Le forze di scioglimento delle rocce che si verificano molto più in profondità nella Terra di quanto precedentemente compreso sembrano guidare i tremori lungo un famigerato segmento della faglia di San Andreas in California, secondo una nuova ricerca USC che aiuta a spiegare come avvengono i terremoti.

Lo studio dal campo emergente della fisica dei terremoti esamina la meccanica dei terremoti dal basso verso l'alto, piuttosto che dall'alto verso il basso, con un focus sulle rocce sotterranee, attrito e fluidi. Sul segmento della faglia di Sant'Andrea vicino a Parkfield, California, le eccitazioni sotterranee, al di là delle profondità in cui i terremoti vengono tipicamente monitorati, portano a un'instabilità che si rompe in un terremoto.

"La maggior parte della sismicità della California ha origine dalle prime 10 miglia della crosta, ma alcuni tremori sulla faglia di Sant'Andrea si verificano molto più in profondità, " ha detto Sylvain Barbot, assistente professore di Scienze della Terra presso l'USC Dornsife College of Letters, Arti e Scienze. "Perché e come ciò accade è in gran parte sconosciuto. Mostriamo che una sezione profonda della faglia di Sant'Andrea si rompe frequentemente e fonde le rocce ospiti, generando queste onde sismiche anomale." Lo studio appena pubblicato appare in Progressi scientifici . Barbot, l'autore corrispondente, ha collaborato con Lifeng Wang della China Earthquake Administration in Cina.

I risultati sono significativi perché aiutano a far avanzare l'obiettivo a lungo termine di capire come e dove è probabile che si verifichino terremoti, insieme alle forze che scatenano i terremoti. Una migliore comprensione scientifica aiuta a informare i codici di costruzione, politiche pubbliche e preparazione alle emergenze in aree terremotate come la California. I risultati possono essere importanti anche nelle applicazioni ingegneristiche in cui la temperatura delle rocce cambia rapidamente, come per fratturazione idraulica.

Parkfield è stato scelto perché è uno degli epicentri più intensamente monitorati al mondo. La faglia di Sant'Andrea taglia la città, ed è regolarmente rotto con terremoti significativi. Terremoti di magnitudo 6 hanno scosso la sezione Parkfield della faglia a intervalli abbastanza regolari nel 1857, 1881, 1901, 1922, 1934, 1966 e 2004, secondo il Servizio Geologico degli Stati Uniti. A profondità maggiori, terremoti più piccoli si verificano ogni pochi mesi. Quindi cosa sta succedendo nelle profondità della Terra per spiegare la rapida ricorrenza del terremoto?

Utilizzando modelli matematici ed esperimenti di laboratorio con rocce, gli scienziati hanno condotto simulazioni basate su prove raccolte dalla sezione della faglia di Sant'Andrea che si estende fino a 36 miglia a nord e 16 miglia al di sotto di Parkfield. Hanno simulato la dinamica dell'attività delle faglie nelle profondità della Terra nell'arco di 300 anni per studiare un'ampia gamma di dimensioni e comportamenti di rottura.

I ricercatori hanno osservato che, dopo che un grande terremoto finisce, le placche tettoniche che si incontrano al confine di faglia si assestano in un go-along, fase di aggregazione. Per un incantesimo, scivolano l'uno accanto all'altro, uno scivolamento lento che provoca poco disturbo alla superficie.

Ma questa armonia smentisce l'insorgere di problemi. Gradualmente, movimento su pezzi di granito e quarzo, il fondamento della Terra, genera calore per attrito. Man mano che il caldo si intensifica, i blocchi di roccia iniziano a cambiare. Quando l'attrito spinge le temperature sopra i 650 gradi Fahrenheit, i blocchi di roccia diventano meno solidi e più fluidi. Cominciano a scivolare di più, generando più attrito, più calore e più fluidi finché non scivolano l'uno sull'altro rapidamente, innescando un terremoto.

"Proprio come sfregarci le mani quando fa freddo per riscaldarle, i difetti si surriscaldano quando scivolano. I movimenti di guasto possono essere causati da grandi variazioni di temperatura, " ha detto Barbot. "Questo può creare un feedback positivo che li fa scivolare ancora più velocemente, alla fine generando un terremoto."

È un modo diverso di vedere la faglia di Sant'Andrea. Gli scienziati in genere si concentrano sul movimento nella parte superiore della crosta terrestre, anticipando che il suo movimento a sua volta rimescola le rocce in profondità. Per questo studio, gli scienziati hanno esaminato il problema dal basso verso l'alto.

"Difficile fare previsioni, "Barbot ha aggiunto, "quindi invece di prevedere solo terremoti, stiamo cercando di spiegare tutti i diversi tipi di movimento visti nel terreno".