Anche se la faglia di Sant'Andrea non ha mai provocato un grande terremoto storico, su scale temporali più lunghe potrebbe ospitare grandi eventi tellurici
La maggior parte delle persone ha sentito parlare della faglia di Sant'Andrea. È il mostro lungo 800 miglia che fende la California da sud a nord, mentre due placche tettoniche si macinano lentamente l'una contro l'altra, minacciando di produrre grandi terremoti. Meno noto è il fatto che la faglia di Sant'Andrea comprende tre grandi sezioni che possono muoversi indipendentemente. Tutte le tre sezioni cercano di passare l'una accanto all'altra in direzioni opposte, come due mani che si sfregano l'una contro l'altra. Nelle sezioni meridionale e settentrionale, le placche sono bloccate per la maggior parte del tempo, ferme insieme in un pericoloso immobile abbraccio.
Ciò fa sì che le sollecitazioni si costruiscano nel corso di anni, decenni o secoli. Finalmente arriva un punto di rottura; le due parti barcollano violentemente l'una sull'altra e c'è un terremoto. Tuttavia nella sezione centrale, che separa le altre due, le placche scivolano l'una sull'altra a una velocità costante di circa 26 millimetri ogni anno. Questo impedisce la formazione di stress e non ci sono grandi terremoti. Questo è chiamato aseismic creep. (1)
Almeno questa è la storia che la maggior parte degli scienziati ha raccontato finora. Ora, uno studio di rocce perforate da quasi 3,3 chilometri sotto la superficie suggerisce che la sezione centrale ha ospitato molti terremoti importanti, inclusi alcuni che avrebbero potuto essere abbastanza recenti. Lo studio, che utilizza nuovi metodi di analisi chimica per misurare il riscaldamento delle rocce durante i terremoti preistorici, è stato pubblicato dalla rivista Geology. (2)
«Ciò significa che possiamo ottenere terremoti più grandi nella sezione centrale di quanto pensassimo», ha affermato la dottoressa Genevieve Coffey, (3) l'autrice principale che ha condotto la ricerca come studentessa laureata presso la Columbia University’s Lamont-Doherty Earth Observatory. «Dovremmo essere consapevoli che c'è questo potenziale, che non è sempre solo un continuo strisciamento».
Le sezioni della faglia di Sant'Andrea hanno prodotto nella storia terremoti devastanti. La sezione settentrionale ha ospitato il catastrofico terremoto di magnitudo 7,9 di San Francisco del 1906, che ha ucciso 3.000 persone e raso al suolo gran parte della città. Inoltre, il terremoto di magnitudo 6.9 Loma Prieta del 1989, che uccise più di 60 persone e fece crollare un'importante autostrada sopraelevata. La sezione meridionale ha causato il terremoto di magnitudo 6.7 Northridge del 1994 vicino a Los Angeles, uccidendo anche circa 60 persone. Molti scienziati ritengono che la faglia di Sant'Andrea stia accumulando energia per un evento tellurico simile a quello avvenuto nel 1906.
La sezione centrale, invece, appare innocua. Solo una piccola area, vicino al suo capolinea meridionale, è nota per produrre veri terremoti. Lì, eventi di magnitudo 6, non così pericolosi per la maggior parte degli standard, si verificano circa ogni 20 anni. A causa della loro regolarità, gli scienziati che sperano di studiare indizi che potrebbero segnalare un terremoto in arrivo hanno allestito un grande osservatorio in cima alla faglia vicino alla città di Parkfield. È dotato di un pozzo profondo 3,2 chilometri da cui sono state recuperate le carote di roccia e strumenti di monitoraggio sopra e sotto terra. Era roccia proveniente dal fondo del pozzo che la dottoressa Genevieve Coffey e i suoi colleghi hanno analizzato.
