Quando você esfrega as mãos para aquecê-las, a fricção cria calor. A mesma coisa acontece durante os terremotos, apenas em uma escala muito maior:quando uma falha escorrega, a temperatura pode subir centenas de graus, alto o suficiente para alterar os compostos orgânicos nas rochas e deixar uma assinatura. Uma equipe de cientistas do Observatório da Terra Lamont-Doherty da Universidade de Columbia tem desenvolvido métodos para usar essas assinaturas orgânicas para reconstruir terremotos anteriores e explorar onde esses terremotos começaram e pararam e como eles se moveram através da zona de falha. A informação pode eventualmente ajudar os cientistas a entender melhor o que controla os terremotos.

A geofísica de Lamont Heather Savage e a geoquímica Pratigya Polissar começaram a desenvolver os métodos há cerca de oito anos, com base nas técnicas utilizadas pela indústria do petróleo. A combinação única de dois campos - mecânica das rochas e geoquímica orgânica - possibilitou inovações que estão mudando a forma como vemos os terremotos.

O processo começa no campo, ao longo de uma falha onde os cientistas cortam ou perfuram amostras de dentro da zona de falha. Quando os sedimentos em uma zona de falha são aquecidos pelo atrito de um terremoto, aquela curta mas poderosa explosão de calor altera a composição química do material orgânico dentro da rocha. (O mesmo processo por longos períodos de tempo cria petróleo e gás.) Os cientistas podem examinar os compostos orgânicos nessas amostras e comparar a proporção de moléculas estáveis ​​para moléculas instáveis ​​para medir sua maturidade térmica e determinar o quão quente cada amostra se tornou.

"Mesmo que uma pequena estrutura dentro de uma falha tenha sofrido um terremoto, podemos realmente ver a diferença entre o quão quente aquela parte da falha ficou e tudo fora dela, - disse Savage. - O que queremos descobrir é onde os terremotos nesta grande zona de falha realmente aconteceram. Todos eles acontecem de um lado? Estão distribuídos por toda parte? Eles estão todos agrupados no material mais fraco dentro da zona de falha? "

"O que isso faz é nos dar uma imagem, quase como um mapa de calor, da própria culpa, e os lugares mais quentes são onde os terremotos aconteceram, "Savage disse.

Quando as temperaturas são altas o suficiente, rocha pode derreter, criando pseudotaquilitos semelhantes ao vidro. Os geólogos têm usado esses restos de rocha derretida por vários anos, mas encontrá-los é raro.

Selvagem, Polissar, e sua equipe está olhando mais de perto, ao nível molecular, onde eles podem medir a maturidade térmica de compostos orgânicos comuns para determinar o quão quente a amostra se tornou. Eles costumam fazer testes para metilfenantrenos, moléculas orgânicas que são bastante comuns em falhas em rochas sedimentares entre 1 e 5 quilômetros abaixo do solo. Em falhas mais profundas, cerca de 10-14 quilômetros abaixo, os cientistas podem procurar por diamantóides, que estão entre os compostos orgânicos mais estáveis ​​termicamente.

Para colocar seus dados moleculares em contexto, os cientistas também precisam entender como as rochas na falha reagem ao calor e à pressão. No Laboratório de Mecânica de Rochas e Gelo de Lamont, A equipe de Savage pode testar amostras de rochas sob uma ampla gama de altas pressões e temperaturas. A partir de seus experimentos, eles podem desenvolver modelos que mostram quanta tensão de cisalhamento e deslocamento são necessários para gerar níveis específicos de calor em tipos específicos de rocha, e então como esse calor irá decair por meio da difusão.

Usando esses modelos, os cientistas podem então olhar para a análise geoquímica de suas amostras, determinar as temperaturas às quais os compostos foram expostos no passado, e estimar a fricção do terremoto e quão longe a falha caiu.

Por exemplo, quando a equipe testou amostras da megaterrita Pasagshak Point na Ilha Kodiak, no Alasca, eles mediram a proporção de diamondoides termicamente estáveis ​​para alcanos termicamente instáveis ​​e determinaram que a temperatura durante um terremoto passado teria subido entre 840 ° C e 1170 ° C acima da temperatura normal da rocha circundante. A partir desse aumento de temperatura, eles foram capazes de estimar que a energia de fricção do terremoto teria sido de 105-227 megajoules por metro quadrado, provavelmente um terremoto de magnitude 7 ou 8. Usando suas medições experimentais de atrito, eles poderiam então estimar que a falha deve ter escorregado de 1 a 8 metros.

Na reunião de outono da American Geophysical Union hoje em San Francisco, Genevieve Coffey, um estudante de graduação na equipe de Savage em Lamont, apresentaram os primeiros resultados de seus testes de densidade mais alta ainda, envolvendo amostras coletadas em transectos ao longo da enseada Muddy Mountain em Nevada. Uma surpresa foi que os lugares onde se poderia esperar ver altas temperaturas por causa das estruturas locais na rocha não eram necessariamente os locais onde eles o encontraram, Coffey disse. "A variabilidade estrutural ao longo de uma falha não indica necessariamente que o escorregamento ocorreu ao longo dessa seção, " ela disse.

A equipe de Savage está trabalhando em experimentos semelhantes na falha de San Andreas, e a trincheira do Japão onde o terremoto Tōhoku começou, e estão trabalhando com colegas em técnicas para datar os terremotos.

"O passo importante para nós é determinar como cada um desses compostos reage ao tempo e à temperatura, "Disse Savage." Isso vai nos falar sobre a física dos terremotos nessa falha, que, a longo prazo, pode levar a uma melhor compreensão dos perigos de terremotos. "