¿Por qué hay regiones sin grandes terremotos? Científicos detectan un material inesperado en placas tectónicas

Una falla geológica es una fractura en la corteza terrestre donde bloques de roca se mueven como resultado del desplazamiento de las placas tectónicas. La mayoría de los terremotos ocurren cuando la energía acumulada en una de estas formaciones se libera de manera repentina, pero no todas las fallas se comportan igual.

Algunas pueden desplazarse de forma casi imperceptible, moviéndose lentamente sin generar grandes sismos. Entender por qué sucede esto resulta clave para anticipar el comportamiento de zonas sísmicas y reducir riesgos en regiones habitadas.

Un reciente estudio publicado en la revista Nature Communications presenta una explicación novedosa para uno de estos casos en Japón. Un equipo de expertos de la Universidad de Tohoku identificó un material poco común en el Sistema de Fallas Atotsugawa: el óxido de grafeno.

Este material es conocido en la industria tecnológica por su capacidad de reducir la fricción, pero nunca antes documentado en la naturaleza en condiciones geológicas. El descubrimiento ofrece nuevas pistas sobre los mecanismos que permiten que algunas fallas se desplacen suavemente, en lugar de causar terremotos violentos.

Un material inesperado en el corazón de la corteza

La falla de Atotsugawa es una fractura en la corteza terrestre ubicada en el centro de Japón, donde el movimiento entre placas tectónicas produce desplazamientos laterales. A diferencia de otras fallas activas, muestra pocos terremotos grandes y registra movimientos lentos y continuos en parte de su recorrido, lo que llamó la atención de los científicos.

El estudio documenta por primera vez la presencia de óxido de grafeno en el material fino que se forma dentro de la falla Atotsugawa. De acuerdo con los investigadores, el material se acumula en pequeñas grietas y se presenta en láminas sumamente delgadas, de apenas 3 a 10 nanómetros de tamaño.

Esta sustancia destaca por tener un coeficiente de fricción ultrabajo, es decir, ofrece muy poca resistencia al deslizamiento entre superficies. Su valor es mucho menor que el de materiales comunes en la corteza terrestre, como las arcillas o el grafito, lo que facilita que las rocas dentro de la falla se desplacen con mayor facilidad.

El óxido de grafeno encontrado tiene una composición química particular: contiene muchos grupos hidroxilo (un tipo de molécula con oxígeno e hidrógeno) y un alto nivel de oxidación. Estas características permiten que el material actúe como un lubricante muy eficaz, ayudando a que las rocas dentro de la falla se deslicen unas sobre otras con mayor facilidad.

Los datos obtenidos indican que la presencia de óxido de grafeno puede reducir notablemente la fuerza que mantiene trabados los bloques de roca, lo que facilitaría el llamado deslizamiento asísmico, y explicaría la escasa frecuencia de terremotos fuertes en el centro de la falla. Este lubricante natural surge de la interacción entre el óxido de grafeno y el agua, permite que las láminas de este material se desplacen entre los minerales y reduzcan aún más la fricción.

El profesor Hiroyuki Nagahama, del equipo de investigación, resume el proceso de manera sencilla en un comunicado: “Creemos que cuando la falla se mueve, provoca reacciones químicas que generan óxido de grafeno. Es decir, cuanto más se desplaza la falla, más produce su propio ‘nanolubricante’, lo que facilita aún más el movimiento”.

Técnicas avanzadas para descubrir el óxido de grafeno natural

Para realizar este descubrimiento, el equipo utilizó varias técnicas de última generación. El artículo detalla que emplearon espectroscopía Raman, espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Estas herramientas permitieron identificar y analizar el óxido de grafeno con precisión en las muestras tomadas de la falla y de las rocas cercanas.

El comunicado oficial de la Universidad de Tohoku destaca que nunca antes se había observado óxido de grafeno en una sola capa y con esta estructura en un entorno natural. El estudio concluye que estas láminas se forman cuando la falla se mueve y el roce genera reacciones químicas en el carbono presente en las rocas.

Proyecciones para la investigación y la gestión de fallas activas

La identificación del óxido de grafeno como lubricante natural en las fallas aporta una nueva perspectiva para entender por qué algunas zonas tienen menos terremotos. El estudio indica que este material puede mantenerse estable hasta temperaturas de 200 °C, que son las que se encuentran a profundidades de entre 7 y 8 kilómetros en la falla de Atotsugawa, justo donde el deslizamiento es lento y los sismos son poco frecuentes. Esta estabilidad hace posible que el óxido de grafeno actúe como lubricante durante mucho tiempo, cambiando la manera en que se libera la energía acumulada en la falla.

Según el investigador Tomoya Shimada, quien formó parte del estudio, si el óxido de grafeno se forma de manera natural en las fallas, esto abre nuevas opciones para comprender tanto el origen de los terremotos como la evolución de las propias fallas a lo largo del tiempo.

Los resultados sugieren que el comportamiento de las fallas puede depender de materiales de carbono que no se habían considerado, lo que invita a seguir estudiando estos compuestos y a mejorar las formas de monitorear las zonas sísmicas.