Il primo esempio naturale di terremoto fossilizzato in serpentinite (tipo di roccia) sta fornendo nuove conoscenze sulle forze estreme e le reazioni chimiche che si verificano durante le rotture sismiche.

La prima scoperta al mondo è stata fatta dal dottorato di ricerca dell'Università di Otago. studente Matthew Tarling, i supervisori Steven Smith e James Scott del dipartimento di geologia di Otago, e Cecilia Viti dell'Università di Siena in Italia. I loro risultati sono pubblicati questa settimana nella stimata rivista Comunicazioni sulla natura :"Rottura sismica dinamica conservata in una zona di taglio di serpentinite strisciante".

Signor Tarling, che ha condotto la ricerca, descrive come il calore estremo può essere prodotto durante i terremoti, simile alla pratica di sfregarsi le mani per riscaldarsi.

"Il calore che senti proviene dall'attrito tra i palmi delle tue mani mentre si muovono l'uno contro l'altro. Un processo simile si verifica durante i terremoti, mentre pezzi giganti della crosta terrestre scivolano l'uno contro l'altro lungo le superfici di faglia. Però, le condizioni sono così estreme durante i terremoti che a volte viene prodotto abbastanza calore per fondere le rocce lungo la superficie della faglia. Quando il terremoto si ferma, la fusione si raffredda e si solidifica per formare un caratteristico strato vetroso di roccia:quando i geologi trovano prove di questo tipo di "fusione per attrito", possono essere sicuri di aver trovato il sito di un antico terremoto".

Il problema è che la fusione per attrito è in realtà piuttosto rara, e così i geologi devono cercare altre prove di estremo riscaldamento per attrito per identificare la posizione di antichi terremoti.

Nel loro studio il team guidato da Otago delinea le prime prove della disidratazione ad alta temperatura del minerale serpentino durante un antico terremoto. Supportato dal finanziamento di un premio Marsden fast-start, il team ha studiato piccoli frammenti di roccia di faglia dalla faglia di Livingstone in Nuova Zelanda.

"La faglia di Livingstone è una faglia antica e spettacolare che attraversa le isole del nord e del sud della Nuova Zelanda. Poiché le rocce che sono state mosse insieme dalla faglia producono terreni piuttosto aridi, cresce pochissima vegetazione, che ci offre un'opportunità unica di studiare il funzionamento interno della zona di faglia in modo sorprendentemente dettagliato, "dice il signor Tarling.

Utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione ad alta risoluzione, il team di ricerca ha scoperto che sottili strati di serpentino all'interno della faglia sono stati convertiti in due nuovi minerali:olivina e pirosseno. Questo tipo di reazione avviene solo a temperature superiori a 800°C, e quando avviene la reazione rilascia notevoli quantità di acqua che potrebbero pressurizzare la superficie della faglia. Il team ha quindi utilizzato la modellazione numerica per dimostrare che la reazione si è probabilmente verificata per attrito durante un antico terremoto di magnitudo tra tre e quattro della scala Richter.

Il dottor Smith afferma che la scoperta è un passo raro e fondamentale nell'identificazione di antiche rotture di terremoti, e offre anche informazioni cruciali sui processi che causano l'indebolimento dei guasti e il rilascio di energia durante la rottura.

"Quando si verifica un terremoto, possiamo sentire e misurare gli effetti dello scuotimento del terreno, ma la stessa rottura del terremoto sta avvenendo molti chilometri sotto i nostri piedi, e questo rende davvero difficile capire cosa sta succedendo. Immagina di provare a mettere insieme correttamente tutte le parti del motore di un'auto semplicemente ascoltando l'auto da molti chilometri di distanza:è praticamente impossibile, e dobbiamo trovare modi più diretti di studiare la rottura profonda stessa. Quello che stiamo cercando di fare qui è capire cosa avviene effettivamente sulla superficie della faglia durante la rottura, perché quei processi sono la chiave per comprendere la fisica dei terremoti".

In questa prima fase della sua carriera, Mr Tarling (29) spera che non sia l'ultima scoperta significativa in cui è coinvolto.

"Ciò che abbiamo scoperto aiuterà i geologi a comprendere meglio il comportamento delle rocce lungo i confini delle placche tettoniche come le zone di subduzione. Per molto tempo questo è stato compreso solo in un contesto teorico o sperimentale, ma la nostra firma appena identificata in una faglia naturale apre la porta a ulteriori scoperte riguardanti le forze estreme che hanno modellato i continenti della Terra".