Grandes terremotos megacausadores em cantos frios de cunha mantélica sob a fácies blueschist de lawsonita

Por que os terremotos profundos importam

A maioria das pessoas imagina terremotos rompendo a crosta terrestre a pouca profundidade sob nossos pés. Mas alguns dos tremores mais poderosos do planeta ocorrem em rochas a mais de 50 km de profundidade, onde temperaturas e pressões são extremas. Este artigo investiga por que terremotos excepcionalmente grandes podem ocorrer tão profundamente em certas zonas de subducção — onde uma placa tectônica mergulha sob outra — e mostra que um tipo particular de sedimento marinho transformado pode ser a chave.

Onde os grandes tremores normalmente param

Em muitas zonas de subducção bem estudadas, como ao largo do Japão ou do Noroeste do Pacífico, grandes terremotos “megacausadores” tendem a ocorrer apenas até certa profundidade. Abaixo de aproximadamente 350 °C ou próximo à transição entre crosta e manto, as rochas geralmente deformam-se de maneira suave demais para gerar rupturas importantes. Em vez de quebras súbitas, elas deslizam lentamente ou hospedam eventos fracos e ruidosos chamados escorregamentos lentos e tremores. Esse limite de profundidade moldou como os cientistas estimam o tamanho de futuros terremotos e tsunamis.

Um enigma em zonas de subducção frias

No entanto, diversos terremotos recentes desafiam essa regra. O terremoto de magnitude 8.1 de 2021 nos Kermadec e eventos profundos de magnitude ~7 sob o norte do Chile e a Fossa do Japão romperam bem abaixo do ponto onde normalmente se espera que parem, dentro de uma região chamada canto da cunha mantélica. Essas áreas ficam onde a placa descendente se dobra por baixo do manto superior, em zonas de subducção relativamente frias onde as rochas se transformam em tipos de baixo‑gradiente térmico chamados “blueschists”. A frequência de terremotos profundos nesses locais sugere que, sob as condições certas, partes da interface profunda entre placas podem se comportar de forma surpreendentemente frágil, favorável a terremotos.

Um olhar mais atento ao sedimento de fundo marinho transformado

Para sondar esse comportamento, os autores testaram uma rocha chamada metagreywacke — um tipo comum de sedimento marinho subduzido que foi comprimido e aquecido até a fácies blueschist de lawsonita. Eles coletaram uma amostra na Ilha Santa Catalina, Califórnia, onde antigas zonas de subducção trouxeram essas rochas de volta à superfície. Análises microscópicas mostraram uma mistura de quartzo, feldspato e fragmentos ricos em minerais como lawsonita, clorita e anfíbolas, consistente com condições de cerca de 330 °C e profundidades em torno de 37 km em um ambiente de subducção frio. Isso torna a amostra um análogo realista para material atualmente transportado para baixo em lâminas frias modernas, como nos Kermadec e na Fossa do Japão.

Como a rocha falha sob tensão

No laboratório, a equipe transformou a metagreywacke em pó fino, colocou‑a entre blocos de rocha mais dura e a submeteu a cisalhamento sob condições controladas de temperatura, pressão e presença de água. Ao alterar abruptamente a velocidade de deslizamento e acompanhar como a resistência evoluía, puderam identificar quando o material tendia a deslizar de forma estável versus quando se tornava instável — um ingrediente essencial para terremotos. Em baixas temperaturas, o material principalmente se fortalecia quando forçado a deslizar mais rápido, sinal de comportamento estável. À medida que a temperatura aumentava na faixa da fácies blueschist de lawsonita sob tensões normais moderadas, ele mudou para um regime de “enfraquecimento com a velocidade”, em que deslizamentos mais rápidos reduzem a resistência e promovem escorregamentos em aceleração. Em pressões e temperaturas ainda maiores, o material começou a fluir de modo mais dúctil, reduzindo sua tendência a romper de forma frágil.

Conectando o laboratório às falhas reais

Com essas medições, os autores construíram um modelo de atrito que captura como essa rocha sedimentar responde ao longo de uma ampla faixa de profundidades, temperaturas e velocidades de deslizamento. Em seguida aplicaram o modelo a perfis realistas de temperatura e pressão para a zona de subducção dos Kermadec e a Fossa do Japão. Os cálculos sugerem que, ao longo da interface entre placas onde metassedimentos contendo lawsonita estão presentes, uma faixa larga de profundidade permanece no estado instável de enfraquecimento com a velocidade mesmo abaixo da transição crosta‑manto. Simulações numéricas do ciclo sísmico usando esse comportamento rochoso produzem rupturas profundas repetidas com tamanhos e profundidades comparáveis aos eventos observados no Japão e nos Kermadec, implicando que tais rochas podem, de fato, abrigar grandes terremotos megacausadores no canto da cunha mantélica.

O que isso significa para o risco sísmico

Para o público não especializado, a mensagem-chave é que o limite de profundidade dos grandes terremotos de subducção não é fixado apenas pela temperatura ou pela entrada no manto. Depende também, de forma significativa, de quais rochas revestem a fronteira entre placas e de como essas rochas foram alteradas durante a subducção. Em zonas frias onde metassedimentos ricos em lawsonita formam uma camada contínua ao longo da interface, as condições favorecem deslizamentos frágeis e instáveis por uma faixa de profundidade bem maior do que se supunha. Isso significa que algumas fossas podem ser capazes de produzir terremotos inesperadamente profundos e potentes, e que conhecer os tipos de rocha enterrados ao longo das interfaces de placas é essencial para avaliações de risco sísmico mais precisas.

Citação: Zhang, H., Barbot, S., Yang, Z. et al. Large megathrust earthquakes in cold mantle wedge corners under lawsonite blueschist facies. Nat Commun 17, 4007 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70315-4

Palavras-chave: megacausador de subducção, terremotos profundos, lawsonita blueschist, cunha mantélica, atrito de falha