Il ciclo delle acque profonde e la relazione con terremoti e tsunami
In un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature, un team internazionale di scienziati fornisce le prove che collegano direttamente il ciclo dell’acqua della Terra profonda con la produttività magmatica e l’attività sismica.
L’acqua e altri composti organici volatili, come il biossido di carbonio e lo zolfo, hanno svolto un ruolo chiave nell’evoluzione del nostro pianeta, compresa la formazione dei continenti, l’inizio della vita, la concentrazione di risorse minerarie e la distribuzione di vulcani e terremoti.
Le zone di subduzione, in cui le placche tettoniche convergono una sotto l’altra, sono le parti più importanti del ciclo – con grandi volumi di acqua che entrano ed escono, principalmente attraverso eruzioni vulcaniche. Eppure, come (e quanta) acqua venga trasportata tramite subduzione, e il suo effetto sui pericoli naturali e sulla formazione delle risorse naturali, è stato storicamente compreso male.
Il principale autore dello studio, il Dr. George Cooper, presso la School of Earth Sciences dell’Università di Bristol, ha dichiarato: “l’acqua di mare entra nelle rocce attraverso crepe, faglie e si lega ai minerali. Al raggiungimento di una zona di subduzione, la placca che subduce si riscalda e viene schiacciata, provocando il rilascio graduale di parte, o di tutta la sua acqua. Quando l’acqua viene rilasciata, abbassa il punto di fusione delle rocce circostanti e genera magma; questo è vivace e si sposta verso l’alto, portando infine a eruzioni potenzialmente esplosive nell’arco vulcanico sovrastante. Lo stesso processo può innescare terremoti e tsunami“.
Esattamente dove e come vengano rilasciati i materiali volatili e come modifichino la roccia ospite rimane un’area di intensa ricerca.
La maggior parte degli studi si è concentrata sulla subduzione lungo l’anello di fuoco del Pacifico. Tuttavia, questa ricerca si è concentrata sulla placca atlantica e, più specificamente, sull’arco vulcanico delle Piccole Antille, situato sul bordo orientale del Mar dei Caraibi.
“Abbiamo raccolto dati su due crociere scientifiche marine della RRS James Cook, dati di stazioni sismiche che hanno registrato terremoti sotto le isole, ricerche geologiche sul campo, analisi chimiche e minerali di campioni di roccia e modellistica numerica“, ha affermato il dott. Cooper.
Per tracciare l’influenza dell’acqua lungo la zona di subduzione, gli scienziati hanno studiato composizioni di boro e piccole sacche di magma intrappolato all’interno di cristalli vulcanici. Le impronte digitali di boro hanno rivelato che la serpentina minerale ricca di acqua, contenuta nella placca che affonda, è un fornitore dominante di acqua nella regione centrale dell’arco delle Piccole Antille.
“Le parti più bagnate della placca discendente sono quelle in cui vi sono le maggiori zone di frattura. Realizzando un modello numerico della storia della subduzione della zona di frattura sotto le isole, abbiamo trovato un collegamento diretto con i tassi più alti di piccoli terremoti e basse velocità delle onde di taglio (che indicano i fluidi) nel sottosuolo“, ha affermato il prof. Saskia Goes.
Lo studio può anche spiegare perché le isole centrali dell’arco sono le più grandi e perché, nel corso della storia geologica, hanno prodotto il maggior magma.
“Il nostro studio fornisce prove conclusive che collegano direttamente le parti del ciclo di entrata e uscita dell’acqua e le sue espressioni in termini di produttività magmatica e attività sismica. Ciò può incoraggiare gli studi in altre zone di subduzione“, ha detto il dott. Cooper.
“In questa ricerca abbiamo scoperto che le variazioni nell’acqua sono correlate alla distribuzione di piccoli terremoti, ma vorremmo davvero sapere come questo schema di rilascio dell’acqua possa influenzare i grandi terremoti e relativi tsunami“, ha detto il prof. Colin Macpherson.
Il progetto VOILA riunisce un ampio team multidisciplinare di ricercatori tra cui geofisici, geochimici e geodinamici dell’Università di Durham, dell’Imperial College di Londra, dell’Università di Southampton, dell’Università di Bristol, dell’Università di Liverpool, del Karlsruhe Institute of Technology, dell’Università di Leeds, del Museo di storia naturale, Istituto di fisica del globo di Parigi e dell’Università delle Indie occidentali.
