Un deposito d’acqua sottomarino potrebbe spiegare i terremoti della Nuova Zelanda

Un significativo serbatoio d’acqua scoperto sotto il fondale oceanico vicino alla Nuova Zelanda potrebbe offrire spunti sulla meccanica dei terremoti a scivolamento lento e sull’attività tettonica

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Un deposito d'acqua sottomarino potrebbe spiegare i terremoti della Nuova Zelanda
Un deposito d'acqua sottomarino potrebbe spiegare i terremoti della Nuova Zelanda

I ricercatori hanno scoperto un enorme serbatoio d’acqua racchiuso nei sedimenti e nelle rocce di un altopiano vulcanico che si trova nelle profondità della crosta terrestre. Rivelato tramite un’immagine sismica 3D, l’acqua si trova a circa tre chilometri di profondità sotto il fondale oceanico al largo della costa della Nuova Zelanda, dove potrebbe smorzare una grave faglia sismica che si affaccia sull’Isola del Nord del paese.

Terremoti a lento scorrimento e acqua

La faglia è nota per produrre terremoti a movimento lento, chiamati eventi a scorrimento lento. Questi possono rilasciare la pressione tettonica in modo innocuo per giorni e settimane. Gli scienziati vogliono sapere perché questo fenomeno si verifica più spesso in alcune faglie rispetto ad altre.

Si ritiene che molti terremoti a scivolamento lento siano collegati a depositi sotterranei di acqua, tuttavia, fino ad ora non c’erano prove geologiche dirette che suggerissero l’esistenza di un deposito così grande in questa particolare faglia della Nuova Zelanda.

Mappa dell'altopiano di Hikurangi
L’altopiano di Hikurangi è ciò che resta di una serie di enormi eruzioni vulcaniche iniziate 125 milioni di anni fa nell’Oceano Pacifico. Una recente indagine sismica (rettangolo rosso) condotta dall’Istituto di geofisica dell’Università del Texas ha ripreso l’altopiano mentre sprofonda nella zona di subduzione di Hikurangi in Nuova Zelanda (linea rossa). Credito: Andrew Gase

Non possiamo ancora vedere abbastanza in profondità per conoscere esattamente l’effetto sulla faglia, ma possiamo vedere che la quantità di acqua che sta scendendo, qui è in realtà molto più alta del normale“, ha detto l’autore principale dello studio, Andrew Gase, che ha fatto il lavoro come ricercatore post-dottorato presso l’Istituto di Geofisica dell’Università del Texas (UTIG).

La ricerca è stata pubblicata di recente sulla rivista Science Advances e si basa su crociere sismiche e perforazioni oceaniche scientifiche guidate dai ricercatori dell’UTIG.



Gase, che ora è ricercatore post-dottorato presso la Western Washington University, vorrebbe perforazioni più profonde per scoprire dove finisce l’acqua in modo che i ricercatori possano determinare se influisce sulla pressione attorno alla faglia: un’informazione importante che potrebbe portare a una comprensione più precisa dei grandi terremoti.

Origini del bacino idrico

Il sito in cui i ricercatori hanno trovato l’acqua fa parte di una vasta provincia vulcanica che si è formata quando un pennacchio di lava delle dimensioni degli Stati Uniti ha fatto breccia nella superficie terrestre sotto l’Oceano Pacifico 125 milioni di anni fa. L’evento fu una delle più grandi eruzioni vulcaniche note avvenute sulla Terra e durò per diversi milioni di anni.

Gase ha utilizzato le scansioni sismiche per costruire un’immagine 3D dell’antico altopiano vulcanico in cui ha visto sedimenti spessi e stratificati che circondano i vulcani sepolti. I suoi collaboratori dell’UTIG hanno condotto esperimenti di laboratorio su campioni di roccia vulcanica e hanno scoperto che l’acqua costituisce quasi la metà del suo volume.

Profilo sismico dell'altopiano di Hikurangi
Un’immagine sismica dell’altopiano di Hikurangi rivela dettagli sull’interno della Terra e di cosa è fatto. Lo strato blu-verde sotto la linea gialla mostra l’acqua sepolta nelle rocce. I ricercatori dell’Istituto di geofisica dell’Università del Texas ritengono che l’acqua potrebbe smorzare i terremoti nella vicina zona di subduzione di Hikurangi. Credito: Andrew Gase

La normale crosta oceanica, dopo circa 7 o 10 milioni di anni, dovrebbe contenere molta meno acqua“, ha detto. La crosta oceanica nelle scansioni sismiche è risultata dieci volte più vecchia, ma è rimasta molto più umida.

Gase ipotizza che i mari poco profondi in cui hanno avuto luogo le eruzioni abbiano eroso alcuni dei vulcani trasformandoli in una roccia porosa e frantumata che ha immagazzinato l’acqua come una falda acquifera mentre venivano sepolti. Nel corso del tempo, la roccia e i frammenti rocciosi si sono trasformati in argilla, trattenendo ancora più acqua.

Le implicazioni per la comprensione dei terremoti

La scoperta è importante perché gli scienziati ritengono che la pressione dell’acqua sotterranea possa essere un ingrediente chiave nel creare condizioni che rilasciano lo stress tettonico attraverso terremoti a lento scorrimento. Ciò di solito accade quando i sedimenti ricchi di acqua vengono sepolti nella faglia, intrappolando l’acqua nel sottosuolo. Tuttavia, la faglia della Nuova Zelanda contiene poco di questo tipico sedimento oceanico. Invece, i ricercatori pensano che gli antichi vulcani e le rocce trasformate – ora argille – trasportano grandi volumi di acqua mentre vengono inghiottiti dalla faglia.

Il direttore dell’UTIG Demian Saffer, coautore dello studio e co-capo scienziato della missione di perforazione scientifica, ha affermato che i risultati suggeriscono che altre faglie sismiche in tutto il mondo potrebbero trovarsi in situazioni simili.

È un esempio molto chiaro della correlazione tra i fluidi e lo stile del movimento delle faglie tettoniche, compreso il comportamento dei terremoti“, ha affermato. “Questo è qualcosa che abbiamo ipotizzato da esperimenti di laboratorio ed è previsto da alcune simulazioni al computer, ma ci sono pochissimi esperimenti in campo chiaro per testare l’ipotesi sulla scala di una placca tettonica“.

Riferimento: “Subducting volcaniclastic-rich upper crust supplies fluids for shallow megathrust and slow slip” di Andrew C. Gase, Nathan L. Bangs, Demian M. Saffer, Shuoshuo Han, Peter K. Miller, Rebecca E. Bell, Ryuta Arai, Stuart A. Henrys, Shuichi Kodaira, Richard Davy, Laura Frahm e Daniel HN Barker, 16 agosto 2023,  Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.adh0150

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