Um pedaço de rocha do tamanho de uma montanha subterrânea pode estar afetando os caminhos de grandes terremotos no sul do Japão.
A densa rocha ígnea, conhecida como o plutão de Kumano, está à espreita a cerca de 5 quilômetros abaixo da superfície, abaixo da Península Kii, no Japão. Senta-se na crosta da placa continental da Eurásia. Sob esta placa de crosta continental, a placa oceânica das Filipinas está mergulhando em direção ao manto da Terra, um processo chamado de subducção. Novas pesquisas sugerem que o pluton pesado dentro da placa eurasiana altera a inclinação desse mergulho, forçando a placa filipina a descer mais abruptamente.
O pluton também fica perto dos epicentros de dois grandes terremotos da década de 1940, cada um dos quais viajaram em direções opostas e não romperam o próprio pluton.
“Em última análise, não sabemos realmente por que esses terremotos não se sobrepuseram na região do pluton”, disse o coautor do estudo Dan Bassett, geofísico marinho da GNS Science da Nova Zelândia, um serviço de pesquisa em ciências da Terra. “Parece estar desempenhando um papel realmente importante na nucleação desses terremotos e na prevenção de sua união”. (O ponto de nucleação de um terremoto é onde ele começa a romper a crosta.)
Embora esteja relativamente perto da superfície, o pluton pode ter uma grande influência sobre como a água se move dos oceanos da Terra para o manto. A subducção da placa oceânica filipina é duas vezes mais acentuada sob a pressão do pluton. Isso parece criar mais fraturas na placa de subducção, o que permite que ela carregue mais água do mar em direção à crosta profunda e ao manto. A água no manto então impulsiona coisas como erupções vulcânicas.
Como a crosta quebra
A placa filipina está moendo sob a placa da Eurásia na costa do Japão a uma taxa de cerca de 1,78 polegadas (4,5 centímetros) por ano. Esse processo, chamado de subducção, desencadeia terremotos e vulcanismo. Os cientistas usam monitores sísmicos para tentar entender as estruturas geológicas dentro das zonas de subducção, mas este é frequentemente um registro irregular, especialmente em trincheiras submarinas onde a colocação de equipamentos não é fácil.
A costa do Japão, no entanto, é um dos lugares mais bem monitorados do mundo, sismicamente falando. A Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia da Terra Marinha (JAMSTEC) cobriu a região de Nankai Trough com monitores do fundo do mar, e os sismólogos do Japão também montaram a mais densa matriz de sismômetros de poços – equipamentos de monitoramento sísmico enterrados profundamente na crosta para minimizar a interrupção de não – vibrações de terremoto – no planeta.
“Reconhecemos que tínhamos esse gigantesco conjunto de dados, que cresceu por algumas décadas e era realmente único, pois nos permitiria produzir um modelo tridimensional de alta resolução de toda a zona de subducção”, disse Bassett ao Live Science.
A equipe não descobriu o plutão de Kumano, que é conhecido desde 2006, mas conseguiu a imagem mais clara de como essa estrutura influencia a zona de subducção. O que eles descobriram foi uma surpresa: a maioria das pesquisas sobre zonas de subducção se concentra na estrutura da placa que está mergulhando abaixo da superfície, mas não considera a placa sobre ela. As novas descobertas indicam que a placa de crosta sobre a placa de subducção pode ser mais importante do que se imaginava.
“Pensamos muito sobre o ângulo da laje que desce e não passamos muito tempo pensando em como as propriedades da crosta superior impactam a laje que desce”, disse Wendy Bohon, geóloga do Incorporated Research Institutions for Sismologia (IRIS), que não participou do estudo.
As descobertas, publicadas na revista Nature Geoscience em 3 de fevereiro, levantam novas questões sobre o papel do pluton em terremotos. Em 1944, um terremoto de magnitude 8,1 começou na borda do pluton e sacudiu o solo a nordeste. Dois anos depois, um terremoto de magnitude 8,6 começou perto do epicentro do primeiro terremoto, mas se rompeu na direção sudoeste.
“Você tem esses pontos ao longo de falhas que são como pequenos pontos ásperos ou, neste caso, grandes pontos ásperos e eles podem impedir que o terremoto se descompacte”, disse Bohon, referindo-se a estruturas como o plutão de Kumano. “Eles podem atuar como pontos de nucleação, locais onde os terremotos começam, ou podem atuar como, como um backstop, locais onde o terremoto pode parar”.
Não está claro por que o pluton está tendo esse efeito, disse Bassett. Pode ser que a densa rocha vulcânica esteja exercendo tanta pressão sobre a placa subdutora que resiste ao tipo de ruptura dramática necessária para continuar um terremoto. Ou pode ser devido à maneira como o pluton altera a forma da placa de subducção abaixo dele. Na região do pluton, a placa subdutora dobra a inclinação de seu mergulho descendente. Isso significa que essa crosta oceânica desce muito fundo, muito rápido. Os terremotos acontecem mais facilmente em profundidades mais rasas, onde a crosta é fria e quebradiça, de modo que a queda rápida pode limitar a área da crosta capaz de gerar um terremoto.
Água em movimento
A trajetória descendente acentuada da placa de subducção forçada pelo plutão de Kumano tem um impacto mais claro na maneira como a água se move através da zona de subducção. Este ciclo da água não está diretamente ligado aos terremotos na região, mas é importante para a criação de magmas e para os processos do manto em larga escala, disse Donna Shillington, cientista da Terra da Northern Arizona University que não esteve envolvida na pesquisa, mas que escreveu um artigo que acompanha o News & Views sobre as descobertas.
Para esses processos, o pluton parece extremamente importante, disse Shillington à Live Science. A enorme estrutura parece criar a pressão que força a placa subdutora a um mergulho íngreme. Esse mergulho íngreme força a placa subdutora a deformar e rachar, criando fraturas nas quais a água do mar pode penetrar. A trajetória do mergulho também influencia onde a água acaba e com quais minerais ela pode reagir quimicamente. As ondas sísmicas nesta região diminuem drasticamente, sugerindo uma área da serpentina mineral ricamente hidratada, descobriram os pesquisadores.
“Esses minerais são estáveis em algum lugar na faixa de 400-600 graus Celsius [472 graus a 1112 graus Fahrenheit], então ele tem que ser carregado antes que a placa aqueça o suficiente para que a água seja liberada”, Shillington disse Ciência Viva. “Então, isso provavelmente terá um efeito mais profundo.”
Assim como nos terremotos, os geocientistas se concentraram mais na placa subdutora ao tentar entender o ciclo da água nas profundezas da Terra, disse Shillington. O novo estudo sugere que a placa dominante também é importante.
“Se queremos entender essa água no prato, agora temos outra variável que precisamos pensar”, disse ela.
A equipe de pesquisa agora planeja construir modelos tridimensionais da zona de subducção no nordeste do Japão, onde o terremoto de Tohoku de 2011 se originou e a zona de subducção de Hikurangi na Ilha Norte da Nova Zelândia. Esses devem estar prontos dentro de um ano ou dois, disse Bassett.
“Ser capaz de comparar modelos 3D de alta resolução das estruturas da Terra nas três zonas de subducção deve nos permitir pensar um pouco mais cuidadosamente sobre como a estrutura das zonas de subducção está afetando o comportamento do terremoto”, disse ele.
Publicado em 03/03/2022 14h46
Artigo original:
Estudo original: