Novas pesquisas revelam como a água nas profundezas da Terra provoca terremotos e tsunamis

Em um novo estudo, publicado na revista Nature, uma equipe internacional de cientistas fornece a primeira evidência conclusiva que vincula diretamente o ciclo da água na Terra profunda com produtividade magmática e atividade de terremotos.

A água (H2O) e outros materiais voláteis (por exemplo, CO2 e enxofre) que circulam pela Terra profunda desempenharam um papel fundamental na evolução do nosso planeta, incluindo a formação de continentes, o início da vida, a concentração de recursos minerais, e a distribuição de vulcões e terremotos.

As zonas de subducção, onde as placas tectônicas convergem e uma placa afunda sob a outra, são as partes mais importantes do ciclo – com grandes volumes de água entrando e saindo, principalmente através de erupções vulcânicas. No entanto, quão (e quanto) a água é transportada por meio de subducção, e seu efeito sobre os riscos naturais e a formação de recursos naturais, historicamente tem sido pouco compreendido.

O principal autor do estudo , o Dr. George Cooper , Bolsista Honorário de Pesquisa da Escola de Ciências da Terra da Universidade de Bristol , disse:

“À medida que as placas viajam de onde são produzidas pela primeira vez nas cordilheiras do meio do oceano até as zonas de subducção, a água do mar entra nas rochas através de rachaduras, falhas e vinculando minerais. Ao chegar a uma zona de subducção, a placa afundando se aquece e é espremida, resultando na liberação gradual de parte ou de toda a sua água. Quando a água é liberada, diminui o ponto de fusão das rochas circundantes e gera magma. Este magma é flutuante e se move para cima, levando a erupções no arco vulcânico sobrejacente. Essas erupções são potencialmente explosivas devido aos voláteis contidos no material fundido. O mesmo processo pode desencadear terremotos e afetar propriedades importantes, como sua magnitude e se desencadeiam tsunamis ou não. ”

Exatamente onde e como os voláteis são liberados e como eles modificam a rocha hospedeira continua sendo uma área de intensa pesquisa. A maioria dos estudos se concentrou na subducção ao longo do Anel de Fogo do Pacífico. No entanto, essa pesquisa concentrou-se na placa do Atlântico e, mais especificamente, no arco vulcânico das Pequenas Antilhas, localizado na borda leste do mar do Caribe.

“Essa é uma das duas únicas zonas que atualmente subdividem as placas formadas por espalhamento lento. Esperamos que isso seja hidratado de maneira mais difundida e heterogênea do que a placa do Pacífico, que se espalha rapidamente, e que as expressões de liberação de água sejam mais pronunciadas ”, disse o professor Saskia Goes, Imperial College London.

O projeto Reciclagem Volátil nas Pequenas Antilhas (VoiLA) reúne uma grande equipe multidisciplinar de pesquisadores, incluindo geofísicos, geoquímicos e geodinâmicos da Universidade de Durham , Imperial College London , Universidade de Southampton , Universidade de Bristol , Universidade de Bristol , Liverpool University, Instituto de Tecnologia de Karlsruhe , Universidade de Leeds , Museu de História Natural, Instituto de Física do Globo em Paris e Universidade das Índias Ocidentais .

“Coletamos dados sobre dois cruzeiros científicos marinhos no RRS James Cook, implantações temporárias de estações sísmicas que registraram terremotos sob as ilhas, trabalho de campo geológico, análises químicas e minerais de amostras de rochas e modelagem numérica”, disse o Dr. Cooper.

Para rastrear a influência da água ao longo do comprimento da zona de subducção, os cientistas estudaram composições de boro e isótopos de inclusões fundidas (minúsculos bolsões de magma preso dentro de cristais vulcânicos). As impressões digitais de boro revelaram que a serpentina mineral rica em água, contida na placa afundante, é um fornecedor dominante de água para a região central do arco das Pequenas Antilhas.

“Ao estudar essas medições em escala micro, é possível entender melhor os processos em larga escala. Nossos dados geoquímicos e geofísicos combinados fornecem a indicação mais clara até o momento de que a estrutura e a quantidade de água da placa afundante estão diretamente conectadas à evolução vulcânica do arco e a seus riscos associados ”, disse o Prof. Colin Macpherson, Universidade de Durham

“As partes mais úmidas da placa descendente são onde existem grandes rachaduras (ou zonas de fratura). Ao fazer um modelo numérico da história da subducção da zona de fratura abaixo das ilhas, encontramos uma ligação direta às localizações das maiores taxas de pequenos terremotos e baixas velocidades de onda de cisalhamento (que indicam fluidos) na subsuperfície ”, disse o Prof. Saskia Vai.

A história da subducção das zonas de fratura ricas em água também pode explicar por que as ilhas centrais do arco são as maiores e por que, ao longo da história geológica, elas produziram mais magma.

“Nosso estudo fornece evidências conclusivas que vinculam diretamente as partes de entrada e saída de água do ciclo e suas expressões em termos de produtividade magmática e atividade de terremotos. Isso pode incentivar estudos em outras zonas de subducção a encontrar essas estruturas de falha com suporte de água na placa de subducção para ajudar a entender os padrões de riscos de vulcões e terremotos ”, disse o Dr. Cooper.

“Nesta pesquisa, descobrimos que as variações na água se correlacionam com a distribuição de terremotos menores, mas gostaríamos realmente de saber como esse padrão de liberação de água pode afetar o potencial – e agir como um sistema de alerta – para terremotos maiores e possível tsunami, Colin Macpherson disse.