Geovulcanologia: una rete di sensori radon per studiare l’Etna

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L’Etna è uno dei vulcani più attivi al mondo sia per frequenza delle eruzioni sia per intensità dell’attività sismica e tettonica. Comprendere i meccanismi che regolano la sua attività sismica e vulcanica, è quanto si prefigge un gruppo di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e delle Università di Catania e delle Azzorre che da oltre dieci anni misura il radon emesso dai suoli dell’Etna ed esplora, con una rete di sensori, le potenzialità di questo gas. La rete radon etnea – spiega Silvia Mattoni – è attualmente costituita da 6 sensori installati in varie località sulle pendici del vulcano, in prossimità di strutture tettoniche attive e a distanze variabili da 1 a 15 km circa rispetto ai crateri sommitali. La ricerca è stata recentemente pubblicata su Scientific Reports (Nature Publishing Group).

Abbiamo iniziato a registrare le emissioni di radon dai suoli etnei nel periodo 2009-2011 grazie a un sensore ubicato a Piano Provenzana, a circa 1800 metri di quota sul fianco nord-orientale del vulcano”, spiega Marco Neri, primo ricercatore dell’INGV- Osservatorio Etneo (INGV-OE). “Un settore molto importante, perché ha la peculiarità di trovarsi sia in prossimità di una faglia sismogenetica molto attiva, sia al margine del Rift di Nord-Est, che rappresenta una struttura vulcano-tettonica fisicamente collegata con il condotto centrale del vulcano, sede di un intenso degassamento. Una peculiarità del sito che rende la sonda radon potenzialmente sensibile sia ai terremoti prodotti dalla faglia, sia alle eruzioni del vulcano”.

Una volta installata la sonda nel 2009, la faglia ha originato un intenso sciame sismico (2-3 aprile 2010). A seguire, il vulcano ha anche generato tre eruzioni parossistiche (da gennaio a marzo 2011), che hanno segnato la nascita di un nuovo imponente cono piroclastico sommitale, poi battezzato Nuovo Cratere di Sud-Est.

Avendo, quindi, a disposizione terremoti ed eruzioni in un ristretto periodo di tempo e una sonda radon posizionata in modo strategico per registrare questi eventi, è stato possibile acquisire dati fondamentali per comprendere le variazioni del radon nel corso degli eventi sismici e vulcanici”, prosegue Marco Neri.

Queste variazioni sono state analizzate statisticamente e messe a confronto con i principali parametri meteorologici. Infatti, la permeabilità dei suoli, caratteristica che influenza il rilascio del gas, varia in base ai periodi piovosi (l’acqua di pioggia si infiltra nel terreno occupandone i vuoti interstiziali e impedendo al gas di fuoriuscire), determinando così variazioni nella misurazione del radon. Simili effetti si hanno anche in presenza di neve e nei periodi di alta pressione atmosferica, come in estate. Da qui la necessità di depurare il segnale radon dalle variazioni legate alle condizioni meteorologiche.

Lo studio”, prosegue il ricercatore dell’INGV-OE, “ha rivelato l’esistenza di tre periodi di degassamento considerati anomali dal 2009 al 2011. Il primo, iniziato nel febbraio 2010, per i valori bassi di concentrazioni di radon che hanno preceduto di circa 7 settimane lo sciame sismico del 2-3 aprile 2010. Dopo l’anomalia negativa di febbraio, il radon è aumentato con regolarità fino a raggiungere valori massimi un paio di giorni prima dello sciame sismico. Una variazione dovuta al progressivo aumento della permeabilità del suolo in corrispondenza del piano di faglia che ha generato lo sciame sismico. Gli altri due periodi riguardano anomalie positive (gennaio e febbraio 2011) caratterizzati da valori molto alti che si sono verificati in concomitanza con le tre eruzioni parossistiche dell’Etna. Anche in questo caso, le settimane precedenti le anomalie sono state caratterizzate dal progressivo incremento del radon, ma questa volta con oscillazioni decisamente maggiori, compatibili con repentine variazioni di velocità di emissione dei gas, probabilmente connesse con attività vulcanica”.
Per localizzare la sorgente di questo gas si è analizzato il contenuto di uranio, da cui si genera il radon per decadimento radioattivo, delle lave del vulcano e delle rocce del suo basamento sedimentario.

Lo studio getta le basi per una comprensione dei processi tettonici e vulcanici che causano variazioni delle emissioni di radon, in particolare nei vulcani basaltici attivi come l’Etna. I risultati ottenuti ci stimolano a continuare questi studi attraverso un approccio multidisciplinare integrato con le altre reti di monitoraggio dell’INGV”, conclude Marco Neri.

Link all’articolo:

http://www.nature.com/articles/srep24581