Le proprietà delle rocce hanno un ruolo cruciale sulle faglie e sui terremoti.
I terremoti si verificano lungo le faglie tra le placche continentali, dove una placca si sta immergendo sotto un’altra. Tra le placche si accumula pressione, chiamata stress di faglia e quando questo stress raggiunge un livello critico e si libera, le placche scivolano e si sfregano tra loro, causando un terremoto.
Le proprietà delle rocce e il loro ruolo su terremoti e placche tettoniche
Per molto tempo, i ricercatori hanno ritenuto che questa forza fosse il principale motore dei terremoti. Tuttavia, un altro fattore gioca un ruolo importante: le proprietà delle rocce presenti nelle zone di faglia lungo l’interfaccia tra le placche e questo include sia la struttura della roccia che il modo in cui le rocce sono disposte lungo queste zone.
Ora, uno studio dell’Università del Michigan condotto su una piccola regione del Giappone ha dimostrato che le proprietà delle rocce nelle zone di faglia sono fondamentali per la generazione dei terremoti.
Yihe Huang, autrice principale dello studio e professoressa associata di scienze della terra e dell’ambiente presso l’Università del Michigan, insieme al suo team, ha analizzato i dati della regione orientale del Kanto, che comprende Tokyo e quest’area si trova in una posizione in cui la placca del Mar delle Filippine è compressa tra la placca nordamericana e la placca del Pacifico.
I terremoti che si verificano in questa regione tendono a essere di piccola entità e si sviluppano a profondità di circa 60-70 chilometri, considerate abbastanza profonde secondo Huang; questa regione è responsabile di circa la metà dei terremoti percepiti a Tokyo.
Le scoperte dei ricercatori su proprietà delle rocce e faglie
I ricercatori hanno scoperto che il materiale roccioso lungo questa faglia è foliato, il ché significa che i minerali all’interno delle rocce sono disposti in strati distinti; i risultati, pubblicati su Science Advances, suggeriscono che le proprietà delle rocce possano contribuire in egual misura alla generazione dei terremoti, insieme allo stress di faglia.
Huang spiega che individuare le aree attive delle zone di subduzione in cui i terremoti tendono a verificarsi e comprendere perché avvengano in quei punti può aiutare i ricercatori a sviluppare sistemi di allerta più efficaci.
“Quando pensiamo a dove si verificano i terremoti, spesso consideriamo l’intera zona di subduzione nel suo complesso. Ma non è così semplice. Anche all’interno delle zone di subduzione, esistono aree specifiche più attive che dobbiamo identificare,” ha detto Huang. “Il nostro studio fornisce un metodo per individuare queste zone. Se esse sono collegate spazialmente o temporalmente, potrebbero contribuire alla generazione di terremoti di maggiore entità.”
Tuttavia il discorso sulle proprietà delle rocce non finisce qui e Huang aggiunge: “La conclusione principale è che il confine della placca nella zona di subduzione contiene molte più rocce foliate e danneggiate di quanto pensassimo prima, su scala di chilometri. Questo è un elemento rilevante per la generazione dei terremoti in tutte le zone di subduzione che ospitano terremoti in punti localizzati.”
Foliazione e anisotropia delle rocce
Questa foliazione conferisce alla roccia una proprietà chiamata anisotropia, il che significa che la roccia presenta caratteristiche diverse a seconda della direzione, in modo simile al legno, che è più resistente lungo la venatura che trasversalmente e questo implica che la roccia ha diversi livelli di resistenza nelle varie direzioni. Detto questo, gli strati rocciosi lungo questa faglia sono costituiti da una miscela di diversi tipi di rocce.
La regione studiata dai ricercatori è monitorata da una rete di sismometri installati in pozzi profondi circa 100 metri, disposti ogni 25 chilometri e grazie a questa profondità, i sismometri possono rilevare segnali molto deboli.
Utilizzando i dati raccolti dai sismometri, i ricercatori hanno calcolato il rapporto di Poisson delle rocce sottostanti e questo rapporto misura le proprietà elastiche tridimensionali delle rocce. Huang spiega il concetto con un’analogia: “Immaginate una spugna. Se la comprimete lungo un’estremità, la parte centrale si allarga. Se la stirate, la parte centrale si restringe. In questo modo, il materiale all’interno della spugna subisce una deformazione.”
Conclusione
I ricercatori hanno scoperto che, in questa regione, quando le rocce della zona di faglia vengono compresse, non si deformano molto nella direzione opposta e questo significa che la roccia è più resistente in una direzione rispetto all’altra, proprio come il legno lungo la sua venatura.
“È un fenomeno molto strano, che non avevamo mai osservato nei materiali terrestri su questa scala di chilometri,” ha affermato Huang. “Ipotizziamo che ciò sia dovuto a un’eterogeneità strutturale molto locale nella zona di subduzione.”
Secondo Huang, per comprendere come e quando si verificano i terremoti, è fondamentale studiare sia le strutture delle rocce sottostanti sia il modo in cui le placche tettoniche interagiscono tra loro.
“Esaminare queste regioni anomale nelle zone di subduzione è probabilmente la chiave per capire dove e perché si verificano i terremoti“, ha concluso Huang.
Il prossimo passo per i ricercatori sarà l’analisi dei dati provenienti dai sismometri posizionati sul fondo oceanico al largo delle coste giapponesi, per approfondire lo studio delle rocce lungo l’interfaccia delle placche nella zona di subduzione del Giappone.
