mercoledì 8 agosto 2018

I terremoti indonesiani degli ultimi giorni e i Back-Thrust: eventi sismici "fuori" dalla zona sismica più importante che borda a sud l'arcipelago della Sonda

   
I due eventi sismici importanti (specialmente il secondo) che hanno colpito l'isola di Lombok, in Indonesia, sono un ottimo pretesto per parlare di un tipo di strutture meno note rispetto ad altre che sono comuni negli orogeni, i backthrust: si tratta di grandi faglie a basso angolo che interessano la parte posteriore della catena, intendendo per parte anteriore quella sul lato dello scontro fra placche che genera una catena montuosa orogenica. I backthrust rappresentano un pericolo piuttosto grave per le popolazioni che vivono sul retro delle catene, come dimostrano questi terremoti e, per esempio, il grande terremoto del Sichuan del 2008.




DUE EVENTI SISMICI APPARENTEMENTE INCOERENTI. I forti terremoti di Lombok di questi ultimi giorni (M 6.4 del 28 luglio e M 6.9 del 5 agosto 2018) meritano una certa attenzione per il loro significato tettonico particolare. Notoriamente la costa meridionale dell’Indonesia è una delle aree più sismiche che ci sono al mondo e corrisponde al limite in cui la placca indoaustraliana scende sotto quella euroasiatica. Ne consegue una serie di terremoti i cui ipocentri diventano sempre più profondi verso nord perché la crosta della placca indoaustraliana, dove si originano, scende sempre più sotto nel mantello. Vediamo il tutto, ricavato grazie alla collocazione degli ipocentri dei terremoti e alla tomografia sismica come descritto nell’utilissimo Atlas of the Underworld.
I tensori USGS mostrano piani di faglia debolmente immergenti verso sud
Però i due eventi sismici a Lombok non sono coerenti con questo quadro.
Innanzitutto la profondità. Il primo è stato molto superficiale (poco più di 6 km); quella del secondo nelle prime ore era un po' incerta (le stime variavano da 6 a 40 km) e ancora adesso le fonti sono un pò discordanti. Prendo buoni i 32 km dichiarati dall'USGS. Già questo con il quadro generale torna poco, perché come si vede dalla carta ripresa da Goes et al (1997) sotto Lombok, evidenziata dal pallino rosso, la profondità della crosta indoaustraliana in subduzione è oltre 100 km, quindi molto al di sotto del necessario se questi eventi fossero legati direttamente alla crosta in subduzione.
In più i meccanismi focali presentano un thrust diretto verso sud, mentre il piano di faglia in un terremoto di thrust “ordinario” di quelle parti dovrebbe essere orientato verso nord (lo "spiegone" è più sotto). 
Quindi né profondità né orientamento del piano di faglia sono apparentemente coerenti con la collisione in corso.
Carta della profondità della subduzione indonesiana da Goes et al (1997):
gli eventi a Lombok dovrebbero essere profondi  almeno 80 km per essere legati a questa struttura



Kulali et al (2016): i forti terremoti della costa settentrionale
delle isole della Piccola sonda
LA SISMICITÀ DI FLORES. Per trovare una soluzione al dilemma esaminiamo, nella figura qui sopra, la sismicità a M superiore a 6 degli ultimi 40 anni con l’Iris Earthquake Browser: vediamo che da Est di Giava compare una fascia a sismicità superficiale (pallini viola) lungo la costa settentrionale delle isole della Piccola Sonda, mentre Giava è priva lungo la costa settentrionale di una attività sismica di tale livello.
La carta qui accanto, tratta invece da Kulali et al (2016 ) illustra i forti terremoti che hanno interessato la costa settentrionale dell'Indonesia dal 1815. Per cercare un cambiamento dal punto di vista geodinamico che possa essere in relazione con questa sequenza di eventi importanti bisogna andare più a sud, nella placca indoaustraliana: a ovest sotto l’Indonesia subduce la crosta dell’Oceano indiano e quindi siamo in una classica collisione oceano – continente. Ma ad est c’è il continente australiano e quindi lo scontro fra le placche diventa una collisione continente – continente. 

