Continente nascosto genera nuova zona di subduzione vicino alla Nuova Zelanda

A sud della Nuova Zelanda, nel Mar di Tasmania, c’è un tratto di oceano in tempesta dove le onde si gonfiano regolarmente di 20 piedi (6 metri) o più [...] ..

Continente nascosto genera nuova zona di subduzione vicino alla Nuova Zelanda

A sud della Nuova Zelanda, nel Mar di Tasmania, c’è un tratto di oceano in tempesta dove le onde si gonfiano regolarmente di 20 piedi (6 metri) o più ei venti soffiano a 30 mph (48 km/h) in una buona giornata. Nel profondo di questi mari in tempesta, anche la Terra è inquieta. Questa regione ospita la Fossa Puysegur, sito di una delle zone di subduzione più giovani del pianeta. Qui, la placca australiana viene spinta sotto la placca del Pacifico, creando frequenti grandi terremoti, tra cui un terremoto di magnitudo 7,2 nel 2004.

Ora, una nuova ricerca rivela come sia nata questa giovane zona di subduzione: nel corso di milioni di anni, un po’ del continente “nascosto” della Zealandia al confine tra la placca australiana e quella del Pacifico, è stato allungato e spostato in un modo che ha portato la più densa Crosta oceanica sbattere dentro e sotto di essa. Questa scoperta che il posizionamento di diversi tipi di crosta l’uno contro l’altro in corrispondenza di un confine di piastra preesistente porta alla subduzione, può aiutare a spiegare come si formano altre nuove zone di subduzione in tutto il mondo.

Le zone di subduzione sono uno dei confini delle placche più importanti, se non il più importante”, ha detto l’autore principale dello studio Brandon Shuck, dottorando presso l’Università del Texas ad Austin. “Sono davvero i principali motori della tettonica delle placche, quindi sono la ragione principale per cui le placche sulla Terra si muovono effettivamente. E inoltre sono confini di placche molto distruttivi. … Non capiamo davvero bene come iniziano e come si formano in primo luogo”.

La formazione delle zone di subduzione è misteriosa perché le zone di subduzione sono, per natura, distruttive. Quando un piatto di crosta oceanica si tuffa sotto la crosta continentale, le rocce in superficie si torcono, si rompono e si deformano. La lastra oceanica, nel frattempo, si trasforma nel mantello, dove si è sciolta in modo irriconoscibile. Questo lascia alle spalle poca storia geologica da studiare.

La zona di subduzione al margine del Puysegur è abbastanza giovane che questa storia non è stata ancora cancellata. Ciò lo rende un luogo ideale per rispondere alla domanda su come si formano le zone di subduzione in primo luogo, ha detto Shuck a Live Science. Non c’è ancora una buona spiegazione di come le placche tettoniche si aprano e iniziano a subdurre.

Studiare il margine del Puysegur non è un’impresa facile, però, perché è nei “Furious Forties“, le latitudini tra i 40 gradi sud e 50 gradi sud dove i venti e le correnti sono brutali. Gli scienziati a bordo della nave da ricerca Marcus Langseth si sono recati in questa regione nel 2018 come parte dell’esperimento di iniziazione della subduzione dell’Isola del Sud. È stato un viaggio impegnativo, ha detto Shuck. L’equipaggio ha dovuto trascorrere quasi un quarto del tempo riparandosi dietro le isole per evitare le tempeste.

“La nostra nave stava rotolando fianco a fianco di circa 20 gradi a un certo punto”, ha detto Shuck. “E’ stato un casino”.

Nonostante il tempo, i ricercatori sono stati in grado di utilizzare sismometri del fondo marino e di effettuare rilievi sismici del sottosuolo, un metodo che utilizza le onde sonore riflesse per vedere le strutture sotterranee.

La realizzazione di una zona di subduzione

Uno schema che mostra il margine di Puysegur a sud della Nuova Zelanda. La diffusione del fondo marino a partire da 45 milioni di anni fa ha allungato la crosta continentale sommersa della Zealandia sulla placca del Pacifico, creando una regione assottigliata nel bacino di Solander. Una faglia di strike-slip ha portato questa crosta continentale indebolita e una crosta oceanica più densa dalla placca australiana fianco a fianco. La collisione ha spinto la densa crosta oceanica sotto la crosta continentale più chiara, un processo chiamato subduzione. (Credito immagine: Brandon Shuck)

I nuovi dati hanno permesso ai ricercatori di mettere insieme una storia della giovane zona di subduzione, che Shuck ha presentato all’incontro virtuale della Seismological Society of America il 22 aprile, lo stesso giorno in cui lo studio è stato pubblicato sulla rivista Tectonics. Tutto è iniziato circa 45 milioni di anni fa, quando un nuovo confine tra le placche australiana e quella del Pacifico iniziò a formarsi a causa di una forza chiamata estensione: in pratica, le forze tettoniche separarono le due placche come stucco.

La crosta oceanica al confine della placca ha risposto a questa estensione in modo prevedibile: quando la crosta si assottiglia, il magma dal mantello si è spinto verso l’alto attraverso le fratture, indurendosi in una nuova roccia. Questo processo è chiamato espansione del fondo marino ed è il modo in cui si forma la nuova crosta oceanica.

Ma c’era un problema: il continente segreto della Zealandia

La Zealandia è una sezione sommersa della crosta continentale delle dimensioni dell’Australia intorno alla Nuova Zelanda. La Zealandia era appollaiata all’estremità nord di questa zona estensionale. Poiché la crosta continentale è più spessa e più galleggiante, le forze di estensione che lavorano al confine della placca non possono rompere la Zealandia. Invece, la crosta continentale si è semplicemente allungata mentre si diffondeva, creando una zona diradata ora nota come bacino di Solander.

