Il terremoto del 12 novembre 2017 e la sismicità in Iran e dintorni: la riattivazione di vecchi limiti di placca provocata da nuovi eventi geodinamici

Il terremoto al confine Iran - Irak del 12 novembre mostra la pericolosità sismica di tutto quel settore dell'Asia occidentale: è un caso piuttosto comune in tutta l'Asia, specialmente a nord del Tibet, vedere che una forte sismicità non si annida solo lungo un limite attuale di placca (in particolare in questo caso nell'area quello fra Afro - Arabia ed Eurasia della sutura di Van e dei monti Zagros), ma coinvolge, riattivandoli, alcuni vecchi limiti tra i vari blocchi che, dal Paleozoico Superiore si sono uniti per formare l'Eurasia. 

In Iran e dintorni dal 1975 ci sono stati 57 terremoti con M uguale o superiore a 6
In giallo l'unico vero limite di placca attuale dell'area

In Iran i terremoti hanno provocato decine di migliaia di morti negli ultimi decenni. La causa fondamentale di questa forte (e per di più superficiale, il che la rende più distruttiva) attività sismica è la convergenza fra Eurasia e Afro – Arabia: preferisco parlare di Afro – Arabia perché se da quando nel Terziario si è aperto il Mar Rosso l’Arabia deve essere considerata una placca a se stante, in realtà continua bene o male ad essere solidale dal punto di vista dei movimenti generali all'Africa. 

Il movimento di Afro-Arabia verso l’Eurasia ha provocato dal Cretaceo in poi la chiusura della Neotetide, un bacino oceanico che aveva iniziato ad aprirsi nel Permiano, quando il microcontinente iraniano, insieme al resto di Cimmeria: la convergenza attualmente si svolge in una fascia lunga circa 2000 km e larga oltre 500 che dalla Turchia meridionale si estende in Armenia, Azerbaijan e Iran.

L'OROGENE DEGLI ZAGROS. Il risultato principale della chiusura della Neotetide è l’orogene degli Zagros, una delle thrust-and-fault belt (fasce a pieghe e sovrascorrimenti) più “didattiche” esistenti al mondo, in cui è talmente evidente l’alternanza di pieghe sinclinali ed anticlinali da sembrare quello che si vede quasi una simulazione numerica più che una situazione naturale!! Anche se la velocità di convergenza attuale non è elevata (siamo nell’ordine dei 26 mm/anno) gli Zagros rappresentano una delle thrust-and-fault belt oggi più attive sismicamente. Il terremoto M 7.3 al confine fra Iran ed Iraq del 12 Novembre  2017 si inserisce  perfettamente nella in questo quadro.

Le rocce che formano gli Zagros si sono sedimentate sul margine NE dell’Arabia, che era un tipico margine passivo nella Neotetide. Il lato iraniano era invece il margine attivo e quindi al di là degli Zagros, la cui sutura è quindi il limite fra Arabia ed Eurasia troviamo una vasta gamma di rocce vulcaniche e metamorfiche causate da questa convergenza.

Lo scontro fra Afro – Arabia e Eurasia è stato molto importante per la storia dei mammiferi e anche per l’origine dell’Uomo: i primi scambi faunistici sono avvenuti 39 milioni di anni fa circa e sono ampiamente documentati dalle testimonianze fossili in Africa che a questa età evidenziano una forte discontinuità: i mammiferi euroasiatici hanno invaso l’Africa, soppiantando quasi completamente i meno performanti placentati africani, ridotti ora a qualche forma marginale a parte i proboscidati, gli unici afroteri che, nell’interscambio, hanno avuto successo in Eurasia (e nelle Americhe). Fra questi mammiferi euroasiatici c’erano anche alcuni antropoidi che, da minute creature arboricole di pochi grammi di peso noti in Asia da qualche milione di anni prima [1], trovarono in Africa un ambiente così ideale per il loro stile di vita da promuoverne una grande radiazione e differenziazione in tutto il continente.

Un altro risultato della collisione è la formazione del Plateau Turco – Iranico, una vasta area la cui superficie si trova ad altitudine notevole: ad esempio Teheran è posta ben oltre i 1000 metri di quota e la quota della superficie del lago di Van, in Turchia è ben 1640 metri.

