Un terremoto tira l'altro: primi studi sui meccanismi di comunicazione tra terremoti

Fino ad ora era soltanto un'ipotesi: forse i sismi più violenti "si parlano", innescando scosse anche in luoghi molto lontani tra loro. Ora le nuove ricerche ci dicono che un rapporto c'è. Anche se molto complesso.

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Scene di distruzione in Giappone, dopo il terremoto dell'11 marzo 2011.

A volte la Terra sembra svegliarsi da un sonno profondo, scossa da tremori che rimbalzano da un luogo all’altro del pianeta. Il 29 settembre 2009, per esempio, alle 19:48 ora italiana, un terremoto di magnitudo 8.1 ha scosso le isole Samoa, nell’Oceano Pacifico, causando decine di vittime e generando un violento tsunami che ha attraversato l'intero oceano.

 

focus.it: i terremoti
Questo articolo, tratto da Focus 206 (dicembre 2009, disponibile solo in digitale), è parte dell'Archivio Storico di focus.it: per altre notizie e studi sullo stesso tema, vedi Scienze della Terra, geofisica: i terremoti.

Sedici ore dopo, un altro violento sisma, di magnitudo 7.6, ha colpito l’area meridionale di Sumatra, a circa 10.000 km di distanza, provocando centinaia di morti. Poi è stata la volta delle isole Vanuatu, a 2.000 km da Samoa nella stessa direzione di Sumatra, colpite da un sisma di magnitudo 7.3, cioè simile a quello d’Abruzzo (2008-2012).

 

Abbastanza simile il caso del terremoto a Sumatra (11 aprile 2011) seguito 2 giorni dopo da un piccolo sisma a Palermo. Quale filo lega questa sorprendente sequenza di eventi? È possibile che un sisma in Turchia, per esempio, possa provocarne uno in Italia? E si può arrivare, almeno in casi come questi, a prevedere l’arrivo di un terremoto e quindi a evacuare la popolazione nelle aree interessate?

 

Sumatra e California: terremoti che si parlano
Nello schema, il modo in cui il terremoto di Sumatra del 2004 avrebbe alterato l’attività sismica in California.

 

Nuove ipotesi. Fino all'inizio degli Anni 2000 la risposta dei geologi a queste domande sarebbe stata una sola: assolutamente no! Non c’è alcun nesso tra terremoti che si verificano in luoghi così diversi e lontani, perché ogni sisma è un evento a sé, scollegato da ogni altro. Più precisamente, non ci sono connessioni tra terremoti che avvengono su faglie (cioè grandi fratture del terreno) diverse.

 

I terremoti, infatti, si formano perché la crosta terrestre è divisa in grandi "zattere", le placche tettoniche, che si spostano lentamente nel corso dei millenni generando tensioni lungo le zone di contatto: sono queste tensioni a causare i terremoti. Già da tempo si sa che i sismi più intensi generano repliche di minore intensità lungo la stessa faglia; ma fino a una decina di anni fa, appunto, si riteneva impossibile che faglie diverse “si parlassero”, ossia che un terremoto avvenuto lungo una faglia potesse provocarne un altro in un’altra faglia.

 

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La superficie della Terra, dalla crosta al mantello superiore, poggia su di una quarantina di placche, tra grandi e piccole. È possibile che davanti al Portogallo si stia formando una nuova placca (vedi su focus.it). | WikiMedia

 

Spostamento di energia. Ora, invece, si sospetta che ciò possa effettivamente accadere. Da questo punto di vista, una delle aree più "interessanti" del pianeta è la faglia nord anatolica, in Turchia.

 

Questa lunga frattura, che si estende per circa 1.200 km dal Caucaso al Mar Egeo, è composta da molte faglie che, secondo le teorie tradizionali, non dovrebbero “comunicare” tra loro. I terremoti in questa zona, in altre parole, dovrebbero avvenire in modo del tutto casuale, come se l’epicentro di ogni scossa fosse deciso con un lancio di dado.