Quando le faglie dei terremoti scivolano, l'attrito lungo le parti mobili può far aumentare le temperature di centinaia di gradi al di sopra di quelle delle rocce circostanti. Questo surriscaldamento delle rocce altera la composizione dei composti organici in eventuali formazioni sedimentarie lungo il percorso della faglia. Di recente, i coautori dello studio, il dottor Pratigya Polissar (4) e la dottoressa Heather M. Savage (5) hanno scoperto come sfruttare questi cosiddetti biomarcatori, utilizzando le composizioni alterate per mappare i terremoti preistorici. Dicono che calcolando il grado di riscaldamento nella roccia, possono individuare eventi passati e stimare fino a che punto si è spostata la faglia; da questo, possono approssimativamente estrapolare le dimensioni dei terremoti risultanti. A Lamont-Doherty, hanno perfezionato il metodo nel nord-est degli Stati Uniti, in Alaska e al largo del Giappone.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno trovato molte di queste composizioni alterate in una fascia di roccia sedimentaria altamente disturbata situata tra 3192 e 3196 metri sotto la superficie. In tutto, dicono che il materiale nerastro e friabile mostra segni di oltre 100 terremoti. Nella maggior parte dei casi, la faglia sembra essere risalita per più di 1,5 metri. Ciò si tradurrebbe in almeno un terremoto di magnitudo 6,9, la dimensione degli eventi distruttivi di Loma Prieta e Northridge. Ma molti avrebbero potuto essere più devastanti, affermano i ricercatori, perché il loro metodo per stimare la magnitudo dei terremoti è ancora in evoluzione. I ricercatori parlano di una ipotetica somiglianza di questi eventi sismici con gli episodi tellurici di San Andrea, incluso quello che ha distrutto San Francisco.
L'attuale modello ufficiale di rischio sismico della California, (6) utilizzato per stabilire i regolamenti edilizi e le tariffe assicurative, include la remota possibilità di una grande rottura della sezione centrale. (7) Ma l'inclusione di questa possibilità, raggiunta attraverso calcoli matematici, era controversa, data la mancanza di prove per un tale evento precedente. Il nuovo studio sembra essere il primo a indicare che tali terremoti si sono effettivamente verificati qui. Gli autori affermano che potrebbero aver avuto origine nella sezione centrale, o forse più probabilmente, iniziare a nord oppure a sud e migrare attraverso la parte centrale.
Allora, quando sono accaduti questi terremoti? Le trincee scavate dai paleosismologi nella sezione centrale non hanno rivelato strati di suolo disturbati che indicherebbero terremoti che hanno rotto la superficie negli ultimi 2.000 anni, circa il limite per il rilevamento utilizzando quel metodo in questa regione. Ma 2000 anni sono un battito di ciglia in termini geologici. E negli scavi potrebbe mancare un numero qualsiasi di terremoti che potrebbero non aver necessariamente rotto la superficie in siti specifici.
I ricercatori hanno utilizzato una seconda nuova tecnica per rispondere a questa domanda. I biomarcatori corrono lungo bande molto strette, da microscopiche a solo un paio di centimetri di larghezza. A pochi centimetri o piedi di distanza, la roccia si riscalda solo quanto basta per espellere parte o tutto il gas argon naturalmente presente lì. Convenientemente per gli autori, altri scienziati hanno a lungo utilizzato il rapporto tra potassio radioattivo e argon, in cui il potassio decade lentamente, per misurare l'età delle rocce. (8) Più argon è paragonato al potassio, più vecchia è la roccia. Pertanto, se parte o tutto l'argon viene espulso dal calore indotto dal terremoto, l' “orologio” radioattivo viene ripristinato e la roccia appare più giovane della roccia identica vicina che non è stata riscaldata.
Questo è esattamente ciò che il team ha trovato. I sedimenti che hanno studiato si sono formati decine di milioni di anni fa in un antico bacino del Pacifico che fu subdotto sotto la California. Tuttavia, l'età delle rocce che circondano le sottili zone di scorrimento del terremoto è risultata pari a 3,2 milioni di anni dall'orologio potassio-argon. Questo stabilisce un lasso di tempo, ma solo vago, perché gli scienziati non sanno ancora come giudicare la quantità di argon che è stata espulsa e quindi quanto completamente l'orologio potrebbe essere stato ripristinato. Ciò significa che 3,2 milioni di anni sono solo un limite di età superiore per i terremoti più recenti, ha affermato Coffey; in effetti, alcuni potrebbero aver avuto luogo solo poche centinaia o poche migliaia di anni fa, ha detto. Il gruppo sta ora lavorando a un nuovo progetto per affinare le interpretazioni dell'età.
