.
A litosfera oceânica, que constitui a camada superior, incluindo a crosta terrestre e o manto abaixo dos oceanos, há muito que intriga os cientistas devido ao seu comportamento peculiar. Esta camada parece deslizar sobre uma região mais fraca abaixo chamada astenosfera, caracterizada por alta atenuação sísmica e baixa velocidade de onda de cisalhamento. A astenosfera tem propriedades físicas diferentes, como menor viscosidade do que a litosfera, resultando em um limite nítido chamado limite litosfera-astenosfera (LAB). As razões exactas por detrás destas propriedades distintas e como permitem que a litosfera se mova sobre a astenosfera não são claramente compreendidas.
Embora o derretimento parcial que ocorre perto das dorsais meso-oceânicas devido às altas temperaturas possa produzir tais condições anômalas, ele não leva em conta as quedas acentuadas e grandes na velocidade das ondas sísmicas observadas no LAB, longe das dorsais meso-oceânicas. Compreender a origem desta queda e atenuação da velocidade das ondas sísmicas no LAB oceânico é crucial para decifrar a baixa viscosidade da astenosfera e como ela facilita o movimento das placas tectônicas sobre a superfície da Terra, dando origem a processos de construção de montanhas, terremotos e vulcanismo.
A este respeito, uma equipa de investigadores do Japão, liderada pelo professor Takashi Yoshino do Instituto de Materiais Planetários da Universidade de Okayama, investigou recentemente o efeito da água nas propriedades sísmicas de rochas de olivina isentas de titânio, semelhantes às encontradas no astenosfera. Seu estudo foi publicado no Volume 120, Edição 32 da revista Anais da Academia Nacional de Ciências em 31 de julho de 2023.
“Determinamos experimentalmente as características de atenuação das ondas sísmicas, parâmetros para determinar a suavidade da litosfera e astenosfera, sob alta temperatura e pressão, usando nossa tecnologia de geração de oscilação de curto período”, explica o Prof.
A equipe estudou as propriedades anelásticas das rochas olivinas sob condições que se assemelham às do LAB abaixo do antigo fundo oceânico – pressão de 3 GPa e temperaturas variando de 1.223 a 1.373 K. Eles empregaram monitoramento de raios X in situ e submeteram as rochas olivinas a processos mecânicos. testes gerando vibrações forçadas em uma ampla faixa de frequências sísmicas – 0,5 a 1.000 segundos – por meio de sua tecnologia exclusiva de oscilação de curto período.
Os experimentos revelaram que a água teve um efeito significativo, aumentando a dispersão de energia e reduzindo os módulos elásticos das rochas em uma ampla faixa de frequências. Além disso, os pesquisadores observaram um pico de atenuação sísmica em frequências mais altas, de 1 a 5 segundos, que se tornou mais pronunciado com o aumento do teor de água. “A presença de água induz atenuação em frequências mais altas, levando a uma diminuição na velocidade das ondas sísmicas. A presença de água também enfraquece a astenosfera, o que permite que a litosfera se mova suavemente sobre ela”, diz o Prof.
Estas observações sugerem que a astenosfera oceânica deve conter água. Esta diferença no teor de água entre as duas camadas que constituem o LAB pode explicar as quedas bruscas de velocidade, bem como a atenuação quase constante observada numa ampla faixa de frequência na astenosfera.
Notavelmente, os investigadores reconhecem que a sua conclusão assume um efeito insignificante do ferro nos defeitos relacionados com o hidrogénio nas rochas, indicando a necessidade de mais investigação para explorar as propriedades anelásticas das rochas olivinas contendo ferro.
O professor Yoshino destaca as implicações de longo prazo de suas descobertas. “A presença de água na astenosfera pode fornecer informações importantes sobre as atividades vulcânicas e sísmicas, facilitando assim a sua previsão e detecção”, especula.
No geral, este estudo contribui para a nossa compreensão do movimento das placas tectônicas, abrindo caminho para uma melhor compreensão de diversas atividades tectônicas.
.
