8 Minute
Următorul cutremur major în apropiere de Istanbul poate să nu fie atât o enigmă a timpului, cât o problemă de hartă: oamenii de ştiinţă încep în sfârşit să vadă unde falia este mai slabă şi unde tensiunea este predispusă să cedeze.
Adânc sub Marea Marmara, cercetătorii au folosit "șoaptele" electromagnetice ale Pământului pentru a cartografia variaţii ale rezistenței rocilor pe care undele seismice singure nu le-ar fi putut rezolva. Rezultatul este primul model tridimensional complet de rezistivitate al scoarţei sub acest sector al Falezei Anatoliene de Nord, care evidenţiază un mozaic de zone slabe, bogate în fluide, alăturate blocurilor mai rigide, blocate — tipurile de frontiere unde ruperea este cel mai probabil să înceapă.
Adânc sub Marea Marmara, scoarţa se poate organiza deja în pregătirea unui cutremur viitor. Folosind semnale electromagnetice în locul undelor seismice, cercetătorii au descoperit variaţii ascunse în falie care sugerează unde se poate concentra tensiunea.
Vederea a ceea ce nu se vede: metode magnetotelurice
Sondajele magnetotelurice (magnetotellurice) "ascultă" fluctuaţii subtile ale câmpurilor magnetice şi electrice ale Pământului cauzate de curenţi care circulă în subteran. Aceste semnale poartă informaţii despre rezistivitatea electrică, care variază în funcţie de conţinutul de fluide, temperatură şi compoziţia rocilor. O rezistivitate scăzută indică, de regulă, prezenţa fluidelor sau a rocilor alterate şi slăbite; o rezistivitate mare marchează, în general, o scoarţă mai rece, mai intactă şi mai puternic blocată.
Echipa condusă de Dr. Yasuo Ogawa de la Institute of Science Tokyo, lucrând cu colegi din Türkiye, inclusiv Dr. Tülay Kaya-Eken de la Universitatea Boğaziçi, a compilat date de la peste 20 de staţii magnetotelurice instalate de-a lungul Mării Marmara. Folosind tehnici de inversie 3D, au transformat acele tipare electromagnetice într-o hartă volumetrică a rezistivității care ajunge la zeci de kilometri sub fundul mării — primul model de acest fel pentru acest segment critic al Falezei Anatoliene de Nord.
Metoda magnetotelurică are avantajul de a detecta contraste fizice pe verticală şi pe orizontală: semnalele cu frecvenţe joase probează adâncimile, în timp ce componentele cu frecvenţă mai mare rezolvă structurile superficiale. Astfel, combinaţia măsurătorilor pe mare şi pe uscat permite construcţia unui model 3D coerent, capabil să dezvăluie acumulări de fluide, zone de roca frământată şi blocuri rigide care nu pot fi diferenţiate uşor doar prin seismologie.
Ce dezvăluie modelul și de ce contează
Modelul evidenţiază contraste clare. Buzunare cu rezistivitate scăzută stau alături de fâşii cu rezistivitate ridicată. La întâlnirea acestor contraste, comportamentul scoarţei se schimbă: fluidele pot lubrifia faliile şi pot favoriza alunecarea, în timp ce blocurile învecinate, blocate, pot acumula deformare până când o eliberează brusc. Cercetătorii interpretează aceste frontiere drept candidaţi probabili pentru iniţierea rupturii şi pentru concentrarea energiei seismice în cazul unui cutremur de mare magnitudine.
„Tiparele pe care le-am cartografiat par să marcheze locurile în care se acumulează tensiunea şi unde ruperea ar putea începe”, spune Dr. Ogawa, sumarizând interpretarea echipei. Munca lor nu prezice momentul exact al unui cutremur, dar reduce posibilitățile geografice şi ajută la definirea segmentelor de falie care necesită cele mai urgente măsuri de monitorizare şi pregătire.
Aceste concluzii nu sunt doar teoretice. Segmentul Marmara nu a produs un cutremur mare de peste 250 de ani, în timp ce restul Falezei Anatoliene de Nord a rupt progresiv spre vest de-a lungul secolului XX. Această lacună generează îngrijorare că tensiunea s-a acumulat sub pragul Istanbulului. Un model 3D de rezistivitate oferă un proxy fizic suplimentar pentru a identifica zonele vulnerabile sau cele blocate, informând hărţile de hazard seismic, priorităţile de consolidare şi strategiile de avertizare timpurie.
Prin compararea modelului de rezistivitate cu alte seturi de date — istoricul cutremurelor, măsurători GPS de deformare, sismologie locală şi profiluri geologice — oamenii de ştiinţă pot construi o imagine mai nuanţată a mecanicii faliilor. De exemplu, un sector cu rezistivitate scăzută suprapus peste o zonă cu acumulare mare de deformare GPS arată un risc potenţial mai ridicat pentru alunecări lente sau rupere bruscă.
