La zona di subduzione della Cascadia al largo della costa del Pacifico nord-occidentale ha tutti gli ingredienti per provocare potenti terremoti e, secondo la documentazione geologica, la regione è attesa per il suo prossimo "grande".

Un nuovo studio condotto dall'Università del Texas ad Austin ha scoperto che il verificarsi di questi grandi, terremoti distruttivi e tsunami devastanti associati possono essere collegati a sedimenti compatti lungo ampie porzioni della zona di subduzione. In particolare, hanno trovato così grande, terremoti distruttivi potrebbero avere maggiori possibilità di verificarsi al largo di Washington e dell'Oregon settentrionale rispetto a più a sud lungo la zona di subduzione, anche se qualsiasi terremoto di grandi dimensioni avrebbe un impatto sull'area circostante.

"Abbiamo osservato sedimenti molto compatti al largo di Washington e dell'Oregon settentrionale che potrebbero supportare la rottura di un terremoto a lunga distanza e vicino alla trincea, che aumenta sia il rischio di terremoti che di tsunami, " ha detto l'autore principale Shuoshuo Han, un borsista post-dottorato presso l'Istituto di geofisica dell'Università del Texas (UTIG). UTIG è un'unità di ricerca della Jackson School of Geosciences.

Le scoperte, pubblicato in Geoscienze naturali il 20 novembre, sono importanti per comprendere i fattori che influenzano la generazione di terremoti e tsunami in Cascadia e in altre zone di subduzione in tutto il mondo. Allo studio hanno contribuito anche ricercatori della Columbia University e della Penn State University.

Le zone di subduzione sono aree in cui una placca tettonica si tuffa o "subduce" sotto un'altra placca. I terremoti più potenti del mondo vengono prodotti all'interfaccia tra le due placche. In alcune zone di subduzione, come quelli di Cascadia, Sumatra e Alaska orientale, uno spesso strato di sedimenti ricopre la placca oceanica in subduzione. Parte del sedimento viene raschiato via durante la subduzione e accumulato sulla piastra superiore, formando uno spesso cuneo di materiale, mentre il resto del sedimento scende con la piastra inferiore.

Il modo in cui lo stress viene accumulato e rilasciato all'interfaccia tra le placche è fortemente influenzato dal grado di compattazione sia del cuneo di sedimento che del sedimento tra le placche. Per comprendere la compattazione dei sedimenti lungo Cascadia, Han e i suoi collaboratori hanno condotto un'indagine sismica al largo della costa di Washington e dell'Oregon che ha permesso ai ricercatori di vedere fino a quattro miglia di strati di sedimenti che ricoprono la zona di subduzione. Ciò è stato ottenuto utilizzando streamer sismici lunghi quasi cinque miglia, uno strumento scientifico utilizzato per l'immagine del fondale marino utilizzando le onde sonore.

"Questi tipi di studi sismici marini a lungo raggio forniscono i migliori strumenti a disposizione della comunità scientifica per sondare in modo efficiente le zone di subduzione ad alta risoluzione, " ha detto la co-autrice Suzanne Carbotte, un professore di ricerca alla Columbia University.

Combinando i dati sismici con misurazioni da campioni di sedimenti precedentemente recuperati da questa regione attraverso perforazioni oceaniche, hanno scoperto che mentre lo spessore del sedimento in arrivo è simile al largo di Washington e dell'Oregon, la compattazione è molto diversa. Al largo della costa di Washington e dell'Oregon settentrionale, dove quasi tutti i sedimenti si depositano sulla piastra superiore e sono incorporati nel cuneo, i sedimenti erano strettamente impacchettati insieme senza molta acqua nello spazio dei pori tra i grani di sedimento, una disposizione che può rendere le placche più inclini ad attaccarsi l'una all'altra e ad accumulare uno stress elevato che può essere rilasciato come un grande terremoto. A sua volta, i sedimenti compattati potrebbero aumentare la capacità di grandi terremoti di innescare grandi tsunami perché i sedimenti sono in grado di aderire e muoversi insieme durante i terremoti. Ciò può aumentare la loro capacità di spostare enormi quantità di acqua di mare sovrastante.

"Quella combinazione di entrambi immagazzinare più stress e la capacità di propagarsi più lontano è importante sia per generare grandi terremoti che per propagarsi a profondità molto basse, " ha detto Nathan Bangs, un ricercatore senior presso UTIG e co-autore dello studio.

La propagazione dei terremoti in profondità è ciò che provoca grandi tsunami come quello che ha seguito il terremoto di magnitudo 9.0 che ha colpito Tohoku, Giappone nel 2011.

In contrasto, al largo della costa dell'Oregon centrale, lo spesso strato di sedimenti in subduzione sono meno compatti, con acqua nello spazio dei pori tra i grani. Questa disposizione impedisce alle piastre di attaccarsi tanto, e consente loro di rompersi con meno stress accumulato, generando così terremoti più piccoli.

La zona di subduzione della Cascadia genera un grande terremoto ogni 200-530 anni circa. E con l'ultimo grande terremoto avvenuto nel 1700, gli scienziati si aspettano un grande terremoto in futuro, anche se è impossibile individuare con esattezza la tempistica. I risultati della ricerca possono aiutare gli scienziati a comprendere meglio le caratteristiche che rendono alcune aree delle zone di subduzione incubatori di terremoti migliori di altre.

"I risultati sono coerenti con i vincoli esistenti sul comportamento sismico, offrire una spiegazione per le differenze di stile strutturale lungo il margine, e può fornire indizi sulla propensione allo slittamento sismico superficiale in diverse regioni, " ha detto il co-autore Demian Saffer, un professore della Penn State University.