Geologia

Uma placa tectônica sob os Estados Unidos está perto do fim – saiba o que isso significa

Análise da curiosa geologia do noroeste do Pacífico ajuda a revelar o que pode acontecer quando os últimos pedaços de uma placa oceânica forem engolidos.Tuesday, July 30, 2019

Por Maya Wei-Haas

Os demais cientistas estão recebendo o novo modelo com curiosidade e animação, mas também advertem que o modelo necessita de mais testes antes de ser considerado realmente importante do ponto de vista geológico.

"Acredito que certamente há boas ideias", afirma Martin Streck, vulcanólogo da Universidade Estadual de Portland, especializado na atividade geológica da região noroeste do Pacífico. "Mas talvez ainda iremos discutir o caso por alguns anos".

Entendendo a fenda

A crosta da Terra possui uma rede interligada de placas tectônicas que moldaram a superfície de nosso planeta com sua lenta movimentação. Elas raspam umas nas outras, distanciando-se em alguns pontos e colidindo em outros. Essas colisões normalmente formam o que conhecemos por zonas de subducção, quando placas oceânicas se movimentam para baixo e placas continentais sobem.

Os pesquisadores acreditavam que, em qualquer zona de subducção, a placa que estava por baixo simplesmente se enrolava nas profundezas, descendo gradualmente, explica Hawley. Mas os cientistas perceberam que isso não acontece, com base nos dados obtidos a partir de um número cada vez maior de instrumentos que captam imagens das entranhas da Terra — incluindo os milhares de sismógrafos do projeto EarthScope da National Science Foundation, além dos vetores em terra e no fundo do mar da Iniciativa Cascadia, todos esses recursos tendo sido utilizados no último estudo.

Agora, sabemos que conforme uma placa se posiciona abaixo da outra, ela pode sofrer deformações, se entortando e se rompendo de formas inesperadas. Entretanto, não está claro como esse triste destino afeta a superfície, principalmente conforme uma placa tectônica chega ao fim de sua vida. A placa de Juan de Fuca está morrendo e é uma oportunidade perfeita para o estudo desses impactos, porque ela não se direciona silenciosamente às profundezas, então os cientistas conseguem monitorar cada movimento do sistema, por menor que ele seja.

Para estudar a lacuna subterrânea da placa, Hawley e Allen primeiramente precisaram confirmar sua existência e que não se tratava apenas um artefato oculto nos dados. A dupla criou uma forma de analisar a subsuperfície em alta resolução, mapeando as diferentes velocidades das ondas sísmicas produzidas por 217 terremotos na região. A velocidade dessas ondas muda dependendo da temperatura e da composição da rocha, então eles conseguiram "enxergar" a placa oceânica mais fria e mais densa conforme ela afunda na Terra e confirmar que aquela parte da placa realmente estava faltando.

Com os novos dados em alta resolução sobre a lacuna, a dupla afirma com convicção: "Não, de fato. Realmente está lá", repreende Lara Wagner, sismóloga do Instituto Carnegie de Ciência, que estuda a placa de Farallon há muito tempo.

Outra peça do quebra-cabeça se encaixou quando Hawley e Allen descobriram que a posição da fenda se alinha com uma zona de vulnerabilidade anteriormente identificada, conhecida como onda propagadora, que corta a placa de Juan de Fuca exposta no leito do mar e que provavelmente continua conforme a placa desce para o manto. Os pesquisadores supõem que a placa em subducção esteja se rompendo nessa zona de vulnerabilidade, conforme a porção sul da placa gira em sentido horário, lentamente dividindo-a da porção norte. (Descubra como uma placa tectônica que está descascando pode, um dia, fazer o oceano Atlântico diminuir.)

"Basicamente, é como separar duas placas que sempre estiveram juntas", afirma Wagner. "Mas separá-las foi fácil — sendo que o pivô da separação foi a onda propagadora".

