A volte appena percettibile, e altre volte devastante, i terremoti sono un importante fenomeno geologico che ci ricorda chiaramente che il nostro pianeta è in continua evoluzione. Gli scienziati hanno compiuto progressi significativi nella comprensione di questi eventi negli ultimi 50 anni grazie a sensori installati in tutto il mondo. E mentre sappiamo che i terremoti sono causati da spostamenti nelle placche tettoniche, resta ancora molto da imparare su come e perché si verificano.

Passelègue, uno scienziato del Laboratorio di Meccanica Sperimentale delle Rocce (LEMR) dell'ENAC, ha studiato la dinamica delle faglie, ovvero le aree tra le placche tettoniche, dove si verificano la maggior parte dei terremoti, negli ultimi dieci anni. Recentemente ha fatto un passo avanti nella comprensione dei meccanismi di rottura che alla fine portano a spostamenti sismici lungo le linee di faglia. Le sue scoperte sono state pubblicate nel prestigioso Comunicazioni sulla natura il 12 ottobre 2020.

"Sappiamo che le velocità di rottura possono variare da pochi millimetri al secondo a pochi chilometri al secondo una volta che si verifica la nucleazione [il processo mediante il quale uno scorrimento si espande in modo esponenziale]. Ma non sappiamo perché alcune rotture si propagano molto lentamente e altre si muovono rapidamente , " dice Passelègue. "Tuttavia, è importante sapere perché più veloce è la propagazione, più velocemente viene rilasciata l'energia che si accumula lungo la faglia."

Un terremoto generalmente rilascerà la stessa quantità di energia sia che si muova lentamente o rapidamente. La differenza è che se si muove lentamente, le sue onde sismiche possono essere assorbite dalla terra circostante. Questi tipi di terremoti lenti sono frequenti quanto quelli regolari; è solo che non possiamo sentirli. Nei terremoti estremamente veloci, che si verificano molto meno spesso, l'energia viene rilasciata in pochi secondi attraverso onde ad alta frequenza potenzialmente devastanti. È quello che succede a volte in Italia, Per esempio. Il paese si trova in una zona di attrito tra due placche tettoniche. Mentre la maggior parte dei suoi terremoti non sono (o sono a malapena) evidenti, alcuni di loro possono essere mortali, come quello del 2 agosto 2016 che ha causato la morte di 298 persone.

Nel suo studio, Passelègue ha sviluppato una faglia sperimentale con le stesse condizioni di temperatura e pressione di una faglia reale profonda 8 km. Ha installato sensori lungo il guasto per identificare i fattori che causano la propagazione della rottura lenta rispetto a quella rapida. "Ci sono molte ipotesi là fuori:la maggior parte degli scienziati pensa che sia correlato al tipo di roccia. Credono che il calcare e l'argilla tendano a provocare una propagazione lenta, considerando che le rocce più dure come il granito favoriscono una rapida propagazione, " dice. Il modello di Passelègue utilizza una roccia complessa simile al granito. È stato in grado di replicare vari tipi di scivolamento sul suo dispositivo di prova, e ha scoperto che "la differenza non è necessariamente dovuta alle proprietà della roccia circostante. Una singola faglia può dimostrare tutti i tipi di meccanismi sismici".

Gli esperimenti di Passelègue hanno mostrato che la quantità di energia rilasciata durante una scivolata, e il periodo di tempo in cui viene rilasciato, dipendono dalla deformazione iniziale esercitata lungo la faglia; questo è, la forza applicata sulla linea di faglia, generalmente da placche tettoniche in movimento. Applicando forze di diversa grandezza al suo modello, ha scoperto che ceppi più alti innescavano rotture più veloci e ceppi più bassi innescavano rotture più lente. "Crediamo che ciò che abbiamo osservato in laboratorio si applicherebbe anche in condizioni reali, " lui dice.

Utilizzando i risultati del suo modello, Passelègue ha sviluppato equazioni che tengono conto della sollecitazione iniziale su una faglia e non solo della quantità di energia accumulata immediatamente prima di uno slittamento, che era l'approccio utilizzato in altre equazioni fino ad ora. "François è uno dei primi scienziati a misurare la velocità di rottura nelle rocce alle stesse condizioni di temperatura e pressione che si trovano in natura. Ha sviluppato un modo per modellare fisicamente i meccanismi, qualcosa che non era mai stato fatto prima. E ha dimostrato che tutti i terremoti seguono le stesse leggi della fisica, "dice Marie Violay, capo del LMR.

Passelègue avverte che il suo modello non può essere utilizzato per determinare quando o dove si verificherà un terremoto. Poiché le faglie sono troppo profonde, gli scienziati non sono ancora in grado di misurare continuamente lo sforzo sulla roccia proprio lungo una faglia. "Possiamo identificare quanta tensione deve esserci per causare una rottura, ma poiché non sappiamo quanto una faglia sia "caricata" di energia nelle profondità del sottosuolo, non possiamo prevedere la velocità di rottura".

Un'implicazione della ricerca di Passelègue è che i terremoti potrebbero non essere casuali come pensavamo. "La maggior parte delle persone pensa che faglie che sono rimaste stabili per lungo tempo non causeranno mai un terremoto serio. Ma abbiamo scoperto che qualsiasi tipo di faglia può innescare molti tipi diversi di eventi sismici. Ciò significa che una faglia apparentemente benigna potrebbe improvvisamente rompersi, con conseguente propagazione delle onde veloce e pericolosa."