Svelare i segreti della Terra: come le rocce antiche possono prevedere i terremoti futuri
La previsione dei terremoti nelle zone di subduzione potrebbe diventare più accurata grazie a un nuovo modello sviluppato da scienziati della Penn State e della Brown University. Questo modello si basa sullo studio di come le rocce si dissolvono e si deformano sotto pressione, un processo noto come soluzione di pressione. La ricerca, pubblicata sulla rivista Science Advances, potrebbe portare a previsioni più precise degli eventi sismici in aree come la Cascadia Subduction Zone, riducendo potenzialmente l’impatto di future catastrofi naturali.
Le rocce sedimentarie sono composte da granuli circondati da pori contenenti acqua. Quando queste rocce vengono compresse sotto una grande pressione, i granuli si dissolvono ai loro confini nell’acqua presente nei pori, formando la soluzione di pressione. Questo permette alle rocce di deformarsi, influenzando il modo in cui le placche tettoniche scivolano l’una sull’altra.
Il professor Donald Fisher della Penn State, autore corrispondente dello studio, ha spiegato che il processo è simile a quando si va sul ghiaccio con i pattini: la lama sul ghiaccio finisce per scioglierlo, permettendo di scivolare. Nelle rocce, i granuli di quarzo si dissolvono nei punti di contatto stressati e il materiale disciolto si sposta verso le crepe dove precipita.
I terremoti più potenti del mondo si verificano nelle zone di subduzione, dove una placca tettonica scivola sotto l’altra. Quando queste placche si incastrano, lo stress si accumula nella crosta terrestre, come una fascia elastica che viene stirata. Quando lo stress accumulato supera l’attrito che tiene insieme le placche, come una fascia elastica che si spezza, si verifica un terremoto.
Fisher ha affermato che la soluzione di pressione è un processo fondamentale durante il periodo inter-sismico nelle zone di subduzione e può influenzare notevolmente la quantità di deformazione elastica che si accumula in diverse parti della zona sismogenica.
La soluzione di pressione è difficile da esplorare in laboratorio perché si verifica molto lentamente nel corso di migliaia o milioni di anni. Accelerare il processo in laboratorio richiede temperature più elevate, che producono altri cambiamenti nelle rocce che influenzano gli esperimenti.
Gli scienziati si sono quindi rivolti a rocce che in passato hanno sperimentato queste pressioni tettoniche e che sono state successivamente portate in superficie da processi geologici. Queste rocce mostrano microscopiche cesure, o rotture causate dalla deformazione, che contengono trame che forniscono prove della soluzione di pressione.
Questo lavoro permette di testare una legge di flusso, o modello, che descrive il tasso di soluzione di pressione in rocce antiche che si trovavano in passato al confine tra le placche e che sono state esumate in superficie. Questo modello può essere applicato ai margini attivi che si stanno muovendo oggi.
In uno studio precedente, un altro team di scienziati aveva collegato lo stress subito dalle rocce e il tasso di deformazione. Nel nuovo lavoro, Fisher e il suo collega, il professor Greg Hirth della Brown University, hanno creato un modello più dettagliato che considera fattori come la dimensione dei granuli delle rocce e la loro solubilità, ovvero quanto materiale roccioso può dissolversi in liquido.
Fisher ha spiegato che sono stati in grado di parametrizzare la solubilità in funzione della temperatura e della pressione, in un modo pratico che non era stato fatto prima. Ora è possibile inserire numeri diversi, come dimensioni dei granuli, temperature e pressioni diverse, e ottenere il tasso di deformazione.
I risultati possono aiutare a rivelare dove, all’interno dello strato sismogenico, si verifica la deformazione.
I ricercatori hanno applicato il loro modello alla Cascadia Subduction Zone, una faglia attiva che si estende dal nord della California al Canada e passa per grandi città come Portland, Seattle e Vancouver. La temperatura lungo il confine tra le placche e la quantità di deformazione accumulata è ben studiata in quella zona, e i risultati del loro modello corrispondono ai movimenti della crosta basati su osservazioni satellitari.
Fisher ha sottolineato che la Cascadia è un ottimo esempio perché è in ritardo nel periodo inter-sismico, essendo passati 300 anni dall’ultimo grande terremoto. Potremmo sperimentare un terremoto nella nostra vita, che sarebbe la più grande catastrofe naturale che il Nord America può prevedere in termini di potenziale scuotimento e conseguente tsunami.