Sotto la spina dorsale montuosa della Penisola italiana, a circa trenta chilometri di profondità, la crosta terrestre sta subendo un progressivo e inesorabile processo di separazione fisica che getta una luce del tutto inedita sulla geodinamica del Mediterraneo centrale. A svelare l’esistenza di questo imponente motore geologico è una ricerca scientifica coordinata da Stefano Tavani, docente di Geologia Strutturale e Tettonica presso l’Università di Firenze, pubblicata sulla rivista internazionale Communications Earth & Environment e condotta in stretta sinergia con i ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, di Sapienza Università di Roma e degli atenei di Pisa e Palermo.
Per lungo tempo l’evoluzione geologica e la genesi dei terremoti della catena montuosa sono state ricondotte all’azione congiunta dell’apertura del bacino tirrenico verso occidente e della simultanea compressione della crosta verso oriente, ma da circa due milioni di anni entrambi questi grandi movimenti geodinamici hanno subito una decisa decelerazione, creando un apparente paradosso dal momento che gli Appennini continuano ininterrottamente a deformarsi, sollevarsi e generare violente crisi sismiche.
La risposta a questa contraddizione risiede nella delaminazione crostale, un fenomeno in cui la porzione inferiore e più densa della crosta continentale adriatica si distacca da quella superiore per sprofondare per gravità nel sottostante mantello terrestre, innescando una propagazione orizzontale che avanza gradualmente da ovest verso est comportandosi come una gigantesca cerniera lampo che concentra gli sforzi nel punto di rottura. Per comprendere appieno le implicazioni fisiche, geodinamiche e sismologiche di questa scoperta, abbiamo intervistato il professor Stefano Tavani.
L’intervista al Professor Stefano Tavani
La delaminazione profonda e il meccanismo ‘a cerniera lampo’: il vostro studio individua a circa 30 chilometri di profondità il progressivo distacco della parte inferiore e più densa della crosta adriatica, che sprofonda nel mantello terrestre. Con quali modalità fisiche questo processo avanza gradualmente da ovest verso est come una zip, e attraverso quali evidenze geofisiche è stato possibile ricostruire e mappare questo fenomeno invisibile in superficie?
“Il fenomeno è guidato da un’instabilità gravitazionale e meccanica profonda. La crosta continentale adriatica ha una parte inferiore più densa rispetto a quella superficiale. La crosta inferiore, insieme alla litosfera sottostante, si stacca dalla crosta superiore e sprofonda per gravità nel mantello astenosferico sottostante. La propagazione ‘a cerniera lampo’ (da ovest verso est) avviene perché lo sprofondamento del lembo già staccato applica una trazione concentrata sul punto di unzipping non ancora lacerato. Questo concentra gli sforzi nella cerniera, facendo avanzare lateralmente (orizzontalmente) la lacerazione nel tempo e nello spazio in modo continuo.
Per ricostruire questo motore abbiamo incrociato tre osservativi fondamentali:
- È noto da anni che la Moho è duplicata sotto gli Appennini (con la Moho adriatica profonda che si sovrappone a quella tirrenica più superficiale). La nostra analisi mostra la discontinuità e il punto di distacco lungo questa struttura crostale profonda.
- I terremoti registrati lungo la Penisola mappano con precisione dove la crosta si sta rompendo e dove gli sforzi si concentrano sia in profondità sia nella crosta superficiale.
- I dati geodetici (GNSS e satellitari InSAR) registrano movimenti verticali e orizzontali perfettamente compatibili con un modello in cui la crosta superiore si comporta in modo elastico, come una molla che, liberata dal peso della crosta profonda che si stacca, risale e si distende in tempi geologici lunghissimi”.
Il paradosso geodinamico dell’Appennino: circa due milioni di anni fa l’apertura del Tirreno e la compressione sul fronte adriatico hanno subito un marcato rallentamento, eppure la catena montuosa ha continuato a sollevarsi, deformarsi e generare forti terremoti. In che modo il processo di delaminazione crostale ricompone questa apparente contraddizione della tettonica mediterranea?
“La delaminazione risolve questo paradosso spostando il motore della deformazione dall’esterno all’interno della catena. Non serve più una spinta tra placche attiva a grande scala. Il meccanismo si regge su un preciso dualismo meccanico profondo. Da una parte lo slab pull, in cui la crosta profonda già staccata continua a sprofondare nel mantello per gravità, tirando verso il basso la crosta adriatica non ancora delaminata e mantenendo attiva la compressione al fronte. Più all’interno, cioè nella parte centrale della catena, la crosta superiore, liberata dal peso della porzione profonda che si è staccata, reagisce come una molla e risale, generando distensione e sismicità lungo l’asse della catena”.
Il movimento ‘a fisarmonica’ tra estensione assiale e compressione esterna: l’integrazione tra trent’anni di dati GPS e le osservazioni radar dei satelliti Sentinel del programma Copernicus evidenzia un allungamento interno di circa 4 mm/anno e un accorciamento sul fronte esterno di circa 2 mm/anno. Qual è il legame cinematico tra la risalita del mantello caldo nel vuoto lasciato dal distacco e la coesistenza di faglie distensive lungo la dorsale e strutture compressive verso la Pianura Padana e l’Adriatico?
