Nankai Trough - Nankai Trough

Localização da Calha Nankai

O Nankai Trough (南海 ト ラ フ, Nankai Torafu , Southern Sea Trough) é um vale submarino localizado ao sul da região de Nankaidō da ilha japonesa de Honshū , estendendo-se aproximadamente 900 km (559 milhas) da costa. A falha subjacente , a megaterrugem de Nankai, é a fonte dos devastadores terremotos de megaterrugem de Nankai , enquanto a própria depressão é potencialmente uma importante fonte de combustível de hidrocarboneto , na forma de clatrato de metano .

Nas placas tectônicas , o Nankai Trough marca uma zona de subducção que é causada pela subducção da Placa do Mar das Filipinas abaixo do Japão, parte da placa eurasiana (Kanda et al., 2004). Este limite de placa seria uma trincheira oceânica, exceto por um alto fluxo de sedimentos que preenche a trincheira. Dentro do Nankai Trough, há uma grande quantidade de sedimentos de vala deformados (Ike, 2004), tornando-se um dos melhores exemplos da Terra de prisma de acréscimo . Além disso, estudos de reflexão sísmica revelaram a presença de elevações no subsolo que são interpretadas como montes submarinos cobertos por sedimentos (Ike, 2004). A parte norte da calha é conhecida como Calha Suruga, enquanto a leste está a Calha Sagami . A calha Nankai corre quase paralela à Linha Tectônica Mediana do Japão .

Taxas de movimento tectônico

Características geográficas submarinas do Pacífico ocidental

As estimativas geológicas convencionais das velocidades de movimento da placa são difíceis no Nankai Trough porque não há cristas de propagação que limitam a placa tectônica . Esta área não estava nos modelos NUVEL originais (DeMets et al., 1990). No entanto, um estudo mais recente que incluiu a placa do Mar das Filipinas foi baseado em dados do modelo NUVEL-1A (Zang et al., 2002). Este estudo estima que a subducção no Nankai Trough é de cerca de 43 mm / ano. Cálculos baseados em REVEL indicam que não há acúmulo de deformação na trincheira. As taxas de movimento foram calculadas em uma faixa de 3,0 ± 1,8 mm / ano a 11,1 ± 1,7 mm / ano (Sella et al., 2002). Conforme mencionado anteriormente, o modelo de movimento da placa NUVEL-1A não inclui a placa do Mar das Filipinas. Isso ocorre porque a matemática desse modelo usou apenas doze placas, e o Mar das Filipinas e a margem convergente da Eurásia não foram incluídos. No entanto, usando o movimento da placa da Eurásia para a América do Norte, a taxa estimada foi de 2–4 mm / ano (DeMets et al., 1990). Isso não está de acordo com o modelo REVEL, aparentemente indicando que o modelo NUVEL-1A pode precisar de revisão adicional.

Sedimentologia

Os depósitos são principalmente turbiditos de trincheira- cunha (Spinelli et al., 2007). Há indícios de aumento da retenção da porosidade na rocha. Normalmente, a porosidade diminui com o aumento da profundidade. No entanto, há uma preservação anômala da porosidade na profundidade no local de perfuração 1173. Isso foi atribuído à cimentação de opala pós-deposicional que está preservando a porosidade (Spinelli et al., 2007). As argilas detríticas, principalmente esmectita , exibem variação ao longo do tempo e localização no vale de Nankai, bem como na bacia de Shikoku. Em profundidade há um aumento no teor de argila esmectita nos sedimentos, inferindo que houve uma mudança na rocha geradora de deposição (Steurer et al., 2003). Além disso, há uma alteração geotérmica da esmectita, convertendo-a em argila ilita (Steurer et al., 2003).

