I terremoti sono improvvisi e il loro scuotimento può essere devastante. Ma circa 20 anni fa, scoperto un nuovo tipo di terremoto. Non possiamo sentirli, e i geologi ne sanno ancora poco, come la frequenza con cui si verificano.

I terremoti regolari si verificano quando la roccia sotterranea si rompe lungo una faglia, una fessura nella crosta terrestre che comunemente forma un confine tra le placche tettoniche, e scivola a una velocità di circa un metro al secondo.

In precedenza, si pensava che a meno che non ci fosse un terremoto, i difetti si muovono molto lentamente, al tasso di crescita delle unghie. Quindi, migliori strumenti di rilevamento dei terremoti hanno rivelato che c'è un'intera gamma di velocità di scorrimento nel mezzo. Questi sono conosciuti come terremoti lenti e possono durare giorni, mesi o talvolta anche anni.

"Il movimento della terra accelera ma non accelera al punto da creare un terremoto che può essere sentito in superficie, " ha detto il dottor Ake Fagereng, un geologo dell'Università di Cardiff nel Regno Unito.

Tuttavia, ci sono ancora molte domande a cui rispondere sui terremoti lenti. Come accadono, Per esempio, ancora non è chiaro, nonché quali potrebbero essere le ripercussioni.

Il Dr. Fagereng e i suoi colleghi sono particolarmente interessati alla relazione dei terremoti lenti con quelli regolari e alle condizioni che danno origine a questi eventi, che stanno studiando nell'ambito di un progetto chiamato MICA. "Se riusciamo a capirlo, allora si spera che possiamo anche capire se queste condizioni possono cambiare in modo che un terremoto acceleri, " ha detto il dottor Fagereng.

Oltre a perforare un'area offshore in Nuova Zelanda soggetta a lenti terremoti, il team ha visitato regioni del Giappone, Namibia, Cipro e il Regno Unito che li avrebbero vissuti in passato. Poiché si trovano in profondità sotto la superficie della Terra, che è difficile da studiare, i ricercatori hanno scelto aree che un tempo si trovavano alle profondità e alle condizioni appropriate, ma sono state portate in superficie nel tempo a causa dell'erosione e del sollevamento.

"Cerchiamo strutture che si sono formate (a seguito di lenti terremoti) e cosa ci dicono su come le rocce hanno accolto quella scivolata, " ha detto il dottor Fagereng.

Strisciamento

La loro teoria è che i terremoti lenti si verificano quando il creep - minuscolo, movimenti continui in una faglia:accelera in tutta la zona di faglia, che può avere uno spessore di diversi chilometri. Le loro osservazioni sul campo hanno mostrato che una faglia può essere costituita da diversi tipi di roccia di varia resistenza, come basalto solido e granito e sedimenti più deboli ricchi di argilla. Sospettavano che le rocce più forti iniziassero a fratturarsi man mano che lo scorrimento accelerava a causa di rocce più deboli che si muovevano intorno a loro, ma non riuscivano a spiegare esattamente perché.

Utilizzando le informazioni dal loro lavoro sul campo, ora hanno sviluppato un modello matematico per riprodurre la loro teoria e descrivere parte della fisica dietro di essa. Una miscela di rocce con diversi stili di deformazione, come la rottura o la flessione, sembra essere la chiave. È necessaria una proporzione di roccia debole strisciante, così come una pressione localmente sufficientemente elevata da provocare la rottura di alcune rocce.

"Una possibilità per questi terremoti lenti è che hai una zona spessa e strisciante con frammenti (roccia) più forti incorporati, " ha detto il dottor Fagereng.

Il team sta pianificando di proseguire con ulteriori osservazioni sul campo per perfezionare il proprio modello. Non riescono ancora a spiegare perché i terremoti lenti si verificano in luoghi particolari, Per esempio, e perché sono molto più prevedibili dei normali terremoti, spesso a intervalli prestabiliti.

