Come si formano le montagne? Quali forze sono necessarie per ritagliarsi un bacino? Perché la Terra trema e trema?

Gli scienziati della Terra perseguono queste domande fondamentali per ottenere una migliore comprensione del profondo funzionamento passato e presente del nostro pianeta. Le loro scoperte ci aiutano anche a pianificare il futuro preparandoci ai terremoti, determinare dove perforare per petrolio e gas, e altro ancora. Ora, in un nuovo, mappa ampliata delle sollecitazioni tettoniche agenti sul Nord America, I ricercatori di Stanford presentano la visione più completa mai vista delle forze in gioco sotto la superficie terrestre.

Le scoperte, pubblicato in Comunicazioni sulla natura il 23 aprile avere implicazioni per comprendere e mitigare i problemi associati alla sismicità indotta - terremoti causati dall'uomo - dal recupero non convenzionale di petrolio e gas, soprattutto in Oklahoma, Texas e altre aree mirate per l'esplorazione energetica. Ma pongono anche una serie completamente nuova di domande che i ricercatori sperano stimoleranno un'ampia gamma di studi di modellazione.

"Comprendere le forze nella crosta terrestre è una scienza fondamentale, ", ha affermato il coautore dello studio Mark Zoback, il Benjamin M. Page Professor di Geofisica alla Stanford's School of Earth, Scienze energetiche e ambientali (Stanford Earth). "In alcuni casi, ha applicazione immediata, in altri, può essere applicato decenni dopo a questioni pratiche che oggi non esistono".

Prima sintesi continentale di dati

La nuova ricerca fornisce la prima sintesi quantitativa di faglia in tutto il continente, così come centinaia di misurazioni delle direzioni dello stress di compressione, la direzione da cui si verifica la massima pressione nella crosta terrestre. La mappa è stata prodotta compilando misurazioni nuove e precedentemente pubblicate da pozzi, nonché deduzioni su tipi o "stili" di faglie basate su terremoti avvenuti in passato.

I tre possibili stili di fagliamento includono estensionale, o normale errore, in cui la crosta si estende orizzontalmente; faglia a sciopero, in cui la Terra scivola oltre se stessa, come nella faglia di San Andreas; e invertire, o spinta, faglia in cui la Terra si muove su se stessa. Ognuno provoca uno scuotimento molto diverso dal punto di vista del rischio.

"Nelle nostre mappe dei pericoli in questo momento, nella maggior parte dei luoghi, non abbiamo prove dirette di che tipo di meccanismi sismici potrebbero verificarsi, "ha detto Jack Baker, un professore di ingegneria civile e ambientale che non era coinvolto nello studio. "È entusiasmante che siamo passati da questa cieca assunzione di qualsiasi cosa sia possibile ad avere alcune deduzioni specifiche della posizione su quali tipi di terremoti potremmo aspettarci".

Zoom avanti

Oltre a presentare una visione a livello continentale dei processi che regolano la placca nordamericana, i dati, che ne incorporano quasi 2, 000 orientamenti per lo stress, 300 dei quali sono nuovi per questo studio:offrono indizi regionali sul comportamento del sottosuolo.

"Se conosci un orientamento di qualsiasi difetto e lo stato di stress nelle vicinanze, sai quanto è probabile che fallisca e se dovresti preoccupartene in scenari di terremoto sia innescati naturalmente che innescati dall'industria, " ha detto l'autore principale Jens-Erik Lund Snee, dottorato di ricerca '20, ora borsista post-dottorato presso lo United States Geological Survey (USGS) a Lakewood, Colorado. "Abbiamo dettagliato alcuni punti in cui i modelli geodinamici pubblicati in precedenza concordano molto bene con i nuovi dati, e altri in cui i modelli non sono affatto d'accordo."

Negli Stati Uniti orientali, Per esempio, lo stile di faglia rivelato dallo studio è esattamente l'opposto di quanto ci si aspetterebbe poiché la superficie "rimbalza" lentamente in seguito allo scioglimento delle calotte glaciali che coprivano la maggior parte del Canada e degli Stati Uniti settentrionali circa 20, 000 anni fa, secondo Lund Snee. La scoperta che gli stress di rimbalzo sono molto inferiori a quelli già immagazzinati nella crosta dalla tettonica delle placche farà progredire la comprensione degli scienziati del potenziale sismico in quell'area.

Negli Stati Uniti occidentali, i ricercatori sono rimasti sorpresi di vedere cambiamenti nei tipi di stress e negli orientamenti su brevi distanze, con rotazioni importanti che si verificano su solo decine di miglia, una caratteristica che gli attuali modelli di dinamica terrestre non rivelano.

"Ora è molto più chiaro come lo stress possa variare sistematicamente sulla scala di un bacino sedimentario in alcune aree, " ha detto Zoback. "Vediamo cose che non abbiamo mai visto prima che richiedono una spiegazione geologica. Questo ci insegnerà cose nuove su come funziona la Terra".