«In definitiva, il nostro lavoro indica il potenziale di terremoti di magnitudo maggiore nella California centrale e sottolinea l'importanza di includere la faglia centrale di San Andrea e altre faglie striscianti nell'analisi del rischio sismico», scrivono gli autori.
Il dottor William Ellsworth, (9) un geofisico della Stanford University che ha condotto la ricerca sul sito di perforazione, ha sottolineato che «mentre un possibile grande terremoto è incluso nella valutazione ufficiale del rischio dello stato, La maggior parte degli scienziati dei terremoti pensa che si verifichino raramente, poiché la deformazione tettonica non si sta accumulando a tassi significativi, se non del tutto, lungo esso in questo momento».
Il dottor Morgan Page, un sismologo dell'US Geological Survey che è stato coautore della valutazione del rischio, ha affermato che lo studio apre nuove strade. Egli spiega che «La sezione strisciante è un posto difficile per fare paleosismologia, perché le prove di terremoti possono essere facilmente cancellate dallo strisciamento. Se questo regge, questa è la prima prova di una grande rottura sismica in questa parte della faglia». Ha detto che se un grande terremoto può strappare la sezione strisciante, significa che esiste la possibilità, anche se remota, che si possa iniziare all'estremità meridionale della faglia di Sant'Andrea a viaggiare attraverso la sezione centrale e continuare fino alla fine della sezione settentrionale, il cosiddetto “Big One” su cui la gente ama speculare. «Sono entusiasta di questa nuova prova e spero che possiamo usarla per vincolare meglio questa parte del nostro modello».
Quanto dovrebbe preoccupare i californiani? «Le persone non dovrebbero essere allarmate», ha detto il dottor Stephen Ellis Cox (10) geologo presso il Lamont-Doherty e coautore dello studio Stephen Cox. «I codici edilizi in California ora sono abbastanza aggiornati. Gli eventi sismici sono inevitabili. Lavorare in questo modo ci aiuta a capire qual'è l'evento più grande possibile e aiuta tutti a prepararsi».
Gli altri coautori dello studio sono: Sidney Hemming e Gisela Winckler del Lamont-Doherty, e Kelly Bradbury dell'Utah State University. Genevieve Coffey lavora attualmente alla New Zealand’s GNS Science; Pratigya Polissar e Heather Savage prestano servizio presso l'University of California Santa Cruz.
Riferimenti:
(1) Creep
(2) History of earthquakes along the creeping section of the San Andreas fault, California, USA
(3) Genevieve Coffey
(6) California earthquake hazard model (UCERF3)
(7) A Synoptic View of the Third Uniform California Earthquake Rupture Forecast (UCERF3)
(10) Stephen Ellis Cox
Descrizione foto:
Foto sinistra: Faglia di San Andreas in California. In giallo è la sezione centrale “strisciante”, oggetto di un nuovo studio. Campioni di roccia da quasi 2 miglia di profondità sono stati prelevati presso l'Osservatorio della faglia di San Andreas a Depth, o SAFOD, contrassegnato dalla stella rossa. - Credit: Adattato da Coffey et al., Geology, 2022.
Foto destra: Foto al microscopio ingrandita di roccia sedimentaria che è stata modificata strutturalmente durante un terremoto. Lo strato di scivolamento (parte verde) è stato riscaldato durante il movimento di faglia. Il campo visivo effettivo è solo di circa un millimetro. - Credit: Kelly Bradbury/Università statale dello Utah.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: A Slow-Motion Section of the San Andreas Fault May Not Be So Harmless After All