Faglia sottomarina vicino all’Ecuador ha prodotto terremoti di magnitudo 6 quasi identici ogni cinque o sei anni

Una tale costanza è estremamente rara nella sismologia, e i ricercatori si sono a lungo sforzati di spiegare come questo schema possa ripetersi con tanta regolarità.

Ora, gli scienziati affermano di aver finalmente individuato la ragione. Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Science rivela che alcune regioni specifiche all’interno della faglia stessa agiscono come sistemi di frenatura naturali che impediscono ripetutamente ai terremoti di intensificarsi.

“Sappiamo da tempo dell’esistenza di queste barriere, ma la domanda è sempre stata: di cosa sono fatte e perché continuano a fermare i terremoti in modo così affidabile, ciclo dopo ciclo?”, ha affermato il sismologo Jianhua Gong, autore principale dello studio e professore assistente di Scienze della Terra e dell’Atmosfera presso il College of Arts and Sciences dell’Indiana University Bloomington.

Gong ha lavorato a fianco di ricercatori della Woods Hole Oceanographic Institution, dello Scripps Institution of Oceanography presso l’UC San Diego, dell’US Geological Survey, del Boston College, dell’Università del Delaware, della Western Washington University, dell’Università del New Hampshire e della McGill University. Insieme, si sono concentrati sulla faglia trasforme di Gofar, situata lungo la Dorsale del Pacifico Orientale al largo della costa occidentale dell’Ecuador, nel tentativo di risolvere un mistero che dura da decenni e che riguarda questi terremoti sottomarini ricorrenti.

La faglia di Gofar e i suoi terremoti ricorrenti

La faglia di Gofar è una profonda frattura sottomarina dove le placche tettoniche del Pacifico e di Nazca scorrono l’una accanto all’altra a una velocità di circa 140 millimetri all’anno, all’incirca la stessa velocità di crescita delle unghie. Le faglie trasformi sono aree in cui le placche tettoniche si muovono orizzontalmente una accanto all’altra, e Gofar è diventata uno degli esempi meglio studiati sul fondale oceanico.

Ciò che rende questa faglia particolarmente insolita è che i suoi terremoti più forti continuano a iniziare e terminare quasi sempre negli stessi punti. Tra le sezioni in cui si verificano i terremoti principali si trovano tratti più tranquilli della faglia che sembrano assorbire la tensione senza produrre grandi rotture. Gli scienziati si riferiscono a queste aree come “barriere”, ma fino ad ora il loro ruolo esatto non era chiaro.

Per condurre l’indagine, i ricercatori hanno utilizzato le informazioni raccolte durante due importanti esperimenti sul fondale marino, uno effettuato nel 2008 e un altro tra il 2019 e il 2022. Durante queste missioni, gli scienziati hanno posizionato sismometri sul fondale oceanico, strumenti progettati per rilevare i terremoti direttamente sul fondale marino, lungo due tratti della faglia di Gofar.

Gli strumenti hanno registrato decine di migliaia di piccoli terremoti verificatisi prima e dopo due grandi eventi di magnitudo 6. Ciò ha fornito ai ricercatori un’analisi eccezionalmente dettagliata del comportamento della faglia prima, durante e dopo le principali rotture.

Zone di barriera nascoste nelle profondità dell’oceano

Il team ha scoperto uno schema straordinariamente simile in entrambe le regioni di barriera. Nei giorni e nelle settimane precedenti un terremoto di forte intensità, le zone di barriera hanno registrato brevi picchi di attività sismica di lieve entità. Immediatamente dopo il terremoto più forte, quelle stesse regioni sono diventate quasi completamente silenziose.

Poiché questo comportamento si è manifestato in due segmenti di faglia distinti, studiati a distanza di 12 anni, i ricercatori hanno concluso che lo stesso processo fisico ne fosse responsabile in entrambi i casi.

Secondo lo studio, le barriere non sono sezioni di roccia inattive. Si tratta invece di aree estremamente complesse in cui la faglia si divide in più rami. Piccoli spostamenti laterali tra questi rami, che vanno dai 100 ai 400 metri, creano aperture localizzate all’interno della struttura della faglia, simili a piccole fessure all’interno di una fessura.

I ricercatori hanno inoltre trovato prove del fatto che l’acqua di mare si infiltra in profondità in queste zone fratturate. L’insolita geometria e i fluidi intrappolati, nel loro insieme, creano le condizioni per un processo chiamato “rafforzamento per dilatanza”.

Come funzionano i “freni” naturali dei terremoti

Durante un forte terremoto, l’improvviso movimento lungo la faglia provoca un rapido calo della pressione all’interno della roccia piena di fluido. Di conseguenza, la roccia porosa si blocca temporaneamente, rallentando o arrestando la rottura prima che possa continuare a propagarsi e ad aumentare di dimensioni.

Di fatto, le zone barriera agiscono come freni incorporati all’interno della faglia.

“Queste barriere non sono semplici elementi passivi del paesaggio”, ha spiegato Gong. “Sono parti attive e dinamiche del sistema di faglie, e comprendere il loro funzionamento cambia il nostro modo di pensare ai limiti sismici di queste faglie.”

La faglia di Gofar è lontana dalle coste densamente popolate, quindi i terremoti in sé rappresentano una minaccia diretta limitata per le persone. Tuttavia, i risultati potrebbero avere implicazioni ben più ampie per la sismologia a livello mondiale.

Implicazioni per la previsione dei terremoti

Faglie trasformi simili a quella di Gofar si trovano in tutti gli oceani della Terra. Gli scienziati hanno notato da tempo che i terremoti sottomarini lungo queste faglie spesso rimangono di minore entità rispetto a quanto le condizioni geologiche consentirebbero altrimenti, come se un qualche meccanismo naturale ne limitasse la magnitudo massima.

La nuova ricerca suggerisce che zone barriera come quelle individuate a Gofar potrebbero essere comuni sui fondali oceanici. In tal caso, potrebbero fungere da diffuso sistema di freni sismici naturali, impedendo ad alcune rotture di trasformarsi in eventi sismici di maggiore entità.

Secondo i ricercatori, la scoperta potrebbe migliorare i modelli sismici utilizzati per stimare il rischio sismico lungo le faglie sottomarine in tutto il mondo, comprese le regioni più vicine ai principali centri abitati costieri.

La ricerca è stata finanziata dalla National Science Foundation degli Stati Uniti e dal Natural Sciences and Engineering Research Council del Canada.

Astratto

I terremoti di magnitudo ( M ) >5,5 sulle faglie trasformi oceaniche (OTF) rompono ripetutamente le stesse porzioni bloccate, a volte in modo quasi periodico. Queste porzioni sono separate da “barriere” che arrestano la propagazione del terremoto e scorrono perlopiù in modo asismico. Tuttavia, i processi fisici che governano questo comportamento sistematico rimangono poco chiari. Abbiamo analizzato due barriere lungo la faglia trasforme di Gofar che hanno arrestato circa 15 terremoti di magnitudo 6 negli ultimi tre decenni. I dati dei sismometri sul fondo oceanico indicano che le barriere hanno ospitato un’intensa microsismicità prima dei terremoti principali e sono costituite da faglie multistrato e stepover transtensionali con uno spostamento laterale da 100 a 400 metri. Queste caratteristiche contraddicono i modelli di terminazione della rottura sismica che invocano l’attrito che rafforza la velocità o grandi gradini geometrici e indicano invece meccanismi di porosità potenziata dal danno e di rafforzamento della dilatanza. Isolando i segmenti di rottura, le barriere regolano la ricorrenza quasi periodica dei terremoti sulle OTF.