terremotos

Autores: Venegas-Aravena, Patricio; Cordaro, Enrique G.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Relación analítica entre el valor b y las señales electromagnéticas en la falla pre-macroscópica de rocas: Perspectivas sobre la física de la microdinámica antes de los terremotos


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Ciencias de la Tierra y Geología

Palabras clave

Señales
Electromagnéticas
Terremotos
Rocas
Agrietamiento
Estrés

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las mediciones de campo en regiones de subducción han revelado la presencia de señales pre-sísmicas no sísmicas, como emisiones electromagnéticas o acústicas, liberación de gases, cambios en la temperatura de la superficie terrestre, cambios a nivel ionosférico o migración de fluidos. Estas señales se asocian comúnmente con terremotos inminentes, aunque a menudo se basan únicamente en correlaciones temporales y espaciales en zonas de terremotos inminentes sin una comprensión integral de los procesos litosféricos subyacentes. Por ejemplo, una crítica es la medición de señales electromagnéticas crecientes incluso en ausencia de cambios de estrés macroscópicos observables, lo que desafía la comprensión convencional de que los cambios de estrés macroscópicos son la principal fuente de energía para las señales pre-sísmicas no sísmicas. Para abordar esta brecha, los experimentos con rocas proporcionan valiosas perspectivas. Experimentos recientes han demostrado que las rocas pueden electrificarse bajo cambios constantes de estrés macroscópico, acompañados de una disminución en el valor b, lo que indica agrietamiento multiescala. Esto sugiere la existencia de dinámicas a pequeña escala que generan señales electromagnéticas independientemente de las variaciones de estrés a gran escala. En ese sentido, la termodinámica multiescala ofrece una perspectiva valiosa para describir este fenómeno multiescala. Por eso, el objetivo principal de este trabajo es demostrar que las señales electromagnéticas antes de fallos macroscópicos no son independientes de la generación de agrietamiento, ya que el origen de ambos fenómenos es el mismo. En particular, presentamos ecuaciones analíticas que explican la conexión física entre el agrietamiento multiescala, la generación de señales electromagnéticas y su correlación negativa con la emisión acústica antes del fallo macroscópico de las rocas, incluso cuando la carga macroscópica es constante. Además, también mostramos que la dimensión fractal termodinámica, que corresponde al parámetro global que controla el proceso de agrietamiento, es proporcional al valor b cuando la generación de grietas a gran escala es considerablemente mayor que las grietas a pequeña escala. Así, las disminuciones en el valor b y los aumentos en las señales electromagnéticas indican que las rocas se preparan de manera irreversible para liberar energía macroscópicamente. Estos hallazgos podrían estar relacionados con la dinámica a escalas litosféricas antes de los terremotos.

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