Effetti sismici di materiale ad alta densità della crosta profonda nella penisola coreana sud-orientale

Peso nascosto sotto la crosta

Perché due dei più forti terremoti registrati in Corea del Sud hanno colpito quasi la stessa regione a distanza di un solo anno? Questo studio guarda oltre le spiegazioni più comuni basate sulla collisione delle placche e sull'attività umana per concentrarsi su un attore molto meno visibile: una lastra di roccia pesante sepolta in profondità nella crosta sotto la penisola coreana sud-orientale. Modellando come questo materiale denso flette la crosta e riorganizza gli sforzi sulle faglie, gli autori mostrano che ciò che si trova a decine di chilometri sotto la superficie può predisporre silenziosamente le faglie a forti terremoti in superficie.

Una regione di scuotimenti insoliti

I terremoti di Gyeongju del 2016 e di Pohang del 2017, entrambi di magnitudo 5,5, sono avvenuti vicino al sistema di faglie di Yangsan nel sud-est della Corea, un’area già nota per una relativamente alta attività sismica. L’evento di Pohang ha attirato attenzione internazionale perché è stato collegato all’iniezione di fluidi in un progetto geotermico, ma il volume d’acqua iniettato era troppo piccolo per spiegare completamente l’elevata energia rilasciata dal sisma. Allo stesso tempo, misure di gravità su questa regione rivelano una forte anomalia positiva, un indizio che qualcosa di insolitamente denso giace in profondità nella crosta. Indagini sismiche e magnetiche precedenti suggerivano la presenza di una spessa zona di rocce mafi che contengono ferro e magnesio, ritenuta formata quando il magma si è accumulato e solidificato alla base della crosta durante l'apertura del Mare dell’Est milioni di anni fa.

Una lastra sepolta che deforma la crosta

I ricercatori hanno cercato di comprendere come questo materiale ad alta densità, interpretato come sottopiastra magmatica, modifichi gli sforzi nella crosta e influenzi le faglie principali. Hanno prima utilizzato dati dettagliati di gravità e sismici per costruire un profilo bidimensionale della densità crostale dall’entroterra coreano fino al Mare dell’Est, quindi lo hanno convertito in un modello tridimensionale della regione. Nelle loro simulazioni, il corpo denso si trova appena sopra il limite crosta-mantello ed è più spesso a est sotto la fascia costiera e più sottile a ovest verso l'entroterra. Essendo più pesante delle rocce circostanti, agisce come un peso sepolto che spinge lentamente la crosta verso il basso dove è spesso, provocando al contempo un lieve sollevamento flessibile vicino ai suoi bordi.

Calore, flusso e variazione degli sforzi

La temperatura gioca un ruolo cruciale in questa storia. Misure a terra e in mare mostrano che il sud-est della Corea e il vicino bacino di Ulleung sono più caldi, in media, rispetto alla penisola coreana. Le rocce più calde nella crosta inferiore e nel mantello superiore sono più tenere e si deformano più facilmente, permettendo al corpo denso di affondare maggiormente e flettere la crosta sovrastante con maggiore intensità. Il gruppo ha eseguito modelli viscoelastici 3D con diverse temperature al confine crosta–mantello, da relativamente fredde a abbastanza calde. Nei casi più caldi, lo strato denso ha attratto verso il basso in misura maggiore, amplificando le variazioni di stress nella crosta superiore. Immediatamente sopra la parte orientale più spessa, il peso subsidente ha creato uno stress addizionale di tipo compressivo; verso il margine occidentale più sottile, la flessione ha prodotto zone in tensione. Queste differenze di stress si estendevano verso l’alto fino alle profondità in cui avvengono i terremoti e si propagavano verso l’esterno per decine di chilometri.

Faglie più vicine al collasso

Per valutare come questo carico profondo potesse influire sui terremoti reali, gli autori hanno calcolato le variazioni di una quantità nota come stress di collasso di Coulomb sulle faglie mappate, incluse le superfici che si sono rotte negli eventi di Gyeongju e Pohang. Variazioni positive indicano che una faglia è spinta più vicino allo scorrimento; variazioni negative indicano che è stabilizzata. Anche senza il corpo denso, la compressione tettonica di campo lontano dovuta ai movimenti delle placche già carica molte faglie del sud-est coreano. Tuttavia, aggiungendo lo strato ad alta densità, la pressione di collasso è aumentata sistematicamente di circa 0,2–1 megapascal sulle superfici di faglia di Pohang e Gyeongju e su vari segmenti di faglia vicini, specialmente sopra la parte orientale più spessa del corpo. Questi incrementi di stress erano maggiori rispetto alle variazioni di stress dirette calcolate dall’iniezione di fluidi a Pohang e diventavano più marcati all’aumentare della temperatura e dell’ammorbidimento della crosta nei modelli.

Riconsiderare il rischio sismico in regioni «stabili»

Questo lavoro conclude che una fetta profonda e pesante di roccia sotto il sud-est della Corea ha progressivamente aumentato lo stress di base sulle faglie per lungo tempo, contribuendo a spiegare perché questa regione ha ospitato i più significativi terremoti recenti del paese. Attività umane come l’iniezione di fluidi possono ancora agire come innesco finale, ma solo perché le faglie erano già vicine a uno stato critico a causa del carico tettonico amplificato dal corpo denso sepolto. Per chi vive in aree spesso considerate geologicamente stabili, il messaggio è chiaro: il rischio sismico non è determinato solo dai margini di placca. Variazioni sottili nella densità crostale, nella temperatura e nella reologia possono concentrare gli sforzi lontano dai bordi di placca, quindi valutazioni robuste del rischio sismico devono guardare in profondità sotto la superficie, integrando gravità, flusso di calore e imaging dettagliato del sottosuolo con i modelli tettonici tradizionali.

Citazione: Kim, M., Choe, H., Cheon, Y. et al. Seismic effects of deep crustal high-density material in the southeastern Korean Peninsula. Commun Earth Environ 7, 328 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03345-x

Parole chiave: terremoti intraplacca, rischio sismico, sottopiastra magmatica, stress crostale, penisola coreana