La viscosità del mantello terrestre gioca un ruolo chiave sulla dinamica interna e sulla storia termica della Terra. Le inferenze geofisiche della proprietà della viscosità terrestre, tuttavia, mostrano una certa variabilità a seconda dei diversi ricercatori. In uno studio pubblicato sulla rivista Nature, è esaminata la proprietà della viscosità del mantello, a partire dal fenomeno della deformazione post-sismica, a seguito di un terremoto profondo a circa 560 km in profondità dal mantello superiore.
In particolare, viene preso in considerazione il terremoto del 2018 delle isole Fiji con magnitudo 8.2. Lo studio evidenzia come in futuro potrebbe esservi un rilassamento viscoelastico a livello strutturale in seguito a questo sisma. Questa proiezione della terra presenterebbe una relativamente sottile (circa 100 km) bassa viscosità (da 1017 a 1018 Pa s) dello strato inferiore della zona di transizione del mantello.
Le cause della deformazione post-sismica
La reologia del mantello influenza il tipo di miscelazione del riciclo dei materiali che è caratteristico delle lastre di subduzione e dei pennacchi terrestri. Esso rappresenta gli stadi dell’evoluzione termica della Terra. Nonostante la sua importanza, la struttura reologica del mantello è ad oggi un campo scarsamente esplorato. Oltre alla forte litosfera e all’aumento complessivo della viscosità del mantello superiore e di quello inferiore, la viscosità radiale esistente presenta una notevole variabilità.
La zona di transizione del mantello terrestre
I modelli di solito includono strati deboli, ma le loro posizioni e lo spessore variano notevolmente. Alcuni hanno un’astenosfera debole, mentre altri hanno uno strato debole più profondo, generalmente intorno alla zona di transizione del mantello (MTZ). L’esistenza di uno strato a bassa viscosità posto tra il mantello superiore e quello inferiore è stato dedotto misurando la lunghezza d’onda di superficie e la regolazione glaciale isostatica.
D’altra parte, è stato sottolineato che uno strato debole nel MTZ non coerente con i geoidi terrestri. Il terremoto delle isole Fiji del 2018 con epicentro a 560 km di profondità e con magnitudo 8.2 è ad oggi uno dei più intensi eventi sismici registrati. Si è verificato il 19 agosto 2018 nella zona di subduzione delle isole Tonga, dove è presente una placca sotto l’oceano Pacifico che si sta spostando verso ovest.
Il sistema globale di navigazione satellitare
Anche se l’epicentro del terremoto è stato registrato nel mezzo dell’Oceano Pacifico meridionale, ci sono numerose isole tra cui le isole Fiji e Nuova Caledonia, in cui sono stati registrati i dati sismici attraverso il sistema globale di navigazione satellitare (GNSS).
Per rilevare la deformazione post-sismica a seguito di un terremoto così profondo sulla superficie della Terra, è stata usata un’avanzata
tecnica di elaborazione dei dati basata su un’analisi indipendente dei componenti (ICA) che è stata adattata ad un’analisi geodetica delle serie temporali post-sismiche.
L’estensione spaziale della deformazione post-sismica
L’approccio degli studiosi consente l’estrazione del segnale post-sismico, al fine di distinguere ogni segnale dagli altri, e permette il calcolo del grado di deformazione rispetto al sistema di riferimento. Grazie all’applicazione di questa tecnica strumentale attraverso le stazioni GNSS (ad est, a nord e in perpendicolare) e le serie temporali, raccolte nel periodo di tempo che va dal gennaio 2017 al luglio 2020, è stato possibile stimare l’entità della deformazione post-sisma.
L’estensione spaziale della deformazione osservata arriva fino a
circa 2.000 km dall’epicentro, mentre la maggior parte degli spostamenti significativi si trovano entro 1.000 km dall’epicentro stesso. Spostamenti orizzontali verso l’alto di circa 8 mm e spostamenti verticali fino di circa 17 mm rappresentano gli spostamenti più rilevanti registrati dalle stazioni GNSS nelle isole Tonga a circa 460 km a sud est dell’epicentro.
L’evoluzione della deformazione post-sismica nel tempo
La maggior parte delle stazioni GNSS nel raggio di 1.000 km dall’epicentro hanno registrato, inoltre, un movimento di subsidenza verso nord ovest. In Nuova Caledonia il segnale registrato è debole, ma la maggior parte delle stazioni GNSS mostrano un moto di elevazione piuttosto che subsidenza.
Per tale coerenza spaziale del tipo di segnale estratto (grandi spostamenti vicino al terremoto e analoghi spostamenti nelle zone più lontane), la geologia applicata tratta ogni serie temporale in modo analogo. L’evoluzione temporale del segnale estratto rinforza anche il grado di deformazione post-sismica: la deformazione inizia bruscamente nel momento in cui inizia l’evento sismico e il tasso di deformazione decade gradualmente nel tempo, come può essere osservato per terremoti poco profondi.
