La sismicità "indotta" e "innescata": il caso della Val D'Agri.

La letteratura scientifica sismologica utilizza comunemente i termini “indotto” e “innescato” per descrivere i terremoti causati da azioni umane. In alcune pubblicazioni entrambi i termini sono utilizzati in modo intercambiabile mentre, in altre [1]:

• terremoti indotti sono eventi in cui le attività antropiche sono responsabili della gran parte della variazione del campo di stress che genera la sismicità. 
• terremoti innescati sono eventi dove le attività umane sono responsabili in minima parte della perturbazione lungo le faglie procurando il verificarsi del terremoto prima del suo accadimento naturale. Il ruolo principale nei terremoti innescati è svolto dalle forze tettoniche che sono già presenti prima della perturbazione da parte delle attività umane.

Una difficoltà ovvia dell’uso di questi termini è che, a causa della complessità del sistema, risulta essere estremamente difficile riuscire a discriminare tra terremoti indotti e innescati nei casi in cui le attività antropiche hanno un ruolo. Studi delle tensioni crostali evidenziano che generalmente la crosta terrestre è sottoposta a stress quasi ovunque, anche all’interno delle aree continentali lontane dai bordi delle placche tettoniche, e anche dove i terremoti sono rari. Quindi, in molti, e forse nella maggior parte dei casi, le sollecitazioni tettoniche svolgono un ruolo importante nei terremoti, anche se le attività umane possono avere contribuito in maniera significativa alla sismogenesi.

I meccanismi che sono stati invocati per tenere conto della sismicità indotta, includono principalmente i cambiamenti di stress dovuti a variazioni di volume dei fluidi iniettati, quindi ai carichi applicati, e aumento della pressione di poro lungo la superficie di faglia (fig. 1). Questi meccanismi, naturalmente, non sono tutti indipendenti. La comprensione di questi meccanismi insieme alla conoscenza del grado di deformazione tettonica crostale, può aiutare a capire dove potrà avvenire una futura sismicità indotta, definendo il terremoto di magnitudo massima probabile. 

Fig. 1 - Schema del meccanismo della sismicità indotta da estrazioni minerarie e cava (a), bacini idrici artificiali (b) ed attività estrattive di petrolio & gas naturale dovuta ad iniezione di fluidi (c) ed estrazione (b).

La sismicità indotta si può verificare in corrispondenza di attività antropiche estrattive di cave, minerarie e in bacini idrici artificiali, causata dalla variazione del carico per estrazione mineraria nel primo caso (fig. 1a) e variazione del livello idrico nel secondo caso (fig. 1b). Per i bacini idrici, la variazione del livello dell’acqua fa aumentare la pressione sul fondo del bacino che a sua volta può far aumentare la pressione di poro lungo faglie connesse idraulicamente al bacino determinando una sismicità indotta [2]. Considerando le attività estrattive di petrolio & gas naturale, si può registrare una sismicità indotta causata dall'iniezione di acqua di strato in profondità [2], [3], che può far aumentare la pressione di poro lungo le faglie eventualmente presenti (fig. 1c) o dalla produzione di oil & gas che riduce il carico nel serbatoio, provocando contrazione e cambiamenti di stress nel volume intorno al reservoir e quindi in corrispondenza ad eventuali faglie inverse favorevolmente orientate (fig. 1d).

Una rassegna dove vengono citati alcuni studi svolti in passato sulla sismicità indotta in Italia è descritto nel rapporto ISPRA del 2014, dove viene fornita una tabella riassuntiva degli episodi documentati e ipotizzati. Come esempio si riporta quello dell'Emilia 2012 dove uno studio approfondito esclude totalmente qualunque connessione tra attività estrattiva nella Concessione di Mirandola e il terremoto del 29 maggio [4].

Fig. 2 - distribuzione dei terremoti nei due clusters in Val D'Agri Basilicata.
A - in prossimità del lago Pertusillo; B - in prossimità del pozzo d'iniezione Costa Molina 2 (CM2)

La sismicità indotta in Italia è attualmente in fase di studio e approfondimento. Il caso sicuramente più significativo è quello della Val D'Agri in Basilicata, dove diversi studi descrivono la relazione tra attività antropiche e sismicità [2], [3], [4]. In particolare si evidenzia come la sismicità indotta dovuta alla variazione del livello stagionale del bacino idrico del Pertusillo  che per effetto della variazione di carico (meccanismo descritto in fig. 1b) porta alla formazione di un cluster (A) di terremoti con bassa magnitudo (fig. 2). Inoltre l'attività estrattiva di petrolio con l'iniezione di fluidi nel pozzo Costa Molina 2 porta ad un aumento delle pressioni di poro lungo le faglie (meccanismo descritto in fig. 1c) con la formazione del cluster (B) di terremoti di bassa magnitudo (fig. 2). 

Fig. 3 - mappa della localizzazione del terremoto di Mw 3.7 e del campo petrolifero Aquila. 

Il terremoto di Mw 3.9 accaduto a largo delle coste di Brindisi [5]: (i) si colloca ad una profondità di 28 km e (ii) è localizzato ad una distanza di 50 km (fig. 3). Questi due fattori escludono una relazione causa-effetto tra le attività estrattive e il terremoto stesso, venendo a mancare i presupposti di uno dei meccanismi sopra esposti. Anche l'ipotesi di un trasferimento degli stress non è plausibile causa le distanze eccessive [6].

Riferimenti bibliografici

[1] McGarr A., Simpson D., & Seeber L. (2002);  40 case histories of induced and triggered seismicity. Internetional Geophysics, 81A, pp. 647-661.

[2] Stabile T.A., Giocoli A., Perrone A., Piscitelli S., & Lapenna V. (2014); Fluid injection induced seismicity reveals a NE dipping fault in the southeastern sector of the High Agri Valley (southern Italy). Geophys. Res. Lett. 41, pp. 5847–5854.

[3] Improta, L., Valoroso L., Piccinini D, & Chiarabba C. (2015); A detailed analysis of wastewater-induced seismicity in the Val d’Agri oil field (Italy). Geophys. Res. Lett., 42, doi:10.1002/2015GL063369.

[4] Balocchi P. (2016); Sismicità indotta in Italia e l’esempio della Val D’Agri. Sapere, 6, pp. 22-26, doi:  10.12919/sapere.2016.06.3.

[5] Terremoto di magnitudo Mw 3.7 del 24-03-2018 ore 00:31:56 (Italia) in zona: Costa Adriatica Brindisina (Brindisi). 
[6] cfr. post del dott. A. Amato - INGV.