I BACK-THRUST. Nelle collisioni continente – continente è comune la presenza dei cosiddetti back-thrust, cioè delle faglie a basso angolo che si trovano dall’altra parte rispetto al fronte principale dell'arco che si forma nello scontro e che contioene tutte le succesisoni deformate dalla compresisone. I back-thrust hanno andamento opposto a quello dei thrust principali del fronte dell'arco. Li troviamo in tutti gli orogeni derivati da uno scontro continente – continente, da quelli più recenti come Himalaya, Caucaso e Pirenei (e anche sulle Alpi ma qui è una questione molto complessa), a quelli più antiche di oltre 2 miliardi di anni fa. Però troviamo back-thrust anche in diversi contesti di scontro oceano – continente, ad esempio Panama, Vanuatu, Caraibi settentrionali (Ten Brink et al, 2009) o Ande (Armijo et al,  2015).
Insomma, sia nel fronte della catena (cioè la parte antistante alla linea lungo la quale si scontrano le due placche), sia nel retro della catena, dove finisce, si formano dei sovrascorrimenti diretti verso l’interno della catena. Anche i back-thrust sono capaci di produrre forti terremoti: lo dimostrano questi ultimi eventi e negli ultimi decenni soprattutto il grande terremoto cinese Mw 7.9 del 2008 nel Sichuan è stato provocato proprio dallo scorrimento, sul margine del S fra Tibet e Cina della Longmenshan fault, che è un back-thrust in direzione opposta a quelli che bordano Tibet ed Himalaya sul lato indiano (Jia et al, 2012). 

GEODINAMICA DELL'INDONESIA E BACK-THRUST DI FLORES. Per capire bene il concetto di back-thrust, applichiamolo proprio all’Indonesia: 
  • i thrust principali, come quello del terremoto di Sumatra del 2003, sono faglie a basso angolo dirette verso nord, come verso nord si immerge nel mantello la crosta dell'Oceano Indiano
  • invece i terremoti di Lombok sono avvenuti su piani che si immergono debolmente verso sud e che fanno parte, come si vede da questa carta, del thrust di Flores, già noto in letteratura da decenni (esempio: McCaffrey e Nabelek, 1984) e che è un tipico back-thrust. Studi recenti hanno evidenziato che il thrust di Flores continua verso ovest fino a Lombok, in armonia con la sismicità (Zubaidah et al, 2014). 


Una bella sezione delle Ande in cui si veono i back-trhust
sul lato amazzonico da Armijo et al (2015)
PERCHÉ ESISTONO I BACK-THRUST. Fondamentalmente esistono perchè quando l'arco deformato  si comporta in modo relativamente rigido agisce come un blocco rigido, traferendo così lo stress compressivo nella regione esterna. Queste spinte si possono ripercuotere anche a grande distanza, come si vede adesso nell'Asia a nord della convergenza fra India ed Eurasia. Nelle collisioni continente - continente questo succede ancora di più perchè manca la zona oceanica in subduzione che "assorbe" la maggior parte del raccorciamento. Back-thrust ed altre deformazioni dietro l'arco si formano specialmente se nella zona di contatto fra le parti deformate e il retro-paese non deformato esistono delle precedenti discontinuità. Lo si vede ad esempio in Australia orientale, dove la  Koonenberry Fault, che tra Cambriano e Ordoviciano ha guidato la formazione di un bacino in estensione, nel Siluriano divenne al contrario un back-thrust durante una delle fasi della formazione dell’orogene della Tasmania (Mills et al, 1992). 
Venendo ai back-thrust attuali, quello coinvolto nel Sichuan è una struttura ereditata da eventi tettonici precedenti, nel caso l'orogenesi indosinica,  durante la quale alcuni blocchi crustali si sono fusi con la Cina meridionale nel Triassico (referenze in Jia et al 2010).
Numerosi modelli hanno cercato di fare il punto sulla situazione. In particolare si vede che la deformazione è asimmetrica e molto più ampia e diffusa nella zona frontale della catena in formazione che in quella posteriore (Vittell et al 1993).

