Una termocamera sismica segue una nave da ricerca durante un’indagine sulla zona di subduzione di Hikurangi in Nuova Zelanda. Un’indagine condotta dall’Istituto di Geofisica dell’Università del Texas ha rilevato la presenza di un enorme e antico serbatoio d’acqua sepolto per chilometri sotto il fondale marino. Credito: Istituto di geofisica dell’Università del Texas/Adrian Arnulf
Un grande serbatoio d’acqua scoperto sotto il fondale oceanico vicino alla Nuova Zelanda potrebbe fornire informazioni sui meccanismi dei terremoti a scivolamento lento e dell’attività tettonica.
I ricercatori hanno scoperto l’equivalente dell’acqua di mare intrappolata nei sedimenti e nelle rocce in un altopiano vulcanico perduto che ora si trova nelle profondità della crosta terrestre. Un’immagine sismica 3D ha rivelato che l’acqua si trova a due miglia sotto il fondo dell’oceano al largo della costa della Nuova Zelanda, dove è probabile che attutisca una grave faglia sismica di fronte all’Isola del Nord del paese.
Terremoti lenti e acqua
È noto che le faglie producono terremoti lenti, chiamati eventi a scorrimento lento. Questi possono rilasciare la pressione tettonica repressa in modo innocuo per giorni e settimane. Gli scienziati vogliono sapere perché si verificano più spesso in alcuni difetti rispetto ad altri.
Si ritiene che molti terremoti a lento scorrimento siano associati all’acqua sepolta. Tuttavia, ad oggi non esiste alcuna prova geologica diretta che suggerisca l’esistenza di un serbatoio d’acqua così grande in questo particolare rift neozelandese.
L’altopiano di Hikurangi è ciò che resta di una serie di epiche 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’immagine dell’altopiano mentre subduceva nella zona di subduzione di Hikurangi in Nuova Zelanda (linea rossa). Credito: Andrew Gas
“Non possiamo ancora vedere abbastanza in profondità per sapere esattamente quale sia l’impatto sulla faglia, ma possiamo vedere che la quantità di acqua che scorre qui è molto più alta del normale”, ha detto l’autore principale Andrew Ghez, che ha condotto lo studio. Lavora come ricercatore post-dottorato presso l’Istituto di Geofisica dell’Università del Texas (UTIG).
La ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista Progresso della scienza Si basa su spedizioni sismiche e perforazioni scientifiche oceaniche guidate da ricercatori dell’UTIG.
Cerca una comprensione più profonda
Gase, ora ricercatore post-dottorato presso la Western Washington University, chiede 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. Ha detto dei grandi terremoti.
Risorse del serbatoio dell’acqua
Il sito in cui i ricercatori hanno trovato l’acqua fa parte di una vasta provincia vulcanica formatasi quando una nuvola di lava delle dimensioni di un Paese fece breccia nella superficie terrestre nell’Oceano Pacifico 125 milioni di anni fa. Questo evento fu una delle più grandi eruzioni vulcaniche conosciute sulla Terra e durò diversi milioni di anni.
Gaz ha utilizzato scansioni sismiche per costruire un’immagine 3D dell’antico altopiano vulcanico, dove ha visto sedimenti spessi e stratificati che circondano vulcani sepolti. I suoi collaboratori dell’UTIG hanno condotto esperimenti di laboratorio su campioni di roccia vulcanica e hanno scoperto che l’acqua costituiva quasi la metà del suo volume.
Un’immagine sismica dell’altopiano di Hikurangi rivela dettagli sull’interno della Terra e in cosa è costituito. 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 Gas
“La normale crosta oceanica, quando raggiunge i 7 o 10 milioni di anni, dovrebbe contenere molta meno acqua”, ha detto. La crosta oceanica nelle indagini sismiche era 10 volte più vecchia, ma rimaneva molto più umida.
Gaz ipotizza che i mari poco profondi in cui si sono verificate le eruzioni abbiano eroso alcuni vulcani trasformandoli in rocce porose e fratturate che immagazzinano acqua come una falda acquifera durante il seppellimento. Nel corso del tempo, le rocce e i loro frammenti si sono trasformati in fango, intrappolando altra acqua.
Implicazioni per la comprensione dei terremoti
Questa scoperta è importante perché gli scienziati ritengono che la pressione delle acque sotterranee possa essere un elemento chiave nel creare le condizioni che rilasciano lo stress tettonico attraverso terremoti a lento scorrimento. Ciò di solito si verifica quando i sedimenti ricchi di acqua vengono sepolti nella faglia, intrappolando l’acqua nel sottosuolo. Tuttavia, il Rift della Nuova Zelanda contiene pochi di questi tipici depositi oceanici. Invece, i ricercatori credono che gli antichi vulcani e le rocce metamorfiche – ora argillose – trasportassero grandi quantità di acqua quando la spaccatura li inghiottì.
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 davvero chiaro della relazione tra i fluidi e il modo in cui si muove una faglia tettonica, compreso il comportamento dei terremoti”, ha affermato. “Questo è qualcosa che abbiamo ipotizzato da esperimenti di laboratorio e previsto da alcune simulazioni al computer, ma ci sono pochissimi esperimenti sul campo per testarlo sulla scala delle placche tettoniche”.
Riferimento: “L’inondazione della crosta superiore ricca di origine vulcanica fornisce fluidi per una spinta superficiale e uno scorrimento lento” di Andrew C. Gas, Nathan L. Bangs, Demian M. Safar, Shushu Han, Peter K. MillerRebecca E. Bell, Ryota Arai, Stuart A. Henrys, Shuichi Kodaira, Richard Davey, Laura Fram e Daniel H.N. Parker, 16 agosto 2023, Progresso della scienza.
doi: 10.1126/sciadv.adh0150
La ricerca è stata finanziata dalla National Science Foundation degli Stati Uniti e dalle agenzie scientifiche e di ricerca di Nuova Zelanda, Giappone e Regno Unito.
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