La Terra si è mossa qui: gli scienziati scoprono prove dirette dell'impatto di un mega-terremoto sotto il mare.

Questa scogliera verticale è composta da fango morbido depositato sul fondo della Fossa del Giappone ed è stata sollevata di circa 60 m dal mega-terremoto del 2011. Questa è stata la prima volta che è stato osservato e registrato visivamente lo scarpone di faglia di un terremoto di tipo fossa. Credito: Università di Niigata

Il 4 settembre 2022, Hayato Ueda, un geologo dell'Università di Niigata, si è imbarcato in un viaggio sottomarino insieme al pilota Chris May nel cuore della Fossa del Giappone, l'epicentro del catastrofico terremoto e tsunami di Tohoku-oki del 2011. Scendendo sul fondo della fossa a una profondità di 7.500 metri, hanno incontrato una scogliera quasi verticale alta 26 metri sul lato orientale di una cresta alta 60 metri.

Indagini batimetriche precedenti dalla superficie del mare hanno rivelato che la cresta non esisteva prima e è apparsa subito dopo il mega-terremoto accompagnato da una faglia sul suo fianco orientale. Lui e i suoi colleghi scienziati a bordo hanno quindi concluso che la scogliera era l'espressione superficiale di un movimento coe-sismico della faglia. La scogliera era composta da fango molle non consolidato. La pendenza inferiore rispetto alla scogliera era occupata da numerosi detriti degli stessi blocchi di fango molle, che erano chiaramente forniti dalla scogliera. Le osservate superfici di frattura nette e i contorni molto angolari, sia sulla scogliera che sui detriti, implicano un rapido aumento dello stress che ha fratturato i fanghi molli prima che fossero plastici, e supportano quindi un'origine coe-sismica della scogliera.

Il veicolo ha attraversato la cresta attraverso la faglia misurando con precisione la topografia utilizzando un trasponditore acustico e un manometro. L'altezza e il volume sollevati della cresta suggeriscono entrambi uno scivolamento coe-sismico della faglia di almeno 80-120 m (il valore dipende dall'angolo di immersione ipotizzato della faglia sottostante) nella Fossa del Giappone.

Questo veicolo è in grado di immergersi a una profondità di 11.000 metri, il fondale oceanico più profondo del mondo, ed è quindi chiamato "sommergibile a piena profondità". Ha permesso ai ricercatori di avvicinarsi per la prima volta in oltre 10 anni al fondo della Fossa del Giappone nell'area dell'epicentro dopo il mega-terremoto. Senza l'osservazione in situ utilizzando questo sommergibile, lo scarpone di faglia nell'ultra-profondo mare non sarebbe stato scoperto. Credito: Università di Niigata

Questa stima è maggiore dello scivolamento di faglia precedentemente stimato (~65 m) sotto la pendenza a ovest dell'asse della fossa. Hanno attribuito lo scivolamento eccessivo di faglia nella fossa a un miglioramento locale dovuto alla superficie superiore irregolare della placca del Pacifico in subduzione, che ha modificato la geometria e la stabilità della faglia.

Il mega-terremoto del 2011 è stato causato dalla rottura e lo scivolamento della faglia del confine delle placche tra l'isola di Honshu nordorientale del Giappone (placca di Okhotsk) e la placca del Pacifico in subduzione. Dopo il terremoto, molti studi geodetici e geofisici hanno ipotizzato che questo movimento coe-sismico della faglia si sia probabilmente propagato fino alla fossa. Poiché il cambiamento topografico dovuto al movimento della faglia in superficie è una delle principali cause dei tsunami, è importante conoscere con precisione ciò che è accaduto nella fossa del mare profondo quando si è verificato un terremoto di tipo fossa come l'evento del 2011. Tuttavia, a causa della grande profondità, nessun veicolo sommergibile (sia esso a pilotaggio diretto o remoto) aveva potuto accedere al fondo della Fossa del Giappone.

Questo studio è stato il primo a osservare, registrare visivamente e misurare con precisione il cambiamento topografico (inclusa la scogliera di faglia) nella fossa durante un singolo evento mega-terremoto di tipo fossa. Ha verificato che lo scivolamento di faglia si è sicuramente propagato in superficie durante l'evento del 2011 e ha dedotto che la quantità di scivolamento è stata almeno localmente di 100 m. Questi risultati sono attesi per contribuire alla nostra comprensione della genesi e dei pericoli dei tsunami causati da terremoti di tipo fossa.