In fondo una mia annotazione personale: sono convinto che in letteratura l’importanza dei back-thrust nelle catene fossili sia sovraconsiderata. Mi spiego: per esiste esistono e sono un aspetto molto interessante. Ma siccome si formano soprattutto nelle fasi più tardive dell’orogenesi, e quindi si sovraimpongono in parte alle vecchie strutture; per questo sono più visibili delle precedenti, come su una superficie sabbiosa impronte più recenti possono obliterare quelle più vecchie e rischiano così di essere considerate più importanti di quanto realmente sono.

Armijo et al (2015) Coupled tectonic evolution of Andean orogeny and global climate Earth-Science Reviews 143, 1–35
Goes et al (1997) The complex rupture process  of the 1996 deep Flores, Indonesia earthquake (Mw 7.9) from teleseismic P-waves Journal of Geophysical research 24, 1295-1298
Jia et al (2010) Structural model of 2008 Mw 7.9 Wenchuan earthquake in the rejuvenated Longmen Shan thrust belt, China Tectonophysics 491, 174–184
Kulali et al (2016) Crustal strain partitioning and the associated earthquake hazard in the eastern Sunda-Banda Arc Geophys. Res. Lett., 43, 1943–1949
McCaffrey e Nabelek 1984 the geometry of back arc thrusting along the eastern Sunda Arc (Indonesia): constraints from earthquake and gravity data Journal of Geophysical Research 89, 6171-6179, 
Mills et al 1992. Geological evolution of the Wonominta Block. Tectonophysics 214, 57–68 
ten Brink et al 2009 Bivergent thrust wedges surrounding oceanic island arcs: Insight from observations and sandbox models of the northeastern Caribbean plate GSA Bulletin 121, 1522–1536
Willett et al, 1993  Mechanical model for the tectonics of doubly vergent compressional orogens Geology, 21, 371-374 
Zubaidah et al, 2014 New insights into regional tectonics of the Sunda–Banda Arcs region from integrated magnetic and gravity modelling Journal of Asian Earth Sciences 80,172–184

17 commenti:

Cristina Emiliani ha detto...

Dottor Piombino buonasera. C'è correlazione tra rallentamento della rotazione della Terra e aumento della sismicità?? É "certo" che il 2019 sarà un anno apocalittico a livello di terremoti? Certa di una sua risposta la ringrazio anticipatamente!

Aldo Piombino ha detto...

buonasera.
La rotazione terrestre è sicuramente uno dei motori prinicpali della tettonica a placche a causa del differente "momento angolare" delle varie litosfere.
Ma da questo alla possibile correlazione fra velocità di rotazione e terremoti c'è un abisso. Della cosa se ne è parlato nel 2017 ad un congresso negli USA e il lavoro ha fatto "rumore". Troppo "rumore" perhè pè stato anche ripreso da gente che ha "interpretato a modo suo" neanche quello che c'è scritto nell'articolo, ma quello che è stato detto in articoli divilgativi sulla stampa
Il lavoro non ha un gran chè convinto i geofisici e per adesso il 2019 non passa almeno per ora per un anno dalla sismicità intensa.
Quindi diciamo che per adesso se nel 2019 ci saranno forti terremoti in numero maggiore del normale ci potrebbe essere una corelazione. Ma andrà dimostrata: non è detto che due fenomeni che avvengono in successione siano per forza interdipendenti

Anonimo ha detto...

