Imagem aérea da Bacia de Tarim, no noroeste da China, onde foram obtidas amostras de rochas para o estudo. Crédito:Foto da NASA Landsat, via Wikimedia Commons (domínio público).
Medir forças inobserváveis da natureza não é uma tarefa fácil, mas pode fazer a diferença entre a vida e a morte no contexto de um terremoto, ou o colapso de uma mina de carvão ou túnel.
Para gerenciar o risco de tais eventos, os pesquisadores costumam confiar na estimativa de uma quantidade chamada tensão da rocha.
"O estresse da rocha - a quantidade de pressão experimentada por camadas subterrâneas de rocha - só pode ser medido indiretamente porque você não pode ver as forças que o causam, "explica Hiroki Sone, professor assistente de engenharia civil e ambiental e engenharia geológica na Universidade de Wisconsin-Madison. "Mas os instrumentos para estimar a tensão da rocha são difíceis de usar em grandes profundidades, onde a temperatura e a pressão aumentam tremendamente. "
Enfrentando este desafio, Sone e seus colegas na China e no Japão já ultrapassaram os limites das medições de estresse rochoso que não requerem instrumentos sensíveis à temperatura para novas profundidades, de um máximo anterior de 4,5 quilômetros (2,8 milhas) a espantosos 7 quilômetros (4,3 milhas).
Em um estudo publicado em julho de 2017 em Relatórios Científicos , os pesquisadores usaram rochas amostradas de um furo de poço daquela profundidade para mostrar que as estimativas de tensão obtidas pelo chamado método de recuperação de deformação anelástica eram consistentes com uma análise visual das imagens da parede do poço, uma abordagem confiável, mas muitas vezes inviável, que requer um scanner especializado.
Na UW-Madison, Hiroki Sone prepara uma amostra de rocha para medições de deformação sob condições de tensão em um aparelho de mecânica de rocha triaxial. Crédito:Stephanie Precourt.
Os cientistas realizaram seu estudo de prova de princípio na Bacia de Tarim, no noroeste da China, uma área quase dois terços do tamanho do Alasca que é cercada pelo K2, a segunda montanha mais alta do mundo depois do Monte Everest, e várias outras cadeias de montanhas. A região é bem conhecida dos historiadores por causa de sua associação com a Rota da Seda, uma antiga rota de comércio entre a China e o Mediterrâneo.
Hoje, além de historiadores e alpinistas, empresas de petróleo se interessaram pela Bacia de Tarim, pois contém alguns dos maiores recursos de petróleo e gás da Ásia Central. Essas empresas querem entender a geologia da região para avaliar se a perfuração pode desencadear a atividade sísmica, dado que muitos terremotos menores ocorreram nas montanhas circundantes.
Para Sone e seus colegas, isso representou uma oportunidade única de avançar na metodologia de medição da tensão rochosa.
"Queríamos testar a confiabilidade do método de recuperação de deformação anelástica em até 7 quilômetros de profundidade porque sua principal vantagem é que você só precisa amostrar e analisar a própria rocha, "Sone diz." Ele estima o estresse indiretamente medindo o quanto a amostra de rocha se expande em diferentes direções depois de ter sido recuperada. "
Com esse tipo de profundidade, o processo de recuperação - puxar uma amostra de rocha grande o suficiente de um poço - pode levar alguns dias, É por isso que os pesquisadores ficaram entusiasmados em provar que o método ainda funcionava.
Dongsheng Sun (centro), o primeiro autor do estudo da Academia Chinesa de Ciências Geológicas em Pequim, explica a medição da tensão da rocha após a perfuração de amostras na Bacia de Tarim. Crédito:Hiroki Sone
Pela primeira vez, eles mediram a tensão da rocha, mesmo quando os sensores não foram anexados à amostra até 65 horas após a perfuração e descobriram que os resultados correspondiam a uma análise de imagem convencional da parede do poço, obtido com um scanner de resistividade. Embora o método visual também funcione neste caso, pode ser inviável em profundidades tão grandes devido às limitações de temperatura do scanner.
Além de provar a validade do método mais fácil em profundidades muito aumentadas, o estudo resolveu um antigo quebra-cabeça geológico na Bacia de Tarim:o estresse da rocha na camada externa da Terra - que consiste em muitos pedaços grandes de rocha mais fria (placas tectônicas) flutuando em uma camada muito espessa de magma quente - difere entre a periferia da Bacia e sua interior.
Outros cientistas encontraram evidências dessa diferença antes, mas o estudo atual o confirmou.
No interior da Bacia do Tarim, placas tectônicas são relativamente estáveis, mesmo que eles colidam e dobrem uns contra os outros na periferia, explicando a atividade sísmica observada. Isso se traduz em um menor risco de terremotos no interior e informa as decisões de uma empresa de petróleo sobre a profundidade em que os furos devem ser estabilizados para minimizar o risco de colapso estrutural.
Para cientistas da Terra, o novo estudo é uma validação importante de um método mais prático para estimar a tensão da rocha. "Esses novos resultados nos dão a confiança de que podemos usar o método de recuperação de deformação anelástica em profundidades maiores do que pensávamos ser possível, "Sone diz." Contanto que a rocha se deforme na mesma proporção nas direções vertical e horizontal, este método é muito mais fácil de aplicar quando temperaturas e pressões muito altas na crosta terrestre desafiam as outras opções em nossa caixa de ferramentas. "
