Rachaduras na estrada fora do centro de Norcia, no centro da Itália retratado um dia depois de um terremoto de 6,5 magnitud atingido em 30 de outubro de 2016. Crédito: AFP / Alberto Pizzoli Read more : http://www.geologypage.com/2017/08/friction-evolves-earthquake.html#ixzz4rB3fNFBW Follow us: @geologypage on Twitter | geologypage on Facebook

Como o atrito evolui durante um terremoto

Ao simular terremotos em um laboratório, engenheiros da Caltech documentaram a evolução do atrito durante um terremoto, medindo o que só poderia ser inferido e soltando uma das maiores incógnitas na modelagem de terremotos.

Antes de um terremoto, a fricção estática ajuda a manter os dois lados de uma falha imobilizada e pressionada uma contra a outra. Durante a passagem de uma ruptura de terremoto, essa fricção torna-se dinâmica à medida que os dois lados da falha brotam um após o outro. O atrito dinâmico evolui ao longo de um terremoto, afetando quanto e quão rápido o solo vai tremer e, portanto, o mais importante, a destrutividade do terremoto.

“A fricção desempenha um papel fundamental em como as rupturas descompactam falhas na crosta terrestre”, diz Vito Rubino, pesquisador da Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas da Caltech (EAS). “Os pressupostos sobre o atrito dinâmico afetam uma ampla gama de previsões da ciência do terremoto, incluindo o quão rápido as rupturas ocorrerão, a natureza do tremor do solo e os níveis de estresse residual em falhas. No entanto, a natureza precisa do atrito dinâmico continua sendo uma das maiores incógnitas da ciência do terremoto “.

Anteriormente, comumente se acreditava que a evolução da fricção dinâmica era principalmente governada por quão longe a falha escorria em cada ponto como uma ruptura passou – isto é, pela distância relativa que um lado de uma falha desliza após a outra durante o deslizamento dinâmico . Analisando os terremotos que foram simulados em um laboratório, a equipe descobriu que o histórico de deslizamento é importante, mas o fator chave a longo prazo é realmente a velocidade do deslizamento – não apenas o quão longe a falha escorre, mas a velocidade.

Rubino é o autor principal em um artigo sobre as descobertas da equipe que foi publicado na Nature Communications em 29 de junho. Colaborou com Ares Rosakis da Caltech, Theodore von Kármán Professor de Engenharia Aeronáutica e Mecânica da EAS, e Nadia Lapusta, professora de engenharia mecânica E geofísica, que tem compromissos conjuntos com a EAS e a Divisão Caltech de Ciências Geológicas e Planetárias.

A equipe realizou a pesquisa em uma instalação da Caltech, dirigida por Rosakis, que foi oficialmente denominada “túnel de vento sismológico”. Na instalação, os pesquisadores utilizam diagnósticos ópticos avançados de alta velocidade e outras técnicas para estudar como ocorrem rupturas de terremotos.

“Nossa facilidade única nos permite estudar leis de fricção dinâmicas seguindo rupturas de cisalhamento individuais e rápidas e registrando fricção ao longo de suas faces deslizantes em tempo real”, diz Rosakis. “Isso nos permite pela primeira vez estudar fricção em ponto e sem ter que assumir que o deslizamento ocorre uniformemente, como é feito nos estudos clássicos de fricção”, acrescenta Rosakis.

Para simular um terremoto no laboratório, os pesquisadores primeiro cortaram a metade de um bloco transparente de um tipo de plástico conhecido como homalite, que tem propriedades mecânicas semelhantes ao rock. Em seguida, colocam as duas peças juntas sob pressão, simulando a fricção estática que se acumula ao longo de uma linha de falha. Em seguida, eles colocaram um pequeno fusível de fio de níquel-cromo no local onde eles queriam que o epicentro do terremoto fosse. O disparo do fusível produziu uma liberação de pressão local, o que reduziu a fricção nesse local e permitiu uma ruptura muito rápida para propagar a falha em miniatura.

Neste estudo, a equipe registrou esses terremotos simulados usando um novo método de diagnóstico que combina a fotografia de alta velocidade (com 2 milhões de quadros por segundo) com uma técnica chamada de correlação de imagem digital, na qual quadros individuais são comparados e contrastados entre si e mudam Entre essas imagens – indicando movimento – são rastreadas com precisão de subpíxeles.

“Alguns modelos numéricos de ruptura de terremotos, incluindo os desenvolvidos no meu grupo na Caltech, usaram leis de fricção com dependência de velocidade de deslizamento, com base em uma coleção de experimentos e teorias de mecânica de rocha. É gratificante ver essas formulações validadas pelas rupturas espontâneas de mini-terremotos em nosso estudo “, diz Lapusta.

No futuro, a equipe planeja usar suas observações para melhorar os modelos matemáticos existentes sobre a natureza do atrito dinâmico e para ajudar a criar novos que melhor representam as observações experimentais; Esses novos modelos melhorariam as simulações de terremoto no computador.

O estudo é intitulado “Compreender o atrito dinâmico através de terremotos de laboratório que evoluem espontaneamente”.

Referência:
V. Rubino et al, Entendendo o atrito dinâmico através de terremotos de laboratório de evolução espontânea, Nature Communications (2017). DOI: 10.1038 / ncomms15991

Nota: A publicação acima é reimpressa de materiais fornecidos pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia.

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