Relazioni pericolose: terremoto innesca un lontano vulcano di fango

Il 26 maggio 2006 l’isola indonesiana di Giava fu scossa da un terremoto di magnitudo 6.3, il cui epicentro fu individuato a 25 chilometri a Sud Ovest della città di Yogyakarta e l’ipocentro ad una profondità di 12 Km. Il sisma provocò migliaia di vittime e di feriti e rase al suolo centinaia di edifici.

In un primo momento il sisma fu messo in relazione con l’intensa attività che aveva interessato il vulcano Merapi – ancor oggi uno dei vulcani più pericolosi e più attivi della Terra – nei giorni che avevano preceduto il sisma, ma i vulcanologi che allora avevano seguito il susseguirsi dei fenomeni, assicurarono che l’evento sismico era da considerarsi indiscutibilmente di origine tettonica e che era improponibile ogni relazione con l’eruzione.

Qualcuno aveva tuttavia notato che dal cratere del vulcano, 47 ore dopo il sisma, era fuoriuscita una densa nube di fumo, ma i due eventi non furono comunque posti in relazione, anche in considerazione della notevole distanza del vulcano, lontano ben 250 chilometri dall’ipocentro del terremoto.

Anche gli scienziati erano del parere che la distanza fisica tra i due eventi fosse troppo grande perché il sisma avesse potuto essere considerato di innesco per l’eruzione.

Ora, i geofisici dell’Università di Bonn, in Germania, e dell’ETH, il Politecnico federale di Zurigo, in Svizzera, hanno eseguito una simulazione al computer per dimostrare che un collegamento tra i due eventi non solo era invece possibile, ma anzi era stato quasi certamente la causa determinante dell’eruzione, anche se la distanza fisica era effettivamente grande.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Geoscience.

Tornando agli accadimenti del 2006, il vulcano, che è solito originare eruzioni di tipo “pliniano” – con esplosioni alternate a getti di lapilli e fontane di lava – originò, allora, imponenti cascate di fango caldo alte una cinquantina di metri, per cui, nell’occasione, fu chiamato “Lusi”, abbreviazione di “Lumpur Sidoarjo”, dal nome della zona interessata dal fenomeno.

Michael Reilly in un suo articolo del 2008 su New Scientist, parlando dell’evento, confuta l’accusa di uno studio di Richard Davies, della Durham University del Regno Unito, secondo cui responsabile dell’innesco dell’eruzione di fango sarebbe stata una compagnia petrolifera, la Lapindo Brandas, che aveva eseguito perforazioni petrolifere vicino al villaggio di Sidoario il 27 maggio, proprio il giorno seguente il sisma e poco tempo prima dell’eruzione.

Reilly, con il suo articolo, scagionando di fatto la compagnia petrolifera, additò il sisma come evento scatenante, riprendendo un altro studio sull’eruzione del 2006, pubblicato da Adriano Mazzini, fisico dell’Università di Oslo, Norvegia.

I geofisici tedeschi e svizzeri hanno riesaminato l’intera questione, eseguendo esperimenti di calcolo sulla propagazione delle onde.

“Molti ricercatori ritengono che l’epicentro del terremoto fosse troppo lontano da Lusi per poter attivare le cascate di fango”, enuncia il prof. Stephen A. Miller, del Dipartimento di Geodinamica presso l’Università di Bonn. Utilizzando simulazioni al computer, che tengono conto delle caratteristiche geologiche del sottosuolo di Lusi, il team di Miller ha concluso invece che proprio il terremoto è stato la causa scatenante, nonostante la grande distanza.

“Lo strato di fango solido” – questa la spiegazione proposta da Miller – “era intrappolato tra strati con differenti proprietà acustiche e questo sistema venne investito e scosso dal terremoto e dalle successive scosse di assestamento come una bottiglia di champagne”.

La chiave di comprensione, tuttavia, sta nella riflessione fornita dalla copertura geologica a forma di cupola sottostante Lusi, che aveva focalizzato le onde sismiche del terremoto facendole convergere in un’unica zona, come un’eco all’interno di una grotta.

Il prof. Miller spiega : “Le nostre simulazioni mostrano che la struttura a forma di cupola, con proprietà litologiche diverse, focalizzò l’energia sismica nello strato di fango, liquefacendolo e iniettandolo poi nelle faglie vicine”.

Studi precedenti avevano sottovalutato l’energia delle onde sismiche, dato che era stato preso in considerazione solo il movimento del terreno in superficie.

I geofisici dell’Università di Bonn hanno invece sospettato che le ondulazioni superficiali fossero molto meno intense di quelle in profondità. La struttura simile ad una cupola avrebbe – secondo loro – “mantenuto” le onde sismiche in profondità, smorzando quelle che raggiungevano la superficie.

“La stima che venne effettuata fu più bassa di quel che avvenne in realtà per effetto “focalizzazione”, perché riguardava l’arrivo di un solo ciclo di onde. Questo effetto aumenta ad ogni ciclo d’onda perché riduce l’impedenza acustica dello strato di fango pressurizzato”.

Ricordiamo brevemente che per “impedenza acustica” si intende il rapporto tra la pressione di un’onda sonora e le vibrazioni delle particelle di un dato materiale in quel punto.

Quando l’onda incontra la superficie tra due materiali diversi (in questo caso la superficie che separa la roccia dal fango), una parte di energia viene trasmessa e una parte riflessa, per cui la velocità dell’onda cambia.

In risposta alle obiezioni che il più alto livello di velocità segnalato, utilizzato nella riproduzione al computer, poteva essere dovuto alla misurazione di laboratorio, Miller assicura che questo “non cambia le nostre conclusioni, perché questo effetto si produce ogni volta che uno strato a bassa impedenza acustica è inserito tra strati ad alta impedenza, indipendentemente dai valori esatti delle impedenze.

E la sorgente di fango del Lusi era all’interno di questa sorta di “sandwich”.

Era già stato supposto che una faglia tettonica collegasse Lusi con un sistema vulcanico distante 15 chilometri.

“Questa connessione probabilmente alimenta tuttora il vulcano di fango con il calore e i fluidi che mantengono Lusi in una fase eruttiva, attiva ancora oggi”, spiega il prof. Miller.

Con la loro pubblicazione, gli studiosi tedeschi e svizzeri sottolineano che i terremoti possono alimentare processi a lunga distanza e questi effetti collegati possono alimentare altri sistemi vulcanici e idrotermali.

Miller conclude: “Per essere una rarità geologica, il vulcano di fango può contribuire ad una migliore comprensione dei processi di attivazione e delle relazioni tra attività sismica e attività vulcanica”.

“Forse questo lavoro potrà porre fine alla annosa controversia e farci concentrare invece su come essere d’aiuto per le popolazioni colpite”, aggiunge lo scienziato.

L’isola di Giava fa parte del cosiddetto “Anello di Fuoco del Pacifico”, la cintura vulcanica che circonda tutto l’Oceano Pacifico. Qui, la crosta oceanica va in subduzione sotto le placche tettoniche oceaniche e continentali e questo fenomeno porta alla fusione del materiale crustale in profondità.

Il magma così prodotto risale, andando ad alimentare numerosi vulcani.

Leonardo Debbia
11 agosto 2013