Alla ricerca delle frane causate dai grandi terremoti della Cascadia (USA)
I ricercatori stanno esaminando gli anelli degli alberi immersi nei laghi creati dalle frane dei terremoti per trovare indizi sugli attuali rischi sismici nel nord-ovest del Pacifico.
tratto da eos.org
Sono passati più di 300 anni da quando un terremoto di magnitudo molto elevata ha colpito il nord-ovest degli Stati Uniti, un sisma davvero impressionante. Era Il 26 gennaio del 1700, e un terremoto di magnitudo stimata pari a 9.0 causò la caduta verso il basso della costa di parecchi metri e uno tsunami che inondò molte zone costiere dell’Oregon e di altre località del Pacifico.
Da allora, la placca di Juan de Fuca ha continuato a spingere contro la placca nordamericana immergendosi, creando lo stress lungo la zona di subduzione della Cascadia, che si estende dall’isola settentrionale di Vancouver in Canada fino alla California settentrionale. Di conseguenza, alcuni scienziati stimano una probabilità del 22% di un terremoto di magnitudo 9,0 o maggiore nei prossimi 50 anni [ Goldfinger et al., 2017].
Lo spettro di terremoti megathrust lungo la zona di subduzione della Cascadia ha da sempre suscitato l’interesse della popolazione e ha spinto alla preparazione al rischio tutte le attività di resilienza, ma l’individuazione di un periodo di tempo specifico si è rivelata, come sempre accade per i terremoti, molto difficile. Un modo per superare tali difficoltà è cercare prove di frane passate e confrontarle con la banca dati dei terremoti al fine di mettere a punto il modello e la gravità dello scuotimento del terreno.
Sebbene le prove geologiche costiere e offshore forniscano una lunga documentazione dei terremoti che si verificano regolarmente, i dati che mostrano se le frane vicine si sono verificate durante o dopo un dato terremoto (o indipendentemente dal terremoto) sono limitati e incompleti. Queste incertezze ostacolano le previsioni su quanti danni potrebbero causare futuri terremoti.
Il gruppo di lavoro Cascadia Earthquake Landslide, una squadra informale di circa 20 scienziati con diversi background disciplinari, ha recentemente identificato promettenti mezzi di comprensione, negli anelli degli alberi nelle foreste sommerse all’interno di laghi creati da frane che hanno sbarrato corsi d’acqua, fatto che potrebbe far stabilire una cronologia delle frane della regione, così da confrontarle con i set di dati di terremoti del passato. Il lavoro sugli anelli degli alberi rappresenta un progetto all’interno del gruppo di lavoro, che si concentra su una comprensione generale delle frane nella regione della Cascadia.
Il passato come prologo incerto
La prova di come i paesaggi della Cascadia si siano modificati durante i grandi terremoti del passato è limitata e difficile da acquisire.
Sebbene i geoscienziati abbiano utilizzato gli archivi sedimentari marini e costieri per produrre versioni sempre più raffinate della cronologia dell’olocene dei terremoti di subduzione di Cascadia [ Goldfinger et al., 2012; Witter et al., 2003], hanno una scarsa comprensione di quali tipi di movimento del terreno e di risposta del paesaggio aspettarsi durante gli eventi futuri. Esistono pochi set di dati che documentano le frane che si sono verificate durante i terremoti di subduzione in profondità. I terremoti relativamente superficiali lungo le faglie crostali producono frane in modo relativamente prevedibile: quanto maggiore è l’evento dal punto di vista dell’intensità, tanto più i suoi effetti tendono a irradiarsi nel terreno circostante. Di conseguenza, il volume cumulativo di materiale di frana aumenta con l’aumentare del momento sismico [ad esempio, Keefer, 1994].
Il potente terremoto del 1700 ha avuto origine ad un livello molto più profondo come risultato di una placca tettonica che si immerge sotto l’altra. Pochi inventari di dati esistono per documentare le frane che si verificano durante questi tipi di terremoto (un terremoto di megathrust nella zona di subduzione), e i pochi set di dati esistenti indicano una significativa variabilità del potenziale di pericolo.
Ad esempio, il terremoto del 2011 di Tohoku di M 9.1 verificatosi al largo del Giappone ha prodotto circa 18 milioni di metri cubi di detriti di frana [ Wartman et al., 2013]. Tuttavia, la relazione di potenza di Keefer [1994] associa questo volume di detriti a un terremoto di magnitudo M 6.7.
