Possibile che i due terremoti in Messico non siano collegati?

In alcuni casi i sismologi hanno suggerito l’esistenza di relazioni causali tra terremoti diversi, anche tra eventi separati da grandi distanze. Uno studio di questo tipo richiede l’esecuzione di analisi quantitative estremamente complesse, ed è prematuro formulare ipotesi su una possibile relazione causale tra i terremoti che a distanza di poche settimane uno dall’altro hanno colpito in Messico: prima la costa meridionale del Pacifico e poi a 130 km a SE di Città del Messico.

A ogni buon conto, i due terremoti messicani, pur se i loro epicentri sono separati da una distanza di circa 650 km, sembrano avere alcuni caratteri in comune: è probabile che entrambi siano terremoti intra-placca avvenuti nella placca di Cocos, ed entrambi hanno sicuramente carattere distensivo (tensionale). Nel prossimo futuro sono convinto che molti sismologi avranno cose interessanti da dirci su questi due eventi, e non ci resta che aspettare.

Vorrei rimanere sull’argomento delle relazioni causali tra terremoti lontani, per dire che in questi giorni è stato pubblicato un nostro articolo su Science Advances, una rivista scientifica di grande prestigio della AAAS (American Association for the Advancement of Science). L’articolo in questione si intitola: Nucleation speed limit on remote fluid-induced earthquakes.

L’osservazione da cui siamo partiti è quella secondo la quale le onde di grande ampiezza di un terremoto importante innescano, al loro passaggio, un certo numero di altri eventi sismici, anche a distanze molto grandi (ci siamo focalizzati su quei terremoti innescati a distanze maggiori di 1000 km).

È ritenuto assolutamente normale che un evento sismico di magnitudo elevata sia seguito da una scia di altri eventi più piccoli (detti aftershocks) che avvengono sulla stessa faglia sismogenetica, e anche che un evento sismico di magnitudo elevata possa innescare, per trasferimento di stress, l’attività sismica su una faglia adiacente. Del tutto inaspettato, invece, anche se effettivamente osservato in un precedente articolo di Tom Parsons, è il caso in cui un evento sismico possa indurre sismicità a distanze anche di migliaia di km. Partendo dai risultati del lavoro di Parsons, abbiamo tentato di formulare un modello fisico che potesse spiegare le osservazioni appena descritte.

La caratteristica saliente dei terremoti indotti a grandi distanze dall’evento principale è quella di non avvenire esattamente al passaggio delle onde di superficie. Al contrario, essi avvengono con un ritardo che è tanto più grande quanto più è alta la loro magnitudo. Il meccanismo che abbiamo invocato è quello della diffusione di fluidi in pressione, e del conseguente indebolimento delle faglie sismogenetiche sulle quali questi terremoti indotti avvengono.

In sostanza, la crosta terrestre è disseminata di compartimenti con pareti impermeabili in cui sono intrappolato fluidi ad alta pressione (es. olii, acqua, anidride carbonica, metano). Il forte scuotimento generato dalle onde di superficie eccitate da un forte terremoto lontano libera i pori delle rocce dai minerali che vi precipitano, alzando improvvisamente e drasticamente la permeabilità delle rocce. I fluidi intrappolati diffondono nelle rocce circostanti attraverso le vie di fuga che hanno a disposizione: le faglie in condizioni di stress critico, indebolendole e inducendo un evento sismico (una rottura).

Ogni terremoto possiede una zona di nucleazione, in cui la frattura procede in regime “quasi-statico” senza radiare energia elastica. Raggiunta una dimensione critica della zona di nucleazione, la frattura inizia a “accelerare” e a irraggiare energia elastica (avviene il terremoto). La dimensione critica di nucleazione è tanto più grande quanto più è forte il terremoto che si sta verificando, per cui ecco spiegati sia i ritardi con i quali i terremoti lontani sono indotti a grande distanza, e sia un’altra caratteristica di questi ritardi: essi sono tanto più grandi quanto più la loro magnitudo è elevata.

È poco probabile che il meccanismo descritto nel nostro articolo possa essere utilizzato per dimostrare l'esistenza di una relazione causale tra i recenti terremoti messicani.