 

Invece, i 9 terremoti intensi, di magnitudo superiore a 7, che si sono susseguiti nell’area dal 1939 al 1999 si sono spostati con regolarità nel tempo da oriente verso occidente: segno che non avvenivano "a caso", ma che erano collegati tra loro. Come?

 

SCENARI COMPLESSI - Vulcani: terremoti ed eruzioni vulcaniche?

Gli studi più recenti suggeriscono che i terremoti possono, in alcuni casi, indurre altri terremoti, ma possono anche innescare eruzioni vulcaniche? Improbabile, affermano gli esperti, e tuttavia...

 

Mix esplosivo. L’imponente eruzione del monte Pinatubo nelle Filippine del 1991, per esempio, potrebbe essere stata innescata da un sisma di magnitudo 7.7 avvenuto il 16 luglio del 1990: «L’energia rilasciata dal sisma potrebbe aver agito sul serbatoio magmatico con una pressione di circa 1 atmosfera, sufficiente per miscelare due tipi di magmi diversi in un mix che ha portato all’esplosione», spiega Bartolome Bautista, dell’Istituto filippino di vulcanologia e sismologia.

 

Risvegli. Un altro esempio è il sisma del 1975 a Big Island, Hawaii (magnitudo 7.2), che meno di un'ora dopo avrebbe innescato l’eruzione del vulcano Kilauea. E, nel 1995, un sisma di magnitudo 5.6 in Kamchatka (Russia) ha forse innescato l’eruzione del vulcano Karymsky e della caldera Akademia Nauk, fino ad allora considerata estinta.

 

Secondo Ross Stein, geologo dell’USGS (il servizio geologico americano) e pioniere di questi studi, l’energia prodotta da un sisma lungo la faglia nord anatolica si riversa via via più a ovest, aumentando lo stress nelle faglie vicine, che successivamente provocano altri terremoti. «Di solito, quando una faglia si muove producendo un sisma, riduce lo stress che si è accumulato al suo interno, ma lo aumenta in un altro luogo» spiega Stein.

 

I sismologi potrebbero dunque avere un mezzo in più per calcolare il rischio sismico: un terremoto in una zona potrebbe in alcuni casi far aumentare il rischio che un altro sisma avvenga in una zona adiacente. Secondo il ricercatore, alcune faglie possono mettersi in movimento se sono sollecitate, addirittura, da pressioni non superiori a quella di uno pneumatico.

 

Spostamento di stress. Seguendo questa traccia, uno dei terremoti più studiati è quello avvenuto a Landers, in California, il 28 giugno 1992, di magnitudo 7.3: tre ore dopo si verificò un sisma di magnitudo 6.5 a Big Bear, a 45 km di distanza. Una "semplice" scossa di assestamento? No, perché Big Bear, anche se è vicino a Landers, si trova su una faglia diversa: secondo le vecchie teorie tra i due terremoti non poteva esserci alcun legame. E invece i calcoli e le simulazioni hanno dato ragione a Stein: il primo terremoto avrebbe fatto aumentare lo stress delle rocce proprio nell’area di Big Bear.

 

 

Approfondendo questa ipotesi, Tom Parson, anch’egli del servizio geologico Usa, ha calcolato che un centinaio di terremoti con magnitudo superiore a 7, succedutisi in un arco di tempo di 25 anni, avrebbero innescato circa 1.200 terremoti meno intensi (magnitudo superiore a 5) nel raggio di 250 km dall’evento principale: scosse che non si potevano considerare di assestamento, ma piuttosto, in accordo con la visione di Stein, una conseguenza dello spostamento dello stress sismico da una faglia all'altra. «L’energia rilasciata da un sisma può propagarsi per migliaia di chilometri», aggiunge Thomas Henyey, geologo presso l’Università della Southern California di Los Angeles: «il terremoto del 2002 di magnitudo 7.8 che colpì la faglia Denali in Alaska, per esempio, fece sussultare la faglia Wasatch nello Utah, così come alcune faglie di Yellowstone.»

