Zona di subduzione della Cascadia. Dati derivati da NaturalEarthData.com, 10 milioni di set di dati. Proiettato in NAD83 UTM 9N. Credito:Wikimedia Commons
Una nuova ricerca rileva che i grandi terremoti possono innescare frane sottomarine a migliaia di chilometri di distanza, settimane o mesi dopo il terremoto.
I ricercatori che analizzano i dati dei sismometri del fondo oceanico al largo della costa di Washington-Oregon hanno collegato una serie di frane sottomarine nella zona di subduzione di Cascadia, Da 80 a 161 chilometri (da 50 a 100 miglia) al largo della costa nord-occidentale del Pacifico, a un terremoto di magnitudo 8,6 del 2012 nell'Oceano Indiano - più di 13, 500 chilometri (8, 390 miglia) di distanza. Queste frane sottomarine si sono verificate a intermittenza per quasi quattro mesi dopo il terremoto di aprile.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che i terremoti possono innescare ulteriori terremoti su altre faglie in tutto il mondo, ma il nuovo studio mostra che i terremoti possono anche avviare frane sottomarine lontano dal terremoto.
"Il presupposto di base... è che queste frane marine siano generate dai terremoti locali, "ha detto Paul Johnson, un oceanografo presso l'Università di Washington a Seattle e autore principale del nuovo studio pubblicato nel Journal of Geophysical Research:Solid Earth , una rivista dell'American Geophysical Union. "Ma quello che ha detto il nostro giornale è, 'No, puoi generarli dai terremoti in qualsiasi parte del mondo.'"
Le nuove scoperte potrebbero complicare le registrazioni dei sedimenti utilizzate per stimare il rischio sismico. Se le frane sottomarine potessero essere innescate da terremoti lontani, non solo quelli vicini, gli scienziati potrebbero dover considerare se un terremoto locale o lontano ha generato i depositi prima di utilizzarli per datare eventi locali e stimare il rischio sismico, secondo gli autori dello studio.
Le frane sottomarine osservate nello studio sono più piccole e più localizzate rispetto alle frane diffuse generate da un grande terremoto direttamente sul margine stesso della Cascadia, ma queste frane sottomarine generate da terremoti lontani potrebbero ancora essere in grado di generare tsunami locali e danneggiare i cavi di comunicazione sottomarini, secondo gli autori dello studio.
La sequenza dei processi geologici che producono il segnale osservato nei sismometri del fondo oceanico. Primo, lo scuotimento del lontano terremoto (Oceano Indiano) provoca uno smottamento marino di sedimenti sul ripido margine continentale. Questo flusso di sedimenti verso il basso trascina l'acqua di mare calda dall'oceano poco profondo, producendo anomalie di temperatura mentre il sedimento scorre oltre il sismometro del fondo dell'oceano. Le anomalie di bassa ampiezza sono i cedimenti di pendenza più piccoli che precedono i grandi picchi di temperatura dalle principali correnti di torbidità, simile a quanto osservato con le frane terrestri. Credito:Università di Washington/accesso aperto
Un felice incidente
La scoperta che le frane di Cascadia furono causate da un lontano terremoto fu un incidente, ha detto Johnson.
Gli scienziati avevano posizionato sismometri del fondo oceanico al largo della costa di Washington-Oregon per rilevare piccoli terremoti, e anche per misurare la temperatura e la pressione dell'oceano negli stessi luoghi. Quando Johnson ha scoperto i sismometri in una riunione scientifica, decise di analizzare i dati raccolti dagli strumenti per vedere se poteva rilevare prove di processi termici che influenzano le temperature del fondo marino, come la formazione di idrati di metano.
Johnson e il suo team hanno combinato i dati sulla temperatura del fondale marino con i dati di pressione e sismometro e le immagini fisse video di strumenti ricoperti di sedimenti dal 2011 al 2015. Piccole variazioni di temperatura si sono verificate per diversi mesi, seguito da grandi picchi di temperatura per un periodo da due a 10 giorni. Hanno concluso che questi cambiamenti di temperatura potrebbero essere solo segni di molteplici frane sottomarine che versano sedimenti nell'acqua. Queste frane hanno causato caldo, acque poco profonde per diventare più dense e scorrere in discesa lungo il margine della Cascadia in seguito al terremoto di magnitudo 8,6 nell'Oceano Indiano l'11 aprile 2012, causando i picchi di temperatura.
