All’inizio del 2016, senza nessun avviso, si è abbattuto silenziosamente uno sciame sismico nella California meridionale. I terremoti non si verificano tutti i giorni e la maggior parte sono troppo leggeri per essere percepiti dall’uomo, ma mese dopo mese la terra californiana continuava a tremare.
Nella primavera del 2018, migliaia di terremoti di lieve entità sono stati misurati ogni mese, altri invece erano abbastanza grandi da far oscillare le lampade e mettere in allarme i cittadini californiani. Negli ultimi quattro anni ci sono state più di 22.000 scosse, eppure le ragioni di un’attività sismica così frequente rimanevano sconosciute.
Osservando immagini ad alta risoluzione della crosta terrestre gli scienziati hanno cercato di dare una spiegazione al fenomeno dello sciame sismico.
Con l’ausilio di un algoritmo capace di individuare le posizioni e i tempi delle piccole scosse, gli studiosi sono stati capaci di sviluppare un ritratto incredibilmente dettagliato dell’attività dello sciame sismico mentre era in atto lungo una rete di fratture.
Questa immagine interna della progressione del fenomeno sismico suggerisce che il la sequenza di terremoti è stata innescata da fluidi che venivano iniettati naturalmente in un sistema di faglie. Lo studio ha rilevato che i fluidi possono svolgere un ruolo importante nello stimolare altri sciami rilevati in tutto il mondo e che il metodo utilizzato potrebbe essere utile per migliorare l’analisi sismica globale.
“I dettagli qui sono incredibili. Questo tipo di lavoro è all’avanguardia ed è indice dei progressi la scienza“. Ha affermato la sismologaElizabeth Vanacore della rete sismica di Puerto Rico presso l’Università di Puerto Rico a Mayagüez.
Lungo una superficie di faglia, le fessure nella crosta terrestre erano un tempo immaginate come strutture semplici, ma “in realtà, i piani di faglia sono luoghi molto complicati“, afferma Emily Roland, sismologa marina dell’Università di Washington. Alcune rocce possono piegarsi, altre si incrociano sotto terra. Le fratture analizzate nel nuovo studio si intrecciano in un labirinto sotterraneo che si estende su diverse miglia.
Lo sciame sismico che ha rivelato questa intricata struttura è passato inosservato sino al 2017, quando un’ e-mail di un cittadino curioso è arrivata nella cassetta delle lettere della rete sismica della California meridionale. Quell’e-mail richiedeva informazioni su un gruppo di terremoti lievi che hanno interessato un tratto scarsamente popolato dello stato.
Uno sguardo superficiale alla regione non ha rivelato nulla di straordinario, afferma Zachary Ross, geofisico del California Institute of Technology che ha guidato lo studio, pubblicato il 18 giugno sulla rivista Science.
Situato a circa 10 miglia dal piano di faglia altamente attiva di San Jacinto, l’area è frequentemente soggetta a piccoli tremori. Ma scavando più a fondo nella storia sismica della regione, i ricercatori hanno capito che l’autore dell’e-mail era interessato a qualcosa: a partire da quasi un anno prima, nel 2016, uno sciame di piccoli terremoti si era increspato lungo il bordo della riserva degli indiani della banda di cahuilla.
Questi sciami di piccoli terremoti sono distinti dai grandi terremoti, che spesso seguono uno schema familiare: un evento intenso, o shock principale, è seguito da una serie di scosse di assestamento che si assottigliano in magnitudo e frequenza per un periodo di tempo prevedibile.
Mentre alcuni sciami sono associati a fenomeni vulcanici, altri si manifestano in luoghi lontani da qualsiasi attività importante. Il potenziale di distruzione di questi eventi varia ampiamente. Lo sciame di Cahuilla ha scatenato terremoti dall’inizio del 2016 fino allo scorso anno, ma tutte le scosse sono state un po’ ridotte e non hanno mai generato danni significativi in quattro anni.
Utilizzando un algoritmo capace di riconoscere le diverse tipologie di sciami sismici, gli studiosi hanno potuto osservare come sia straordinariamente complesso lo sciame di Cahuilla.
I ricercatori hanno concluso che un serbatoio di fluido, come acqua o anidride carbonica liquida, indugiò sotto la struttura della faglia. Per molti anni, quel fluido è stato sigillato dal sistema di faglia, ma nel 2016 qualcosa ha rotto il divario roccioso. Il fluido è stato iniettato nell’anomalia, alterando le pressioni del sistema e lubrificando le crepe, che ha innescato i primi terremoti dello sciame a circa cinque miglia di profondità.
Nei mesi seguenti lo sciame di è spostato lentamente verso l’alto e verso l’esterno dal suo punto di partenza. Un fronte radiante di terremoti si è aperto a ventaglio lungo le fratture sotterranee nella roccia, esattamente come si diffonde un fluido. Alcuni percorsi d del terremoto si sono conclusi probabilmente quando i fluidi hanno raggiunto la fine di una crepa. Altre volte, i terremoti sembravano fermarsi a un confine, migrando lateralmente prima di riprendere la loro traiettoria, come un fiume che scorre attorno a una roccia.
Nell’agosto 2018, quasi tre anni dopo l’inizio dello sciame, un blocco particolarmente rigido sembrava bloccare la progressione verso l’alto del fluido. I terremoti hanno preso una svolta prima di trovare un nuovo percorso per riprendere la loro diffusione verso la superficie. È stato allora che il flusso ha scatenato il più grande terremoto misurato nello sciame: un evento di magnitudo 4.4. La scossa tellurica è stata un “enorme calcio al sistema“, ha spiegato Ross, innescando un picco di piccoli terremoti in un’ultima esplosione di energia prima che lo sciame si estinguesse.
Lo studio fornisce un quadro convincente dei fluidi che si precipitano in un piano di faglia e lo scuotono per quattro anni attraverso la roccia sotto la California meridionale. Iniezioni simili di liquido possono causare molti altri sciami in tutto il mondo, anche se ci sono probabilmente molteplici cause.
“Ogni sciame, ogni area tettonica, ha le sue stranezze, la sua identità”, dice Vanacore. Sciami a Puerto Rico, ad esempio, rimbombano relativamente in profondità sotto la superficie e potrebbero essere il risultato di una goccia in una placca tettonica mentre si immerge sottoterra.
La ricerca mostra anche come un algoritmo può aiutare i geologi a dipingere un quadro dettagliato dei regni sotterranei del nostro pianeta.
Ogni terremoto è come un punto di un dipinto di pointillisme: studiando solo i terremoti più grandi, si osserva solo una quantità di punti, ma riempiendo i piccoli tremori, inizia a emergere un ritratto completo della fisica complessa dietro i molti scricchiolii e fremiti del nostro pianeta.
