Volcanic similar earthquakes driven by aseismic slip associated with volcanic activity at Ogasawara Ioto

Profundamente abaixo da superfície oceânica, onde a crosta terrestre está em constante mudança, os vulcões fazem mais do que apenas entrar em erupção. Eles respiram, incham e estremecem com um zumbido sísmico constante e de baixo nível. Para entender esses gigantes inquietos, os cientistas ouvem os minúsculos tremores que ondulam através da rocha, tratando-os como um batimento cardíaco que revela a saúde do vulcão. Entre esses tremores, há um tipo especial de evento chamado "terremotos semelhantes". Estes não são solavancos aleatórios; são cópias quase idênticas uns dos outros, repetindo-se repetidamente do mesmo lugar exato. Quando um vulcão produz esses choques repetitivos, isso sugere que um pequeno pedaço específico de rocha está deslizando repetidamente, de forma muito semelhante a uma dobradiça de porta que range no mesmo ritmo toda vez que abre. Ao estudar esses sinais repetitivos, os pesquisadores podem mapear os movimentos ocultos de magma e fluidos profundamente no subsolo, mesmo quando o solo acima não está visivelmente tremendo.

No remoto arco de ilhas de Izu-Ogasawara, uma pequena ilha vulcânica conhecida como Ioto (ou Iwo-Jima), tem sido um ponto focal para tal atividade. Esta ilha é um vulcão de caldeira ativa, uma enorme cratera formada por erupções antigas, e está passando por uma transformação dramática. Durante séculos, a ilha inteira tem subindo lentamente, um processo impulsionado pelo magma empurrando de baixo para cima. Embora este levantamento seja bem documentado, a maneira precisa como a rocha dentro da ilha está respondendo a essa pressão permaneceu um mistério. Um estudo recente realizado por pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência da Terra e Ciência do Desastre do Japão finalmente abriu as cortinas para esta atividade oculta. Ao analisar milhares de registros sísmicos coletados ao longo de cinco anos, eles descobriram que a subida constante da ilha não é apenas um levantamento suave e silencioso. Em vez disso, o solo está sendo empurrado para cima por uma série implacável de pequenos deslizamentos repetitivos ao longo de falhas ocultas, criando um padrão distinto de terremotos semelhantes que conta uma história clara de estresse e liberação.

Os pesquisadores começaram filtrando um catálogo massivo de aproximadamente 60.000 terremotos registrados em Ioto entre 2018 e 2023. A maioria desses eventos eram tremores de alta frequência, agudos e breves, típicos de regiões vulcânicas. Usando um algoritmo de computador projetado para encontrar padrões no ruído, eles agruparam os terremotos com base em quão proximamente suas formas de onda correspondiam umas às outras. É um pouco como separar uma pilha de milhares de cartas manuscritas para encontrar as que foram escritas pela mesma pessoa; o estilo da caligrafia é tão consistente que a origem é inequívoca. A equipe identificou 19 grupos distintos desses "terremotos semelhantes", onde as ondas pareciam quase idênticas, sugerindo que todos vinham da mesma fonte minúscula. Notavelmente, esses eventos repetitivos constituíram cerca de um quarto de todos os terremotos vulcânicos detectados durante o período de estudo, provando que este deslizamento repetitivo é uma característica dominante da vida sísmica da ilha, e não uma anomalia rara.

Uma vez que os grupos foram identificados, os cientistas trabalharam para localizar exatamente onde esses deslizamentos estavam ocorrendo. Combinando o tempo das ondas, a direção para a qual viajavam e sua força, eles mapearam as localizações dos 19 agrupamentos. Os resultados revelaram um padrão impressionante: os terremotos semelhantes não estavam espalhados aleatoriamente pela ilha. Em vez disso, eles se concentravam fortemente em torno de falhas conhecidas e ativas, particularmente na parte sudoeste da ilha. Surpreendentemente, nenhum terremoto semelhante foi encontrado diretamente abaixo do domo resurgente central, um grande monte elevado no meio da caldeira. Esta ausência é significativa; sugere que a rocha diretamente sob o domo é provavelmente quente demais ou cheia de fluidos para fraturar da maneira quebradiça necessária para criar esses choques repetitivos. Em vez disso, o estresse está sendo liberado nas bordas, onde o domo ascendente esfrega contra a rocha circundante, causando pequenos deslizamentos repetitivos em linhas de falha estreitas.

