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La circolazione dell’acqua nelle profondità della Terra scatena terremoti e tsunami

Scritto da Leonardo Debbia il 24.07.2020

In un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature, un team internazionale composto da scienziati di varie discipline fornisce le prove conclusive che collegano la presenza di grandi quantità d’acqua nelle profondità della Terra con i movimenti tellurici di superficie, correlando quindi l’acqua con la produzione di magmi e l’attività sismica.

Veduta dell'isola vulcanica caraibica di S. Eustachio (foto di repertorio)

Veduta dell’isola vulcanica caraibica di S. Eustachio (foto di repertorio)

Secondo questo studio, l’acqua e altri componenti volatili, quali l’anidride carbonica e lo zolfo, si sposterebbero nelle profondità del sottosuolo ed avrebbero un ruolo chiave nell’evoluzione del nostro pianeta dacchè influenzerebbero la formazione dei continenti, l’inizio della vita, la concentrazione di risorse minerarie e la distribuzione di vulcani e terremoti.

Le zone di subduzione – le regioni in cui le placche tettoniche convergono, una affondando sotto l’altra che emerge – sono da ritenersi i punti fondamentali di un ciclo in cui l’acqua gioca un ruolo fondamentale, perchè è proprio in queste zone che sono presenti grandi volumi d’acqua che entrano ed escono nel processo geodinamico, manifestandosi all’esterno con eruzioni vulcaniche e terremoti.

Pure, le modalità e le quantità d’acqua che vengono coinvolte nei processi di subduzione, nonché il loro effetto sui fenomeni fisici e sulla formazione di strutture naturali era stato finora storicamente frainteso o, quanto meno, non era stato capito appieno.

Il principale autore di questo studio, dr George Cooper, della Scuola di Scienze della Terra presso l’Università di Bristol, ha dichiarato: “Mentre le placche si spostano dal loro luogo di origine, sulle dorsali oceaniche, verso le zone di subduzione, l’acqua di mare entra nelle rocce attraverso fratture, crepe e faglie, legandosi ai loro minerali componenti. Una volta raggiunta la zona di subduzione, la placca che affonda si riscalda e subisce una compressione, che provoca a sua volta una fuoriuscita graduale dell’acqua che, una volta rilasciata, va ad abbassare il punto di fusione delle rocce circostanti, generando fluidi magmatici.

Questi magmi tendono a risalire attraverso gli strati superiori, manifestandosi con eruzioni – quasi tutte potenzialmente a carattere esplosivo – che interessano l’arco vulcanico sovrastante.

Lo stesso processo può indurre terremoti più o meno violenti e innescare possibili tsunami”.

La maggior parte degli studi precedenti si era interessata del Pacific Ring of Fire (il cosiddetto Anello di fuoco del Pacifico), mentre la recente ricerca si è concentrata soprattutto sull’Arco vulcanico delle Piccole Antille, il bordo orientale, lungo 750 chilometri, del Mar dei Caraibi.

Al progetto hanno preso parte studiosi di varie discipline (geofisici, geochimici, vulcanologi), appartenenti a diverse Università, tra cui le britanniche Durham, Southampton, Bristol, Leeds, Liverpool, Imperial College di Londra; la giamaicana West Indies University; l’Istituto di Tecnologia di Karlsruhe, Germania, e l’Istituto di fisica del Globo di Parigi.

Per valutare l’influenza dell’acqua lungo la zona di subduzione, gli scienziati hanno studiato le composizioni di boro e gli isotopi nelle inclusioni di melt (vale a dire, le piccole sacche di magma fluido intrappolato all’interno dei cristalli vulcanici).

Le firme del boro hanno rivelato un’abbondante presenza di acqua nel serpentino, minerale costituente la placca che affonda, il motivo per cui si avrebbe un particolare effetto nella regione centrale dell’Arco delle Piccole Antille.

“Le parti più umide della placca discendente sono quelle in cui sono presenti le fessure più grandi o le zone di frattura.

“Realizzando un modello numerico della storia della subduzione nella zona di frattura al di sotto delle isole, abbiamo trovato un collegamento diretto con le percentuali più alte di piccoli terremoti e le basse velocità delle onde di taglio, quelle che si propagano in presenza di fluidi nel sottosuolo”, afferma la professoressa Saskia Goes, docente di Geofisica all’Imperial College.

La storia della subduzione delle zone di frattura ricche d’acqua può spiegare perchè le isole centrali dell’arco vulcanico sono anche le più grandi e perchè, nel corso della storia geologica, hanno prodotto una quantità maggiore di magma.

“Abbiamo fornito prove conclusive che collegano le parti in entrata e in uscita del ciclo e le sue espressioni in termini di attività magmatica e attività sismica”, sostiene il dr Cooper.

“In questa ricerca abbiamo scoperto che le variazioni nelle quantità d’acqua sono correlate alla distribuzione di piccoli terremoti”, conclude il prof. Colin Macpherson, geochimico della Scuola di Scienze della Terra presso l’Università di Durham. “Ora vorremmo però sapere come questo schema di rilascio dell’acqua possa influenzare i terremoti più grandi e i possibili tsunami, agendo quindi come un sistema d’allarme”.

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