Una falla geológica es una fractura en la corteza terrestre donde bloques de roca se desplazan debido al movimiento de las placas tectónicas. La mayoría de los terremotos se producen cuando la energía acumulada en en estas estructuras se libera de forma repentina. Sin embargo, no todas las fallas se comportan igual.
Algunas fallas pueden moverse de manera casi imperceptible, generando desplazamientos lentos sin provocar grandes sismos. Comprender este fenómeno es esencial para predecir el comportamiento de zonas sismico y mitigar riesgos en zonas habitadas.
Un reciente estudio publicado en Nature Communications ofrece una explicación novedosa para un caso específico en Japón. Un equipo de investigadores de la Universidad de Tohoku halló un material inusual en el Sistema de Fallas Atotsugawa: el óxido de grafeno.
Este compuesto es reconocido en la industria tecnológica por su capacidad para reducir la fricción, nunca antes había sido documentado en la naturaleza en condiciones geológicas. El descubrimiento arroja luz sobre los mecanismos que permiten que algunas fallas se deslicen suavemente, evitando terremotos destructivos.
Un material sorprendente en las profundidades de la tierra
La falla de Atotsugawa es una fractura en la corteza terrestre ubicada en el centro de Japón, donde el movimiento entre placas provoca desplazamientos laterales. A diferencia de otras fallas activas, esta presenta pocos terremotos de gran magnitud y registra movimientos lentos y continuos en parte de su recorrido, lo que despertó a 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. Según los expertos, esta sustancia se acumula en pequeñas grietas y se presenta en láminas extremadamente delgadas de apenas 3 a 10 nanómetros.
Este material destaca por su 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, como las arcillas o el grafito, lo que facilita que las rocas dentro de la falla se muevan con mayor facilidad.
El óxido de grafeno hallado tiene una química particular: contiene abundantes grupos hidroxilo (moléculas con oxígeno e hidrógeno) y un alto nivel de oxidación. Estas propiedades permiten que el actúe como un lubricante muy eficiente, ayudando a que las rocas dentro de la falla dentro de la falla se deslicen unas sobre otras con mayor soltura.
Los datos obtenidos indican que la presencel óxido de grafeno puede reducir notablemente la fuerza que mantiene trabados los bloques de roca, lo que favorecería el denominado deslizamiento asísmico y explicaría la baja frecuencia de sismos fuertes en el centro de la falla. Este lubricante natural surge de la interacción entre el óxido de grafeno y el agua, permitiendo que las láminas del se entre los minerales y reduzcan aún más la fricción.
El profesor Hiroyuki Nagahama, miembro del equipo de investigación, resume el proceso 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 de punta para detectar el óxido de grafeno
ara realizar este descubrimiento, el equipo utilizó varias técnicas avanzadas. El artículo detalla que emplearon espectroscopía Raman, espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) y crospía 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 resalta que nunca antes se había observado óxido de grafeno en una sola capa con esta estructura en un entorno natural. El estudio concluye que estas láminas de forman cuando la falla se mueve y el roce genera reacciones químicas en el carbono resumes rocas.
Implicaciones para la investigación y la gestión de fallas
La identificación del óxido de graeno como lubricante natural en las fallas ofrece una nueva perspectiva para explicar por qué algunas zonas registran menos terremotos. El estudio indica que este material puede mantenerse estable hasta temperaturas de 200 °C, similares a las que seencuentran a profundidades de entre 7 y 8 kilómetros en la falla de Atotsugawa, justo donde el deslizamiento es lento y los sismos son infrecuentes. Esta estabilidad permite que el óxido de grafeno actúe como lubricante durante largos periodos, modificando la forma en que se libera la energía acumulada en la falla.
Según el investigador Tomoya Shimada, desde deidad del estudio, si el óxido de grafeno se forma de manera natural en las fallas, se abren nuevas vías para comprender tanto el origen de los terremotos como la evolución misma de las fallas a lo largo del tiempo.
Los resultados sugieren que el comportamiento de las fallas podría depender de materiales de carbono que no se habían considerado, lo que impulsa a seguir investigan estos compuestos y a mejorar los métodos de monitoreo en zonas sísmicas.
Fuente: Infobae