Acest nou model tridimensional (3D) al rezistivității sub falia Anatoliană de Nord va ajuta geologii și geofizicienii să identifice cu mai multă acuratețe zonele expuse riscului de cutremure majore.
Implicații pentru monitorizare și pregătire
Mai mult decât o realizare cartografică, modelul indică zone specifice unde instrumentaţia ţintită poate îmbunătăţi prognosticurile: instalarea de strainmetre, reţele GPS dense şi seismometre pe fundul mării deasupra limitelor anormale va testa dacă aceste regiuni „curg” lent sau rămân statice până la rupere. De asemenea, sugerează că integrarea imagisticii electromagnetice cu date seismice şi geodezice oferă o descriere mai completă a mecanicii faliei decât oricare metodă folosită izolat.
Programele de monitorizare care se pot baza pe acest model includ:
- Implementarea de staţii magnetotelurice suplimentare pentru a mări rezoluţia în zonele critice.
- Extinderea reţelelor GPS şi inclinometrilor pe uscat și pe fundul mării pentru măsurători de deformare în timp real.
- Instalarea de seismometre de fund marin (ocean-bottom seismometers) pentru a capta semnătura iniţială a undelor de rupere subacvatice.
- Integrarea fluxurilor de date într-un centru de alertă care să coreleze semnalele electromagnetice cu schimbări seismice şi geodezice.
Din punct de vedere tehnic, studiul demonstrează că magnetotelurica şi inversia 3D pot scala de la experimente academice la ştiinţa hazardului aplicabilă. Această abordare este aplicabilă la nivel global oriunde complexitatea faliei şi distribuţia fluidelor controlează comportamentul rupturii — de la zonele de subducţie până la falii transformante.
Pe termen scurt, informaţiile obţinute pot ajusta priorităţile pentru consolidarea clădirilor critice, îmbunătăţi scenariile de daune folosite în planificare urbană şi pot ghida programe de educaţie publică privind pregătirea la cutremur în zonele metropolitane vulnerabile, inclusiv Istanbul.
Perspective şi detalii tehnice
Modelul 3D de rezistivitate este rezultatul unei combinaţii complexe de date şi ipoteze. Procesul de inversie include regularizări pentru a evita supra-interpretarea zonelor slab constrainate şi necesită calibrare cu observaţii independente. Parametrii cheie includ:
- Densitatea şi distribuţia staţiilor magnetotelurice: o acoperire inegală poate reduce rezoluţia locală.
- Profilul de frecvenţe analizate: frecvenţele joase oferă informaţii despre adâncimi mari, frecvenţele înalte rezolvă structuri superficiale.
- Parametrii de temperatură şi mineralogie: influenţează valoarea rezistivităţii interpretate ca proxy pentru fluide şi modificări litologice.
Limitările studiului trebuie recunoscute: modelele de rezistivitate pot fi echivoce din cauza legăturii non-uniuare între rezistivitate şi proprietăţile mecanice; de aceea, co-interpretarea cu date seismice, geofizice şi geologice rămâne esenţială. În plus, condiţiile de măsurare pe mare (rujare a cablurilor, zgomot maritim) impun proceduri de procesare avansate pentru reducerea erorilor.
Următoarele etape includ densificarea staţiilor în zonele identificate ca anormale, realizarea de măsurători în timp (time-lapse magnetotelurică) pentru a detecta modificări ale rezistivităţii asociate migraţiei fluidelor sau încălzirii locale, şi integrarea datelor în modele numerice de rupere care pot simula cum ar propaga tensiunea în fiecare scenariu de cutremur.
Perspective experte
„Imagistica electromagnetică ne oferă o lentilă diferită asupra faliei”, spune Dr. Elif Karaca, o geofiziciană care nu a participat la studiu. „Acolo unde ai rezistivitate scăzută lângă un bloc puternic, rezistiv, ai un contrast mecanic care poate concentra tensiunea. Acesta este exact locul în care planificatorii de urgenţă ar trebui să se uite.”
Comentariile experţilor subliniază valoarea adăugată a unei strategii multi-disciplinare: imagistică electromagnetică alături de seismologie, geodezie şi studii geologice oferă o bază mai robustă pentru decizii practice privind reducerea riscului seismic.
Studii de follow-up vor rafina modelul 3D şi îşi vor testa predicţiile prin măsurători mai dense şi monitorizare electromagnetica în timp. Scopul nu este profeţia, ci probabilitatea: reducerea incertitudinii privind locurile în care pot începe cutremure mari şi oferirea comunităţilor din jurul Mării Marmara unor priorităţi clare, bazate pe ştiinţă, pentru reducerea riscului.
În final, această abordare aduce o contribuţie semnificativă la managementul riscului seismic regional, combinând inovaţia metodologică cu aplicaţii practice pentru protecţia populaţiei şi a infrastructurii critice din Istanbul şi regiune.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu