O sul da Califórnia tem uma das redes de falhas mais ativas e monitoradas de perto nos Estados Unidos. Os terremotos normalmente ocorrem onde partes da crosta terrestre se movem umas contra as outras, ficam presas e o estresse aumenta gradualmente. Quando a energia armazenada é finalmente liberada, o resultado pode ser um terremoto.
Os dois sistemas de falhas mais importantes no sul da Califórnia são as falhas de San Andreas e San Jacinto. Juntos, eles acomodam a maior parte do movimento tectônico na região. A nordeste de Los Angeles, os dois sistemas unem-se em Cajon Pass – uma junção geológica complexa onde uma ruptura que percorre uma falha pode, nas condições certas, continuar na outra.
Esta possibilidade é importante porque a área mais ampla de Los Angeles não sofreu um grande terremoto comparável desde o terremoto de magnitude 7,9 em Fort Tejon em 1857. Durante esse longo período de silêncio, o estresse tectônico continuou a acumular-se em partes do sistema de falhas, levantando questões de longa data sobre como fendas maiores poderiam se desenvolver no futuro.
Tensão de falha na Califórnia atinge nível máximo
Um novo estudo liderado pela Dra. Liliane Burkhard, da Divisão de Pesquisa Espacial e Ciências Planetárias (WP) do Instituto de Física da Universidade de Berna, agora analisa mais detalhadamente esse risco. Uma equipe internacional modelou quase 1.000 anos de atividade sísmica ao longo dos sistemas de falhas do sul de San Andreas e San Jacinto para estimar a quantidade de estresse atualmente concentrada em torno de Cajon Pass.
A pesquisa também incluiu cientistas da Universidade do Havaí em Manoa, do Centro de Sismologia do Serviço Geológico dos EUA em Pasadena e do Scripps Institution of Oceanography da UC San Diego.
Seus resultados mostram que a tensão tectônica em algumas partes do sistema atingiu os valores mais altos encontrados em qualquer lugar nos 1.000 anos de história do modelo, e em alguns lugares até os excedeu.
Os pesquisadores também descrevem Cajon Pass como um “portão de terremoto”: uma junção de falha que pode ajudar a determinar se um grande terremoto permanece confinado a uma falha ou continua em ambos os sistemas de falhas. Estudo recém publicado Jornal de Pesquisa Geofísica: Terra Sólida.
Modelando 1.000 anos de terremotos
Para reconstruir como o estresse mudou ao longo dos séculos, os pesquisadores desenvolveram um modelo de ciclo sísmico quadridimensional baseado na física. Na prática, o modelo simula o que acontece nas três dimensões do espaço, bem como acompanha como o sistema de falhas muda ao longo do tempo.
A equipe então incorporou um registro de 1.000 anos de terremotos passados, reunidos a partir de uma variedade de evidências. Estes incluíram datação por radiocarbono, padrões incomuns registrados em anéis de árvores e registros históricos descrevendo fraturas que rompem a superfície do solo.
Burkhardt explica: “O modelo rastreia como cada terremoto altera a tensão nos segmentos de falhas vizinhas, como a tensão se acumula durante os intervalos tranquilos entre os eventos e como as camadas mais profundas da crosta relaxam lentamente após grandes rupturas”. Burkhardt acrescenta: “Esta simulação nos permite entender como a tensão aumenta no sistema de falhas ao longo dos séculos”. “Ao executar uma simulação da história dos terremotos no sul da Califórnia, podemos estimar até que ponto o sistema de falhas está sob estresse hoje.”
De acordo com o modelo, as tensões em toda a região estão agora no nível mais elevado dos últimos mil anos.
Por que Cajon Pass funciona como um “portão de terremoto”
Uma das conclusões centrais do estudo diz respeito ao que acontece quando uma rachadura atinge Cajon Pass.
A junção não se comporta como uma simples barreira. Dependendo do estado de tensão nas falhas circundantes, isto pode interromper a ruptura ou permitir que ela continue de um sistema de falha para outro.
