Os terremotos ocorrem quando o estresse acumulado na crosta terrestre é repentinamente liberado ao longo de falhas conhecidas como falhas. Essas falhas geralmente se formam onde placas tectônicas massivas se movem umas sobre as outras, mas ficam presas, permitindo que anos ou mesmo séculos de pressão se acumulem antes que ocorra uma ruptura.
No sul da Califórnia, os dois sistemas de falhas mais importantes da região são a Falha de San Andreas e a Falha de San Jacinto. Juntos, eles hospedam a maioria dos movimentos tectônicos na área. A nordeste de Los Angeles, os dois sistemas convergem em Cajon Pass, uma área geologicamente complexa onde uma ruptura numa falha pode fluir para outra. Desde o terremoto de 7,9 Fort Tejon em 1857, o estresse continuou a aumentar ao longo desses segmentos de falha. Este período de calma invulgarmente longo fez com que os cientistas se preocupassem com a possibilidade de um grande terremoto no futuro.
Lilian Burkhardt, do Departamento de Ciências Espaciais e Planetárias (WP) do Instituto de Física da Universidade de Berna, examinou 1.000 anos de atividade sísmica ao longo dos sistemas de falhas do sul de San Andreas e San Jacinto para estimar o nível de estresse atual em Cajon Pass. A equipe de pesquisa internacional incluiu cientistas da Universidade do Havaí em Mānoa, do Earthquake Science Center do US Geological Survey em Pasadena e do Scripps Institution of Oceanography da Universidade da Califórnia, San Diego.
As suas descobertas mostram que a tensão tectónica na região atingiu, e em alguns locais excedeu, os níveis observados em qualquer momento do último milénio. Os pesquisadores também introduzem um novo conceito, descrevendo Cajon Pass como um “portal de terremoto”, uma interseção chave que pode determinar se um grande terremoto permanece como uma única falha ou se se espalha por ambos os sistemas de falhas simultaneamente. O estudo foi publicado em Jornal de Pesquisa Geofísica: Terra Sólida.
Reconstrução de 1000 anos de terremotos
Para entender como o estresse mudou ao longo do tempo ao longo das falhas de San Andreas e San Jacinto, bem como na passagem de Cajon, a equipe desenvolveu um modelo baseado na física do ciclo quadridimensional do terremoto. O modelo simula o comportamento da falha em três dimensões enquanto rastreia as mudanças ao longo do tempo.
Os pesquisadores alimentaram o modelo com 1.000 anos de história de terremotos reconstruídos a partir de dados geológicos, incluindo datação por radiocarbono, registros de anéis de árvores e observações históricas de rupturas no solo.
“O modelo rastreia como cada terremoto altera a tensão nos segmentos de falhas adjacentes, como a tensão aumenta durante os intervalos tranquilos entre os eventos e como as camadas mais profundas da crosta relaxam lentamente após grandes rupturas”, explica Burkhardt.
“Esta simulação permite-nos compreender como a tensão no sistema de falhas aumenta ao longo dos séculos”, continua Burkhardt. “Ao analisar o histórico de terremotos no sul da Califórnia como uma simulação, podemos estimar até que ponto o sistema de falhas já está sob estresse hoje”.
De acordo com os resultados, os níveis de stress na região são agora mais elevados do que em qualquer outro momento no período de 1.000 anos estudado pelo modelo.
O papel do “Portão do Terremoto”
Uma das descobertas mais significativas do estudo está relacionada ao papel do Passo Cajon como uma “porta de entrada para terremotos”. Os pesquisadores descrevem isso como acoplamento de falhas, que pode afetar se a ruptura para em uma única falha ou continua nos sistemas de San Andreas e San Jacinto.
Os terremotos anteriores fornecem exemplos de ambos os resultados. O terremoto de Fort Tejon de 1857 parou em Cajon Pass e não rompeu a falha de San Jacinto. Em contraste, o terremoto Wrightwood de 1812 cruzou a junta e se propagou ao longo de ambos os sistemas de falhas como um evento único.
“O conceito de bloqueios sísmicos reflete algo importante sobre como funcionam as falhas”, explica Burkhardt. “O Passo Cajon não apenas bloqueia ou direciona terremotos: ele responde a condições de estresse, e essas condições mudam ao longo dos séculos.”
Os pesquisadores descobriram que o fator chave não é apenas a quantidade de estresse em um bug individual. Igualmente importante é até que ponto os níveis de tensão nos dois sistemas de falhas coincidem.
Quando a tensão aumenta para um nível igualmente elevado em ambas as falhas, as condições tornam-se mais favoráveis para que uma grande ruptura atravesse a junta e se propague através de ambos os sistemas. Quando os níveis de estresse são significativamente diferentes, é mais provável que as rupturas parem em Cajon Pass e não continuem mais.
O modelo estimou que a tensão atingiu 3,6 MPa no trecho San Jacinto Bernardino, valor superior a qualquer valor registrado durante toda a simulação de 1.000 anos. A seção adjacente ao sul de Mojave da falha de San Andreas tem atualmente 2,8 MPa. Como ambas as seções experimentam níveis de tensão elevados e relativamente iguais, o sistema de falhas está em uma configuração que historicamente precedeu múltiplas rupturas.
“Portanto, é alarmante não só que as cargas estejam a atingir máximos históricos”, diz Burkhardt, “mas também que as condições de tensão relativa entre os dois sistemas de falhas estejam a aproximar-se do intervalo que associamos a grandes rupturas que atravessam ambas as falhas ao mesmo tempo – um cenário com implicações muito maiores para a região.”
O que pode significar um terremoto multifalhas
Um terremoto que rompa as falhas de San Andreas e San Jacinto em Cajon Pass provavelmente será muito mais severo do que um terremoto confinado a um único sistema de falhas.
Um evento deste tipo poderá afectar algumas das regiões mais densamente povoadas e dependentes de infra-estruturas do país, incluindo a área metropolitana de Los Angeles, San Bernardino, Riverside e Coachella Valley. O próprio Cajon Pass contém importantes corredores de transporte, linhas ferroviárias e infraestrutura energética.
“A questão de quando e como o próximo grande terremoto ocorrerá nesta região é um dos problemas mais prementes da geociência aplicada. Nossos resultados fornecem uma imagem mais clara, baseada na física, do atual estado de tensão do sistema de falhas, e a estrutura que desenvolvemos é aplicável não apenas à Califórnia, mas também a outras falhas complexas em todo o mundo”, diz Burkhardt.
Ao mesmo tempo, Burkhard enfatiza que as descobertas não devem ser interpretadas como previsões.
“O estudo não é uma previsão de quando ocorrerá um terremoto. Podemos dizer que o sistema está em um estado crítico e que modelos baseados na física, como os nossos, fornecem uma imagem mais clara da gama de cenários para os quais devemos estar preparados. Esta informação é essencial para a avaliação de perigos, planejamento de infraestrutura e preparação para emergências.”
