I movimenti delle placche tettoniche della Terra modellano la faccia del nostro pianeta. L'affondamento di un piatto sotto un altro provoca vulcanismo e terremoti. Nell'ambito dell'International Ocean Discovery Program, un team scientifico internazionale è stato in grado di perforare e studiare l'origine di una zona di subduzione per la prima volta nel 2014. Il team sta ora pubblicando i suoi dati sulla rivista scientifica internazionale Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti .

A circa 2000 chilometri a est delle Isole Filippine si trova una delle più famose peculiarità topografiche degli oceani:la Fossa delle Marianne. Raggiungere profondità fino a 11, 000 metri sotto il livello del mare, detiene il record come il punto più profondo dell'oceano del mondo. Questa trincea lunga 4000 chilometri si estende dalle Isole Marianne a sud attraverso le Isole Izu-Bonin fino al Giappone a nord. Qui, la placca del Pacifico è in subduzione sotto la placca del mare delle Filippine, con conseguente intensa attività vulcanica e un elevato numero di terremoti. L'intera area fa parte del "Pacific Ring of Fire".

Ma quando e come è iniziata esattamente la subduzione della placca del Pacifico? Questo è un argomento controverso tra gli scienziati. Un team internazionale guidato dal GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, la Japan Agency for Marine Earth Science and Technology (JAMSTEC) e l'Australian National University hanno studiato questa prima fase di subduzione lungo la fossa Izu-Bonin-Marianna, con i risultati pubblicati nell'edizione di marzo della rivista scientifica Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti .

Lo studio si basa su una carota di perforazione ottenuta dall'International Ocean Discovery Program (IODP) nel 2014 con la nave di ricerca statunitense JOIDES RESOLUTION a circa 600 chilometri a ovest dell'attuale fossa di Izu-Bonin. "Per la prima volta, siamo riusciti ad ottenere campioni di rocce che si originano dai primi stadi di subduzione, " afferma il Dr. Philipp Brandl di GEOMAR, primo autore dello studio. "È noto che la zona di subduzione attiva si è spostata verso est nel corso della sua storia e ha lasciato importanti tracce geologiche sul fondo del mare durante la sua migrazione. Ora abbiamo perforato dove è iniziato il processo".

Il team della JOIDES RESOLUTION è stato in grado di perforare oltre 1600 metri di profondità sul fondo del mare, a partire da una profondità d'acqua di circa 4700 metri sotto il livello del mare. "Questo è già al limite del tecnicamente fattibile", sottolinea il dottor Brandl. Sulla base dell'analisi di questa carota, i ricercatori sono stati in grado di tracciare la storia della zona di subduzione strato per strato fino alle rocce di circa 50 milioni di anni sul fondo del nucleo, che sono tipici per la nascita di una zona di subduzione. "Non c'è ancora stata una panoramica così completa, " dice il dottor Brandl.

Brandl ei suoi colleghi sono stati ora in grado di acquisire e analizzare inclusioni microscopiche di magma raffreddato dalle rocce. I dati ottenuti forniscono agli scienziati approfondimenti sulla storia dell'attività vulcanica nell'anello di fuoco del Pacifico 30-40 milioni di anni fa. I ricercatori hanno trovato prove che il vulcanismo stava appena iniziando a prendere slancio. L'attività vulcanica si è intensificata con il rollback della zona di subduzione verso est e la formazione di enormi stratovulcani esplosivi, simili a quelli presenti oggigiorno, per esempio lungo il bordo occidentale dell'Anello di Fuoco del Pacifico.

Però, sono necessarie ulteriori perforazioni per verificare la validità di queste osservazioni. "Più carotaggi possiamo ottenere da strati così vecchi, meglio impariamo a capire il nostro pianeta, " Dice il Dr. Brandl. La questione di come si sviluppano le zone di subduzione non è solo interessante per capire la storia della terra. Le zone di subduzione sono i driver per lo scambio chimico tra la superficie terrestre e l'interno della terra. "La dinamica di una zona di subduzione può quindi anche influenzare la velocità dei cicli elementali globali", riassume il Dr. Brandl.