Os cientistas usaram modelos físicos para reconstruir a história da actividade sísmica ao longo dos últimos mil anos e descobriram que muitas falhas importantes no sul da Califórnia estão actualmente a acumular tensões tectónicas anormalmente elevadas. Esta energia está concentrada principalmente ao longo da Falha de San Andreas e da Falha de San Jacinto, que juntas suportam o movimento relativo entre a Placa do Pacífico e a Placa Norte-Americana. Em Cajon Pass, a nordeste de Los Angeles, duas falhas convergem numa complexa intersecção tectónica que há muito atrai a atenção dos sismólogos porque as rupturas numa falha podem “passar” para a outra.
A área de Los Angeles não sofreu um grande terremoto de magnitude semelhante desde o terremoto de magnitude 7,9 em Fort Tejon em 1857, mas a tensão na crosta profunda continua a aumentar lentamente. Este longo período de “relativa calma” não significa segurança aos olhos dos investigadores, mas é um sinal de riscos potenciais crescentes. Liliana Burkhard, do Departamento de Pesquisa Espacial e Ciência Planetária do Instituto de Física da Universidade de Berna, e foi concluída em colaboração com instituições como a Universidade do Havaí em Manoa, o US Geological Survey Pasadena Earthquake Science Center e o Scripps Institution of Oceanography da Universidade da Califórnia, San Diego.
A equipe construiu um modelo físico "quadridimensional" do ciclo sísmico para simular a evolução de falhas no espaço e no tempo tridimensionais, e inseriu uma sequência de eventos sísmicos de cerca de mil anos no modelo. Este registro histórico vem de uma variedade de pistas geológicas e ambientais, incluindo datação por radiocarbono, anomalias em anéis de árvores e registros históricos de ruptura de superfície, de modo a restaurar o tempo e a escala de grandes terremotos, tanto quanto possível. O modelo rastreia sucessivamente as mudanças na distribuição de tensões de segmentos de falhas adjacentes causadas por cada terremoto, registra o acúmulo contínuo de tensões durante os intervalos dos terremotos e simula o lento processo de relaxamento nas partes mais profundas da crosta terrestre após um grande terremoto.
Os resultados da modelagem mostram que a atual tensão tectônica nas falhas associadas no sul da Califórnia atingiu ou excedeu os níveis mais altos dos últimos mil anos. O estudo apontou especificamente que a passagem de Cajon é uma típica "porta de terremoto", ou seja, esta área de intersecção de falhas determinará em um momento crítico se uma ruptura em grande escala irá parar em uma determinada falha ou percorrer dois conjuntos de sistemas de falhas e evoluir para um evento de ligação em maior escala. Historicamente, ocorreram duas situações: o terremoto Wrightwood de 1812 passou por Cajon Pass e rompeu continuamente as falhas de San Andres e San Jacinto; enquanto o terremoto de Fort Tejon de 1857 terminou aqui e não continuou a afetar a falha de San Jacinto.
Burkhard observou que o Passo Cajon não simplesmente “bloqueia” ou “canaliza” terremotos, mas responde a mudanças nos estados de estresse. O estudo descobriu que a chave para determinar se uma ruptura pode cruzar a “porta do terremoto” reside não apenas na tensão em uma determinada falha, mas também em se a tensão nos dois sistemas de falhas aumenta simultaneamente. Quando a Falha de San Andreas e a Falha de San Jacinto estão em um estado de alta tensão ao mesmo tempo, e as magnitudes de tensão são semelhantes, é mais propício à formação de uma ruptura em grande escala entre as duas; pelo contrário, se as duas tensões não estiverem sincronizadas, é mais provável que a ruptura termine na intersecção.
Os modelos atuais estimam a tensão de Coulomb no segmento San Jacinto-Bernardino em cerca de 3,6 MPa, maior do que qualquer coisa vista em mil anos de simulações. A tensão na seção sul adjacente de Mojave da falha de San Andreas é de cerca de 2,8 MPa, que também está em um nível alto e não é muito diferente da anterior. Este padrão, no qual dois segmentos de falhas são altamente carregados ao mesmo tempo e têm tensões semelhantes, tem frequentemente correspondido a grandes eventos de ruptura em ambos os conjuntos de falhas em registos anteriores, tornando a equipa de investigação particularmente vigilante sobre futuros cenários de terramotos regionais.
Se um futuro grande terremoto ocorresse em um dos lados das falhas de San Andreas ou San Jacinto e ligasse com sucesso os dois conjuntos de falhas em Cajon Pass, o impacto seria muito maior do que um evento confinado a uma única falha. As áreas ameaçadas incluem alguns dos corredores mais densamente povoados e com infraestrutura intensiva dos Estados Unidos, como a área metropolitana de Los Angeles, San Bernardino, Riverside e Coachella Valley. O próprio Passo Kahun é uma importante artéria de transporte, transportando muitas rodovias, ferrovias e linhas troncais de transmissão de energia. Uma vez que encontre uma ruptura, terá um sério impacto nas redes de transporte e energia.
Quando e como ocorrerá o próximo grande terremoto no sul da Califórnia é uma das questões mais urgentes na geociência aplicada, disse Burkhard. O modelo físico desenvolvido pela equipe fornece uma imagem quantitativa mais clara do estado de tensão do atual sistema de falhas, e esta estrutura analítica é aplicável não apenas à Califórnia, mas também a outras áreas complexas de interseção de falhas em todo o mundo para avaliar potenciais riscos de terremotos. Ela também enfatizou que este estudo não é uma previsão direta do momento da ocorrência do terremoto, mas aponta que o sistema atual está em um estado de "carga crítica" e vários cenários possíveis precisam ser incluídos no planejamento de prevenção e redução de desastres.
De acordo com os investigadores, através de métodos de modelação física semelhantes, as pessoas podem compreender melhor o processo de acumulação de tensões tectónicas de longo prazo e o efeito de "bloqueio" das principais áreas de intersecção de falhas, fornecendo assim uma base científica para a avaliação de riscos, selecção e reforço de locais de infra-estruturas, e preparação para emergências. O artigo relacionado é intitulado "Cajon Pass and the Southern San Andreas Fault System: Earthquake Cyclic Stress Accumulation and Current Load Conditions" e foi publicado no "Journal of Geophysical Research: Solid Earth". Foi assinado conjuntamente pela Universidade de Berna e várias instituições de pesquisa americanas, e foi financiado pelo California State Earthquake Center e pela National Science Foundation.