Terremoti_indotti

La maggior parte dei terremoti è di origine naturale (99,99%) ma esiste una piccola fetta di terremoti causati dall’uomo, i cosiddetti “terremoti indotti” o “terremoti antropogenici”, cioè attività sismiche originate dall’attività umana. Su internet se ne leggono di tutti i colori, da assurde teorie complottiste a negazionisti del fenomeno. Ma dove sta la verità?

Cosa sono i terremoti indotti

Per comprendere questo fenomeno della sismicità indotta dobbiamo partire dalla sua definizione. Per dirla in parole semplici, un sisma è “indotto” quando, almeno in parte, è causato da attività dell’uomo come estrazione e stoccaggio di gas, costruzione di miniere, geotermia, estrazione di idrocarburi dal sottosuolo e re-iniezione di fluidi.
La definizione di “terremoto indotto” causa però spesso delle ambiguità. In senso stretto, un terremoto si dice indotto se si verifica come conseguenza diretta dell’attività umana. Ad esempio nella fratturazione idraulica (hydro-fracking), dove inizialmente si ha un volume di roccia poco fratturato che, in seguito all’iniezione nel sottosuolo di piccoli volumi di liquido ad alta pressione, inizia a fratturarsi, causando eventualmente dei sismi.

Sarebbe invece più corretto parlare di terremoti innescati artificialmente (troverete in giro anche il termine “triggerati”) quando l’attività antropica agisce solo come “acceleratore” di un processo già in atto. In questo caso abbiamo faglie attive pre-esistenti, quindi c’è già una situazione tettonica con un volume crostale sotto stress. Per fare un paragone, è come la proverbiale goccia che fa traboccare il vaso, quindi quel pizzico di energia in più che rompe l'equilibrio.

L’ambiguità di cui si parlava prima è riferita al fatto che con “terremoto indotto” spesso ci si riferisce indistintamente a terremoti “indotti” per davvero e “triggerati”. Per essere più precisi, il termine generale dovrebbe essere “terremoti antropogenici”.

I terremoti indotti nel mondo

Per aiutarci a capire la portata del fenomeno a livello globale possiamo consultare l’Human-induced Earthquake Database (abbreviato in HiQuake), un progetto che si pone come obiettivo la raccolta di dati relativi a tutti i sismi indotti conosciuti. Prima di iniziare con tutti i ragionamenti teniamo a mente una cosa: il database riporta la maggior parte dei sismi indotti registrati, non di tutti i sismi indotti in assoluto. La raccolta di dati parte infatti (con l’invenzione del sismografo) dalla fine del 1800 e, come immaginerete, i sistemi di monitoraggio all’epoca erano decisamente meno diffusi, meno tecnologici e quindi meno precisi di quanto non lo siano oggi, quindi molti sismi (soprattutto quelli con magnitudo molto piccola, sotto la soglia della percezione umana) sono sicuramente stati tralasciati.

Trascurando quindi il fattore numerico, è interessante consultare questo database per ottenere informazioni in merito alle principali cause di terremoti antropogenici a livello globale e la loro distribuzione. La principale causa riportata è il fracking (34% circa), seguita dall’attività di estrazione mineraria (25% circa) e dalle di dighe (15% circa).

Grafico terremoti indotti
in foto: Grafico a torta con le principali cause dei terremoti indotti (credit: HiQuake).

Le cause della sismicità indotta

Di seguito analizzeremo le principali cause della sismicità indotta come fracking, estrazione mineraria e creazione di dighe.

Fracking

Il fracking, detto in due parole, è una tecnica che permette di estrarre petrolio e gas da alcuni livelli di argilla nel sottosuolo tramite iniezione di fluidi ad alta pressione che frantumano parte della roccia.

Miniere

Il fatto che estrazione mineraria e sismicità siano associati è cosa nota ormai da secoli. Quello che si verifica è il rockburst, o “colpo di montagna”, che altro non è che un collasso di una galleria. Questo si verifica quando la pressione è così forte da schiacciare i tunnel, causando spesso sia perdite umane che di profitto, rendendo inagibili intere aree di una miniera. Per visualizzare il concetto, equivale a schiacciare un bicchiere di plastica tra le mani: il bicchiere è la galleria e le nostre mani sono la roccia della montagna.