“Il legame tra i processi profondi e la deformazione di superficie è di tipo cinematico e flessurale (elastico). Quando, nella parte interna della catena, la crosta profonda si stacca e sprofonda, crea un vuoto che viene progressivamente occupato dalla risalita di mantello astenosferico. La combinazione di questo processo e dello sprofondamento laterale della parte di crosta delaminata (che cioè si è staccata), genera una curvatura elastica della crosta continentale superiore, che viene contestualmente stirata orizzontalmente, creando una distensione (allungamento di circa 4 millimetri all’anno) che attiva le faglie normali responsabili dei terremoti distensivi dell’asse appenninico (come quelli dell’Aquila, di Amatrice o dell’Irpinia). Contestualmente, sul fronte padano-adriatico, che è il settore esterno della catena, la parte di crosta profonda non ancora staccata continua a tirare verso il basso la placca adriatica, generando una flessione e un accumulo di sforzi compressivi (accorciamento di circa 2 millimetri all’anno), che attivano le faglie inverse e transpressive (come nel caso dei terremoti dell’Emilia del 2012 o del Pesarese)”.
I movimenti verticali e il sollevamento differenziale: i dati mostrano un comportamento verticale strettamente legato alla dinamica di distacco: la crosta superficiale tende a sollevarsi dove gli strati profondi si sono staccati, mentre dove rimangono collegati il peso esercita una trazione verso il basso. Quali settori della catena stanno registrando i maggiori sollevamenti per rimbalzo isostatico e come incide questo sulla topografia appenninica?
“A sollevarsi di più è la zona centrale della catena, cioè la sua fascia assiale, dove il distacco della crosta inferiore è già avvenuto. È questo sollevamento attualmente a far crescere, seppur di poco, le quote delle montagne”.
Dalla geodinamica profonda alla pericolosità sismica: come opportunamente evidenziato nello studio, la comprensione di questo fenomeno non consente previsioni deterministiche sui singoli terremoti. In che termini, tuttavia, la definizione di questo motore crostale profondo migliora la comprensione dei meccanismi di caricamento delle faglie attive e la valutazione della pericolosità sismica a lungo termine sul territorio nazionale?
“Come dici giustamente, la geodinamica non consente di prevedere quando avverrà un singolo terremoto. Tuttavia, aver chiarito la geometria e la velocità di questo motore crostale profondo fornisce un contributo alla stima della pericolosità sismica. Sapere chi guida la deformazione a grande scala consente di stimare con maggiore accuratezza a quale velocità le singole strutture sismogenetiche (sia distensive lungo l’asse sia compressive al fronte) accumulano lo sforzo elastico nel tempo geologico. Inoltre, il nostro modello offre un quadro fisico coerente che spiega perché determinati settori della penisola producono solo sismicità distensiva e altri solo compressiva, fornendo parametri più solidi per la perimetrazione delle zone sismogenetiche”.
Verso una nuova comprensione del rischio sismico
L’indagine condotta dal professor Stefano Tavani e dal suo gruppo di ricerca segna un avanzamento metodologico e concettuale di primissimo piano per le scienze della Terra del nostro Paese. La capacità di far dialogare geologia strutturale di terreno, geodesia satellitare ad altissima precisione e sismologia profonda ha permesso di scardinare modelli teorici ormai datati, offrendo finalmente una spiegazione fisica coerente a fenomeni che fino a ieri apparivano contraddittori.
I punti focali emersi dall’intervista tracciano una sintesi chiarificatrice per il futuro della ricerca e della prevenzione:
- Un motore interno e autonomo:L’attività geologica della Penisola non necessita più di spinte esterne su scala globale tra grandi placche, poiché è alimentata dal dualismo profondo della delaminazione, dove lo sprofondamento gravitazionale della crosta inferiore mantiene viva la trazione e la compressione verso l’Adriatico, mentre il settore assiale montuoso risale ed entra in distensione.
- La spiegazione fisica della sismicità bimodale:Il modello a ‘fisarmonica’ chiarisce la radice comune della coesistenza spaziale tra faglie normali distensive lungo la cresta appenninica (responsabili delle rotture storiche più devastanti del Centro-Sud) e faglie inverse compressive al margine padano-adriatico.
- Una solida base per la pericolosità sismica:Sebbene la geodinamica non consenta di prevedere determinicamente il singolo terremoto, quantificare la velocità e la geometria di questo motore a trenta chilometri di profondità permette di calcolare con maggiore accuratezza la velocità con cui le strutture sismogenetiche accumulano lo sforzo elastico nel tempo.
Il lavoro svolto da Stefano Tavani e dai colleghi degli atenei e degli enti di ricerca coinvolti non si limita ad arricchire la letteratura scientifica internazionale con una pubblicazione di altissimo profilo, ma consegna alla comunità dei geologi, degli ingegneri e della pianificazione territoriale una chiave di lettura indispensabile per abbandonare ogni fatalismo. Comprendere fino in fondo le dinamiche invisibili che operano nelle viscere dell’Appennino rappresenta il passo fondamentale per imparare a convivere con una terra viva, trasformando la conoscenza della roccia profonda nella migliore arma di difesa civile e prevenzione sul territorio.