Per la prima volta in assoluto, gli scienziati sono riusciti a osservare direttamente una zona di subduzione — il punto cruciale in cui una placca tettonica scivola e si immerge sotto un’altra — proprio nel bel mezzo di una frattura.
Questa eccezionale scoperta offre una visione senza precedenti del modo in cui la superficie terrestre si evolve nel tempo e apporta nuove e vitali informazioni sul potenziale rischio sismico che interessa la regione del Pacifico nord-occidentale.
Il ruolo cruciale delle zone di subduzione
Le zone di subduzione sono tra le strutture geologiche più potenti e dinamiche del nostro pianeta. Il loro impatto è colossale: sono responsabili del movimento dei continenti, innescano eruzioni vulcaniche e terremoti di vasta portata, e riciclano incessantemente la crosta terrestre in profondità all’interno del mantello.
Queste immense strutture tettoniche non sono destinate a durare in eterno. Se le zone di subduzione non si estinguessero, i continenti continuerebbero a scontrarsi e a fondersi, portando alla scomparsa degli oceani e cancellando gran parte della storia geologica del pianeta. Per decenni, la comunità scientifica si è interrogata sul meccanismo che porta alla fine questi sistemi colossali.
Brandon Shuck, geologo della Louisiana State University e autore principale dello studio, ha paragonato l’avvio di una zona di subduzione a uno sforzo enorme: “Avviare una zona di subduzione è come cercare di spingere un treno in salita: richiede uno sforzo enorme”. Una volta in moto, però, il processo diventa inarrestabile: “È come se il treno stesse precipitando in discesa, impossibile da fermare. Per fermarlo serve qualcosa di drammatico: in pratica, un incidente ferroviario”.
Al largo dell’Isola di Vancouver, nella celebre regione di Cascadia, gli scienziati hanno ora avuto modo di assistere proprio a questo “incidente ferroviario” in tempo reale. In quest’area, le placche Juan de Fuca ed Explorer stanno lentamente scorrendo sotto la placca nordamericana e i dati recenti indicano che l’intero sistema si sta letteralmente lacerando.
Per monitorare lo svolgersi di questo processo, i ricercatori hanno impiegato la tecnica dell’imaging sismico a riflessione, che funge essenzialmente da ecografia per l’interno della Terra, integrandola con registrazioni dettagliate dei terremoti locali. I dati sono stati acquisiti nel 2021, durante il Cascadia Seismic Imaging Experiment (CASIE21), un progetto finanziato dalla National Science Foundation.
Durante la spedizione, onde sonore sono state inviate da una nave da ricerca verso il fondale marino. Gli echi di ritorno sono stati poi captati da una linea di sensori sottomarini estesa per 15 chilometri. Le immagini elaborate hanno così rivelato la presenza di profonde fratture proprio nei punti in cui la placca oceanica sta subendo una rottura.
“Questa è la prima volta che abbiamo un quadro chiaro di una zona di subduzione colta sul fatto, mentre sta morendo”, ha spiegato Shuck. Il processo non è un’interruzione improvvisa, ma una disgregazione graduale: “Invece di spegnersi all’improvviso, la placca si sta lacerando pezzo per pezzo, creando microplacche più piccole e nuovi confini. Quindi, invece di un grande incidente ferroviario, è come guardare un treno che deraglia lentamente, un vagone alla volta.”
La prova sismica della lacerazione in corso
I ricercatori hanno identificato enormi spaccature che attraversano la placca oceanica, tra cui una notevole dislocazione in cui una sezione si è abbassata di ben cinque chilometri rispetto al resto. “C’è una faglia molto grande che sta attivamente rompendo la placca,” ha spiegato Shuck. “Non è ancora completamente staccata, ma siamo vicini a quel punto.”