A movimentação causada por essa divisão e agitação também poderia explicar a distorção observada — e sentida — na superfície próximo à costa da região sul de Oregon e do norte da Califórnia, explica Hawley. Essa porção sul da placa de Juan de Fuca está repleta de falhas que podem gerar terremotos — exatamente aquilo que alguém esperaria do modelo recém-proposto.

Ideias explosivas

A peça final do quebra-cabeça é o vulcanismo. Uma cadeia de vulcões chamada Planícies Altas de Lava corta o sul de Oregon e apresenta uma estranha combinação de magmas: alguns são ricos em sílica, formando rochas de coloração clara, conhecidas como riolita, ao passo que outros são ricos em magnésio e ferro, formando rochas de cor preta brilhante, conhecidas como basaltos. Uma pequena quantidade possui uma composição que está no meio termo entre esses tipos de magmas.

Esses magmas são surpreendentemente semelhantes aos magmas contrastantes que foram expelidos de vulcões próximos a Yellowstone no passado, e as riolitas claras de ambos os sistemas mudam de acordo com a idade, de uma extremidade a outra da cadeia vulcânica. (Saiba mais sobre como atua o supervulcão de Yellowstone nesta impressionante ilustração.)

Os vulcões de Yellowstone são o resultado de uma região magmática subterrânea, que se acredita continuar imóvel conforme a placa norte-americana lentamente se move em direção ao sudoeste. Isso resulta em uma linha de erupções que, na mesma direção, são cada vez mais antigas.

"A questão é que estão indo na direção errada", diz Hawley sobre as Planícies Altas de Lava, sendo que as rochas riolíticas ficam mais antigas conforme você se aproxima do leste. Pesquisadores já pensaram em diversos cenários para explicar esse estranho fato, mas nenhuma solução se mostrou satisfatória.

O novo modelo apresenta outra possibilidade convincente: de forma intrigante, a zona mais jovem das Planícies Altas de Lava está localizada logo acima da ponta da fenda tectônica. Conforme essa ponta se espalhou pela zona de vulnerabilidade da placa em direção ao oeste, o afloramento do manto pode ter derretido a crosta acima, resultando em explosões de magma riolítico que acompanham a progressão cronológica observada na superfície.

Máquina do tempo tectônica

"Achei esse artigo realmente interessante e é muito legal ver outra explicação para algo anômalo", diz Matthew Brueseke, especialista em petrologia ígnea da Universidade do Estado de Kansas. Mas o modelo ainda precisa incorporar mais informações sobre química das rochas, diz ele. Brueseke está especialmente curioso para saber quais elementos ficaram presos nas rochas e como isso se compara a outras regiões localizadas acima de possíveis fendas em placas.

Por exemplo, estudos anteriores sugerem que fendas semelhantes podem se esconder sob a ilha caribenha de Hispaniola, bem como perto da junção entre os vulcões da Península de Kamchatka na Rússia e das Ilhas Aleutas do Alasca. Ao comparar a química das rochas em diversas regiões, os cientistas podem compreender melhor suas origens magmáticas.

O novo modelo também não explica tudo sobre as Planícies Altas de Lava, acrescenta Streck. Mesmo se a fenda for responsável pela redução da idade das rochas riolíticas de leste a oeste, as rochas basálticas não seguem uma tendência similar, sendo que esse tipo de magma parece ter sido expelido por toda a região.

Ainda assim, esse recente trabalho apresenta uma possibilidade convincente sobre o que pode estar à espreita sob a superfície de Oregon — e investiga questões vitais sobre os processos básicos por trás da movimentação geológica da Terra.

"De muitas formas, esse tipo de análise nos faz voltar no tempo", diz Wagner. “Se não entendermos como esses processos funcionam [funcionaram], onde podemos ver toda a história e estudá-la, então nossas chances de saber o que está acontecendo hoje e entender como isso pode evoluir no futuro são zero”.

