p Geocientistas da Universidade do Texas em Dallas recentemente usaram grandes quantidades de dados de terremotos e supercomputadores para gerar alta resolução, Imagens 3-D dos processos geológicos dinâmicos ocorrendo muito abaixo da superfície da Terra. p Em um estudo publicado em 29 de abril em Nature Communications , a equipe de pesquisa da UT Dallas descreveu como criou imagens de fluxos de manto em uma região de subducção sob a América Central e o Mar do Caribe usando uma técnica computacionalmente intensiva chamada de inversão de forma de onda completa (FWI).

p "Este é o primeiro estudo sísmico abrangente para imagem direta de campos de fluxo de manto 3-D em ambientes de subducção reais usando tecnologia FWI avançada, "disse o Dr. Hejun Zhu, autor correspondente do estudo e professor assistente de geociências na Escola de Ciências Naturais e Matemática. Dr. Jidong Yang, que obteve seu Ph.D. em geociências da UT Dallas em maio, e Dr. Robert Stern, professor de geociências, são os co-autores do estudo.

p Uma Terra Dinâmica

p Entre a camada relativamente fina da crosta terrestre e seu núcleo interno está a parte mais espessa do planeta, o manto. Em curtos períodos de tempo, o manto pode ser considerado rocha sólida, mas na escala de tempo geológica de milhões de anos, o manto flui como um fluido viscoso.

p A crosta terrestre é quebrada em pedaços chamados placas tectônicas. Essas placas se movem para dentro do manto muito lentamente - quase tão rápido quanto as unhas crescem. Em regiões chamadas zonas de subducção, uma placa desce sob a outra para o manto.

p "O afundamento das placas oceânicas no manto da Terra em zonas de subducção é o que faz com que as placas tectônicas da Terra se movam e é um dos processos mais importantes que ocorrem em nosso planeta, "Zhu disse." Zonas de subducção também são a fonte de muitos perigos naturais, como terremotos, vulcões e tsunamis. Mas o padrão de fluxo e deformação do manto em torno das placas descendentes ainda é mal compreendido. As informações que nossas técnicas geram são cruciais para a compreensão de nosso planeta dinâmico. "

p Pesquisa com uso intensivo de dados

p Zhu e seus colegas resolveram o problema usando uma medição geofísica chamada anisotropia sísmica, que mede a diferença na velocidade com que as ondas mecânicas geradas por terremotos viajam em diferentes direções dentro da Terra. A anisotropia sísmica pode revelar como o manto se move ao redor da placa subdutora. Tecnologia semelhante também é usada pela indústria de energia para localizar recursos de petróleo e gás.

p “Quando um mergulhador mergulha na água, a água separa, e essa separação, por sua vez, afeta a maneira como a água se move ao redor do nadador, "Zhu disse." É parecido com as placas oceânicas:quando mergulham no manto quente, essa ação induz a separação do manto e fluxo ao redor das placas. "

p A equipe de pesquisa criou as imagens usando dados de alta fidelidade registrados ao longo de um período de 10 anos de 180 terremotos por cerca de 4, 500 estações sísmicas localizadas em uma grade nos EUA. Os cálculos numéricos para o algoritmo FWI foram realizados nos clusters de computação de alto desempenho no Texas Advanced Computing Center da National Science Foundation (NSF) na UT Austin, bem como em supercomputadores na UT Dallas.

p "Anteriormente, não podíamos 'ver' sob a superfície da Terra, mas usando esta tecnologia e este maravilhoso conjunto de dados, somos capazes de delinear a distribuição 3-D de vários fenômenos sísmicos e dizer em que profundidades eles estão ocorrendo, "Zhu disse.

p Em pedaços

p As imagens confirmaram que as placas da região de estudo não são grandes, peças sólidas, mas são fragmentadas em placas menores.

p "Isso é diferente das representações de livros de placas tectônicas se unindo, com uma peça sólida da placa oceânica descendo sob outra peça sólida, "Zhu disse." Alguns pesquisadores levantaram a hipótese de que essa fragmentação ocorre, e nossa imagem e modelagem fornecem evidências que apóiam essa visão. "

p O modelo 3-D de Zhu mostra padrões de fluxo de manto complexos em torno de uma série de fragmentos descendentes e nas lacunas entre as lajes. Tão robusto, pedaços fragmentados são vistos em regiões de todo o mundo, Zhu disse.

p No noroeste dos EUA, por exemplo, a placa Juan de Fuca também está fragmentada em duas partes, onde desce sob a placa norte-americana na zona de subducção Cascadia, uma área onde fortes terremotos ocorreram ao longo dos séculos.

p “Sabemos que a maioria dos terremotos acontece na interface entre uma laje e o manto. Se houver uma lacuna entre esses fragmentos, o que é chamado de região de janela, você não esperaria terremotos lá, "Zhu disse." Se você olhar para a distribuição do terremoto ao longo da zona de subducção Cascadia, há um período em que você não tem terremotos. Essa é provavelmente uma região onde há uma lacuna na placa oceânica subdutora.

p "A trincheira da América Central que estudamos tem sua própria e única, propriedades dinâmicas. No futuro, planejamos mudar nossa atenção para outras zonas de subducção, incluindo a zona de subducção Kermadec-Tonga na região das placas da Austrália e do Pacífico. "