Non tutte le faglie sismiche si comportano allo stesso modo. Alcune si bloccano e si spezzano, causando terremoti. Altre si muovono lentamente nel tempo. Per anni, la spiegazione principale per le faglie a movimento lento è stata che i fluidi ad alta pressione lungo la faglia la lubrificassero, permettendo alle placche di scorrere costantemente anziché accumulare stress fino a quando questo non viene rilasciato in un grande terremoto distruttivo. Ma in un nuovo studio sulla Shumagin Gap, una sezione tranquilla della zona di subduzione Alaska-Aleutine – l’area in cui una placca tettonica si immerge sotto un’altra – i ricercatori hanno scoperto che la faglia non contiene abbastanza fluidi per spiegare perché scorre lentamente. Gli scienziati potrebbero dover riconsiderare questa ipotesi sulle zone di subduzione in tutto il mondo. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications.
Capire perché le faglie si muovono lentamente è fondamentale per permettere agli scienziati di costruire modelli delle zone sismiche più potenti del mondo e valutare i rischi a lungo termine di terremoti e tsunami, dall’Alaska al Giappone fino al Pacifico nordoccidentale. Conoscere il probabile comportamento dei terremoti è essenziale per aiutare le comunità a decidere dove e come costruire case e altre infrastrutture in modo che possano resistere a un terremoto e a uno tsunami.
Come si verificano i terremoti lungo le faglie
Una faglia sismica è una frattura nello strato roccioso esterno della Terra, dove due blocchi di roccia scorrono l’uno accanto all’altro. Il modo in cui scorrono determina il tipo di scossa, se presente, che raggiunge la superficie. Alcune faglie sono “bloccate”. Non si muovono finché la tensione non raggiunge un punto di rottura, per poi rilasciarla improvvisamente con una frattura. Questo è ciò che accade durante la maggior parte dei terremoti distruttivi. Altre faglie “si muovono lentamente”. Scorrono l’una accanto all’altra in modo costante, rilasciando gradualmente la tensione.
I terremoti più grandi e distruttivi sulla Terra si verificano lungo le zone di subduzione, dove una placca tettonica si immerge sotto un’altra. Il margine Alaska-Aleutine, la fossa del Giappone, la zona di subduzione al largo del Cile e la zona di Cascadia nel Pacifico nordoccidentale ne sono tutti esempi. Quando una porzione bloccata di una faglia di subduzione si sposta improvvisamente, il fondale marino può sollevarsi bruscamente e può seguirne uno tsunami.
Una faglia silenziosa mette in discussione un’ipotesi comune
Nelle profondità del sottosuolo, il comportamento delle faglie è difficile da osservare direttamente, soprattutto al largo, dove le faglie si trovano spesso sotto chilometri di acqua di mare e sedimenti. Gli scienziati si affidano alle misurazioni di stazioni GPS, sismometri e sensori sottomarini, e poi costruiscono modelli computerizzati di ciò che deve accadere al di sotto. Per decenni, la spiegazione principale per lo scorrimento lento delle faglie è stata che i fluidi ad alta pressione lungo la faglia riducono l’attrito, nello stesso modo in cui un sottile strato d’acqua provoca l’aquaplaning degli pneumatici.
Verificare questa ipotesi richiede di osservare i fluidi. Il team di ricercatori dietro il nuovo studio utilizza l’imaging elettromagnetico marino, un metodo che mappa la facilità con cui i materiali sotterranei conducono l’elettricità. Una nave traina uno strumento vicino al fondale marino, inviando segnali elettromagnetici nelle rocce sottostanti, mentre altri strumenti sul fondale marino registrano la risposta. I diversi materiali presenti sotto il fondale marino conducono l’elettricità in modo differente, e questo si riflette nelle misurazioni. Poiché l’acqua salata è un ottimo conduttore di elettricità, il metodo è particolarmente efficace nel mappare la presenza e l’assenza di fluidi.
I ricercatori hanno esaminato un tratto di fondale marino di 120 chilometri attraverso la Shumagin Gap, una sezione della zona di subduzione Alaska-Aleutine che si muove lentamente da oltre un secolo. La Shumagin Gap era stata a lungo considerata una zona tranquilla del margine continentale, nonostante i segmenti adiacenti abbiano generato terremoti di magnitudo pari o superiore a 8.
Con sorpresa dei ricercatori, la faglia nella Shumagin Gap non era così ricca di fluidi come previsto dalla teoria più accreditata. Le immagini mostrano che la parte superficiale della faglia, più vicina all’oceano, presenta poco spazio libero nella roccia per la presenza di fluidi. Inoltre, i fluidi presenti si trovano a una pressione pressoché normale, non all’alta pressione prevista dal modello del “fluido scivoloso”.
La superficie della faglia è irregolare e frastagliata. La placca superiore sembra essere un mosaico di materiale più resistente e più debole, e i ricercatori hanno individuato possibili percorsi attraverso i quali i fluidi potrebbero infiltrarsi nella roccia sovrastante la faglia.
In altre parole, questa faglia apparentemente tranquilla non lo è perché è ben lubrificata. Qualcos’altro la mantiene stabile, molto probabilmente una combinazione di superficie di faglia irregolare, diversa resistenza della roccia e, in alcuni punti, fluidi.
Cosa significa questo per la valutazione del rischio sismico?
Le scoperte su questa faglia hanno conseguenze per la valutazione del rischio sismico e di tsunami in generale. Molti modelli si basano sull’idea che la pressione dei fluidi contribuisca a determinare se una faglia di subduzione si muove improvvisamente o lentamente. Se i fluidi non sono il principale fattore che mantiene la Shumagin Gap tranquilla, altre faglie apparentemente tranquille potrebbero non essere soggette alla presenza di fluidi, sollevando interrogativi sulla reale stabilità di tali faglie.
Comprendere questi meccanismi è fondamentale per valutare i rischi sismici e di tsunami per le comunità costiere. Uno scivolamento superficiale in prossimità di una fossa oceanica è ciò che genera gli tsunami più distruttivi. Gli tsunami derivanti dai terremoti tra Alaska e Isole Aleutine hanno già raggiunto coste lontane. I forti terremoti del 1946, 1957 e 1964 hanno generato tsunami che hanno danneggiato le coste delle Hawaii e della California.
Come dimostrano i risultati di questo studio, non esiste un’unica e semplice spiegazione per le faglie a lento scorrimento. Dati offshore più numerosi e di migliore qualità aiuteranno gli scienziati a valutare con maggiore precisione i rischi sismici e di tsunami in tutto il mondo e a preparare le comunità ben oltre l’Alaska.