O tempo desses eventos ofereceu outra pista crucial. Os pesquisadores encontraram uma forte ligação entre a frequência desses terremotos semelhantes e a taxa de subida da ilha. Quando o solo subia mais rápido, os terremotos aconteciam com mais frequência. De fato, o tempo entre esses deslizamentos repetitivos era incrivelmente curto, muitas vezes de apenas alguns dias. Isso é muito mais rápido do que os terremotos repetitivos vistos ao longo de grandes limites de placas tectônicas, onde tais eventos podem esperar anos ou décadas para ocorrer. A velocidade da recorrência em Ioto é um resultado direto de seu rápido levantamento, que ocorre a uma taxa de até um metro por ano. Esta pressão intensa carrega os pequenos blocos de falha tão rapidamente que eles falham e deslizam novamente quase imediatamente, criando uma sequência de disparos rápidos de minúsculos terremotos.

Para entender a natureza física desses deslizamentos, a equipe estimou o tamanho dos blocos de falha e a quantidade de estresse liberado. Eles calcularam que a área de rocha deslizando em cada evento era incrivelmente pequena, com um raio de apenas cerca de 21 metros. A quantidade de estresse liberado, conhecida como queda de tensão (stress drop), também era muito baixa, medindo menos de um megapascal para quase todos os agrupamentos. Para colocar isso em perspectiva, esta é uma liberação de energia muito suave comparada às quedas de tensão massivas vistas em grandes terremotos destrutivos. A baixa tensão e o tamanho pequeno sugerem que a rocha nessas áreas está enfraquecida, provavelmente pela presença de fluidos vulcânicos quentes e vapor que lubrificam as linhas de falha. Como a rocha é tão fraca e a área de deslizamento é tão pequena, os terremotos permanecem minúsculos, raramente excedendo uma magnitude de 1,0, o que explica por que a ilha não sofre os grandes terremotos destrutivos vistos em outros locais vulcânicos.

O estudo também observou a quantidade total de movimento causado por esses deslizamentos. Ao somar o deslizamento de todos os terremotos semelhantes ao longo do período de cinco anos, os pesquisadores descobriram que o movimento cumulativo atingiu cerca de três metros. Este é um movimento significativo, mas representa apenas cerca de 60 por cento do levantamento total observado na superfície. Esta discrepância revela uma peça vital do quebra-cabeça: embora os terremotos semelhantes representem uma liberação importante de estresse, eles não são toda a história. Uma parte substancial da subida da ilha está acontecendo silenciosamente, através de deslizamento aseísmico, onde a rocha desliza suavemente sem gerar quaisquer terremotos. Isso significa que a ilha está se deformando através de uma combinação de pequenos solavancos violentos e um fluxo constante e silencioso.

As descobertas pintam o quadro de um vulcão que está vivo e ativo, mas de uma forma que é distinta das erupções explosivas frequentemente associadas a tais lugares. Os terremotos repetitivos e de pequena escala em Ioto são o som da crosta se ajustando à imensa pressão do magma ascendente. Eles não são sinais de uma erupção catastrófica iminente, mas sim evidência de um sistema que está constantemente liberando estresse através de uma rede de pequenas falhas lubrificadas. A pesquisa confirma que o rápido levantamento da ilha está impulsionando esses deslizamentos repetitivos, e que a presença de fluidos vulcânicos desempenha um papel fundamental em manter a resistência da falha baixa. Embora a geometria exata das falhas permaneça difícil de determinar devido ao número limitado de estações sísmicas na pequena ilha, o quadro geral é claro: Ieto é um sistema dinâmico onde o solo está constantemente se deslocando, deslizando e subindo, impulsionado pelo empurrão lento e poderoso da Terra por baixo. Este entendimento ajuda os cientistas a monitorar melhor a atividade vulcânica, distinguindo entre os ajustes inofensivos e repetitivos de um domo em ascensão e os sinais mais perigosos que podem preceder uma grande erupção.