Dighe

La creazione di dighe è, numericamente, la terza causa di sismicità indotta dall’uomo a livello globale. In questo caso agiscono solitamente due fattori:

  • l’aumento di massa d’acqua nel bacino causa un forte aumento di pressione sulla roccia alla base, in particolare durante la variazione stagionale tra estate ed inverno;
  • l’acqua che si infiltra nel suolo, riducendo la resistenza del terreno.

La costruzione delle dighe è collegata alla presenza di corsi d’acqua e, per questo motivo, non dovrebbe stupirci che le aree più colpite da questo tipo di sisma siano India e Brasile: proprio in questi Paesi scorrono rispettivamente il Gange e il Rio Delle Amazzoni!

Tutte le dighe possono quindi causare terremoti? La risposta è no.

Secondo l’International Commission on Large Dams, soltanto quelle con una profondità superiore ai 100 metri possono dare problemi di questo tipo. Inoltre nel caso di dighe montane, queste sono spesso costruite al di sopra di volumi crostali fagliati. La variazione stagionale dell’acqua nella diga causa variazioni di pressione di acqua nel suolo che, nel tempo, possono agire da “lubrificante” sui piani di faglia. A titolo di esempio, ricordiamo tra i casi più gravi il terremoto di magnitudo 6.2 del 1962 alla Xinfengjiang Dam, in Cina, e quello di magnitudo 6.3 del 1967 alla Koyna Dam, in India.

Koyna Dam
in foto: Koyna Dam, India.

Terremoti indotti in Italia

Abbiamo visto a grandi linee la situazione internazionale ma è arrivato il momento di fare un focus sul nostro Paese. In Italia le principali attività che causano sismicità indotta sono impianti di estrazione/stoccaggio di idrocarburi nel sottosuolo, impianti geotermici e – solo in una piccola parte – le dighe. Attenzione: queste cause sono presenti comunque anche nel resto del mondo. Ad esempio l’attività geotermica ha prodotto un terremoto con magnitudo 5.4 a Pohang, in Corea del Sud.

La sismicità indotta da impianti geotermici, come confermato dal Servizio Sismico Svizzero, dipende da diversi fattori, come la quantità di fluidi iniettati, la profondità e il tipo di impianto (aperto o chiuso). Anche l’estrazione e lo stoccaggio di gas nel sottosuolo può causare sismi, a seconda della tipologia dell’impianto e dalla quantità di fluidi coinvolti. In Italia un caso noto è quello del 2012 in Emilia Romagna, nell’area di Cavone. Tuttavia è bene ricordare che nella maggior parte dei casi, anche in Italia, l’estrazione o lo stoccaggio stagionale di gas non ha mai generato nessun evento sismico.

La storia della sismicità indotta in Italia

Prendiamo proprio il caso di Cavone per raccontare lo sviluppo degli studi sulla sismicità antropogenica in Italia. Come confermato da Thomas Braun dell’INGV, per chiarire le cause del sisma, inizialmente attribuite all’attività antropica di stoccaggio ed estrazione di gas, è stato istituito un gruppo di ricerca chiamato ICHESE, cioè International Commission on Hydrocarbon Exploration and Seismicity in the Emilia region.

Il report dell’ICHESE si è chiuso con una frase per certi versi ambigua:

“è escluso che le attività di sfruttamento degli idrocarburi e dell’attività geotermica abbiano prodotto un sufficiente stress da generare un evento sismico indotto”.

Ma viene anche aggiunto che:

"non può essere completamente escluso che le operazioni legate agli idrocarburi a Cavone abbiano triggerato l’attività sismica dell’Emilia”.

Studi successivi hanno però confermato che il terremoto, a tutti gli effetti, è causato solo da eventi naturali e non collegati ad attività antropiche. Questo gruppo ha però il merito di aver redatto una lista di tutti i terremoti indotti di cui si avesse notizia nella storia del Paese. L’elenco conta 16 casi, come confermato dall’ISPRA, alcuni dei quali sono stati successivamente analizzati nel dettaglio e declassati da “indotti” a “naturali”, come quello del 1951 a Caviaga o lo stesso terremoto di Cavone del 2012.

Sismicità nell’area di Cavone tra il 2011 e il 2013 (Grigoli et al., 2017).
in foto: Sismicità nell’area di Cavone tra il 2011 e il 2013 (Grigoli et al., 2017).