Os demais cientistas estão recebendo o novo modelo com curiosidade e animação, mas também advertem que o modelo necessita de mais testes antes de ser considerado realmente importante do ponto de vista geológico.

"Acredito que certamente há boas ideias", afirma Martin Streck, vulcanólogo da Universidade Estadual de Portland, especializado na atividade geológica da região noroeste do Pacífico. "Mas talvez ainda iremos discutir o caso por alguns anos".

Entendendo a fenda

A crosta da Terra possui uma rede interligada de placas tectônicas que moldaram a superfície de nosso planeta com sua lenta movimentação. Elas raspam umas nas outras, distanciando-se em alguns pontos e colidindo em outros. Essas colisões normalmente formam o que conhecemos por zonas de subducção, quando placas oceânicas se movimentam para baixo e placas continentais sobem.

Os pesquisadores acreditavam que, em qualquer zona de subducção, a placa que estava por baixo simplesmente se enrolava nas profundezas, descendo gradualmente, explica Hawley. Mas os cientistas perceberam que isso não acontece, com base nos dados obtidos a partir de um número cada vez maior de instrumentos que captam imagens das entranhas da Terra — incluindo os milhares de sismógrafos do projeto EarthScope da National Science Foundation, além dos vetores em terra e no fundo do mar da Iniciativa Cascadia, todos esses recursos tendo sido utilizados no último estudo.

Agora, sabemos que conforme uma placa se posiciona abaixo da outra, ela pode sofrer deformações, se entortando e se rompendo de formas inesperadas. Entretanto, não está claro como esse triste destino afeta a superfície, principalmente conforme uma placa tectônica chega ao fim de sua vida. A placa de Juan de Fuca está morrendo e é uma oportunidade perfeita para o estudo desses impactos, porque ela não se direciona silenciosamente às profundezas, então os cientistas conseguem monitorar cada movimento do sistema, por menor que ele seja.

Para estudar a lacuna subterrânea da placa, Hawley e Allen primeiramente precisaram confirmar sua existência e que não se tratava apenas um artefato oculto nos dados. A dupla criou uma forma de analisar a subsuperfície em alta resolução, mapeando as diferentes velocidades das ondas sísmicas produzidas por 217 terremotos na região. A velocidade dessas ondas muda dependendo da temperatura e da composição da rocha, então eles conseguiram "enxergar" a placa oceânica mais fria e mais densa conforme ela afunda na Terra e confirmar que aquela parte da placa realmente estava faltando.

Com os novos dados em alta resolução sobre a lacuna, a dupla afirma com convicção: "Não, de fato. Realmente está lá", repreende Lara Wagner, sismóloga do Instituto Carnegie de Ciência, que estuda a placa de Farallon há muito tempo.

Outra peça do quebra-cabeça se encaixou quando Hawley e Allen descobriram que a posição da fenda se alinha com uma zona de vulnerabilidade anteriormente identificada, conhecida como onda propagadora, que corta a placa de Juan de Fuca exposta no leito do mar e que provavelmente continua conforme a placa desce para o manto. Os pesquisadores supõem que a placa em subducção esteja se rompendo nessa zona de vulnerabilidade, conforme a porção sul da placa gira em sentido horário, lentamente dividindo-a da porção norte. (Descubra como uma placa tectônica que está descascando pode, um dia, fazer o oceano Atlântico diminuir.)

"Basicamente, é como separar duas placas que sempre estiveram juntas", afirma Wagner. "Mas separá-las foi fácil — sendo que o pivô da separação foi a onda propagadora".

A movimentação causada por essa divisão e agitação também poderia explicar a distorção observada — e sentida — na superfície próximo à costa da região sul de Oregon e do norte da Califórnia, explica Hawley. Essa porção sul da placa de Juan de Fuca está repleta de falhas que podem gerar terremotos — exatamente aquilo que alguém esperaria do modelo recém-proposto.

