Limitare la storia dei terremoti prodotti dalla fratturazione del substrato roccioso è importante per prevedere l'attività sismica e l'evoluzione tettonica delle placche. In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature Rapporti scientifici 17 gennaio 2020, un team di ricercatori presenta una nuova tecnica su microscala per determinare l'età dei cristalli cresciuti durante l'attivazione ripetuta di fratture naturali della roccia in un intervallo di tempo di miliardi di anni.

Il drammatico rilascio di energia di un terremoto si forma quando i segmenti del substrato roccioso si muovono in direzioni relativamente opposte l'uno all'altro a causa della collisione o della diffusione delle placche tettoniche che costituiscono la crosta terrestre. Il movimento avviene lungo i piani di faglia dove crescono contemporaneamente nuovi cristalli minerali.

Il fondamento della Scandinavia, fino a due miliardi di anni, mostra una vasta rete di fratture formate in diversi episodi che vanno dalla storia antica della crosta scandinava ai tempi moderni. Nei campioni di roccia recuperati da pozzi profondi in Svezia, una nuova datazione radioisotopica su microscala dei singoli cristalli di faglia rivela gli episodi di fratturazione dominanti che colpiscono la Scandinavia.

Mikael Tillberg, uno studente di dottorato presso l'Università di Linneo, Svezia, e primo autore dell'articolo, spiega, "Le età dei nostri cristalli analizzati corrispondono a diversi periodi distinti di formazione di vaste catene montuose quando i confini delle placche erano direttamente vicini alla Scandinavia. Questi vincoli temporali dimostrano che il nostro approccio di nuova concezione è adatto a districare complesse storie di frattura".

Thomas Zack, dell'Università di Göteborg, Svezia, e coautore dello studio, descrive come funziona il metodo di datazione. "Specifici minerali contengono elementi radiogeni in cui determinati isotopi decadono nel tempo. Le abbondanze di questi isotopi in minuscoli cristalli formati sulle superfici di frattura sono misurate con alta precisione e risoluzione spaziale dettagliata".

"Il legame tra la crescita dei cristalli e il movimento di attrito dei terremoti è assicurato dall'identificazione delle linee di striatura formate sui cristalli della superficie di frattura dal movimento. Questa indagine microscopica precede l'analisi dell'età per consentire una procedura semplice e robusta per la datazione delle faglie, " Henrik Drake all'Università di Linneo, anche coautore, aggiunge.

Mikael Tillberg riassume il significato e le possibili applicazioni future di questa tecnica:

"Episodi di terremoti ripetuti producono una serie caotica di roccia rotta e crescita di minerali anche in un singolo cristallo o su una particolare superficie di frattura. La nostra metodologia può risolvere queste sequenze e collegare i meccanismi su microscala coinvolti nella fratturazione alle forze tettoniche delle placche di tutto il continente. Ciò consente ricostruzione di modelli geologici per diverse applicazioni come la sismicità e l'ingegneria delle infrastrutture".