Le immagini sismiche sono state corroborate dai dati relativi ai terremoti. Lungo la linea di rottura, che si estende per 75 chilometri, alcune sezioni rimangono sismicamente attive, mentre altre sono diventate silenti. Shuck ha chiarito la correlazione: “Una volta che un pezzo si è completamente staccato, non produce più terremoti perché le rocce non sono più attaccate tra loro.” L’assenza di attività sismica in alcune aree suggerisce, dunque, che specifiche sezioni della placca si siano già separate e che il divario sia in graduale allargamento nel tempo.
Lo studio ha rivelato che il meccanismo di estinzione delle zone di subduzione non avviene tramite un’unica frattura catastrofica. Al contrario, il sistema muore gradualmente attraverso un processo scientificamente definito come terminazione “episodica” o “a tratti”. Invece di rompersi in modo sincrono, l’intera placca si frammenta in sezioni più piccole.
Le faglie chiamate margini trasformi, dove le placche scorrono l’una accanto all’altra, agiscono come delle “forbici naturali”. Queste strutture sono responsabili del taglio della placca, isolando frammenti che vanno a formare nuove microplacche mentre la subduzione prosegue nelle zone adiacenti.
Man mano che la placca madre perde frammenti, si verifica una progressiva perdita di quantità di moto. Questo effetto è paragonabile al taglio dei vagoni da un treno in corsa: ogni rottura riduce la spinta verso il basso, rallentando l’intero processo di subduzione fino al suo arresto finale. Sebbene ogni singolo episodio di rottura si protragga per milioni di anni, l’insieme di queste fasi graduali segna la fine di una zona di subduzione.
Questa lenta e progressiva disgregazione offre una spiegazione logica per alcune caratteristiche enigmatiche del passato geologico della Terra, come i frammenti abbandonati di antiche placche tettoniche o l’improvvisa comparsa di attività vulcanica in luoghi altrimenti inattesi. Un esempio lampante si trova al largo della Bassa California, dove i ricercatori hanno da tempo identificato le microplacche fossili, resti della placca di Farallon. Il meccanismo esatto dietro questi frammenti era un mistero, ma la regione della Cascadia offre ora una visione diretta su come avviene questo processo: non tramite un collasso improvviso, ma attraverso lacerazioni graduali e ripetute.
I vulcani e rimodellamento del pianeta
La rottura di una placca tettonica non comporta semplicemente l’arresto del movimento, ma dà il via a un esteso processo di rimodellamento del pianeta. Ogni frammento che si stacca ha il potenziale di aprire delle vere e proprie “finestre a lastre”. Attraverso queste aperture, il materiale caldo proveniente dal mantello può risalire verso la superficie, innescando esplosioni localizzate di attività vulcanica.
Nel corso del tempo geologico, si assiste alla formazione di nuove microplacche, allo spostamento di quelle preesistenti e alla conseguente ridefinizione dei confini tettonici. “È una rottura progressiva, un episodio alla volta,” ha confermato Shuck. “E questo corrisponde in modo eccellente a ciò che osserviamo nella documentazione geologica, dove le rocce vulcaniche diventano progressivamente più giovani o più vecchie in una sequenza che riflette questa lacerazione graduale.”
Guardando al futuro, gli scienziati si stanno concentrando sullo studio di due aspetti fondamentali. Il primo è se un terremoto di forte intensità possa effettivamente causare la rottura definitiva di una di queste fratture appena formate. Il secondo riguarda la possibilità che le fratture possano alterare il modo in cui l’energia sismica si propaga all’interno della regione.
Sebbene la scoperta delle fratture migliori in modo sostanziale i modelli per la comprensione del comportamento dei sistemi di faglie complessi, è importante sottolineare che essa non modifica in modo significativo il rischio a breve termine per il Pacifico nord-occidentale. La regione di Cascadia mantiene intatta la sua capacità di generare terremoti e tsunami di grandi dimensioni.
Comprendere come queste lacerazioni recentemente identificate influenzeranno le fratture future aiuterà in modo cruciale a perfezionare le valutazioni dei rischi e ad approfondire la nostra conoscenza di come i motori geologici più potenti della Terra giungano, infine, alla loro conclusione.
Lo studio è stato pubblicato su Science Advances.