Il terremoto di ieri notte è stato ben avvertito qui in Campania. La scossa è durata qualche secondo, non ho avuto molta paura....
Comunque, ciò che mi da fastidio, è la pignoleria (oserei dire "ossessione") di certi apparati burocratici che subito invocano i soliti generici controlli alle abitazioni. Sono un poco preoccupato perché la mia casa, diciamo, non è tutta in regola, nel senso che mi è stata donata da un generoso politico della zona, una persona assolutamente perbene che si è sempre data da fare in aiuto dei bisognosi. Può darsi che alcuni muri siano un po' ammuffiti, ma c'è ne passa da qui a dire che la casa è fatta con la pasta frolla. Su Facebook mi stanno coprendo di critiche perché ho scritto che penso che lo Stato debba essere empatico verso la mia categoria.
Poi non ho altro posto dove andare a vivere, i geologi devono piantarla di metterci sulla gogna mediatica. Abbiate più rispetto x il popolo... siamo noi che diamo i soldi pubblici all'Ingv

Margarita ha detto...

Dottor Piombino, ho appena letto l'articolo (che le lascio in allegato qui sotto) del professor Lannes e sono sconcertata... perché nessuno interviene per fermare questo scempio ecologico?

http://sulatestagiannilannes.blogspot.com/2018/08/molise-terremoti-da-idrocarburi.html

Aldo Piombino ha detto...

mi spiace non aver letto i commenti ma c'è qualche problema con la notificazione delle mail e non li avevo visti.
Andiamo con ordine:
1. l'abusivismo edilizio è uno dei peggiori mali di questo Paese. le case non in regola dovrebbero essere abbattute. Senza se e senza ma.

2. Margarita: Gianni Lannes non è professore, e di geologia non sa una beata minchia. I terremoti molisanoi con gli idrocarburi non c'entrano niente.Affermare quelo che afferma Lannes è semplicemente demenziale.
Non nego che esista sismicità indotta da attività connesse al quelle di estrazione, ma questo succede in pochi casi, in circostanze geologiche MOLTO particolari e, soprattutto, non ha a che fare con lìestrazione di gas o petrolio ma con la reiniezione delle cosiddette acque di strato.
Inopltre è semplicemente ridicolo pensare che la sismicità possa essere indotta a profondità del genere.
Il mio commento al proposito è stato "meno male che essendo profondi non ci sarà nessun imbecille che penserà che possa trattarsi di sismicità indotta"
un consiglio: non seguite Lannes... una volta era un giornalista bravo ora non caisco cosa gli sia successo... è da anni che spara idiozie a raffica...

Aldo Piombino ha detto...

Per Margarita: cerca su Scienzeedintorni "sismicità indotta": troverai molti post sull'argomento...

punteruolorosso ha detto...

salve dott. piombino,
in occasione dell'ultima sequenza in molise, doglioni ha detto che si tratta di strutture trascorrenti in una zona di svincolo fra appennino centrale e appennino meridionale. ha inoltre parlato di litosfera adriatica subdotta sotto tutto l'appennino, e della necessità di ulteriori ricerche che confermino questo dato. non ho capito se il fatto che ci sia litosfera adriatica sotto comporti che questa sia anche in movimento, in rollback, o in rottura. lei che ne dice? i modelli non sono unitari. quello che si vede è che il settore adriatico dell'appennino si muove verso nordest, e quello tirrenico, solidale con europa, verso nordovest. la zona di svincolo del molise e del gargano è legata a una frattura di adria su quella linea? moretti dice che l'appennino meridionale risente, a differenza di quello settentrionale, della migrazione di tutto il sistema del mediterraneo orientale verso ovest. insomma, abbastanza domande. spero di non averla annoiata

Aldo Piombino ha detto...

la cosa è molto complessa...
e oggettivamente quella è la zona italiana che conosco meno.
Dl piunto di vista generale questo che ho scritto tempo fa è un punto di partenza: https://aldopiombino.blogspot.com/2016/06/velocita-gps-tettonica-e-sismicita-in.html

risponderò domani comunque...

punteruolorosso ha detto...
Questo commento è stato eliminato dall'autore.
punteruolorosso ha detto...

ecco uno dei modelli che prende in considerazione una finestra verticale della litosfera adriatica in subduzione all'altezza del vulture e del gargano.
http://www.alexstrekeisen.it/immagini/diagrammi/vulture3.jpg

questo l'articolo completo, con le altre ipotesi.
http://www.alexstrekeisen.it/vulc/vulture.php

Aldo Piombino ha detto...