Estrutura tectônica

O Nankai Trough está se deformando ativamente e marca uma região de atividade sísmica. A deformação está concentrada na zona imbricada mais externa, com uma quantidade significativa de impulsos "fora de sequência" ocorrendo em direção à terra. Com base no trabalho de Operto et al., 2006, várias áreas de intensa atividade tectônica no Nankai Trough foram identificadas usando tomografia de forma de onda completa. A porção superior do prisma de acréscimo superior e o contra recuo subjacente estão atualmente sofrendo uma grande pressão de compressão. Várias falhas de empuxo foram identificadas por Operto et al., 2006, das quais as falhas de empuxo mais próximas da zona de subducção estão ativas. Além disso, Pisani et al., 2006, identificaram protothrusts e superfícies de descolamento ao longo do Nankai Trough. Recentemente, tem havido um aumento no interesse na liberação de água de argilas ilitas na subdução de sedimentos. A conversão de esmectita em ilita (ilitização) em zonas de subducção é provavelmente impulsionada pela temperatura mais alta encontrada na zona de subducção, em oposição aos sedimentos não subdutores (Saffer et al., 2005). A Expedição IODP 370 buscará encontrar o limite de temperatura da vida mais profunda na Terra perfurando o Nankai Trough, onde o fluxo de calor é particularmente alto perto de seu limite com a jovem placa tectônica quente do Mar das Filipinas. No local visado, o gradiente geotérmico é cerca de quatro vezes mais íngreme do que em qualquer outra parte do Oceano Pacífico. Alcançar temperaturas de aproximadamente 130 ° C em outras áreas exigiria a coleta de testemunhos de aproximadamente 4 quilômetros abaixo do fundo do mar, em vez de 1,2 quilômetros conforme planejado pela Expedição 370. Eventualmente, a Expedição IODP 370 atingiu uma temperatura de ~ 120 ° C a 1,2 quilômetros abaixo do fundo do mar com evidências minerais mostrando que existem profundidades localizadas com temperaturas significativamente mais altas devido aos fluidos quentes.

Sismicidade

Profundidade dos focos do terremoto na seção transversal, modificado de Obana, et al., 2002

O Nankai Trough é a extensão próxima à superfície de uma zona de sismicidade ativa que fica abaixo do sudoeste do Japão. A zona de ruptura foi subdividida em cinco áreas no que diz respeito à modelagem sísmica (Mitsui et al., 2004). Essas cinco subdivisões mostram diferenças interessantes no comportamento sísmico : frequência de terremotos variando em um ciclo de 90 a 150 anos (Mitsui, et al., 2004; Tanioka et al., 2004), ocorrências de deslizamento semelhantes ao longo dos segmentos de falha, da ordem de falha de subdivisão e, finalmente, recursos de falha diferentes. Observatórios hidrológicos foram colocados em poços perfurados em 2000 ( locais IODP 808 e 1173) em uma tentativa de quantificar as mudanças na pressão do fluido dos poros que são resultado da aproximação da placa do Mar das Filipinas (Davis et al., 2006). O sítio 808 está localizado na seção frontal da falha de empuxo principal, enquanto o sítio 1173 está localizado a aproximadamente 11 km da zona de empuxo frontal (Hitoshi et al., 2006). Outros resultados interessantes das medições de pressão foram as mudanças de pressão que resultaram da deformação de sedimentos perto de furos de sondagem e o efeito de enxames de terremotos muito baixos no momento das mudanças de pressão (Davis et al., 2006). A hipótese de trabalho é que as mudanças de pressão indicam uma mudança na deformação elástica dentro da formação (Davis et al., 2006).

Uma mudança em direção ao mar na pressão medida pelos instrumentos de poço provavelmente indica um relaxamento dos sedimentos do grande terremoto de impulso anterior. Além disso, a sismicidade de curto período parece ter algum grau de dependência de máximos batimétricos , como montes submarinos. Isso foi concluído por Kanda et al., 2004, por meio de análise de inversão de dados sísmicos . Historicamente, o mais recente terremoto de grande escala ocorrido em Nankai Trough foi em 1944 na península de Kii . Usando estudos recentes de sismógrafos do fundo do oceano, foi determinado que a maior parte da sismicidade ocorre perto do eixo do vale (Obana et al., 2006). Ao longo da área oeste do Vale de Nankai, a sismicidade parece estar relacionada a irregularidades na estrutura crustal, como fraturas geradas a partir do fundo do mar subductado, incluindo a crosta da bacia do backarc da Bacia de Shikoku , bem como devido à serpentização do manto superior abaixo da placa superior (Obana et al., 2006). Recentes terremotos de grande escala resultantes da subducção ao longo do Nankai Trough ocorreram em áreas de aumentos de grande escala no ângulo de mergulho da placa de subducção (Hori et al., 2004).