Ideias explosivas

A peça final do quebra-cabeça é o vulcanismo. Uma cadeia de vulcões chamada Planícies Altas de Lava corta o sul de Oregon e apresenta uma estranha combinação de magmas: alguns são ricos em sílica, formando rochas de coloração clara, conhecidas como riolita, ao passo que outros são ricos em magnésio e ferro, formando rochas de cor preta brilhante, conhecidas como basaltos. Uma pequena quantidade possui uma composição que está no meio termo entre esses tipos de magmas.

Esses magmas são surpreendentemente semelhantes aos magmas contrastantes que foram expelidos de vulcões próximos a Yellowstone no passado, e as riolitas claras de ambos os sistemas mudam de acordo com a idade, de uma extremidade a outra da cadeia vulcânica. (Saiba mais sobre como atua o supervulcão de Yellowstone nesta impressionante ilustração.)

Os vulcões de Yellowstone são o resultado de uma região magmática subterrânea, que se acredita continuar imóvel conforme a placa norte-americana lentamente se move em direção ao sudoeste. Isso resulta em uma linha de erupções que, na mesma direção, são cada vez mais antigas.

"A questão é que estão indo na direção errada", diz Hawley sobre as Planícies Altas de Lava, sendo que as rochas riolíticas ficam mais antigas conforme você se aproxima do leste. Pesquisadores já pensaram em diversos cenários para explicar esse estranho fato, mas nenhuma solução se mostrou satisfatória.

O novo modelo apresenta outra possibilidade convincente: de forma intrigante, a zona mais jovem das Planícies Altas de Lava está localizada logo acima da ponta da fenda tectônica. Conforme essa ponta se espalhou pela zona de vulnerabilidade da placa em direção ao oeste, o afloramento do manto pode ter derretido a crosta acima, resultando em explosões de magma riolítico que acompanham a progressão cronológica observada na superfície.

Máquina do tempo tectônica

"Achei esse artigo realmente interessante e é muito legal ver outra explicação para algo anômalo", diz Matthew Brueseke, especialista em petrologia ígnea da Universidade do Estado de Kansas. Mas o modelo ainda precisa incorporar mais informações sobre química das rochas, diz ele. Brueseke está especialmente curioso para saber quais elementos ficaram presos nas rochas e como isso se compara a outras regiões localizadas acima de possíveis fendas em placas.

Por exemplo, estudos anteriores sugerem que fendas semelhantes podem se esconder sob a ilha caribenha de Hispaniola, bem como perto da junção entre os vulcões da Península de Kamchatka na Rússia e das Ilhas Aleutas do Alasca. Ao comparar a química das rochas em diversas regiões, os cientistas podem compreender melhor suas origens magmáticas.

O novo modelo também não explica tudo sobre as Planícies Altas de Lava, acrescenta Streck. Mesmo se a fenda for responsável pela redução da idade das rochas riolíticas de leste a oeste, as rochas basálticas não seguem uma tendência similar, sendo que esse tipo de magma parece ter sido expelido por toda a região.

Ainda assim, esse recente trabalho apresenta uma possibilidade convincente sobre o que pode estar à espreita sob a superfície de Oregon — e investiga questões vitais sobre os processos básicos por trás da movimentação geológica da Terra.

"De muitas formas, esse tipo de análise nos faz voltar no tempo", diz Wagner. “Se não entendermos como esses processos funcionam [funcionaram], onde podemos ver toda a história e estudá-la, então nossas chances de saber o que está acontecendo hoje e entender como isso pode evoluir no futuro são zero”.

Cientistas a bordo da embarcação R/V Thomas G. Thompson recuperam um sismógrafo que registrava terremotos no leito do mar na costa noroeste do Pacífico. Os cientistas utilizaram essa informação para confirmar a presença de uma fenda na placa tectônica de Juan de Fuca sob a região central de Oregon.
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