Il Dr. Fagereng pensa che i risultati del progetto potrebbero aiutare a migliorare la previsione di terremoti e tsunami. L'anno scorso, i ricercatori hanno trovato la prima prova di un terremoto lento che precede un terremoto regolare in un'area a ovest di Fairbanks, Alaska, negli Stati Uniti. Ma il legame tra i due tipi di tremori non è ben compreso. In alcuni casi, i terremoti lenti potrebbero anche alleviare lo stress che altrimenti si accumulerebbe e causerebbe un terremoto più grande.

"Speriamo di ottenere da qualche parte quale sia la relazione tra terremoti lenti e terremoti regolari, " ha detto il dottor Fagereng. "E poi questo potrebbe potenzialmente alimentare i modelli per le dimensioni del terremoto che si possono ottenere in diverse regioni".

Gli esperimenti di laboratorio potrebbero anche far luce sulla fisica dei terremoti lenti. Il dottor Nicolas Brantut dell'University College di Londra nel Regno Unito e i suoi colleghi stanno utilizzando macchine su misura in grado di deformare campioni di roccia ad alte pressioni e temperature per imitare le condizioni in profondità sotto la superficie della Terra.

Transizione fragile-plastica

Il suo team è particolarmente interessato alla transizione plastica-fragile, una regione a circa 10-15 chilometri sotto la superficie dove cambia il comportamento delle rocce. Al di sopra di questa zona sono fragili, mentre al di sotto scorrono a causa dell'elevata temperatura e pressione che aumentano con la profondità. "La parte fragile è dove hai i terremoti, " ha detto il dottor Brantut.

Però, lenti terremoti sembrano verificarsi nella zona di plastica fragile, sulla base di osservazioni sismologiche. In molti casi, si svolgono anche alle stesse condizioni di temperatura e pressione che si trovano in questa regione. Ma così lontano, gli eventi di scorrimento lento sono stati tipicamente modellati sulla base delle forze di attrito in corrispondenza di una faglia senza tenere conto delle peculiarità della zona di transizione plastica-fragile in cui le rocce iniziano a scorrere.

"Le interazioni tra meccanismi di attrito e meccanismi di flusso plastico non sono comprese abbastanza bene da escluderle come meccanismi per terremoti lenti, " ha detto il dottor Brantut.

Nell'ambito del progetto RockDEaF, Il Dr. Brantut e il suo team stanno studiando il movimento delle rocce durante la transizione plastica-fragile. Stanno replicando le condizioni in questa regione su pezzi di roccia lunghi centimetri per vedere se si fratturano o fluiscono. "Vogliamo capire come questi meccanismi competono tra loro, " ha detto il dottor Brantut.

Simulazione

Finora, il team ha esaminato la transizione fragile-plastica simulando una faglia nella crosta terrestre in un blocco di marmo. Hanno studiato il comportamento della roccia a pressioni diverse e si aspettavano di trovare una netta transizione tra il comportamento fragile e quello plastico.

Però, furono sorpresi di scoprire che entrambi i comportamenti si verificavano simultaneamente in un'ampia gamma di condizioni di pressione. "Questo è qualcosa che penso che nessuno abbia realizzato prima, " ha detto il dottor Brantut. "Il fatto che possiamo avere sia l'attrito che la deformazione in un continuum allo stesso tempo."

Il Dr. Brantut pensa che i risultati del progetto potrebbero aiutare a definire dove potrebbero verificarsi terremoti lenti determinando le condizioni e le proprietà della roccia necessarie.

Ma potrebbero anche fornire nuovi indizi sulle profondità a cui hanno origine i terremoti regolari. La temperatura al di sotto della superficie terrestre aumenta in funzione della profondità, che è tipicamente un aumento da 10°C a 40°C per chilometro nella crosta. Si pensa che il punto di origine più basso di un terremoto coincida con profondità che raggiungono i 600°C, poiché le rocce diventano elastiche quando superano questa temperatura e quindi non possono fratturarsi e generare un terremoto. Tuttavia, una migliore comprensione della transizione nel comportamento delle rocce dovrebbe aiutare a determinare se la temperatura è il fattore decisivo.

"Dovremmo capire di più su ciò che controlla veramente quanto in profondità possiamo aspettarci che i terremoti si propaghino, " ha detto il dottor Brantut.