Dorsal Paleo-Zenisu: o que explica o silêncio de Tokai na zona de falha de Nankai

Os responsáveis pelo planeamento sísmico no Japão repartem a zona de falha de Nankai em segmentos com nomes próprios, cada um com o seu registo de rupturas e um “relógio” de perigo. O segmento oriental, conhecido como Tokai, não rompe há mais de 170 anos - e, durante muito tempo, não se sabia ao certo a razão.

Entretanto, percebeu-se que existe algo oculto sob a linha que separa Tokai do seu vizinho a oeste. E esse elemento altera a forma como deve ser interpretado esse longo período de silêncio.

Uma zona de perigo bem conhecida

A Fossa de Nankai estende-se ao longo da costa sul do Japão, marcando a zona onde a Placa do Mar das Filipinas mergulha sob a Placa Eurasiática. Na sua metade oriental, os cientistas distinguem duas áreas com designações próprias: Tonankai, a oeste, e Tokai, a leste.

Tonankai rompeu de forma devastadora em 1944. Já Tokai mantém-se silencioso há mais de 170 anos, o que o coloca no topo de praticamente todas as listas japonesas de perigosidade e no centro das previsões para o próximo grande sismo de megathrust.

Gaku Kimura, investigador em geodinâmica marinha na Agência Japonesa para as Ciências e Tecnologias Marinhas e Terrestres (JAMSTEC), juntamente com a sua equipa, procurou identificar o que, em profundidade, separa fisicamente estes dois segmentos.

Não apenas no mapa - mas no interior das rochas.

Ler o fundo do mar

Em 2021 e 2022, o grupo recolheu novos dados de imagiologia sísmica 3D ao longo do limite entre os segmentos. Navios emitiram impulsos sonoros em direcção ao fundo oceânico e registaram os ecos reflectidos pelas camadas rochosas subterrâneas.

O resultado é a imagem estrutural mais nítida até hoje desta faixa do fundo do mar: surgem três cristas distintas, cada uma associada a falhas activas desde os sedimentos superficiais até à zona onde as duas placas friccionam entre si.

E, de um lado e do outro, a orientação não é a mesma.

Sob Tonankai, as estruturas alinham-se para norte-nordeste; sob Tokai, rodam para este-nordeste. A transição ocorre ao longo de uma curvatura em arco chamada sintaxe - o ponto onde a geometria da zona de falha muda de direcção.

Uma dorsal antiga vem à tona

O que está a gerar essa curvatura? Debaixo da sintaxe, as novas imagens mostram um relevo soterrado na placa que está a subductar. A equipa identifica-o como a Dorsal Paleo-Zenisu - um fragmento remanescente de um antigo arco vulcânico.

Esse fragmento foi transportado para oeste pela Placa do Mar das Filipinas durante milhões de anos. Agora encontra-se encravado contra a parte inferior do Japão, exactamente no local onde os dois segmentos sísmicos se encontram.

À medida que a dorsal avança por abrasão, tudo indica que terá dobrado e torcido as rochas acima, dando origem ao padrão em arco que levantamentos anteriores apenas conseguiam delinear de forma aproximada.

Outros estudos já tinham demonstrado que relevos na placa em subducção podem deformar as rochas superiores. Até este trabalho, porém, ninguém tinha associado de forma tão directa essa causa à separação Tonankai–Tokai.

Porque existe a curvatura

Há aqui uma explicação mecânica, e não uma simples coincidência. A dorsal em colisão parece ter dividido as rochas superiores em compartimentos com geometrias diferentes de cada lado da sintaxe, o que provavelmente altera o grau de acoplamento - isto é, o quão “presas” ficam as duas placas - na interface em profundidade.

Forte em certos pontos. Mais fraco noutros. Assim, a fronteira deixa de ser apenas um nome cartográfico: é uma colisão antiga e enterrada, ainda a decorrer no subsolo.

A metade mais silenciosa

Durante muito tempo, o silêncio persistente de Tokai não tinha uma explicação estrutural clara para lá do simples número de anos desde a última ruptura. Este estudo apresenta, pela primeira vez, uma hipótese com base física.

A estrutura complexa acima da dorsal soterrada parece reforçar o bloqueio entre as duas placas do lado de Tokai. A deformação poderá acumular-se durante mais tempo entre libertações.

A implicação é dura: o segmento mais silencioso não é necessariamente o mais seguro - pode estar mais carregado. “Os nossos resultados demonstram que a complexidade estrutural do antearco exerce um controlo primário na segmentação da margem e nos perigos associados”, escreveram Kimura e os seus colegas.

Como as rupturas se propagam

Trabalho anterior sobre uma fonte de falha próxima, na região de Tóquio, mostrou que elementos estruturais podem determinar por onde a ruptura se propaga - e se chega a gerar tsunamis no Pacífico. A Dorsal Paleo-Zenisu parece ser precisamente o tipo de obstáculo com esse potencial.

Se a sintaxe funcionar como uma âncora rígida, uma ruptura em Tonankai poderá ter dificuldade em avançar para Tokai. Em alternativa, um sismo em Tokai, quando acontecer, poderá ficar contido dentro do próprio segmento. Qualquer um dos cenários altera a dimensão esperada, a localização provável e a “pegada” do tsunami.

O que a imagiologia não capta

A imagiologia sísmica consegue revelar com grande detalhe a estrutura das rochas em profundidade, mas não mede directamente o grau de aderência entre as placas.

Essa ligação - entre a geometria da dorsal soterrada e o comportamento sísmico real - continua a ser uma inferência, não uma observação directa. Perfurações no fundo do mar acima da sintaxe poderiam fornecer amostras de rocha e leituras de pressão para testar a hipótese.

Afinar a previsão

As previsões de sismos na região de Nankai têm-se baseado, há muito, na recorrência histórica e na ideia de que os segmentos se comportam de forma relativamente independente. O novo mapa estrutural dá sustentação física a essa suposição - e, ao mesmo tempo, evidencia onde ela pode falhar.

No Japão, a consequência prática é concreta. Os mapas de perigosidade para a costa densamente povoada entre Tóquio e Nagoia podem agora incorporar a dorsal soterrada como um controlo fixo.

Isso altera onde é mais provável que um sismo comece, onde poderá terminar e de que forma um tsunami se poderá espalhar a partir da ruptura.

Os autores defendem mais levantamentos de alta resolução e perfurações no fundo do mar ao longo da sintaxe. Até lá, a dorsal enterrada permanece no centro de uma das zonas de falha mais acompanhadas do Japão - já não como uma lacuna no modelo, mas como uma causa identificada.