Le quattro fasce sismiche principali che interessano l'area iraniana e i dintorni, da [2]

MA GLI ZAGROS NON SONO L'UNICA FASCIA SIMICA DELL'AREA. In questa carta tratta da [2] vediamo però che gli Zagros, il limite fra Arabia ed Eurasia, dove è avvenuto il terremoto M 7.3 del 12 novembre 2017 non rappresentano l’unica fascia sismica dell’area persiana. Questo in quanto il caso iraniano rappresenta una delle più classiche applicazioni del concetto di “cicatrice litosferica” e la spinta dell’Afro-Arabia  si manifesta anche altrove, avendo riattivato tutta una serie di cicatrici di precedenti scontri fa placche. Avevo parlato di alcune cicatrici litosferiche in questo post.

Quella iraniana è uno dei principali componenti di quel mosaico di microplacche che, da Ibera a Burma, si trova interposto fra Eurasia e aree precedentemente apprartenute al Gondwana. Giova ricordare che Eurasia e Gondwana, sebbene originatisi da analoghi processi (e cioè la collisione di vari continenti con la chiusura di oceani fra loro precedentemente interposti) abbiano un’età nettamente diversa: il Gonwana è un continente “vecchio”, che si è assemblato come supercontinente all’incirca a cavallo del passaggio Neoproterozoico – Permiano (insomma, una delle varie “Pangee” ante - litteram), mentre l’Eurasia si è formata dal Paleozoico superiore proprio grazie al riassemblaggio in modo diverso e in tempi diversi di pezzi di Gondwana che si erano precedentemente staccati da esso (Siberia, Cina Settentrionale, Cina Meridionale, Yakuzia, Cimmeria, Cratone est europeo, Avalonia, Kazakhstan, Tarim, India etc etc)

Dopo gli Zagros, la seconda fascia è quella lungo le coste meridionali del mar Caspio: l’Iran dopo essersi staccato dal Gondwana nel Permiano insieme al resto della Cimmeria, si è scontrato fra Triassico e Giurassico a nordest con il Kazakhstan: le fasce montuose di Talish, Alborz e del Kopeh Dagh, che appunto delimitano a sud il Caspio, sono il risultato di questo importante evento tettonico.

Quando poi si è chiusa la Neotetide la spinta dell’Arabia ha iniziato a esercitare una certa influenza anche sul vecchio orogene cimmerico, innescando una nuova fase tettonica che ha prodotto nuovi piegamenti e zone di faglia che interessano non solo i sedimenti post-cimmerici depositati a nord della catena dopo la sua formazione mesozoica, ma anche la catena stessa. Una vera manna per i geologi strutturali che possono qui studiare come l’eredità delle vecchie strutture influenzi le deformazioni successive.

Una terza fascia sismica corrisponde ad un’altra cicatrice, lungo la sutura del Sistan, posta fra Iran e Afghanistan, dove un altro bacino oceanico era interposto fra questi due blocchi. Qui la chiusura è avvenuta tra Cretaceo e Paleocene quindi è più recente rispetto a quella cimmerica. La compressione provocata da Afro – Arabia ha poi trasformato il vecchio limite compressivo in una trascorrenza destra intracontinentale. 

Annoto che nel Sistan c’è anche un magmatismo successivo post-orogenico simile a quello europeo che ha seguito il collasso dell’orogene varisico (per i lettori più anziani, sarebbe quello ercinico)

Anche la quarta fascia sismica, quella che attraversa il Mar Caspio e borda il Caucaso, riprende un vecchio limite compressivo. I dati di Walters et al dimostrano che lungo la fascia contrassegnata dalla linea arancione l’Iran si muove di circa 1 cm all’anno verso NW rispetto all’Eurasia [2].

L'arco magmatico mesozoico di Sanandaj–Sirjan
e quello - più recente e più esteso - di  Urumieh–Dokhtar, da [3]

VULCANISMO NELL'AREA DAL MESOZOICO AD OGGI. La convergenza in questo momento non origina un magmatismo significativo ma ce n’è stato parecchio nel passato. A NE della fascia degli Zagros ci sono due archi magmatici in stretta successione provocati dalla collisione Arabia – Iran: il più antico e più vicino agli Zagros è quello di Sanandaj–Sirjan, attivo nel Mesozoico, più o meno da poco prima dell’inizio del Cretaceo. Immediatamente oltre si trova la seconda fascia di arco vulcanico, quella di Urumieh–Dokhtar, che dal Terziario arriva fino ai nostri tempi e ha interessato tutto il plateau turco – iranico, 

Una momentanea intensificazione del vulcanismo nel Miocene è stata attribuita alla rottura del piano di subduzione sotto l’Anatolia [4]. È un fenomeno frequente quando, finita la subduzione oceanica, la zolla oceanica prosegue a scendere nel mantello mentre la sua parte continentale rimane a basse profondità (anche sotto gli Zagros dovrebbe essere successa la stessa cosa). 