Dobbiamo preoccuparci?

La domanda che bisognerebbe porsi è: “I terremoti indotti sono frequenti? Dobbiamo preoccuparci?”. Partiamo col dire qualsiasi tipo di intervento dell’uomo nel sottosuolo può dare origine a sismi e, dunque, avere un fattore di rischio associato. Questo però non vuol dire che ogni terremoto che avvertiamo o di cui sentiamo parlare sia indotto ma, anzi, nella stragrande maggior parte dei casi si tratta di terremoti naturali. Facciamo qualche esempio numerico per capire.

L’ISPRA ha registrato 16 casi di sismi indotti ipotizzati e documentati dagli anni ‘50 ad oggi. Diciamo, per arrotondare, negli ultimi 70 anni. Quanti terremoti naturali ci sono stati negli ultimi 70 anni? L’INGV permette di valutare mensilmente quanti eventi sismici colpiscono il territorio e, considerando solo quelli con magnitudo superiore a 2, possiamo contare almeno 150 terremoti al mese, stando bassi. 150 scosse al mese equivalgono a circa 1800 sismi all’anno (se escludiamo le sequenze sismiche); considerando questo valore più o meno costante, in 70 anni ne potremmo considerare circa 126 mila.

16 indotti, rispetto a 126 mila: si tratta dello 0,01% circa. Se esageriamo e ipotizziamo per assurdo 100 sismi indotti in settant’anni e una media di 100 terremoti naturali al mese, siamo comunque allo 0,06%. Capirete bene che si tratta di una percentuale molto piccola, molto più piccola di quanto comunemente si pensi ed è quindi scientificamente errato considerare i terremoti indotti come frequenti. I terremoti sono principalmente naturali!

In ogni caso, prendete questi valori (o,01% e 0,06%) non come assoluti ma come un riferimento, giusto per capire da un punto di vista numerico di cosa stiamo parlando. C’è poi da considerare la magnitudo media associata: i terremoti indotti più comunemente riportati hanno magnitudo compresa tra 2 e 4. Nel 2014 il ministero dello Sviluppo Economico ha redatto delle linee guida chiamate “Indirizzi e linee guida per il monitoraggio della sismicità, delle deformazioni del suolo e delle pressioni di poro nell’ambito delle attività antropiche” (abbrevviato con ILG) che permettono di valutare l’impatto antropico dell’iniziezione di gas nel suolo seguendo una serie di parametri sia sismici che del terreno. Questi studi sono partiti da alcuni siti usati come “test”, cioè Cavone (sperimentazione finita), Casaglia , Minerbio (sperimentazione finita) e Val D’Agri.

All’interno di queste linee guida è stato introdotto il sistema “a semaforo” che permette di valutare e correggere l’impatto dei singoli impianti sul territorio. Questo “semaforo” altro non è che un insieme di quattro livelli di allerta riferiti al sito in esame:

  • verde → Condizioni ordinarie: tutti i parametri rientrano nei valori standard;
  • giallo → Attenzione: i parametri superano gli standard e tutti gli impianti coinvolti devono porre attenzione alla situazione e comprendere se la variazione dei parametri è legata all’attività umana;
  • arancione → Riduzione delle operazioni: dopo aver verificato una connessione tra attività antropica e aumento dei valori è necessario ridurre le operazioni per fare rientrare i valori nella norma;
  • rosso → Stop delle operazioni: se anche la riduzione non è sufficiente, le operazioni vengono temporaneamente sospese del tutto.

Il ministero per ciascun sito nomina una struttura preposta al monitoraggio (abbreviata con SPM) che, nel caso di Cavone, Minerbio, Gorgoglione e della Val D’Agri è l’INGV.  Questo sistema di monitoraggio sarà in futuro applicato anche ad altri campi come, ad esempio, gli impianti geotermici pilota in Toscana.

Bibliografia

Braun et al., 2018 – Injection induced earthquakes (a livello italiano)
Braun et al, 2020 – ILG ministeriali
Cartlidge, E., 2014. Human activity may have triggered fatal Italian earthquakes, panel says. Science 344, 141.
Ellsworth (2013) – Injection induced earthquakes ( al livello globale)
Grigoli et al., 2017 – Injection induced earthquakes (a livello europeo)
Grigoli et al. 2018 – Pohang 

Articolo a cura di
Stefano Gandelli