Cosa accade nel mantello sotto il Mediterraneo centrale: gli studi dell’INGV sulla sismicità

L’area del Mediterraneo centrale rappresenta una zona ideale per studiare i processi che avvengono all’interno del mantello terrestre e che influenzano la distribuzione dei terremoti. Qui la placca africana sprofonda sotto quella eurasiatica originando una grande varietà di strutture, come catene montuose e vulcani. Tra queste è particolarmente interessante l’arco calabro, parte della placca eurasiatica, sotto il quale è in atto lo sprofondamento fino a oltre 500 km di profondità del fondale del Mar Ionio, parte della placca africana. L’area è oggetto di due nuovi studi dell’INGV (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia), pubblicati sulle riviste Geophysical Research Letters e Journal of Geophysical Research: Solid Earth. I ricercatori hanno studiato l’andamento delle onde sismiche nell’interno della Terra per comprendere la dinamica con cui la placca ionica sprofonda nel mantello modificandone la struttura. Lo sprofondamento della placca genera terremoti nell'area e conoscere come avviene permette di capirne la distribuzione.

La struttura della litosfera sotto il Tirreno e l’arco calabro

Le informazioni che abbiamo sull’interno della Terra provengono dallo studio delle onde sismiche. Nel loro percorso in profondità, infatti, cambiano velocità, direzione e ampiezza a seconda delle proprietà dei materiali che attraversano. Queste variazioni permettono di identificare superfici di discontinuità all’interno della Terra, in corrispondenza delle quali si passa da uno strato roccioso a un altro con caratteristiche diverse. Per esempio, il passaggio da crosta a mantello è segnato dalla discontinuità chiamata Moho (dal nome del sismologo Mohorovičić), una zona di transizione che sotto i continenti si trova tra 30 e 50 km di profondità.

Analizzando le onde sismiche i ricercatori sono riusciti a ricostruire nel dettaglio la struttura della litosfera sotto l’arco calabro e il Tirreno meridionale. Qui la placca ionica, una porzione della placca africana, sprofonda nel mantello sotto l’arco calabro fino a profondità superiori a 500 km generando terremoti. I risultati mostrano che sotto il mar Tirreno la crosta oceanica è spessa soltanto tra 15 e 25 km, mentre in direzione dell’arco calabro diventa più spessa, fino a raggiungere i 62 km. Questo aumento di spessore, particolarmente accentuato sotto le Eolie, è dovuto a una sovrapposizione della crosta oceanica che sprofonda e della crosta continentale sovrastante.

È stato possibile definire anche lo spessore dello strato rigido di mantello che insieme alla crosta forma la litosfera (mantello litosferico o LID), che è risultato spesso circa 50 km sotto la placca africana e 30 km sotto il Tirreno. Un’altra evidenza emersa dallo studio sono lacerazioni nella litosfera attraverso cui il mantello profondo si muove interagendo con gli strati più superficiali.

La struttura dell’astenosfera e del mantello inferiore

Lo studio ha definito con maggiore dettaglio anche il cosiddetto LAB (Lithosphere-Asthenosphere Boundary), il limite tra la litosfera – ossia l’insieme di crosta terrestre e parte superiore rigida del mantello – e la sottostante astenosfera, costituita da rocce plastiche. I ricercatori sono riusciti a riconoscere anche il limite inferiore dell’astenosfera, chiamato LVL (Low-Velocity Layer), situato a circa 410 km di profondità e in corrispondenza del quale le onde sismiche rallentano. Conoscere i limiti superiore e inferiore dell’astenosfera consente di definire lo spessore di questo strato.

Un secondo studio ha approfondito che cosa accade alla placca ionica più in profondità a partire da circa 410 km. Qui inizia una zona di transizione, che prosegue fino a 660 km di profondità e segna il passaggio dall’astenosfera al mantello inferiore. In questa zona le rocce cambiano nuovamente proprietà tornando rigide e solide e aumenta la velocità delle onde sismiche. La zona di transizione è in grado di rallentare lo sprofondamento delle placche. La crosta, sprofondando, viene inglobata nel mantello e riciclata, lasciando tracce al suo interno a livello di composizione chimica, che risulta eterogenea. Sotto il Mediterraneo centrale anche la temperatura del mantello è variabile. I ricercatori hanno rilevato anche la discontinuità anche dove termina la zona di transizione, a circa 660 km di profondità.

I due studi dell’INGV hanno restituito un’immagine ben definita dell’interno della Terra sotto il Tirreno e l’arco calabro. La litosfera sotto la Calabria risulta frammentata e deformata, mentre più in profondità è bloccata dalla zona di transizione del mantello. Tutte queste informazioni servono a comprendere meglio il contesto in cui si originano i terremoti dell’area e la loro distribuzione.

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DiStefano Gandelli