 

Da Sumatra alla California. Ad avvalorare le teorie di Stein ci sono anche gli studi di Taka’aki Taira, dell’Università della California a Berkeley, il quale da anni concentra le sue ricerche lungo la faglia di San Andreas.

 

Questa complessa frattura degli Stati Uniti occidentali è la più studiata e controllata del pianeta, al punto che numerosi sismometri ne seguono ogni più piccolo tremore anche a migliaia di metri sotto la superficie terrestre. «Negli anni, le ricerche hanno messo in luce che i terremoti all’interno della faglia avvengono con frequenze definite», spiega Taira, «ma dopo il sisma di Sumatra del 2004 abbiamo notato che la frequenza dei sismi è aumentata, anche se è diminuita la loro magnitudo.»

 

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Nell'immagine: epicentro (punto in superficie sulla verticale dell'ipocentro del sisma); fault, frattura, faglia; S-wave e P-wave, onde S (le più distruttive) e onde P; sensori sismici distanziati 9-16 km l'uno dall'altro. Per approfondire: ShakeAlert, il sistema di allerta sismico che ha salvato migliaia di vite in Messico. | Erin Burkett (USGS), Jeff Goertzen (Orange County Register)

 

Secondo Taira le onde sismiche provenienti da Sumatra avrebbero scosso le falde acquifere facendo confluire acqua all’interno delle fratture sotterranee della faglia di San Andreas, con l’effetto di lubrificarle: per questo gli stress accumulati nella faglia sarebbero poi stati rilasciati più frequentemente con sismi a bassa intensità.

 

Rocce alterate. «Le prove che, almeno a livello locale, vi sia una relazione tra sismi sono così ampie che l’idea è sempre più accettata dalla comunità scientifica», commenta Antonio Piersanti, dirigente di ricerca dell’Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia: «ora si sta cercando di capire come avviene tale relazione.»

 

Una possibilità, secondo Piersanti, è che, semplicemente, ci sia un trasferimento di energia, secondo lo schema ipotizzato da Stein per la Turchia. Un’altra possibilità è che, in alcuni casi, sia importante il ruolo dell’acqua nelle faglie, come suggeriscono gli studi di Taira in California. In altri casi ancora bisognerebbe considerare come le rocce si modificano quando sono attraversate da onde sismiche... «Tutto questo, però, è assai difficile da trasformare in modelli matematici», ammette Piersanti: non siamo cioè ancora in grado di utilizzare queste conoscenze per prevedere almeno i terremoti "connessi".

 

terremoti, tettonica delle placche: la complessità geologica del Golfo del Messico
La complessità geologica dell'area dove si scontrano 4 placche. Per approfondire: la scienza del violentissimo terremoto al largo del Messico (2017).

 

E in Italia? «Da noi non ci sono prove dirette di relazioni tra terremoti in faglie diverse», afferma Piersanti, «ma questo, forse, non tanto perché non vi siano relazioni, ma perché è difficile rilevare queste interazioni in modo scientifico. Relazioni lungo la stessa faglia, per riversamento di energia, sono invece state rilevate: sono più semplici da mettere in evidenza. Il terremoto dell’Irpinia del 1980 viene oggi spiegato come un fenomeno legato a una singola faglia che si ruppe in 2-3 punti diversi a breve distanza di tempo.» Per il resto, mancano "coincidenze sismiche" interessanti e studi di approfondimento.

 

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Illustrazione: lo slittamento di faglia inversa. Il blocco di destra è scivolato sopra quello di sinistra. Per approfondire: i terremoti che aprono voragini sulla Terra.

 

Tornando alla recente e impressionante sequenza di terremoti a Samoa, Sumatra e Vanuatu, invece, è probabile che una connessione effettivamente ci sia, anche se non è ancora stata dimostrata - perché l’analisi di questi fenomeni dura mesi, se non anni, e anche perché questo filone di studi è molto recente.

 

13 Aprile 2012 | Luigi Bignami