Nel quaternario il magmatismo è diventato più sporadico (anche se nell’Olocene l’eruzione dell’ Hasan Dan in Turchia è stata parecchio importante anche a livello climatico e non solo locale). Il vulcano più vicino all’area del terremoto del 12 novembre è il Sahland, nell’Azerbaijan iraniano (non in quello indipendente), ad oltre 200 km dall’epicento e la cui attività dovrebbe essersi conclusa qualche centinaio di migliaia di anni fa, anche se alcuni Autori riportano una eruzione nell’Olocene [5].  

LA STRUTTURA DEI MONTI ZAGROS. Gli Zagros, procedendo dallo stretto di Hormuz verso la Turchia cambiano orientamento a metà del golfo Persico, da una direzione WNW si dirigono decisamente più verso nord entrando nel continente. 

Quindi se nella parte SE la compressione è assolutamente perpendicolare alla catena, in quella NW la compresisone è obliqua, per cui ci sono una componente compressiva e una trascorrente. Questa ultima viene assorbita essenzialmente da una faglia trascorrente parallela alla catena. C’è un analogo importante e cioè la faglia che a Sumatra scorre parallela alla costa dell’oceano Indiano: a Giava, che è orientata invece perpendicolarmente rispetto alla convergenza fra la zolla euroasiatica e quella Indoaustraliana questa struttura non esiste.

Sezione dell'orogene degli Zagros nella zona del terremoto M 6.2 di Mormori del 2014 , da [6] 

Meccanismo focale del terremoto del 12 novembre 2017 secondo USGS

IL TERREMOTO DEL 12 NOVEMBRE. Il terremoto M 7.3 al confine Iran-Iraq del 12 novembre 2017 è avvenuto in territorio iraniano a circa 220 km a NE di Baghdad ed è stato percepito in tutto il Medio Oriente. Si tratta di un evento compressivo originatosi a circa 25 km di profondità. Al momento non è ancora stato chiarito se si tratta di un piano di faglia poco inclinato verso NE o piuttosto inclinato in direzione SW. La prima soluzione coincide con l’andamento tettonico generale e con una rottura ipoteticamente prodottasi al limite fra le due placche, ma siccome siamo in una zona un po' particolare, perché da quelle parti l’andamento della catena non è del tutto lineare, la seconda ipotesi non può essere scartata a priori. Il piano che si è mosso è lungo circa 65 km e largo 25 km.

La prima soluzione è preferita anche in analogia con il terremoto M 6.2 del 18 agosto 2014 avvenuto 300 km più a SE vicino a Mormori, di cui vediamo una interpretazione del movimento su una sezione geologica di riferimento [6].

Un altro particolare interessante che lega questi due grandi terremoti è che entrambi sono stati preceduti da eventi minori nelle ore immediatamente precedenti: a Mormori il giorno prima dell’evento principale ci sono state due scosse Mw 4.5 and 4.6: per questo la popolazione era fuori casa e quindi nonostante i 10.000 senzatetto provocati dalla scossa principale non c’è stata nessuna vittima.

Il terremoto del 12 novembre invece, avvenuto alle 18.18 GMT, è stato preceduto da un evento M 4.5 alle 17.31.

[1] Gebo et al (2012) Species Diversity and Postcranial Anatomy of Eocene Primates from Shanghuang, China Evolutionary Anthropology 21:224–238
[2] Walters et al (2017) Constraints from GPS  measurements on the dynamics of the zone  of convergence between Arabia and Eurasia, J. Geophys. Res. Solid Earth, 122, 1470–1495  
[3] Omrani et al (2008) Arc-magmatism and subduction history beneath the Zagros Mountains, Iran:A new report of adakites and geodynamic consequences Lithos 106, 380–398
[4] Okay et al 2010, Apatite fission-track data for the Miocene Arabia-Eurasia collision Geology38,35–38
[5] Karakhanian et al 2002 Holocene-historical volcanism and active faults as natural risk factors for Armenia and adjacent countries Journal of Volcanology and Geothermal Research 113, 319-344
[6] Motagh et al 2015 The 18 August 2014 M w 6.2 Mormori, Iran,Earthquake: A Thin-Skinned Faulting in the Zagros Mountain Inferred from InSAR Measurements Seismological Research Letters, v. 86, i. 3, p. 775-782