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Perforazioni profonde nella crosta oceanica pacifica potrebbero svelarci nuove informazioni sulla genesi dei terremoti e degli tsunami

livello elementare
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ARGOMENTO: GEOLOGIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: OCEANO PACIFICO
parole chiave: terremoti, tsunami, perforazioni, risen system
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La nave da ricerca Chikyu da dieci anni  sta effettuando ricerche geologiche nei mari del Giappone al fine di identificare aree da monitorare in profondità per la previsione dei terremoti e degli tsunami Credit Kyodo News via Getty

La nave da ricerca giapponese di punta per la perforazione oceanica, la Chikyu, ha effettuato degli scavi nel fondo dell’oceano raggiungendo profondità mai raggiunte con l’obiettivo di raggiungere la profondità di 5200 metri nel punto in cui due importanti placche tettoniche si incontrano causando importanti eventi sismici. Gli ingegneri hanno rinunciato a quell’obiettivo a febbraio del 2019, dopo che la perforazione ha continuato a collassare poco più di 3.250 metri nella crosta oceanica.

Ora i ricercatori stanno cercando di capire cosa è andato storto dopo uno sforzo quasi decennale di scavare la crosta oceanica in profondità nella fossa di Nankai, al largo della costa sud-orientale del Giappone. Un’area sensibile dove la placca tettonica delle Filippine e quella eurasiatica si incontrano. In particolare, la placca tettonica filippina penetra sotto la placca eurasiatica, sulla quale si trova il Giappone, ad una velocità di circa quattro centimetri all’anno. Questo comporta che, lungo il bordo di contatto, le placche si oppongono e la pressione aumenta creando instabilità sismica.

E’ stato valutato che questa collisione può far scatenare terremoti di grande magnitudine con una ricorrenza tra i 90 ai 200 anni. I più recenti, avvenuti nel 1944 e nel 1946, registrarono una magnitudo otto, con danni ingenti ed oltre 1300 vittime. Per quanto sopra, i geologi giapponesi ritengono che sia verosimile che un terremoto di magnitudo 8.1 possa colpire il Giappone nei prossimi 30 anni, con epicentro nella fossa di Nankai, a 100 chilometri dalla costa orientale del Paese. Un sisma tale che potrebbe causare da 12.000 a 18.000 persone. Lo studio di questa zona critica ha quindi una notevole importanza per poter comprendere le dinamiche profonde di quella zona del mondo.

Ma non solo. La fossa è potenzialmente un’importante sorgente di idrocarburi sotto forma di clatrati di metano.

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La fossa di Nankai si trova in una zona di subduzione, una regione geologicamente molto attiva in cui una placca tettonica si inserisce sotto un’altra, scatenando i terremoti più potenti del mondo. Di fatto, tutti i terremoti noti di magnitudo maggiore di nove si sono verificati in quella zona. Il limite della placca è così profondo che la Chikyu (che in giapponese significa Terra) è l’unica nave di perforazione oceanica in grado di raggiungerlo attraverso il mantello. La nave utilizza una struttura, il riser, simile alla tecnologia utilizzata su una piattaforma petrolifera per stabilizzare le attrezzature di perforazione e penetrare il volume ed il fondale marino e verso il centro della Terra.

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Usando il sistema riser, gli scienziati di Chikyu intendono effettuare la perforazione scientifica più profonda mai fatta in oceano. Il record precedente era detenuto dalla nave JOIDES RESOLUTION, che nel 1993 effettuò una perforazione fino a 2.111 metri di profondità. Lo scorso ottobre, Chikyu ha condotto la sua quarta missione su un sito, noto come C0002, dove aveva già effettuato una perforazione ad oltre 2900 metri sotto il fondo del mare. Questo nuovo tentativo si preannunciava complesso: gli ingegneri sapevano che la fase successiva della perforazione gli strati di roccia sottostanti risultavano spesso fratturati verticalmente e piegati lungo il percorso che la trivella stava cercando di attraversare. Il team MarE3 (Marine-Earth Exploration and Engineering) della Chikyu non si è dato per vinto e, dopo molti tentativi, è stato in grado di arrivare fino alla profondità di  3262 metri.

tecniche del Chikyu

Purtroppo la perforazione non ha potuto avere seguito. Sebbene gli ingegneri abbiano impiegato tutte le tecniche di consolidamento conosciute, il substrato ha infatti continuato a collassare, costringendo i tecnici ad iniziare una nuova perforazione sul lato del foro principale. La tecnica, tecnicamente chiamata sidetracking, è utilizzata nell’esplorazione di petrolio e gas, ma non è comune nella perforazione oceanica scientifica. Ciononostante, dopo diversi tentativi e ripetuti crolli, i ricercatori hanno dovuto infine interrompere la perforazione. Un’ipotesi è che il fango, che circolava all’interno e intorno all’apparecchiatura di perforazione, potrebbe essere stato più pesante del previsto e che si siano create delle minuscole crepe nella roccia, destabilizzando il foro. Nonostante i tentativi di consolidare le pareti, i cedimenti sono pericolosamente continuati ed i ricercatori hanno valutato che un pozzo trivellato con molti rami laterali sarebbe stato troppo complesso da gestire.

Dopo che le operazioni sul sito C0002 si sono interrotte, la Chikyu è passata a perforare, senza il riser, in altri siti prossimi all’area per studiare la vita nei sedimenti marini e la geologia della faglia superficiale che scatenò il devastante terremoto di Tohoku del 2011. 

a bordo della Chikyu Photo Credit Copyright JAMSTEC IODP

Il programma futuro deve ancora essere deciso, sebbene gli scienziati giapponesi non vogliono rinunciare a raggiungere l’obiettivo di 5200 metri ai limiti del mantello. Il lavoro decennale del team di ricercatori non andrà però perduto.

Le lezioni apprese nella perforazione sul sito C0002 aiuteranno a far avanzare le tecniche di trivellazione in acque profonde”, ha affermato Clive Neal, geologo presso l’Università di Notre Dame nell’Indiana, che dirige un comitato tecnico per l’impiego della nave scientifica statunitense JOIDES RESOLUTION.

L’obiettivo futuro è di posizionare dei sistemi di monitoraggio a lungo termine su alcuni dei pozzi per misurare l’inclinazione della roccia, l’attività sismica, la deformazione, la pressione dei pori e la temperatura, variabili chiave per capire come si comportano le rocce sottostanti.

Queste misurazioni consentiranno una descrizione quantitativa di come si stia accumulando l’energia tra le placche tettoniche, al fine di poter prevedere in anticipo i terremoti e preavvertire le zone costiere. Le misurazioni dovrebbero anche far luce su cosa avviene nella piastra di subduzione e su come si sviluppa la tensione che viene rilasciata durante un terremoto in superficie. Conoscenze importanti per prevedere quei terremoti che scatenano i devastanti tsunami che hanno spesso colpito il Pacifico.

 

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