Tuttavia, questo effetto di smorzamento non è stato osservato per il terremoto cileno Mw 9.5 del 1960 , che ha provocato la rottura di 250 km quadrati di terreno attraverso frane [ Veblen e Ashton, 1978]. Il terremoto cileno ha probabilmente prodotto migliaia di volte più materiale rispetto all’evento Tohoku del 2011.
Al momento, non ci sono rigorosi confronti scientifici tra questi due eventi. Tuttavia, osservazioni di grandi frane che bloccano le valli all’interno di unità sedimentarie glaciali nel Cile meridionale [ Davis e Karzulovíc K, 1963] suggeriscono che la litologia regionale (caratteristiche della roccia) è un fattore importante che controlla il potenziale di frane durante un terremoto.
L’elevata variabilità dei volumi di frana documentati per gli eventi passati di M 9 mette in luce la necessità di comprendere meglio i rischi di frane catastrofiche nella zona influenzata dalla subduzione della Cascadia.
Il terremoto del 1700
Per capire come la regione della Cascadia potrebbe rispondere ai terremoti futuri, guardiamo al più recente grande terremoto nella regione, in particolare, l’ evento M 9 del 26 gennaio 1700. Anche se il terreno ripido, soggetto a frane, abbonda in Cascadia e studi precedentemente pubblicati propongono prove abbastanza concrete per l’instabilità dei pendii accoppiati a terremoti [ad esempio , Schulz et al., 2012], il terremoto del 1700 non è stato definitivamente collegato con l’attività di frana.
Un altro motivo per raccogliere prove coscientistiche terrestri è di verificare l’ipotesi che gli eventi megathrust si verificano più frequentemente lungo il segmento meridionale della zona di subduzione [ Goldfinger et al., 2012]. Se l’età dei depositi franosi coincide con i terremoti della Cascadia, possiamo usare il modello e la distribuzione dell’instabilità del pendio per testare e calibrare i modelli per il movimento del suolo appunto in caso di megathrust.
Istantanee della storia delle frane nelle foreste sommerse
Per ricreare la storia della frana della regione della Cascadia, iIl gruppo di lavoro Cascadia Earthquake Landslide ha usato la datazione ad anello per mostrare, fino all’accuratezza dell’anno, quando si sono verificati questi eventi franosi. In effetti, le cosiddette foreste fantasma degli alberi sommersi negli estuari lungo le coste dell’Oregon e di Washington hanno fornito prove chiave per identificare il momento preciso del terremoto del 1700 [ Atwater et al., 1991].Il metodo funziona in questo modo: le frane lungo i ripidi pendii dell’Oregon Coast Range possono bloccare il flusso dei canali e creare piccoli laghi che sommergono le foreste della valle. Gli anelli più giovani su quegli alberi corrispondono all’anno in cui gli alberi morirono, presumibilmente dall’annegamento. Le larghezze degli anelli degli alberi sono fortemente correlate al clima regionale, e il modello unico di anelli di ogni albero può essere paragonato a una cronologia regionale stabilita da alberi vivi più vecchi di 400 anni. Pertanto, le ampiezze degli anelli degli alberi per ciascun lago franato possono fornire una stima di quando si è verificata la frana.
Anche gli strati di sedimenti nei bacini lacustri ad arco frontale registrano piccole frane e potrebbero mostrare una striscia più lunga di eventi [ad esempio, Morey et al., 2013], anche se con maggiore incertezza sull’età. Grazie alla risoluzione annuale dei dati degli anelli degli alberi, tuttavia, quelli sommersi registrano eventi di frana fino all’accuratezza di un anno. Quindi, se le prove degli anelli degli alberi indicano diversi tronchi sommersi nel 1700 vicino a una particolare diga di frana, questo implica un’origine data dall’evento sismico a causa della pendenza.
In altre parole, l’uso di alberi sommersi per collegare frane specifiche al terremoto del 1700 aiuta a dipingere un quadro migliore di ciò che è accaduto esattamente nel giorno in cui la Terra ha tremato secoli fa. Questa immagine può aiutare gli scienziati a comprendere meglio la portata dei pericoli che possono correre le zone del Nordovest in caso di tali terremoti.
I risultati preliminari di due laghi con argini provocati da frane nell’Oregon occidentale mostrano le date di formazione del lago del 1819 e del 1751 [ Struble et al., 2017] (Figura 2). Sebbene queste scoperte iniziali non rivelino un nesso causale con l’evento 1700, il metodo è molto promettente per stabilire età di formazione per gli oltre 200 depositi di frana che confluiscono nei torrenti e nelle foreste nella valle occidentale della Cascadia.
