Terremoti: le iniezioni di fluidi nel sottosuolo possono provocare scosse ben oltre le zone interessate dalla pratica

I risultati di un nuovo studio spiegano che la frequenza dei terremoti provocati dall’uomo in alcune aree degli Stati Uniti supera i punti caldi dei terremoti naturali

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Utilizzando i dati di esperimenti sul campo e i modelli delle faglie, i ricercatori della Tufts University (Massachusetts) hanno scoperto che la pratica delle iniezioni di fluidi nel sottosuolo utilizzate nelle trivellazioni e nello smaltimento delle acque reflue per la ricerca di gas e petrolio potrebbe provocare una notevole attività sismica oltre la zona di diffusione del fluido. È noto che le profonde iniezioni di fluidi, con profondità di oltre 1km, siano associate ad una maggiore attività sismica, spesso considerata limitata alle aree di diffusione dei fluidi. Ma lo studio, pubblicato sulla rivista Science, sostiene l’ipotesi che le iniezioni di fluidi stiano causando terremoti potenzialmente distruttivi più lontano, attraverso il lento slittamento di reti di fratture preesistenti, come in un effetto domino.

I risultati dello studio spiegano che la frequenza dei terremoti provocati dall’uomo in alcune aree degli Stati Uniti supera i punti caldi dei terremoti naturali. Lo studio rappresenta anche una dimostrazione pratica dello sviluppo e dei test di modelli più precisi sul comportamento delle faglie utilizzando esperimenti sul campo. Gran parte della comprensione attuale sulla fisica delle faglie geologiche deriva da esperimenti in laboratorio condotti su scale di lunghezza di un metro o meno. Tuttavia, i terremoti e le rotture di faglie si verificano su scale molto più grandi e le loro osservazioni sono eseguite a distanza e forniscono scarse valutazioni dei parametri fisici del comportamento delle faglie che sarebbero utilizzati per sviluppare un modello degli effetti provocati dall’uomo.

I ricercatori hanno utilizzato i dati di queste iniezioni sperimentali, precedentemente condotte in Francia e guidate da un team di ricercatori del University of Aix-Marseille e dell’University of Nice Sophia-Antipolis. Gli esperimenti hanno misurato la pressurizzazione e lo spostamento delle faglie e altri parametri. L’analisi dei ricercatori della Tufts University fornisce la conclusione più robusta finora sul fatto che lo slittamento attivato dai fluidi nelle faglie può velocemente superare la diffusione dei fluidi nel suolo.

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Mappa USGS sulle zone a rischio sismico. Le caselle blu indicano le aree ad alta attività sismica provocata dall’uomo a causa delle profonde iniezioni di fluidi. Credit: USGS

I pericoli creati dai terremoti indotti dai fluidi sono una questione di crescente preoccupazione pubblica negli Stati Uniti. L’effetto dei terremoti provocati dall’uomo è considerato responsabile di aver reso Oklahoma, un’area molto attiva per quanto riguarda la ricerca di gas e petrolio, l’area sismica più produttiva del Paese, inclusa la California. “È rilevante che oggi abbiamo regioni di attività sismica provocata dall’uomo che superano il livello di attività dei punti caldi naturali, come il sud della California”, ha dichiarato Robert C. Viesca, professore di ingegneria civile e ambientale della Tufts University e co-autore dello studio.

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Credit: Rob Viesca e Pathikrit Bahattacharya, Tufts University

La maggior parte dei terremoti indotti dalle trivellazioni sono troppo piccoli (magnitudo pari o inferiore a 3 sulla scala Richter) per essere una preoccupazione per la sicurezza e i danni. Tuttavia, la pratica delle iniezioni profonde dei prodotti di scarto derivanti da queste esplorazioni può influenzare le faglie più grandi e profonde che sono sotto stress e sensibili allo slittamento indotto dai fluidi. L’iniezione di acque reflue in pozzi profondi più di 1km può causare terremoti abbastanza forti da essere avvertiti e danni.

Secondo il Servizio Geologico statunitense (USGS), il più grande terremoto indotto dall’iniezione di fluidi documentato nella letteratura scientifica è stato il sisma di magnitudo 5.8 del settembre 2016 nell’Oklahoma centrale. A causa delle iniezioni di fluidi, in Oklahoma si sono verificati altri 4 terremoti di magnitudo superiore a 5 e altri terremoti di magnitudo 4.5 e 5 in Arkansas, Colorado, Kansas e Texas.