I terremoti producono onde sismiche con una gamma di frequenze, dal lungo, movimenti di rollio che fanno ondeggiare i grattacieli, allo scatto, vibrazioni ad alta frequenza che causano danni enormi alle case e ad altre strutture più piccole. Una coppia di geofisici della Brown University ha una nuova spiegazione su come possono essere prodotte quelle vibrazioni ad alta frequenza.

In un articolo pubblicato su Lettere di ricerca geofisica , I membri della facoltà Brown Victor Tsai e Greg Hirth propongono che le rocce che si scontrano all'interno di una zona di faglia quando si verifica un terremoto sono i principali generatori di vibrazioni ad alta frequenza. Questa è una spiegazione molto diversa da quella tradizionale, dicono i ricercatori, e potrebbe aiutare a spiegare gli sconcertanti schemi sismici prodotti da alcuni terremoti. Potrebbe anche aiutare gli scienziati a prevedere quali faglie potrebbero produrre i terremoti più dannosi.

"Il modo in cui normalmente pensiamo ai terremoti è che lo stress si accumula su una faglia finché alla fine non si rompe, le due parti scivolano l'una contro l'altra, e solo questo slittamento è ciò che causa tutti i movimenti del suolo che osserviamo, " disse Tsai, un professore associato nel Dipartimento della Terra di Brown, Scienze ambientali e planetarie. "L'idea di questo documento è valutare se c'è qualcosa di diverso dal semplice scivolamento. La domanda di base è:se ci sono oggetti che si scontrano all'interno della zona di faglia mentre scivola, quale fisica potrebbe derivare da ciò?"

Attingendo a modelli matematici che descrivono le collisioni delle rocce durante frane e altre colate detritiche, Tsai e Hirth hanno sviluppato un modello che prevede i potenziali effetti delle collisioni tra rocce nelle zone di faglia. Il modello ha suggerito che le collisioni potrebbero effettivamente essere il principale motore delle vibrazioni ad alta frequenza. E la combinazione del modello di collisione con i modelli di scorrimento per attrito più tradizionali offre spiegazioni ragionevoli per le osservazioni di terremoti che non si adattano perfettamente al modello tradizionale da solo, dicono i ricercatori.

Per esempio, il modello combinato aiuta a spiegare i terremoti ripetuti, terremoti che si verificano nello stesso punto in una faglia e hanno forme d'onda sismiche quasi identiche. La cosa strana di questi terremoti è che spesso hanno magnitudo molto diverse, eppure producono ancora movimenti del suolo quasi identici. È difficile da spiegare con lo slip da solo, ma ha più senso con il modello di collisione aggiunto, dicono i ricercatori.

"Se hai due terremoti nella stessa zona di faglia, sono le stesse rocce che si scontrano, o almeno rocce sostanzialmente della stessa dimensione, " disse Tsai. "Quindi, se le collisioni producono queste vibrazioni ad alta frequenza, non sorprende che si ottengano gli stessi movimenti del suolo a quelle frequenze, indipendentemente dalla quantità di slittamento che si verifica".

Il modello di collisione può anche aiutare a spiegare perché i terremoti nelle zone di faglia più mature, quelle che hanno avuto molti terremoti per un lungo periodo di tempo, tendono a produrre meno danni rispetto ai terremoti della stessa magnitudo in faglie più immature. Col tempo, i terremoti ripetuti tendono a frantumare le rocce in una faglia, rendendo i difetti più lisci. Il modello di collisione prevede che faglie più uniformi con collisioni di rocce meno frastagliate produrrebbero vibrazioni ad alta frequenza più deboli.

Tsai afferma che è necessario lavorare di più per convalidare completamente il modello, ma questo lavoro iniziale suggerisce che l'idea è promettente. Se il modello si dimostra effettivamente valido, potrebbe essere utile per classificare quali faglie possono produrre terremoti più o meno dannosi.

"Le persone hanno fatto alcune osservazioni che particolari tipi di faglie sembrano generare un movimento più o meno ad alta frequenza rispetto ad altri, ma non è stato chiaro perché i difetti rientrino in una categoria o nell'altra, " ha detto. "Quello che stiamo fornendo è un potenziale quadro per capire che, e potremmo potenzialmente generalizzare questo a tutti i difetti del mondo. Le faglie più lisce con strutture interne arrotondate possono generalmente produrre meno movimenti ad alta frequenza, mentre i difetti più grossolani tenderebbero a produrre di più."

La ricerca suggerisce anche che alcune idee di vecchia data su come funzionano i terremoti potrebbero dover essere riviste.

"In un certo senso potrebbe significare che su alcuni aspetti dei terremoti sappiamo meno di quanto pensassimo, " ha detto Tsai. "Se la colpa non è tutta la storia, quindi abbiamo bisogno di una migliore comprensione della struttura della zona di faglia".