I fiumi che attraversano le faglie cambiano corso e forma mettendo in pericolo intere comunità

I fiumi svolgono un ruolo più attivo nel modellare le varie arre di quanto si pensasse un tempo: inondazioni imprevista possono diventare distruttive per le comunità vicine

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Mentre le placche tettoniche scivolano l’una sull’altra, i fiumi che attraversano le linee di faglia cambiano forma. Il terreno in movimento allunga i canali del fiume fino a quando l’acqua interrompe il suo corso e scorre su nuovi percorsi. In uno studio pubblicato il 9 luglio su Science, i ricercatori della UC Santa Cruz hanno creato un modello che aiuta a prevedere questo processo. Fornisce un ampio contesto su come i fiumi e le faglie interagiscono per modellare la topografia vicina.

Il gruppo originariamente aveva pianificato di utilizzare la faglia di San Andreas nella pianura di Carrizo in California per studiare come il movimento della faglia modelli i paesaggi vicino ai fiumi. Ma dopo aver passato ore a riversare immagini aeree e dati topografici remoti, la loro comprensione di come si evolve il terreno ha iniziato a cambiare. Si sono resi conto che i fiumi svolgono un ruolo più attivo nel modellare l’area di quanto si pensasse un tempo.

I fiumi interagiscono in modi davvero interessanti con la cinematica e il movimento lungo le faglie“, ha affermato Kelian Dascher-Cousineau, studente alla UC Santa Cruz e autore principale dello studio. Man mano che l’offset di una faglia cresce, allunga i canali del fiume e rallenta il flusso dell’acqua. Con velocità inferiori, il fiume trasporta meno sedimenti. Il materiale si accumula e alla fine blocca il percorso, costringendo l’acqua a cambiare rotta in un processo noto come avulsione. Questa diversione avviene rapidamente e l’inondazione imprevista può facilmente diventare distruttiva per le comunità vicine.

Negli ultimi anni, i geomorfologi si sono fatti un’idea più chiara di come queste avulsioni avvengano nei diversi tipi di fiumi. Ma identificare modelli a lungo termine nel modo in cui i fiumi rispondono al movimento delle faglie si rivela ancora difficile. “E’ impossibile osservare i canali per migliaia di anni alla volta“, ha detto Dascher-Cousineau. Per rimediare a tale incapacità, i ricercatori hanno utilizzato il passato ben studiato della faglia di Sant’Andrea nella pianura di Carrizo per testare il loro modello. “Abbiamo una storia che in realtà conosciamo molto bene dai terremoti e possiamo usarla come esperimento naturale per vedere cosa stanno facendo i canali su queste scale temporali geomorfologicamente rilevanti”, ha detto Dascher-Cousineau.

Il gruppo ha esaminato da vicino immagini e mappe della pianura di Carrizo e ha iniziato a testare modelli complessi di flusso fluviale e trasporto di sedimenti. Hanno lentamente rimosso le variabili, identificando infine gli elementi più importanti del sistema. Il modello risultante introduce un nuovo quadro per pensare a come interagiscono i fiumi e le linee di faglia attive. “La maggior parte dei sismologi in genere ritiene che la superficie della Terra sia una cosa passiva che risponde solo alla faglia“, ha affermato Noah Finnegan, professore di scienze della Terra e planetarie presso l’UC Santa Cruz e coautore dello studio. “Questo documento spiega invece che i fiumi cambiano costantemente ed è stato in grado di dimostrare che la coevoluzione dell’offset della faglia e del fiume ci fornisce informazioni che non eravamo in grado di ottenere in precedenza”, ha affermato. “Si ottiene una comprensione più approfondita di come funziona il sistema riconoscendo che c’è un accoppiamento interessante in corso”.

Oltre a prevedere quando i fiumi che attraversano la faglia abbandoneranno i loro canali originali, il modello può anche aiutare gli scienziati a stimare la velocità con cui i lati di una faglia si muovono l’uno rispetto all’altro, una domanda importante per molti sismologi che può essere difficile da misurare con precisione.

“Se sappiamo meglio come funziona il fiume, è possibile ottenere vincoli quantitativi sul tasso di scorrimento sulla faglia, che è un obiettivo comune degli studi sulle faglie“, ha detto Finnegan. “In alternativa, se sai qualcosa sulla velocità con cui la faglia sta scivolando, puoi imparare qualcosa su quanto sia efficiente il fiume nello spostare i sedimenti, che è una domanda fondamentale in quasi tutti gli studi sui fiumi ed è quasi impossibile da sapere in un modo davvero accurato.” Sebbene affronti questioni complesse, il modello stesso è sorprendentemente semplice. “Come con molte scoperte, una volta che la vedi nel modo giusto, è di un’incredibile semplicità“, ha detto Finnegan. “Non guarderò mai più questi paesaggi allo stesso modo.” Il gruppo ha creato il modello lavorando interamente virtualmente, una sfida che secondo Finnegan ha ispirato la creatività. “Siamo stati costretti a guardare i dati topografici remoti e le immagini aeree che ci hanno fatto pensare in modo più sinottico”, ha spiegato.

Resta da vedere come il modello si adatterà alle diverse regioni e alla faglia su scala più ampia. “Abbiamo delineato l’insieme della fisica che dovrebbe operare in una serie di condizioni”, ha affermato Dascher-Cousineau. Successivamente, si concentreranno su nuovi tipi di topografia.