T?ranganui Knoll è una montagna sottomarina (seamount) al largo della costa della Nuova Zelanda che è stata il sito di una spedizione di perforazione dell'International Ocean Discovery Program. La montagna sottomarina un giorno si scontrerà con la zona di subduzione di Hikurangi, portando a condizioni che generano e smorzano i terremoti. Credito:Andrew Gase/Istituto nazionale di ricerca sull'acqua e l'atmosfera
Le zone di subduzione, luoghi in cui una placca tettonica si tuffa sotto un'altra, sono i luoghi in cui si verificano i terremoti più grandi e dannosi del mondo. Un nuovo studio ha scoperto che quando le montagne sottomarine, note anche come montagne sottomarine, vengono trascinate in zone di subduzione, non solo preparano il terreno per questi potenti terremoti, ma creano anche condizioni che finiscono per smorzarli.
I risultati significano che gli scienziati dovrebbero monitorare più attentamente aree particolari intorno a una montagna sottomarina in subduzione, ricercatori hanno detto. La pratica potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere e prevedere meglio dove è più probabile che si verifichino futuri terremoti.
"La Terra davanti alla montagna sottomarina in subduzione diventa fragile, favorendo terremoti potenti mentre il materiale dietro di esso rimane morbido e debole, permettendo allo stress di essere rilasciato più dolcemente, " ha detto il co-autore Demian Saffer, direttore dell'Istituto di geofisica dell'Università del Texas (UTIG), un'unità di ricerca dell'Università del Texas presso la Austin Jackson School of Geosciences.
Lo studio è stato pubblicato il 2 marzo in Geoscienze naturali ed è stato guidato da Tian Sun, che è attualmente ricercatore presso il Geological Survey of Canada. Altri coautori includono Susan Ellis, uno scienziato presso l'istituto di ricerca neozelandese GNS Science. Saffer ha supervisionato il progetto ed è stato consulente post-dottorato di Sun alla Penn State quando hanno iniziato lo studio.
I ricercatori hanno utilizzato un modello al computer per simulare ciò che accade quando le montagne sottomarine entrano nelle fosse oceaniche create dalle zone di subduzione. Secondo il modello, quando una montagna sottomarina sprofonda in una trincea, il terreno davanti diventa fragile, mentre il suo lento avanzare spreme l'acqua e compatta la Terra. Ma sulla sua scia, la montagna sottomarina lascia una scia di sedimento umido più morbido. Il duro, la roccia fragile può essere fonte di potenti terremoti, mentre le forze generate dalla piastra in subduzione si accumulano in esso, ma l'indebolito, materiale bagnato dietro la montagna sottomarina crea un opposto, effetto di smorzamento su questi terremoti e scosse.
I ricercatori hanno integrato i dati da campioni di roccia e sedimenti in subduzione intorno alle montagne sottomarine, come queste carote che sono state perforate dall'offshore del Giappone nel 2000. Le carote contengono una miscela di roccia, sedimenti e acqua e forniscono ai ricercatori informazioni su ciò che accade quando una montagna sottomarina viene macinata tra le placche tettoniche. Credito:Demian Saffer
Sebbene le montagne sottomarine si trovino su tutto il fondo dell'oceano, le straordinarie profondità a cui avviene la subduzione rendono estremamente difficile lo studio o l'immagine di una montagna sottomarina in subduzione. Ecco perché fino ad ora, gli scienziati non erano sicuri se le montagne sottomarine potessero influenzare lo stile e l'entità dei terremoti della zona di subduzione.
La ricerca attuale ha affrontato il problema creando una simulazione realistica al computer di una montagna sottomarina in subduzione e misurando gli effetti sulla roccia e sui sedimenti circostanti, comprese le complesse interazioni tra le sollecitazioni nella Terra e la pressione del fluido nel materiale circostante. Ottenere dati realistici per il modello ha comportato la conduzione di esperimenti su campioni di roccia raccolti dalle zone di subduzione mediante perforazioni oceaniche scientifiche al largo del Giappone.
Gli scienziati hanno affermato che i risultati del modello li hanno colti completamente di sorpresa. Si aspettavano che la pressione dell'acqua e lo stress avrebbero frantumato il materiale alla testa del monte sottomarino e quindi indebolito le rocce, non rafforzarli.
"La montagna sottomarina crea un circuito di feedback nel modo in cui i fluidi vengono spremuti e la risposta meccanica della roccia ai cambiamenti della pressione del fluido, "disse Ellis, che ha co-sviluppato il codice numerico al centro dello studio.
Gli scienziati sono soddisfatti che il loro modello sia robusto perché il comportamento dei terremoti che prevede corrisponde costantemente al comportamento dei terremoti reali.
La perforazione scientifica degli oceani da navi di ricerca come la risoluzione JOIDES fornisce una fonte chiave di dati su ciò che accade quando una montagna sottomarina si scontra con una zona di subduzione. Attestazione:Joshua Mountjoy
Mentre la roccia indebolita lasciata sulla scia delle montagne sottomarine può smorzare grandi terremoti, i ricercatori ritengono che potrebbe essere un fattore importante in un tipo di terremoto noto come evento di slittamento lento. Questi terremoti al rallentatore sono unici perché possono richiedere giorni, settimane e persino mesi per svolgersi.
Laura Wallace, un ricercatore presso UTIG e GNS Science, chi è stato il primo a documentare gli eventi di slittamento lento della Nuova Zelanda, ha detto che la ricerca è stata una dimostrazione di come le strutture geologiche nella crosta terrestre, come montagne sottomarine, potrebbe influenzare un intero spettro di attività sismica.
"Le previsioni del modello concordano molto bene con ciò che stiamo vedendo in Nuova Zelanda in termini di luoghi in cui si verificano piccoli terremoti e tremori rispetto alla montagna sottomarina, " disse Wallace, che non faceva parte dello studio in corso.
Sun ritiene che le loro indagini abbiano contribuito a colmare una lacuna nelle conoscenze sui monti sottomarini, ma quella ricerca trarrà beneficio da più misurazioni.
"Abbiamo ancora bisogno di immagini geofisiche ad alta risoluzione e monitoraggio dei terremoti offshore per comprendere meglio i modelli di attività sismica, " disse Sole.
