Como as montanhas se formam? Que forças são necessárias para cavar uma bacia? Por que a Terra treme e estremece?

Os cientistas da Terra buscam essas questões fundamentais para obter uma melhor compreensão do passado e do presente funcionamento do nosso planeta. Suas descobertas também nos ajudam a planejar o futuro, preparando-nos para terremotos, determinar onde perfurar para obter petróleo e gás, e mais. Agora, em um novo, mapa expandido das tensões tectônicas atuando na América do Norte, Os pesquisadores de Stanford apresentam a visão mais abrangente ainda das forças em jogo sob a superfície da Terra.

As evidências, publicado em Nature Communications em 23 de abril, têm implicações para a compreensão e mitigação de problemas associados à sismicidade induzida - terremotos causados ​​pelo homem - da recuperação não convencional de petróleo e gás, especialmente em Oklahoma, Texas e outras áreas destinadas à exploração de energia. Mas eles também colocam todo um novo conjunto de questões que os pesquisadores esperam que estimule uma ampla gama de estudos de modelagem.

"Compreender as forças na crosta terrestre é ciência fundamental, "disse o co-autor do estudo Mark Zoback, o Benjamin M. Page Professor de Geofísica na Escola da Terra de Stanford, Energia e Ciências Ambientais (Stanford Earth). "Em alguns casos, tem aplicação imediata, em outros, pode ser aplicado décadas depois a questões práticas que não existem hoje. "

Primeira síntese continental de dados

A nova pesquisa fornece a primeira síntese quantitativa de falhas em todo o continente, bem como centenas de medições de direções de tensão compressiva - a direção a partir da qual ocorre a maior pressão na crosta terrestre. O mapa foi produzido pela compilação de medições novas e publicadas anteriormente de furos de sondagem, bem como inferências sobre tipos ou "estilos" de falhas com base em terremotos que ocorreram no passado.

Os três estilos possíveis de falha incluem extensional, ou falha normal, em que a crosta se estende horizontalmente; falha de ataque-deslizamento, em que a Terra desliza por si mesma, como na falha de San Andreas; e inverter, ou impulso, falha em que a Terra se move sobre si mesma. Cada um causa tremores muito diferentes do ponto de vista do risco.

"Em nossos mapas de perigos agora, na maioria dos lugares, não temos evidências diretas de que tipo de mecanismo de terremoto pode ocorrer, "disse Jack Baker, um professor de engenharia civil e ambiental que não participou do estudo. "É empolgante que mudamos dessa suposição cega de que qualquer coisa é possível para ter algumas inferências específicas sobre os tipos de terremotos que podemos esperar."

Ampliando

Além de apresentar uma visão em nível continental dos processos que regem a chapa norte-americana, os dados, que incorporam quase 2, 000 orientações de estresse, 300 dos quais são novos neste estudo - oferecem pistas regionais sobre o comportamento da subsuperfície.

"Se você conhece a orientação de qualquer falha e o estado de estresse nas proximidades, você sabe a probabilidade de falha e se deve se preocupar com isso em cenários de terremotos desencadeados naturalmente e desencadeados pela indústria, "disse o autor principal Jens-Erik Lund Snee, Ph.D. '20, agora um pós-doutorado com o United States Geological Survey (USGS) em Lakewood, Colorado. "Detalhamos alguns lugares onde os modelos geodinâmicos publicados anteriormente concordam muito bem com os novos dados, e outros em que os modelos não concordam em nada. "

No Leste dos EUA, por exemplo, o estilo de falha revelado pelo estudo é exatamente o oposto do que seria esperado, uma vez que a superfície lentamente "se recupera" após o derretimento das camadas de gelo que cobriam a maior parte do Canadá e do norte dos EUA cerca de 20, 000 anos atrás, de acordo com Lund Snee. A descoberta de que as tensões de rebote são muito menores do que as já armazenadas na crosta das placas tectônicas aumentará a compreensão dos cientistas sobre o potencial de terremotos naquela área.

No oeste dos EUA, os pesquisadores ficaram surpresos ao ver mudanças nos tipos de estresse e orientações em curtas distâncias, com grandes rotações ocorrendo ao longo de apenas dezenas de milhas - uma característica que os modelos atuais da dinâmica da Terra não revelam.

"É muito mais claro agora como o estresse pode variar sistematicamente na escala de uma bacia sedimentar em algumas áreas, "Zoback disse." Vemos coisas que nunca vimos antes que requerem explicação geológica. Isso vai nos ensinar coisas novas sobre como a Terra funciona. "