Terremoti, cosa accade quando è distruttivo? / Earthquakes, what happens when it is destructive?

Terremoti, cosa accade quando è distruttivo? / Earthquakes, what happens when it is destructive?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Un gruppo di ricercatori internazionale scopre meccanismo che amplifica la potenza del sisma.

Da cosa è prodotto un terremoto? I terremoti distruttivi per l’uomo, quelli di magnitudo 5 o superiori, si generano, almeno in Italia, fino ad una profondità di qualche decina di chilometri all’interno della crosta terrestre e sono il risultato della radiazione di onde elastiche emesse durante la propagazione di una o più rotture che si propagano a velocità di chilometri al secondo lungo superfici non planari chiamate faglie (il motore dei terremoti).

La propagazione della rottura è alimentata dal flusso di energia deformazione elastica (il combustibile del motore dei terremoti) accumulato nei secoli nei volumi di roccia prossimi alla faglia, consentendo il moto relativo e sfregamento dei blocchi di roccia ai lati della faglia a velocità di circa un metro al secondo.
Se nei terremoti piccoli, per esempio magnitudo 4, le rotture si propagano per 1 chilometro circa con spostamenti relativi dei blocchi ai lati della faglia di qualche centimetro, nei terremoti più grandi e distruttivi, magnitudo 6-7, i terremoti si propagano per diverse decine di chilometri, consentendo spostamenti relativi anche di qualche metro.

Perché il “motore dei terremoti” funziona proprio in questo modo?
È  possibile mettere in moto il motore dei terremoti in laboratorio e osservarne il funzionamento? Perché, potremmo chiederci, la maggior parte dei terremoti rimane piccola, ma in alcuni rari casi la rottura sismica si espande sempre di più fino a generare terremoti distruttivi?

« Abbiamo provato a rispondere a queste domande effettuando degli esperimenti con un apparato sperimentale chiamato ROSA (ROtary Shear Apparatus) installato presso il Dipartimento di Geoscienze dell’Università di Padova – spiega il prof. Giulio di Toro -. ROSA infatti è in grado, mettendo a contatto due provini di roccia di circa 2.5 cm di diametro, di riprodurre le straordinarie condizioni di deformazione (immaginate la pressione esercitata da una colonna di roccia alta chilometri) raggiunte in una faglia durante un terremoto. I blocchi di roccia scivolano l’uno sull’altro a un metro al secondo e sotto una pressione che può raggiungere qualche migliaio di atmosfere. Lo sfregamento di questi blocchi rocciosi controlla la meccanica del terremoto e l’attrito che ne consegue determina le dimensioni dell’evento sismico.»

Gli scienziati hanno scoperto che sulle superfici di faglia, sotto queste sollecitazioni, possono venire prodotti nanosilicati. In particolare, spesso si tratta di nanoparticelle di quarzo delle dimensioni di dieci-cento miliardesimi di metro.
La presenza di piccolissime quantità d’acqua tra le particelle e l’aumento di temperatura nella faglia durante il terremoto, agevolano lo scorrimento delle nanoparticelle lubrificando la faglia stessa. Il quarzo è un minerale molto comune nella crosta terrestre. Se le rocce prossime alla faglia hanno immagazzinato nei secoli grandi quantità di energia elastica, una volta che la rottura sismica si propaga in rocce contenenti quarzo, la rottura potrà propagarsi per chilometri, consentendo al terremoto di diventare sempre più grande e distruttivo.


Lo studio “Earthquake lubrication and healing explained by amorphous silica”, fatto in collaborazione con ricercatori canadesi (McGill University e New Brunswick University), Inglesi (UCL di Londra) e Italiani (INGV di Roma), è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista pubblicato sulla prestigiosa rivista «Nature Communication».


«Con i dati ottenuti –dice di Toro – cercheremo di capire quali siano i processi fisici e chimici che avvengono durante l’evento sismico. Questo ci permetterà una più approfondita conoscenza dei meccanismi che stanno alla base del “motore dei terremoti”».

ENGLISH

A group of international researchers discovers mechanism that amplifies the power of the earthquake.

What is an earthquake produced? The destructive earthquakes for man, those of magnitude 5 or higher, are generated, at least in Italy, up to a depth of some tens of kilometers inside the earth's crust and are the result of the radiation of elastic waves emitted during the propagation one or more breakages that propagate at speeds of kilometers per second along non-planar surfaces called faults (the earthquake engine).


The propagation of the rupture is fed by the energy flow elastic deformation (the fuel of the earthquake engine) accumulated over the centuries in rock volumes close to the fault, allowing the relative motion and rubbing of rock blocks at the sides of the fault at a speed of about one meter per second.
If in small earthquakes, for example magnitude 4, the breakages propagate for 1 kilometer with relative displacements of the blocks on the sides of the fault by a few centimeters, in the largest and most destructive earthquakes, magnitude 6-7, earthquakes propagate for several tens of kilometers, allowing relative movements even of a few meters.

Why does the "earthquake engine" work just like that?
Is it possible to start the earthquake engine in the laboratory and observe its operation? Because, we might ask, most of the earthquakes remain small, but in some rare cases the seismic break expands more and more to generate destructive earthquakes?

«We tried to answer these questions by carrying out experiments with an experimental apparatus called ROSA (ROtary Shear Apparatus) installed at the Department of Geosciences of the University of Padua - explains prof. Giulio di Toro -. ROSA is able, by contacting two rock samples of about 2.5 cm in diameter, to reproduce the extraordinary deformation conditions (imagine the pressure exerted by a high kilometer rock column) reached in a fault during an earthquake. The blocks of rock slide one on the other at a meter per second and under a pressure that can reach a few thousand atmospheres. The rubbing of these rocky blocks controls the mechanics of the earthquake and the resulting friction determines the size of the seismic event. »


Scientists have discovered that nanosilicates can be produced on these fault surfaces under these stresses. In particular, they are often quartz nanoparticles of the size of ten to one hundred billionths of a meter.
The presence of very small quantities of water between the particles and the increase in temperature in the fault during the earthquake, facilitate the flow of nanoparticles lubricating the fault itself. Quartz is a very common mineral in the earth's crust. If the rocks close to the fault have stored large amounts of elastic energy over the centuries, once the seismic break propagates into rocks containing quartz, the break can spread for miles, allowing the earthquake to become bigger and more destructive.


The study "Earthquake lubrication and healing explained by amorphous silica", done in collaboration with Canadian researchers (McGill University and New Brunswick University), English (UCL of London) and Italians (INGV of Rome), has been published in the prestigious magazine published on the prestigious «Nature Communication» magazine.



"With the data obtained - says Toro - we will try to understand what are the physical and chemical processes that occur during the seismic event. This will allow us a more in-depth knowledge of the mechanisms underlying the "earthquake engine" ».

Da:

http://www.lescienze.it/lanci/2019/01/24/news/terremoti_cosa_accade_quando_e_distruttivo_-4268237/?ref=nl-Le-Scienze_25-01-2019