I ricercatori sanno da decenni che i terremoti profondi, quelli più profondi di 60 chilometri, o circa 37 miglia sotto la superficie terrestre, irradiano energia sismica in modo diverso da quelli che hanno origine più vicino alla superficie. Ma è mancato un approccio sistematico alla comprensione del perché.

Ora un team di ricercatori dell'Università di Houston ha segnalato un modo per analizzare i modelli di radiazione delle onde sismiche nei terremoti profondi per suggerire che i terremoti profondi globali si trovano nelle rocce anisotrope, qualcosa che non era stato fatto in precedenza. L'anisotropia della roccia si riferisce alle differenze nelle velocità di propagazione delle onde sismiche quando misurate lungo direzioni diverse.

I loro risultati sono stati pubblicati lunedì, 30 luglio dal giornale Geoscienze naturali .

La maggior parte dei terremoti si verifica a basse profondità, secondo l'US Geological Survey, e generalmente causano più danni dei terremoti più profondi. Ma ci sono ancora domande sostanziali sulle cause dei terremoti profondi.

Le rocce normali sono duttili, o flessibile, a queste grandi profondità a causa dell'alta temperatura e quindi non sono in grado di rompersi in modo brusco per produrre terremoti profondi, che si verificano al di sotto delle zone di subduzione in cui due placche tettoniche si scontrano nelle fosse oceaniche. La piastra che viene spinta sotto è indicata come lastra in subduzione. Il fatto che i terremoti profondi si verifichino solo in queste lastre suggerisce che all'interno della lastra stia accadendo un processo insolito.

Yingcai Zheng, assistente professore di imaging sismico presso l'UH College of Natural Sciences and Mathematics e autore corrispondente per l'articolo, detti sismologi hanno cercato di capire i terremoti profondi da quando il fenomeno è stato scoperto nel 1926. Le ipotesi includono l'effetto dei fluidi, riscaldamento termico incontrollato o cambiamento di fase solida dovuto al crollo improvviso della struttura cristallina minerale.

Oltre a Zheng, ricercatori coinvolti nel lavoro includono il primo autore Jiaxuan Li, un dottorato di ricerca candidato al Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Atmosfera; Leon Thomsen, professore di geofisica ricercatore; Thomas J. Lapen, professore di geologia; e Xinding Fang, professore a contratto presso la UH e contemporaneamente professore associato presso la Southern University of Science and Technology China.

"Negli ultimi 50 anni, c'è stata una crescente evidenza che una grande proporzione di terremoti profondi non segue il modello di radiazione a doppia coppia visto nella maggior parte dei terremoti superficiali, " ha detto Zheng. "Abbiamo deciso di esaminare il motivo per cui ciò accade." Il modello a doppia coppia è causato da una rottura per taglio di una faglia preesistente.

Il lavoro, finanziato dalla National Science Foundation, ha esaminato le potenziali ragioni per i diversi modelli di radiazione; Zheng ha affermato che le teorie precedenti suggeriscono che i terremoti profondi derivano da un diverso meccanismo di rottura e probabilmente da processi fisici e chimici diversi da quelli che provocano terremoti superficiali.

Ma dopo aver studiato i modelli di radiazione di 1, 057 terremoti profondi in sei zone di subduzione in tutto il mondo, i ricercatori hanno determinato un'altra spiegazione. Hanno scoperto che il tessuto roccioso circostante che racchiude il terremoto profondo altera la radiazione sismica in uno schema non a doppia coppia. "Sia i comuni schemi di radiazione a doppia coppia che i modelli non comuni dei terremoti profondi possono essere spiegati simultaneamente dalla rottura per taglio in un tessuto roccioso laminato, " disse Li.

Prima che la placca subduttiva entri nella trincea, può assorbire l'acqua di mare per formare minerali anisotropi idratati. Mentre la lastra scende nel mantello terrestre, l'acqua può essere espulsa a causa di condizioni di alta pressione e alta temperatura, un processo noto come disidratazione. La disidratazione e il forte taglio lungo l'interfaccia della lastra possono rendere la roccia fragile e portare alla rottura in terremoti di media profondità, definiti come quelli tra 60 chilometri e 300 chilometri di profondità (da 37 miglia a 186 miglia).

"Abbiamo scoperto a queste profondità che il tessuto roccioso anisotropo è sempre parallelo alla superficie della lastra, sebbene la lastra possa cambiare notevolmente direzione da un luogo all'altro, " disse Li.

L'anisotropia si trova anche nelle rocce a profondità ancora maggiori, il che suggerisce che materiali come la magnesite o le sacche di fusione di carbonatite allineate possano essere coinvolti nella generazione delle rotture profonde, hanno detto i ricercatori. Poiché l'anisotropia dedotta è alta, circa il 25%, il meccanismo di cambiamento di fase solido metastabile ampiamente creduto non è in grado di fornire l'anisotropia necessaria dedotta dai ricercatori.