Il margine Cascadia corre per più di 1, 100 chilometri (684 miglia) al largo della costa nord-occidentale del Pacifico da nord a sud, che comprende l'area al di sopra della zona di subduzione sottostante, dove una placca tettonica scorre sotto l'altra.
Ripidi pendii sottomarini alti centinaia di piedi allineano il margine. I sedimenti si accumulano in cima a questi ripidi pendii. Quando le onde sismiche del terremoto dell'Oceano Indiano hanno raggiunto questi ripidi pendii sottomarini, spingevano gli spessi sedimenti ammucchiati in cima ai pendii. Questo scuotimento ha causato la rottura delle aree di sedimento e lo scorrimento lungo il pendio, creando una cascata di frane lungo tutto il pendio. Il sedimento non è caduto tutto in una volta quindi le frane si sono verificate fino a quattro mesi dopo il terremoto, secondo gli autori.
I pendii più ripidi della media al largo della costa di Washington-Oregon, come quelli di Quinault Canyon, che scende 1, 420 metri (4, 660 piedi) con angoli fino a 40 gradi, rendono l'area particolarmente suscettibile alle frane sottomarine. Gli spessi depositi di sedimenti amplificano anche le onde sismiche di terremoti lontani. Piccole particelle di sedimento si muovono come increspature sospese nel fluido, amplificando le onde.
Diagramma schematico che illustra un cedimento di un pendio su un margine continentale causato da un terremoto locale o distante, simile a una frana terrestre. Sulla parte superiore del margine continentale vicino alla piattaforma continentale poco profonda, scuotendo dal terremoto rimuove i sedimenti sciolti, che scorre a valle e trascina acqua di mare, diventando più fluido e più turbolento. Questo movimento caotico del fluido all'interno del flusso di sedimenti sostiene la corrente di torbidità, che può scorrere per centinaia di chilometri una volta raggiunta la profonda pianura abissale. Credito:NOAA/dominio pubblico
"Quindi queste cose sono tutte innescate, pronto a crollare, se c'è un terremoto da qualche parte, " ha detto Johnson.
Interrompere la registrazione dei sedimenti
La nuova scoperta potrebbe avere implicazioni per gli tsunami nella regione e potrebbe complicare le stime del rischio sismico, secondo gli autori dello studio.
Le zone di subduzione come il margine di Cascadia sono a rischio di tsunami. Quando una placca tettonica scivola sotto l'altra, si bloccano insieme, immagazzinare energia. Quando i piatti finalmente scivolano, rilasciano quell'energia e causano un terremoto. Non solo questo movimento improvviso dà all'acqua sopra la faglia un'enorme spinta verso l'alto, abbassa anche la terra costiera accanto ad essa mentre la piastra sovrastante si appiattisce, rendendo il litorale più vulnerabile alle onde di acqua spostata.
Le frane sottomarine aumentano questo rischio. Inoltre spingono via l'acqua dell'oceano quando si verificano, che potrebbe scatenare uno tsunami sulla costa locale, ha detto Johnson.
Gli scienziati utilizzano anche registrazioni di sedimenti sottomarini per stimare il rischio di terremoti. Perforando carote di sedimenti in mare aperto e calcolando l'età tra i depositi di frana, gli scienziati possono creare una cronologia dei terremoti passati utilizzata per prevedere la frequenza con cui un terremoto potrebbe verificarsi nella regione in futuro e la sua intensità.
Un terremoto al largo del Pacifico nord-occidentale creerebbe frane sottomarine lungo tutta la costa dalla British Columbia alla California. Ma il nuovo studio ha scoperto che un terremoto lontano potrebbe provocare solo frane fino a 20 o 30 chilometri (da 12 a 19 miglia) di larghezza. Ciò significa che quando gli scienziati prendono le carote di sedimento per determinare la frequenza con cui si verificano i terremoti locali, potrebbero non essere in grado di dire se gli strati di sedimenti sono arrivati sul fondo del mare a causa di un terremoto lontano o locale.
Johnson afferma che sarebbe necessario più carotaggio su un intervallo più ampio del margine per determinare una lettura più accurata del record geologico e per aggiornare le stime del rischio sismico.