Adesso c’erano due piatti. La placca australiana, a ovest, era costituita dalla crosta continentale della Zealandia a nord e dalla nuova crosta oceanica a sud. La placca del Pacifico, a est, era costituita anche da crosta oceanica a sud. A nord, la placca del Pacifico ospitava la crosta continentale diradata del bacino di Solander. Al confine della placca, la crosta oceanica urtò contro la crosta oceanica e la crosta continentale contro la crosta continentale.

Probabilmente sarebbe successo poco di interesse, se non fosse stato per un altro cambiamento tettonico 25 milioni di anni fa.

A quel tempo, il confine della placca australiana-pacifica smise di separarsi. Invece, le piastre hanno iniziato a spostarsi l’una sull’altra, creando quella che è nota come faglia da sciopero.

Ora, la placca del Pacifico si stava spostando a sud e la placca australiana si stava spostando a nord. Questo movimento opposto ha portato la crosta oceanica della placca australiana proprio accanto alla sottile crosta continentale del bacino di Solander sulla placca del Pacifico.

Illustrazione di una faglia di scorrimento in corrispondenza del confine di una placca tettonica. (Credito immagine: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY tramite Getty Images)

“Questa era la chiave per iniziare la subduzione”, ha detto Shuck: “la crosta continentale è più galleggiante della crosta oceanica più densa, e questa differenza di galleggiabilità ha permesso alla parte più densa della placca australiana di scivolare sotto quella più leggera del Pacifico, soprattutto perché il confine tra questi continenti e le placche oceaniche erano già indebolite dalla precedente fagliatura da sciopero. I risultati dimostrano quanto sia importante il movimento strike-slip per la tettonica”, ha detto Shuck.

“Il modo in cui ruotano i piatti è davvero importante”, ha detto. “Se pensi solo a separare le cose e unirle insieme, non crei davvero molto contrasto, ma [con] strike-slip, stai traducendo [facendo scorrere una porzione di crosta] ed è super efficiente. Immagina solo che, con le piastre che scivolano l’una sull’altra, alla fine farai sì che materiali con proprietà diverse si uniscano”.

“Ci sono altri punti in tutto il mondo in cui il movimento di scivolamento avviene nello stesso punto della compressione e della convergenza delle placche, in particolare lungo la faglia Queen Charlotte a nord di Vancouver e a sud dell’Alaska”, ha detto Shuck. “Quel difetto potrebbe essere un luogo in cui potrebbe potenzialmente formarsi una zona di subduzione”, ha detto.

Macquarie Ridge

Ma ci sono anche molte domande a cui rispondere sulla “fault” a sud della Nuova Zelanda. Parlando alla riunione della Seismological Society of America il 22 aprile, la geofisica Caroline Eakin della Australian National University ha descritto un viaggio di ricerca a Macquarie Ridge, una cresta sottomarina a 620 miglia (1000 km) a sud della Nuova Zelanda sulla stessa faglia del margine di Puysegur. Nell’ottobre 2020, gli scienziati hanno dispiegato strumenti sismici del fondo marino su questo aspro crinale, che è largo solo 28 miglia (25 km) ma sorge a 3,7 miglia (6 km) dalla topografia circostante.

I ricercatori torneranno a ritirare gli strumenti e i loro dati nel novembre 2021, sempre che il tempo lo consentirà. Se il margine di Puysegur è nei “Roaring Forties”, Macquarie Ridge è nei “Furious 50s”. La nave di ricerca ha incontrato venti a 109 km/h durante il tentativo di dispiegare gli strumenti e ha trascorso il 38% della missione in condizioni meteorologiche talmente avverse che gli scienziati a bordo non hanno potuto fare altro che ripararsi sul posto e aspettare. Tuttavia, sperano che i nuovi sismometri del fondo oceanico (OBS) aprano gli occhi su ciò che sta accadendo sotto la cresta. In questo momento, i ricercatori sanno che ci sono grandi terremoti che hanno origine nella regione, ma non sanno molto di quanto siano profondi nella crosta, che tipo di faglie si verificano o che tipo di rischi di tsunami rappresentano per le aree costiere in Australia.

“I dati OBS ci consentiranno anche di visualizzare per la prima volta il sottosuolo sotto il confine della piastra utilizzando diverse tecniche di imaging sismico“, ha detto Eakin a WordsSideKick.com. “Attualmente, la maggior parte delle nostre osservazioni ci dice cosa sta succedendo in superficie o vicino alla superficie, ma non abbiamo idea di cosa stia succedendo sotto la superficie del confine della placca nella regione di Macquarie Ridge”.

Una domanda a cui sperano di rispondere: Anche la fault di Macquarie Ridge inizierà a trasformarsi in una zona di subduzione? Il margine di Puysegur e Macquarie Ridge sono correlati e stanno subendo cambiamenti simili nel movimento della placca nel tempo, ha detto Eakin, sebbene Puysegur sia più avanti nel processo. Macquarie Ridge, essendo due lastre di crosta oceanica che si uniscono, potrebbe essere più resistente alla subduzione rispetto alla crosta continentale e al confine della crosta oceanica a Puysegur, ha detto Shuck; ma le zone di subduzione possono anche diffondersi lungo una faglia da un unico punto.

“Questi due segmenti potrebbero effettivamente collegarsi – forse – in futuro”, ha detto Shuck.