Nella determinazione dell’energia rilasciata nel corso della rottura di una faglia sismogenetica è di fondamentale importanza conoscere il grado di resistenza opposto dai due lembi della faglia e valutare inoltre i processi fisici che si verificano durante un terremoto. Un recente studio di Andrea Bizzarri: “The mechanics of lubrificated faults: Insights from 3–D numerical models”, pubblicato sulla rivista Journal of Geophysical Research (American Geophysical Union), propone l’analisi degli effetti di un impasto formato da particelle di roccia mescolate con fluidi che funziona da lubrificante naturale.
“La lubrificazione idrodinamica è un processo fisico nel quale i frammenti di roccia generati per attrito durante lo scorrimento su una faglia si impastano con i fluidi eventualmente presenti e formano un “fango” caratterizzato da una viscosità dinamica relativamente alta, se comparata a quella dell’ acqua. Questo materiale non può essere espulso dalla faglia mediante un processo di pressurizzazione termica (che invece può avvenire ad esempio per l’ acqua “pura”), ma agisce come un lubrificante durante un terremoto.
Il modello numerico tridimensionale proposto mostra che la lubrificazione idrodinamica ha importanti effetti nel comportamento di una rottura sismogenetica, in quanto tende a destabilizzare la faglia, comportando rilasci di sforzo (e quindi di energia che sollecita l’emissione di onde sismiche) maggiori rispetto a quelli di una faglia priva di lubrificazione. Una comune applicazione della lubrificazione si può trovare nell’ambito di macchinari, nei quali i materiali lubrificanti riducono l’attrito delle superfici in mutuo contatto e ne controllano la durata nominale, la precisione e sovente la risposta prestazionale.
Il processo della lubrificazione idrodinamica è un fattore che può manifestarsi in strutture permeate di fluido. Inoltre, le proprietà del “ fango” lubrificante, in termini di dipendenza da temperatura e pressione, sono ancora poco note”.
Si sta verificando anche nelle faglie generatrici degli attuali terremoti in Pianura Padana?
“Allo stato attuale è molto difficile dirlo. Il “fango” responsabile della lubrificazione idrodinamica è un materiale presente nella zona di faglia, con una precisa caratterizzazione microstrutturale. Il fenomeno della liquefazione delle sabbie e dei terreni a cui si è assistito durante l’ attuale sequenza sismica in Emilia è un meccanismo differente, che si verifica a seguito dello scuotimento sismico.
Ad oggi l’unica applicazione del modello della lubrificazione idrodinamica è stata proposta per il terremoto di Chi–Chi (Taiwan), per il quale un team di studiosi taiwanesi, giapponesi ed americani ha cercato di interpretare i sismogrammi registrati dopo l’ evento alla luce del modello di lubrificazione idrodinamica”.
Che tipo di importanza ricoprono questi studi?
“Lo studio della sorgente sismica combatte con due grosse sfide: da un lato la difficoltà di vincolare le “condizioni iniziali del sistema” (ovvero la geometria delle faglie ed il loro stato di stress) e dall’ altro la necessità di conoscere le leggi che descrivono la fisica a livello fondamentale che caratterizza un terremoto e le interazioni tra più strutture sismogenetiche.
La formulazione di modelli matematici e teorici, come quello della lubrificazione idrodinamica, è di aiuto nella comprensione dei processi fisici (e chimici) che possono avere luogo durante un evento e più in generale durante una sequenza sismica”.
