Gli scienziati della Penn State e della Brown University suggeriscono che le rocce provenienti da antiche zone di subduzione, aree in cui le placche tettoniche collidono e sono costrette l’una sotto l’altra, potrebbero migliorare le previsioni sul comportamento di queste zone negli intervalli tra terremoti significativi. Studiando formazioni rocciose in Alaska e Giappone, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo modello per prevedere l’attività di soluzione di pressione nelle zone di subduzione.
Le rocce sedimentarie sono composte da granuli circondati da pori contenenti acqua. Quando le rocce vengono compresse sotto grande pressione, i granuli si dissolvono ai loro confini nell’acqua presente nei pori, formando una soluzione di pressione. Questo permette alle rocce di deformarsi, o cambiare forma, influenzando il modo in cui le placche tettoniche scivolano l’una sull’altra.
“È come quando si va a pattinare sul ghiaccio – la lama sulla superficie finisce per sciogliere il ghiaccio, il che ti permette di scivolare”, ha detto l’autore corrispondente Donald Fisher, professore di geoscienze alla Penn State. “Nelle rocce, ciò che accade è che i granuli di quarzo si dissolvono ai contatti stressati e il materiale disciolto si sposta verso le crepe dove precipita.”
I terremoti più potenti del mondo avvengono nelle zone di subduzione, dove una placca tettonica scivola sotto l’altra. Quando queste placche si bloccano insieme, 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.
“Abbiamo dimostrato che la soluzione di pressione è un processo fondamentale durante il periodo inter-sismico nelle zone di subduzione”, ha detto Fisher. “L’occorrenza di questa soluzione di pressione può davvero influenzare la quantità di deformazione elastica che si accumula in diverse parti della zona sismogenica.”
Le microfratture — o rotture causate dalla deformazione — nelle rocce affioranti contengono trame che forniscono prove della soluzione di pressione, hanno detto gli scienziati. Questo lavoro permette di testare una legge di flusso, o modello, che descrive il tasso di soluzione di pressione nelle rocce antiche che erano una volta al confine tra le placche e sono state esumate in superficie.
Un precedente studio di 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, Greg Hirth, professore alla Brown University, hanno creato un modello più dettagliato che considera fattori come la dimensione dei granuli delle rocce e la solubilità, o quanto materiale roccioso può dissolversi in liquido.
“Siamo stati in grado di parametrizzare la solubilità in funzione della temperatura e della pressione, in un modo pratico che non era stato fatto prima”, ha detto Fisher. “Ora possiamo inserire numeri – diverse dimensioni dei granuli, diverse temperature, diverse pressioni e ottenere il tasso di deformazione da quello.”
I risultati possono aiutare a rivelare dove nello strato sismogenico – l’intervallo di profondità in cui si verificano la maggior parte dei terremoti – si verifica la deformazione. I ricercatori hanno applicato il loro modello alla Cascadia Subduction Zone, una faglia attiva che va 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 lì, e i risultati del loro modello corrispondono ai movimenti della crosta basati su osservazioni satellitari, hanno detto gli scienziati.