Como os Terremotos se Formam: Tectônica de Placas, Estresse e Ondas Sísmicas Explicados

A crosta terrestre é um quebra-cabeça em movimento

De acordo com o Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS), a camada externa da Terra é quebrada em grandes pedaços chamados placas tectônicas que se encaixam como um quebra-cabeça. Essas placas estão constantemente, lentamente se movendo — deslizando uma sobre a outra, sobre ou sob uma à outra. A maioria dos terremotos do planeta ocorrem nos limites onde essas placas se encontram, porque é onde as falhas — fraturas na crosta — se concentram.

As próprias placas raramente se movem suavemente. O USGS explica que a fricção nas bordas de uma falha causa que a rocha fique presa, mesmo enquanto o resto da placa continua se movendo. Essa discrepância é o ponto de partida de cada terremoto tectônico.

Como o estresse se acumula ao longo de uma falha

Enquanto uma falha é travada por fricção, a crosta circundante se dobra e se deforma elasticamente, como uma mola sob tensão. De acordo com o USGS, esse estresse é armazenado na rocha enquanto a falha permanece travada. Quanto mais tempo a falha permanecer travada, mais deformação se acumula — isso pode acontecer ao longo de anos em algumas zonas ou ao longo de séculos em outras.

O USGS dá a Falha de San Andreas da Califórnia como um exemplo funcional desse processo. A Placa do Pacífico se move noroeste em relação à Placa da América do Norte a aproximadamente duas polegadas (cerca de 5 cm) por ano, diz o USGS, e a falha se estende por mais de 650 milhas (cerca de 1.050 km) e se estende por mais de 10 milhas (16 km) de profundidade. Ao longo de algumas seções, as placas se movem lentamente e produzem tremores pequenos frequentes; em outras, elas permanecem travadas por longos períodos, acumulando a deformação que é eventualmente liberada em um grande terremoto.

O momento da ruptura: hipocentro e epicentro

Quando o estresse acumulado finalmente supera a fricção que mantém uma falha unida, a rocha se rompe e libera a energia armazenada para fora como ondas sísmicas, de acordo com o USGS. O ponto subterrâneo onde a ruptura começa é o hipocentro; o ponto na superfície diretamente acima é o epicentro — a localização geralmente relatada na cobertura de notícias.

O USGS observa que tremores menores chamados de foreshocks podem preceder a ruptura principal, enquanto os aftershocks — terremotos menores ao longo da mesma falha — podem continuar por dias a anos depois que a crosta circundante se ajusta à nova distribuição de estresse.

Como a energia liberada viaja: ondas sísmicas

A energia liberada no hipocentro se espalha para fora em vários tipos de onda distintos, cada um com diferentes velocidade e comportamento. O USGS compara o padrão de propagação a ondulações em um lago, enquanto o Caltech's Science Exchange agrupa as ondas em duas classes amplas: ondas de corpo, que viajam através do interior da Terra, e ondas de superfície, que viajam ao longo do terreno.

O USGS compara a lacuna entre ondas P e S ao atraso entre ver um raio e ouvir trovão: quanto maior for o tempo entre as duas chegadas em uma estação sísmica, mais longe o terremoto ocorreu. Caltech observa que as ondas de superfície — ondas Love e Rayleigh — chegam por último mas são geralmente as mais destrutivas porque carregam mais energia perto da superfície, onde edifícios e infraestrutura estão localizados.

Onde e com que profundidade os terremotos ocorrem

O USGS afirma que os terremotos ocorrem dentro da crosta ou manto superior, em uma faixa de profundidade que vai da superfície até cerca de 800 quilômetros (aproximadamente 500 milhas). Caltech's Science Exchange relata que aproximadamente 80% dos maiores terremotos do mundo ocorrem ao longo do cinturão sísmico circum-Pacífico, frequentemente chamado de "Anel de Fogo", que traça os limites das placas ao redor do Oceano Pacífico.

Nem todo terremoto é de origem tectônica. Caltech's Science Exchange também lista terremotos vulcânicos, terremotos de colapso e terremotos relacionados a explosões como outras categorias reconhecidas, e observa que atividades como fracking ou disposição de águas residuais foram ocasionalmente ligadas a eventos sísmicos induzidos menores em algumas regiões.

Como os cientistas medem o que aconteceu

Porque as falhas geralmente são muito profundas para serem observadas diretamente, o USGS explica que os sismólogos confiam em registros de sismógrafos. Uma linha curta e ondulada em um sismograma indica um terremoto pequeno, enquanto uma linha longa e ondulada indica um maior — a duração da ondulação se relaciona ao tamanho da falha que se rompeu, e sua amplitude se relaciona ao quanto a rocha escorregou.

• Os terremotos começam quando o estresse em uma falha travada supera a fricção que a mantém no lugar (USGS).
• O hipocentro é o ponto subterrâneo de ruptura; o epicentro é o ponto na superfície diretamente acima (USGS).
• As ondas P chegam primeiro e comprimem a rocha na direção da viagem; as ondas S chegam segundo e se movem apenas através de sólidos (USGS, Caltech).
• As ondas de superfície — ondas Love e Rayleigh — chegam por último mas geralmente causam o maior dano estrutural (Caltech).
• Aproximadamente 80% dos maiores terremotos ocorrem ao longo do "Anel de Fogo" circum-Pacífico (Caltech).