Terremotos anteriores indicam ambas as possibilidades. Durante o terremoto de Fort Tejon em 1857, a ruptura parou na passagem de Cajon e não continuou na falha de San Jacinto. Em contraste, o terremoto Wrightwood de 1812 passou pela junção e rompeu ambos os sistemas em um único evento.
“O conceito de portão sísmico revela algumas coisas importantes sobre como funcionam as junções de falha”, explica Burkhardt. “Cajon Pass não bloqueia ou transmite simplesmente terremotos: ele reage a condições de estresse, e essas condições mudam ao longo dos séculos.”
duas falhas sendo estressadas juntas
A quantidade de estresse causado por um erro pessoal é apenas parte da história.
Os pesquisadores descobriram que a relação entre os níveis de tensão em dois sistemas de falhas pode ser particularmente importante. Se ambas as falhas ficarem altamente tensionadas ao mesmo tempo, as condições poderão se tornar mais favoráveis para que a falha atravesse o Passo Cajon e continue através de ambos os sistemas.
Se os níveis de tensão aumentarem em momentos diferentes, é mais provável que os terremotos parem na junção.
O modelo estima actualmente a tensão na secção San Jacinto-Bernardino em 3,6 MPa, superior a qualquer valor alcançado noutros locais durante a simulação de 1.000 anos. MPa significa megapascal, uma unidade que os cientistas usam para medir pressão ou estresse mecânico.
No segmento Mojave Sul adjacente à falha de San Andreas, a tensão modelada atingiu 2,8 MPa.
Isto significa que ambos os segmentos de falha estão suportando níveis de tensão invulgarmente elevados e relativamente iguais. Segundo os pesquisadores, essa configuração se assemelha às condições observadas em modelos anteriores a uma ruptura anterior que atravessou os dois sistemas de falhas.
Burkhard diz: “É, portanto, motivo de preocupação não apenas que o estresse esteja atingindo máximos históricos, mas também que o estado de estresse relativo entre os dois sistemas de falhas esteja atingindo o limite que associamos a grandes rupturas que atravessam ambas as falhas simultaneamente – e este é um cenário com consequências muito grandes para a região.”
Por que uma fratura articular pode ter consequências generalizadas?
Uma falha que cruzasse a passagem de Cajon e incluísse a falha de San Andreas e a falha de San Jacinto poderia afetar uma área muito maior do que um terremoto limitado a apenas uma falha.
A área circundante inclui algumas das partes mais densamente povoadas e dependentes de infra-estruturas do país. As áreas que podem ser afetadas incluem a Grande Los Angeles, San Bernardino, Riverside e Coachella Valley.
O Cajon Pass também é um importante corredor de transporte e infraestrutura por direito próprio. Rodovias, linhas ferroviárias e infra-estruturas energéticas passam pela área, tornando o entroncamento importante não só do ponto de vista geológico, mas também para o planeamento de emergência.
Burkhard diz: “A questão de quando e como o próximo grande terremoto ocorrerá nesta região é um dos problemas mais prementes da geologia aplicada. Nossos resultados fornecem uma imagem clara e baseada na física do atual estado de tensão do sistema de falhas, e a estrutura que desenvolvemos é aplicável não apenas à Califórnia, mas a outras junções de falhas complexas em todo o mundo. “
Alto estresse não significa que um terremoto seja iminente
Os investigadores enfatizam que as suas descobertas não devem ser interpretadas como uma previsão da data de um terramoto.
Mesmo quando as falhas são altamente estressadas, os cientistas não podem usar essa informação para determinar quando ocorrerá uma fissura. Em vez disso, o modelo ajuda a revelar quais cenários de terremotos podem ser fisicamente plausíveis, dado o estado atual do sistema de falhas.
Burkhardt enfatiza: “O estudo não é uma previsão de quando um terremoto ocorrerá. O que podemos dizer é que o sistema está severamente estressado e que modelos baseados na física como o nosso dão uma imagem clara dos cenários para os quais devemos estar preparados. Esta informação é importante para avaliação de perigos, planejamento de infraestrutura e preparação para emergências.”
