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Segunda-feira, Agosto 8, 2022

Novo modelo pode melhorar a área da baía de São Francisco, EUA, mapas de risco sísmico – ScienceDaily

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As montanhas de Santa Cruz definem a geografia da Bay Area ao sul de San Francisco, protegendo a península da fria camada marinha do Oceano Pacífico e formando os notórios microclimas da região. A faixa também representa os perigos de viver no Vale do Silício: terremotos ao longo da falha de San Andreas.

Em explosões que duram segundos a minutos, os terremotos moveram os metros de superfície da região de cada vez. Mas os pesquisadores nunca conseguiram conciliar a liberação rápida do estresse da Terra e a curvatura da crosta terrestre ao longo dos anos com a formação de cadeias de montanhas ao longo de milhões de anos. Agora, combinando dados geológicos, geofísicos, geoquímicos e de satélite, os geólogos criaram um modelo tectônico 3D que resolve essas escalas de tempo.

A pesquisa, que aparece em Avanços da ciência 25 de fevereiro, revela que mais construções de montanhas acontecem no período entre grandes terremotos ao longo da falha de San Andreas, e não durante os próprios terremotos. As descobertas podem ser usadas para melhorar os mapas locais de risco sísmico.

“Este projeto se concentrou em vincular os movimentos do solo associados a terremotos com a elevação de cadeias de montanhas ao longo de milhões de anos para pintar uma imagem completa de como o perigo pode realmente parecer na área da baía”, disse o autor principal do estudo, Curtis Baden, estudante de doutorado. em ciências geológicas na Escola de Ciências da Terra, Energia e Ambientais da Universidade de Stanford (Stanford Earth).

Dobrar e quebrar

Os geólogos estimam que as montanhas de Santa Cruz começaram a subir do nível do mar há cerca de quatro milhões de anos, formando-se como resultado da compressão em torno de uma curva na falha de San Andreas. A falha marca o limite entre a Placa do Pacífico e a Placa Norte-Americana, que se deslocam horizontalmente em um movimento de deslizamento.

Medições de deformação – mudanças nas formas das rochas – mostraram que a superfície da Terra se deforma e se estende ao redor da falha de San Andreas durante e entre terremotos, e se comporta como um elástico ao longo de segundos, anos e até décadas. Mas essa abordagem clássica não pode se alinhar com dados observacionais geológicos porque não permite que as rochas cedam ou quebrem com o estresse da deformação e alongamento, como eventualmente aconteceriam na natureza – um efeito que foi observado nas cadeias de montanhas da Terra.

“Se você tentar tratar a Terra como um elástico e empurrá-la para longe demais, vai exceder sua força e ela não vai mais se comportar como um elástico – vai começar a ceder, vai começar quebrar”, disse o autor sênior do estudo George Hilley, professor de ciências geológicas da Stanford Earth. “Esse efeito de quebra é comum a quase todos os limites de placas, mas raramente é abordado de uma maneira consistente que permita ir de terremotos aos efeitos de longo prazo”.

Ao simplesmente permitir que as rochas quebrem em seu modelo, os autores do estudo esclareceram como os movimentos do solo relacionados ao terremoto e os movimentos do solo entre os terremotos constroem montanhas ao longo de milhões de anos. Os resultados foram surpreendentes: enquanto a comunidade de geociências concebe os terremotos como os principais impulsionadores dos processos de construção de montanhas, a simulação mostrou que a maior elevação ocorreu no período entre os terremotos.

“A sabedoria convencional é que a elevação permanente da rocha realmente acontece como resultado da imensa força do terremoto”, disse Hilley. “Isso argumenta que o próprio terremoto está realmente aliviando o estresse acumulado, até certo ponto”.

Um laboratório de bairro

Como as montanhas de Santa Cruz são vizinhas de várias instituições de pesquisa, incluindo Stanford, a Universidade da Califórnia, Berkeley e o Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS), os cientistas reuniram uma imensa quantidade de informações sobre a cordilheira ao longo de mais de 100 anos. .

Os esforços para coletar dados geológicos e geofísicos foram especialmente estimulados por grandes eventos recentes, como o terremoto de Loma Prieta em 1989 e o terremoto de São Francisco em 1906, mas a formação das montanhas de Santa Cruz provavelmente abrangeu centenas de milhares de terremotos menores ao longo de milhões de anos, de acordo com Os pesquisadores.

Os autores do estudo compilaram o conjunto existente de observações e também coletaram novos dados geoquímicos medindo o gás hélio preso em cristais contidos nas rochas das montanhas para estimar a rapidez com que essas rochas estão chegando à superfície a milhares de metros abaixo. Eles então compararam esses conjuntos de dados com as previsões do modelo para identificar como os terremotos se relacionam com o soerguimento e a erosão da cordilheira. O processo levou anos especificando as propriedades do material para refletir a complexidade que a natureza exige.

Implicações sísmicas

Os pesquisadores executaram sua simulação de quando as montanhas de Santa Cruz começaram a subir quatro milhões de anos atrás até os dias atuais para entender como a evolução da topografia perto da falha de San Andreas ao longo do tempo influencia terremotos recentes e potenciais futuros.

“Atualmente, as avaliações de riscos sísmicos na área da Baía de São Francisco são amplamente baseadas no momento dos terremotos nas últimas centenas de anos e nos movimentos recentes da crosta”, disse Baden. “Este trabalho mostra que estudos geológicos cuidadosos, que medem os processos de construção de montanhas em escalas de tempo muito mais longas do que terremotos individuais, também podem informar essas avaliações”.

Os cientistas estão atualmente trabalhando em um artigo complementar detalhando como os mapas de risco de perigo podem ser melhorados usando este novo modelo.

“Agora temos um caminho a seguir em termos de realmente ter um conjunto viável de mecanismos para explicar as diferenças entre estimativas em diferentes escalas de tempo”, disse Hilley. “Quanto mais conseguirmos que tudo se encaixe, mais defensáveis ​​serão nossas avaliações de risco.”

Os co-autores do estudo incluem David Shuster e Roland Bürgmann da UC Berkeley; Felipe Aron do Centro de Pesquisa em Gestão Integrada de Riscos de Desastres (CIGIDEN) e Pontificia Universidad Catolica de Chile; e Julie Fosdick da Universidade de Connecticut. Aron e Fosdick eram afiliados a Stanford quando conduziram a pesquisa para o estudo.

Este estudo foi financiado pelo NSF Career Grant EAR-TECT-1108 105581, Fundo de Financiamento de Centros de Investigação em Áreas Prioritárias ANID/FONDAP/15110017-Chile (CIGIDEN) e a Fundação Ann and Gordon Getty.



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