Significância do petróleo

Distribuição das localizações de hidratos de gás identificados, em verde e a localização das zonas de subducção selecionadas, linhas vermelhas, modificada de Collet, 2002.

Os testemunhos de perfuração da borda marítima do Nankai Trough (onde o fluxo de calor é um dos mais altos da região) revelam que os sedimentos lá só alcançam a janela pré-óleo para maturidade térmica precoce da janela do óleo. No entanto, a calha é potencialmente uma importante fonte de combustível de hidrocarboneto, na forma de clatrato de metano. No entanto, a partir de 2014 não há exploração comercial.

Nas profundezas do fundo do oceano, em alguns casos, a água pode formar uma estrutura sólida semelhante a gelo que contém metano preso em sua rede cristalina, formando hidratos gasosos . A fonte de água para a formação de hidratos gasosos freqüentemente provém do desaguamento de uma laje subductiva e também da placa superior (Muramatsu et al., 2006). Os hidratos gasosos mais próximos da calha parecem ser originados principalmente da desidratação associada à subducção, enquanto que com o aumento da distância da calha, a origem é mais um resultado do movimento lateral das águas enriquecidas com metano (Muramatsu et al., 2006). Isso foi determinado pela perfuração de uma série de furos e medição da concentração, bem como determinação da idade radiométrica dos elementos halogênio iodo, bromo e cloro (Tomaru et al., 2007). A determinação da idade do iodo indicou múltiplas fontes de metano.

Foi estimado que as margens convergentes podem conter até dois terços do volume total de hidratos de gás na Terra (Kastner, 2001). O Nankai Trough foi descrito como contendo uma grande quantidade de hidratos gasosos e é um dos locais mais bem estudados de formações de hidratos gasosos (Collett, 2002; Saito et al., 2007). As informações sobre os hidratos de gás em Nankai Trough foram publicadas inicialmente em 2000 pelas Japan National Oil Corporations. Os dados do comunicado à imprensa vieram de uma série de furos que foram iniciados no final da década de 1990. Nesta área, os principais controles sedimentológicos para o acúmulo de hidratos gasosos são as áreas ricas em areia da calha (Collett, 2002). Well coring indica a presença de pelo menos três zonas de hidrato de gás. Krason, 1994, estimou que existem 0,42 a 4,2 × 10 ¹² metros cúbicos de metano nos hidratos de gás. Sismicamente, os refletores de simulação de fundo alto são considerados indicativos de hidratos de gás (Colwell et al., 2004). Horizontes ricos em metano foram identificados como áreas de maior atenuação de frequências sônicas (10 a 20 kHz) e apenas ligeira atenuação de frequências sísmicas (30 a 110 Hz) (Matsushima, 2006).

História térmica

O complexo de acréscimo de Nankai é uma área com alto fluxo de calor. Sua história térmica é complexa devido a vários eventos de aquecimento ou mudanças de propriedade. A IODP Expeditions perfurou o complexo de acreção de Nankai Trough e revelou a história térmica com análises de núcleo de perfuração. A área era originalmente uma bacia (Bacia Shikoku) com atividade hidrotermal ativa durante sua formação. Quando a formação da bacia parou e ocorreu a sedimentação, os sedimentos agiram como um cobertor para prender o calor abaixo. A rápida sedimentação resultou em uma maior retenção de calor. Também havia fluxo de fluido subterrâneo com os fluidos sendo muito mais quentes do que a temperatura atual dos sedimentos, o que afetou a mineralização e, potencialmente, as propriedades físicas e biológicas da região.

Veja também

• Local de hidrato de gás Nankai Trough
• Zona de subducção

Observação

Referências

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