1. Punteruolorosso: lo slab detachment è ipotizzato come origine del magmatismo tardo-post orogenico dopo lo scontro continente - continente in molte situaizoni nel mondo. Ci sono prove abbastanza solide.
2. attenzione a parlare dei movimenti GPS, perchè vanno "contestualizzati": il settore orientale della penisola si muove verso NE e quello occidentale verso N non in modo "assoluto," ma rispetto all'"Europa stabile".
3. è molto probabile (anzi, direi sicuro) che i movimenti molisani avvengano lungo delle discontinuità preesistenti, ereditate da chissà quando
4. il roll-back se non è finito è lentissimo (la deformazione in Calabria potrebbe essere dovuta a quello ma non è sicuro): però riguarderebbe adesso solo quello che c'è a sud della linea del Pollino, non l'appennino meridionale
5. il fatto che la sismicità dell'asse appenninico quando diretto N/S sia distensiva rende un pò difficile la presenza di compresisoni, che invece esistono, chiarmaente, dove l'asse è orintato NNW-SSE (fronte padano)
6. Moretti spesso non lo capisco. Ma è un mio difetto... .

Susanna ha detto...
Questo commento è stato eliminato da un amministratore del blog.
Aldo Piombino ha detto...

ho cancellato il commento precedente:
1. non c'entrava un tubo
2. ammiccava ad un personaggio piuttosto discutibie e discusso

punteruolorosso ha detto...

salve dott. piombino,
questo testo, invece, ipotizza un distacco della litosfera in subduzione sotto l'appennino centrale, confermando quanto diceva lei. la finestra fra le due subduzioni a sud del pollino e a nord di ancona. la discontinuità fra i settori è responsabile della tettonica trascorrente del molise.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2003TC001518

mentre doglioni sembra indicare che questo distacco dello slab non sia avvenuto, e che ci sia ancora della litosfera adriatica sotto tutto l'appennino. la migrazione verso est dell'appennino sarebbe, secondo doglioni, attribuibile al rollback ancora attivo, che determina l'apertura del mar tirreno.
le risulta questa diversa interpretazione?
se così non fosse, a cosa si deve il movimento antiorario di adria?

Aldo Piombino ha detto...

innnazitutto mi scuso per il ritardo.
Rosembaum & Lister è un caposaldo della letteratura in materia!!!
Diciamo che hanno ragione tutti e due...
Certo che c'è litosfera adriatica sotto l'Appennino. solo che lo slab si è rotto e questo succede praticamente sempre in uno scontro continente - continente perchè la litosfera che è già scesa continua a scendere mentre quella che è più in alto non lo può fare.
Quindi quella appenninica più lontana da Adria si è svincolata da quella più vicina.
Questa pagina potrebbe essere utile: http://www.atlas-of-the-underworld.org/North-Apennines/
come quella relativa alla Calabria.

Come è evidente che c'è (stato?) anche il roll-back (la parentesi è perchè se non si è fermato del tutto è parecchio rallentato (ci sono diverse posiizoni sull'argomento)
Poi succede che questo è un sistema molto complesso... per cui è ancora difficile comprenderlo appieno.
saluti

punteruolorosso ha detto...

grazie.
e in che modo può uno slab distaccato come quello sotto l'appennino centrale influenzare la litosfera che c'è sopra (sismicità, vulcanismo)
adria: la rotazione in senso antiorario è indipendente dal comportamento dello slab? è una conseguenza del rollback appenninico passato o presente? qual è il meccanismo che determina la rotazione di adria?

Aldo Piombino ha detto...

1. i lati degli slab sono una fonte importante di vulcanismo (STEP: Subduction Transfer Edge Propagator) anche a casa nostra (Palinuro per esempio ma forse anche Etna e vulcano)
2. quando uno slab si rompe si forma il vulcanismo tardo/post orogenico, che esiste in tutti gli orogeni dovuti a scontri continente - continete (ercinico, alpi, himalaya etc etc etc)