CO2 escondido em falhas: a Falha de Dinar na Türkiye

O dióxido de carbono costuma entrar em cena quando o assunto é carros, fábricas e vulcões. São fontes visíveis e relativamente lentas, que operam em escalas de tempo de anos ou estações. A ciência por trás delas é, em grande parte, bem estabelecida.

Há muito tempo, porém, geólogos suspeitam de uma origem diferente - uma que dura apenas segundos e fica escondida dentro da rocha sólida. Um estudo numa falha no sudoeste da Türkiye conseguiu flagrar essa química em ação, preservada nos cristais exatamente onde a rocha se rompeu.

Uma fonte de CO2 pouco considerada

Falhas são fraturas na crosta terrestre em que blocos de rocha deslizam uns em relação aos outros. Quando esse deslizamento ocorre rápido o suficiente durante um sismo, o atrito aquece a superfície de contacto a centenas de graus em menos de um segundo.

Rochas carbonatadas, como calcário e dolostone, compõem boa parte da crosta superior. Nessas temperaturas elevadas, elas sofrem decomposição química e libertam CO2 nos poucos segundos em que a ruptura acontece.

Até este trabalho, o mecanismo era aceito como hipótese, mas difícil de comprovar diretamente no campo. Ensaios em laboratório já o reproduziam, e padrões regionais mais amplos de CO2 sugeriam que a natureza fazia o mesmo. Ainda assim, faltava uma amostra que pudesse ser ligada a um terramoto específico, com magnitude conhecida.

A Zona de Falhas de Dinar

Cecilia Viti, geocientista da University of Siena (UniSi), na Itália, liderou o grupo responsável pelos resultados. O foco foi a Falha de Dinar, um trecho de crosta fraturada com cerca de 97 km (aproximadamente 60 milhas) no extremo sudoeste da Türkiye.

Em 1º de outubro de 1995, essa falha gerou um terramoto de magnitude 6.2 perto da cidade de Dinar, que matou 90 pessoas e danificou mais de 4,000 edifícios. Desde então, abalos menores voltaram a sacudir a região, e a falha segue ativa até hoje.

O que tornou o local valioso foi a geologia, não a sismologia. A falha corta um dolostone antigo, uma rocha dura composta sobretudo pelo mineral dolomita. Como rochas carbonatadas se degradam quimicamente sob calor intenso, o cenário funcionou como um laboratório natural.

Interpretando a “superfície-espelho”

Ao longo da escarpa da falha, certas áreas refletem a luz de forma diferente. Parecem polidas, com um brilho vítreo. Na geologia, essas zonas são chamadas de espelhos de falha e surgem quando duas faces de rocha deslizam entre si a velocidades extraordinárias.

A equipa recolheu material de uma superfície-espelho perto de Düzbel, uma aldeia a cerca de 19 km (aproximadamente 12 milhas) ao norte de Dinar. Foram preparados cortes perpendiculares ao plano de deslizamento e analisados com microscópios que iam de óptica de luz a instrumentos com feixe de eletrões.

Em escalas maiores, a rocha não chamava atenção. Mas, ao aumentar a ampliação para o nível de micrómetros e nanómetros, a cena mudou. Logo abaixo do espelho, cristais de dolomita exibiam poros a abrir-se ao longo de planos internos, limites com formas lobadas e substituição por material mais fino.

O que o calor deixa evidente

O fator decisivo é o calor. A dolomita começa a decompor-se acima de cerca de 538°C (1,000°F). As partes de cálcio e magnésio permanecem como sólidos, mas o CO2 antes aprisionado no cristal escapa em forma de gás.

Há anos, laboratórios repetem esse fenómeno - conhecido como descarbonatação da dolomita. Os mesmos tipos de nanoestruturas, a mesma assinatura química, a mesma libertação de gás. A diferença é que, até agora, ninguém tinha identificado uma amostra natural ligada a um terramoto moderno específico.

No microscópio eletrónico, a superfície de deslizamento revelou um detalhe marcante. Cristais de dolomita apareciam revestidos por uma casca fina de calcita rica em magnésio. Esses grãos tinham menos de 10 nanômetros de diâmetro, menores do que o comprimento de onda da luz visível.

Junto dessa casca havia ainda um filme amorfo, com aspeto vítreo e sem estrutura cristalina - uma marca de minerais de argila degradados misturados à dolomita. Esse conjunto de evidências é compatível apenas com aquecimento quase instantâneo.

CO2 e a dinâmica das falhas

O CO2 libertado não é apenas um subproduto químico. Assim que se forma, o gás tende a expandir-se nas fraturas ao redor da zona de deslizamento. Se ficar confinado, pode atingir pressões comparáveis ao peso da rocha acima.

Esse aumento súbito de pressão empurra a falha por dentro, afastando ligeiramente as duas faces rochosas. Com menos carga a pressioná-las, o deslizamento torna-se mais fácil. Na prática, a ruptura pode ajudar a sustentar-se pelo próprio gás que produz.

Trabalhos recentes em falhas carbonatadas na Itália chegaram a conclusões semelhantes combinando química e modelagem. Nesses casos, um único sismo moderado pode produzir por instantes até 12 toneladas de CO2.

As amostras de Dinar acrescentam um registo natural associado a um evento sísmico conhecido. Um deslizamento de 20 cm (8 polegadas) a 0.8 km (meia milha) de profundidade - equivalente a um sismo de magnitude 5 ou 6 - já é suficiente para acionar a reação.

Terramotos ocultos na pedra

Falhas que geram terramotos deixam sinais, mas a maioria é discreta. Deslocamentos, rupturas à superfície e escarpas podem desaparecer em poucas décadas. Já marcas químicas no interior das rochas podem sobreviver por milhões de anos - desde que se saiba o que procurar.

A equipa chama esses antigos episódios de deslizamento de “terramotos ocultos”. Eles podem ser identificados por um conjunto de características: superfícies de falha com brilho de espelho, a combinação correta de nanocristais e o resíduo de argilas degradadas. Separadamente, cada indício é ambíguo. Juntos, tornam a interpretação muito mais clara.

Antes deste estudo, a descarbonatação da dolomita em falhas naturais era deduzida a partir de evidências de laboratório e análises regionais. Agora existe um registo direto, dentro da rocha, associado a um terramoto moderno conhecido. Isso oferece aos geólogos uma lista de verificação aplicável a outras zonas de falha.

Escondida em rochas antigas, essa impressão digital mineral pode revelar histórias sísmicas que o mapeamento de campo, sozinho, não conseguiria reconstruir. Em regiões carbonatadas do mundo inteiro, onde falhas em dolomita e calcário são comuns, isso altera o que os cientistas conseguem antecipar sobre perigos futuros.