Il terremoto M 7.3 delle isole Vanuatu del 17 dicembre 2024 e la complessa interazione fra la placca australiana e quella pacifica

Alle ore 1.47 UTC del 17 dicembre 2024 e quindi alle 12.47 locali, le isole Vanuatu sono state scosse da un terremoto M 7.3 che ha provocato parecchi danni ed è documentato da parecchi filmati. Il sisma è avvenuto in un’area in cui la placca australiana subduce verso est sotto a quella pacifica, proprio al di sotto dell'arcipelago delle Vanuatu (l'antico nome indigeno che ha sostituito la denominazione coloniale Nuove Ebridi). La fossa delle Vanuatu, a ovest dell'arcipelago, è l'espressione superficiale del fenomeno. Le repliche, come si vede qui sotto a destra, si stanno ancora susseguendo per un fronte di oltre 70 km, normale per una terremoto così importante.

L'area in cui si incontrano le placche australiana e pacifica è tra le più attive al mondo dal punto di vista sismico: non solo negli ultimi 100 anni si sono verificati 24 terremoti di magnitudo 7 o superiore entro 250 km da questo evento (il maggiore è stato l'evento di magnitudo 7,9 a circa 86 km a sud-ovest nel dicembre 1950), ma come si vede nella carta qui sotto a sinistra, tratta dall'Iris Earthquake Browser, in tutta l’area che congiunge la Nuova Guinea alla Nuova Zelanda (escluse) negli ultimi 25 anni ci sono stati 269 terremoti con M uguale o superiore a 6.5: più di 10 all’anno (quindi il 2024, che ha registrato solo 5 terremoti con M superiore a 6.5 è stato un anno “decisamente tranquillo” da quelle parti, pensate un pò... ).

a sinistra i terremoti con M 6.5 e oltre dal 1999
a destra l'evento principale in celeste e le prime repliche in arancione

UN TERREMOTO ALL'INTERNO DELLA PLACCA IN SUBDUZONE E NON AL LIMITE FRA LE PLACCHE. In questo breve post userò spesso il concetto di “slab”: per i non geologi in un contesto di scontro fra placche, quando una placca scende sotto l’altra, lo slab è quella parte della placca in discesa che si trova già sotto l’altra placca. Uno slab è ben riconoscibile perché gli slab sono le uniche aree dove troviamo terremoti profondi.

È interessante notare come la sua profondità collochi questo sisma al di sotto del limite delle placche australiana e pacifica nella regione del Mar dei Coralli, quindi all’interno dello “slab” della placca australiana in subduzione. I terremoti che si verificano come questo all'interno di una placca subdotta, anziché al limite fra le placche, sono definiti terremoti intraslab. Altri terremoti intraslab recenti con Magnitudo importanti sono ad esempio il terremoto M 8.0 del 26 maggio 2019 nel Perù settentrionale (ipocentro a 114 km) e quello M 7.1 del 19 settembre 2017 nel Messico (ipocentro a 57 km, come quello delle Vanuatu). Quindi più che a delle dinamiche “esterne” (la collisione fra le due placche), questo terremoto è causato da sforzi interni allo slab in subduzione. Il tensore dimostra come il movimento sia avvenuto lungo una faglia normale obliqua, spia del fatto che almeno in quella zona lo slab è sottoposto a tensioni: probabilmente la sua parte più bassa sta cercando di "tirare giù" la parte più in alto (il concetto di "slab pull").

LA COMPLESSA GEODINAMICA DEGLI ARCIPELAGHI DI VANUATU E TONGA. La geodinamica di quest’area è decisamente complessa e interessante. Tralasciando la Nuova Guinea, dove la complessità raggiunge un livello parossistico al punto tale che ho sempre e accuratamente evitato di parlarne, tra l'arcipelago delle Vanuatu (precedentemente note come Nuove Ebridi) e quello delle Tonga l’interazione fra la placca australiana e quella pacifica ha portato alla formazione di alcune microzolle che - sempre per semplicità - evito di citare: nel complesso sono note nel complesso come SW Pacific Assemblage e tanto per dire in Van de Lageemat et al 2018 ne sono elencate una ventina...

L'interazione provoca una collisione che avviene alla non indifferente velocità di 8 cm e mezzo all’anno, e come vediamo nella figura qui sopra, per di più presenta polarità opposte:

• nell'area dell'arcipelago delle Vanuatu la placca australiana subduce sotto a quella pacifica
• nell'area dell'arcipelago delle Tonga, al contrario, è la placca pacifica a subdurre sotto quella australiana

Inoltre a est delle Vanuatu si notano diversi archi “fossili” ormai non più attivi (indicati dalle frecce gialle).

Come nella carta dell'Iris Earthquake Browser, anche le sezioni ottenute tramite Submap (un simpatico tool prodotto dall'università di Montpellier) evidenziano come ci siano terremoti a profondità molto maggiore alle Tonga rispetto alle Vanuatu (dove non ne troviamo sotto i 300 km); altra differenza importante la vediamo nella tomografia che illustra la differenza fra le velocità fra onde P e onde S: la litosfera è più fredda sotto le Tonga che sotto le Vanuatu; addirittura se alle Tonga la placca pacifica fredda in subduzione è chiaramente visibile (colore blu), sotto le Vanuatu manca o quasi l’impronta termica dello slab. Questo avviene perché lo slab delle Tonga (e anche il mantello immediatamente a est della zona di subduzione) sono formate da crosta e litosfera oceanica molto più vecchia rispetto alle Vanuatu. Inoltre la profondità minore a cui arrivano i terremoti dimostra che la subduzione nelle Vanuatu è iniziata da poco tempo (meno di 10 milioni di anni), quando ha sostituito quella di uno degli archi precedenti. 

carta da Van de Lagemaat et al 2018 che evidenzia
il "SW Pacific Assemblage" tra la sutura di Vitiaz,
la Nuova Caledonia e le Tonga settentrionali

PERCHÈ QUESTA SITUAZIONE? Fino a una quindicina di milioni di anni fa, come si vede dalla carta di van de Lagemaat et al (2018) la subduzione della placca pacifica sotto quella australiana era continua e oltre al segmento NS delle isole Tonga, precedeva un segmento all'incirca orientato Est-Ovest  tra le Salomone, la cosiddetta sutura di Vitiaz. Poi però è successo che, al consumarsi della placca pacifica, un enorme plateau oceanico, quello di Ontong Java, che si era messo in posto sulla crosta del pacifico circa 120 milioni di anni fa, è arrivato nella zona di scontro fra le placche. Questa crosta è più leggera e quindi si è interrotta questa subduzione,. Permanendo lo scontro fra le placche, allora a sud della sutura di Vitiaz la polarità tettonica si è invertita, e così in quelle zone è adesso la placca australiana a scendere sotto quella pacifica (Dong et al 2022).

BIBLIOGRAFIA

Dong et al (2022) Joint Geodynamic-Geophysical Inversion Suggests Passive Subduction and Accretion of the Ontong Java Plateau Geophysical Research Letters, 49, e2022GL100744.

Van de Lagemaat et al (2018). Southwest Pacific absolute plate kinematic reconstruction reveals major Cenozoic Tonga-Kermadec slab dragging. Tectonics, 37, 2647–2674.