Os cientistas criaram um modelo para prever melhor a atividade sísmica em zonas de subducção, estudando como as rochas se dissolvem e se deformam sob pressão. Este avanço poderá levar a previsões mais precisas de eventos sísmicos em áreas como a Zona de Subducção de Cascadia, mitigando potencialmente o impacto de futuros desastres naturais.
Cientistas da Penn State e da Brown University sugerem que rochas de antigas zonas de subducção, áreas onde as placas tectônicas colidem e são forçadas umas sobre as outras, poderiam melhorar as previsões sobre o comportamento dessas zonas nos intervalos entre terremotos significativos.
Pistas de formações rochosas no Alasca e no Japão permitiram aos cientistas desenvolver um novo modelo para prever a atividade da solução de pressão em zonas de subducção, relataram os pesquisadores na revista. Avanços da Ciência. As rochas sedimentares compreendem grãos rodeados por poros contendo água. Quando as rochas são comprimidas sob grande pressão, os grãos se dissolvem em seus limites na água presente nos poros, formando uma solução de pressão. Isto permite que as rochas se deformem ou mudem de forma, influenciando a forma como as placas tectónicas deslizam umas sobre as outras.
Analogias e mecânica de terremotos
“É como quando você patina no gelo – a lâmina na superfície acaba derretendo o gelo, o que permite que você deslize”, disse o autor correspondente Donald Fisher, professor de geociências na Penn State. “Nas rochas, o que acontece é que os grãos de quartzo se dissolvem em contactos sob tensão e o material dissolvido move-se para fissuras onde precipita.”
Os terremotos mais poderosos do mundo acontecem em zonas de subducção, onde uma placa tectônica desliza sob a outra. Quando essas placas ficam grudadas, o estresse aumenta na crosta terrestre – como um elástico sendo esticado. Quando se acumula tensão suficiente para superar o atrito que mantém as placas unidas – como um elástico se rompendo – ocorre um terremoto.
“Mostramos que a solução de pressão é um processo fundamental durante o período intersísmico em zonas de subducção”, disse Fisher. “A ocorrência desta solução de pressão pode realmente afetar a quantidade de deformação elástica que se acumula em diferentes partes da zona sismogênica.”
Cisalhamentos – ou rupturas causadas por deformação – em afloramentos rochosos como o mostrado aqui podem lançar uma nova luz sobre a tectônica que ocorre entre grandes terremotos na zona de subducção, de acordo com uma nova pesquisa. A lente de uma câmera mostra a escala das características da rocha. Crédito: Fornecido por Donald Fisher
A solução de pressão é difícil de explorar em laboratório porque normalmente ocorre muito lentamente ao longo de milhares a milhões de anos, disse Fisher. Acelerar o processo em laboratório requer temperaturas mais altas, o que produz outras alterações nas rochas que impactam os experimentos.
Em vez disso, os cientistas recorreram a rochas que outrora sofreram estas pressões tectónicas e que mais tarde foram trazidas à superfície por processos geológicos. As rochas apresentam cisalhamentos microscópicos – ou rupturas causadas por deformação – que contêm texturas que fornecem evidências de solução de pressão, disseram os cientistas.
“Este trabalho nos permite testar uma lei de fluxo, ou modelo, que descreve a taxa de solução de pressão em rochas antigas que já estiveram no limite da placa e foram exumadas para a superfície”, disse Fisher. “E podemos aplicar isso às margens ativas que estão mudando hoje.”
Avançando o modelo científico
Um estudo anterior realizado por outra equipe de cientistas relacionou o estresse sofrido pelas rochas e a taxa de deformação – ou o quanto elas se deformaram. No novo trabalho, Fisher e seu colega, Greg Hirth, professor da Universidade Brown, criaram um modelo mais detalhado que considera fatores como o tamanho dos grãos e a solubilidade das rochas, ou quanto do material rochoso pode se dissolver em líquido.
“Conseguimos parametrizar a solubilidade em função da temperatura e da pressão, de uma forma prática que não tinha sido feita antes”, disse Fisher. “Portanto, agora podemos inserir números – diferentes tamanhos de grãos, diferentes temperaturas, diferentes pressões e obter a taxa de deformação disso.”
Os resultados podem ajudar a revelar onde na camada sismogénica – a gama de profundidades em que ocorre a maioria dos terramotos – essa tensão está a ocorrer.
Os pesquisadores aplicaram seu modelo à Zona de Subdução de Cascadia, uma falha ativa que vai do norte da Califórnia ao Canadá e passa por grandes cidades como Portland, Oregon, Seattle e Vancouver, na Colúmbia Britânica.
A temperatura ao longo do limite da placa e a quantidade de deformação acumulada são bem estudadas lá, e os resultados do seu modelo correspondem aos movimentos da crosta baseados em observações de satélite, disseram os cientistas.
“Cascadia é um grande exemplo porque estamos no final do período intersísmico – já se passaram 300 anos desde o último grande terremoto”, disse Fisher. “Podemos experimentar um durante a nossa vida, que seria o maior desastre natural que a América do Norte pode prever em termos do potencial de abalo e consequente tsunami.”
A National Science Foundation apoiou este trabalho.
