The 1994 Mw 7.8 Sanriku-Haruka-Oki Earthquake and Complex Recurrence on a Weakly Segmented Megathrust
Integrando dati teleseismici, di forte movimento e GNSS, questo studio rivela che il terremoto di magnitudo Mw 7.8 Sanriku-Haruka-Oki del 1994 ha coinvolto due distinti patch di scivolamento allineati NW–SE separati da una zona a basso scivolamento influenzata da eterogeneità strutturali preesistenti, suggerendo che tale debole segmentazione governi i complessi pattern di ricorrenza dei grandi terremoti di megathrust nella regione.
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Profondamente sotto il fondale oceanico, dove la placca del Pacifico si insinua sotto l'arcipelago giapponese, una massiccia zona di collisione nota come megathrust accumula un'energia immensa. Quando questa energia viene rilasciata, provoca terremoti che possono rimodellare le coste e innescare tsunami. Sebbene queste linee di faglia si estendano per centinaia di miglia, non si rompono sempre tutte in una volta. Invece, la rottura spesso si interrompe e riprende, frammentandosi in sezioni o segmenti più piccoli che si comportano diversamente a seconda dei tipi di roccia, della temperatura e delle faglie nascoste all'interno della crosta terrestre. Comprendere esattamente come questi segmenti si rompano, e perché alcuni terremoti saltino oltre i confini mentre altri si fermino, è fondamentale per prevedere la dimensione e la posizione dei futuri disastri. Nelle acque al largo della costa di Sanriku, nel nord del Giappone, la storia dei terremoti è particolarmente complessa, con grandi eventi che si verificano secondo schemi sovrapposti nell'arco di decenni, piuttosto che in un semplice ciclo ripetitivo.
Per anni, gli scienziati hanno dibattuto sui dettagli di un importante terremoto che colpì questa regione il 28 dicembre 1994. Noto come terremoto di Sanriku-Haruka-Oki, registrò una magnitudo di 7,8. La visione prevalente era che questo evento fosse una ri-rottura parziale di un'area molto più ampia che si era rotta durante il terremoto di Tokachi-Oki del 1968, e che lo scivolamento del 1994 fosse avvenuto in una singola striscia continua che correva approssimativamente da nord a sud. Tuttavia, un nuovo studio condotto da ricercatori dell'Università di Tohoku, dell'Università di Kyoto e dell'Università di Tokyo mette in discussione questa visione consolidata. Combinando tre diversi tipi di dati — onde sismiche distanti che viaggiano attraverso il nucleo terrestre, forti registrazioni del moto del suolo da stazioni vicine e misurazioni precise dello spostamento del terreno in superficie — il team ha ricostruito l'evento del 1994 con molta più chiarezza. Il loro lavoro rivela che il terremoto non è scivolato in un unico foglio liscio, ma si è piuttosto spezzato in due distinti e potenti scatti che si sono mossi in una direzione specifica.
I ricercatori hanno scoperto che la rottura è iniziata nella posizione prevista, ma ha trascorso i primi venticinque secondi con pochissimo movimento. Successivamente, la faglia ha improvvisamente scatenato una quantità massiccia di energia su una porzione del fondale marino a circa 50 chilometri dal punto di partenza. Questo primo grande scivolamento è durato circa tredici secondi. Poco dopo, un secondo scatto di energia, altrettanto potente, si è verificato circa 20 chilometri più a nord-ovest. Questo processo in due fasi ha creato un modello distinto nelle onde sismiche registrate in tutto il mondo. Le stazioni a sud-est hanno percepito due impulsi di scuotimento chiari e separati, mentre le stazioni a nord-ovest hanno ricevuto un segnale più mescolato, una differenza che conferma come la rottura sia progredita costantemente verso nord-ovest. L'energia totale rilasciata è stata equivalente a un terremoto di magnitudo 7,83, con il terreno che è scivolato fino a 3,3 metri nelle aree più intense.
Questo nuovo modello di due patch di scivolamento separate da una zona di movimento più debole aiuta a spiegare il comportamento del terremoto. Le due aree principali di scivolamento sono divise da una caratteristica geologica chiamata angolo del cuneo del mantello (mantle-wedge corner), un punto in cui la struttura della roccia sotto la faglia cambia dalla crosta terrestre al mantello. Sebbene si pensi spesso che questo confine fermi i terremoti, la rottura del 1994 è riuscita a attraversarlo, saltando da una patch più superficiale a una più profonda. I ricercatori hanno anche notato che i margini della rottura del 1994 si allineano perfettamente con confini invisibili nella crosta terrestre, identificati da variazioni di gravità. Questi confini sembrano agire come pareti naturali che guidano dove i grandi terremoti possono crescere e dove devono fermarsi.
Osservando la storia più ampia della regione, lo studio suggerisce che il complesso schema di terremoti al largo di Sanriku non è casuale. L'evento del 1994 occupava la sezione centrale di una zona più ampia che ha prodotto tre grandi regioni sismiche allineate in direzione nord-ovest-sud-est. Questo allineamento rispecchia antiche faglie nascoste nella placca sovrascorrente che corrono parallele alla costa. Le prove suggeriscono che queste strutture preesistenti controllano il modo in cui il megathrust si rompe. Sebbene il terremoto del 1994 sia riuscito a rompere entrambe le patch principali identificate nel nuovo modello simultaneamente, i registri storici mostrano che terremoti più piccoli negli anni 1920 e 1930 hanno probabilmente rotto solo una di queste patch alla volta. Ciò significa che la stessa area può produrre disastri differenti a seconda che le due patch si rompano insieme o separatamente. Le scoperte indicano che l'architettura fisica della crosta terrestre, inclusi i confini delle faglie nascoste e le variazioni nella composizione delle rocce, gioca un ruolo decisivo nel determinare la dimensione e la forma del prossimo grande terremoto in questa regione.
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