L’accumularsi dell’acqua durante periodi piovosi determina deformazioni non trascurabili della crosta terrestre.
Negli anni passati essa ha permesso notevoli progressi nella comprensione dei fenomeni geodinamici dell’area italiana mostrando, per esempio, il progressivo allontanamento tra la costa adriatica e tirrenica ad un tasso di circa 3 mm/anno. La deformazione elastica che si accumula grazie a questo “stiramento” è responsabile della sismicità dell’Appennino e dei recenti terremoti che hanno interessato l’Umbria, le Marche e l’Abruzzo.
In una serie di studi recentemente pubblicati da ricercatori INGV in collaborazione con ricercatori dell’Università di Napoli e Benevento, Istituto Nazionale per la Protezione Ambientale, Dipartimento di Protezione Civile, Scripps Institution of Oceanography e Acquedotto Pugliese SpA, emerge però che i lenti processi tettonici non sono gli unici responsabili della deformazione osservata in Appennino e che la crosta terrestre risponde anche alle sollecitazioni indotte dalla variazione della quantità di acqua presente nei cosiddetti acquiferi carsici. Gli acquiferi carsici sono zone dove le rocce prevalentemente calcaree, per effetto della fratturazione e dell’erosione chimica da parte delle acque piovane, permettono l’infiltrazione e l’immagazzinamento di ingenti quantità d’acqua. In funzione dell’apporto della pioggia e della neve nei mesi autunnali e invernali, questi acquiferi subiscono forti variazioni stagionali del livello della quantità di acqua raccolta. L’Appennino è ricco di questo tipo di acquiferi che, tra l’alto, rivestono un ruolo fondamentale per l’approvvigionamento idrico di alcune metropoli italiane come Roma, Napoli e Bari fornendo acqua di ottima qualità in maniera costante durante l’anno.
L’analisi delle serie temporali delle stazioni GPS ha mostrato come la crosta terrestre vicino ai rilievi calcarei (e quindi agli acquiferi carsici) subisca una deformazione orizzontale correlata con l’entità della quantità di acqua presente negli acquiferi carbonatici. Il meccanismo proposto prevede che l’effetto dell’aumento della pressione esercitata dall’acqua presente (corrispondente ad una significativa ricarica dell’acquifero dovute ad abbondanti piogge o neve) contribuisca ad aprire le fratture determinando così la dilatazione orizzontale della parte più superficiale della crosta osservata alle stazioni GPS. Lungo l’Appennino questo processo modula l’intensità della deformazione tettonica amplificandone gli effetti durante le fasi di ricarica degli acquiferi e riducendone l’intensità durante le fasi di scarsa ricarica in occasione delle annate siccitose.
Schema degli effetti delle deformazioni idrologiche. Nella fase di ricarica degli acquiferi (in alto) la deformazione orizzontale di origine idrologica (frecce divergenti blu) si somma positivamente a quella tettonica (frecce divergenti nere) amplificandone gli effetti e inducendo un aumento della sismicità di bassa magnitude (stelle viola). Nei periodi di siccità (in basso) si verifica una contrazione orizzontale della crosta (frecce convergenti in rosso) di segno opposto a quella tettonica che sfavorisce e riduce la generazione di terremoti.
Lo studio della sismicità in Irpinia, area oggetto di accurato monitoraggio strumentale attraverso la rete ISNET dell’Università Federico II di Napoli, ha mostrato che gli effetti della ricarica degli acquiferi carsici non sono limitati alla deformazione crostale. L’analisi della frequenza di piccoli terremoti (magnitudo compresa tra 1.2 e 3.8 fino a profondità di 12 km) dal 2008 al 2018 ha mostrato, infatti, una correlazione sorprendente tra gli andamenti della sorgente Sanità di Caposele (situata in provincia di Avellino e rappresentativa dello stato di ricarica dell’acquifero carsico) e la sismicità dell’area: quando le portate della sorgente sono più abbondanti si registrano più terremoti. Questa correlazione suggerisce che le deformazioni indotte dalle fasi di ricarica degli acquiferi carsici, inducano sforzi fino a profondità di 5-10 km, di lieve entità ma capaci di influenzare e modulare la frequenza dei piccoli terremoti. L’analisi retrospettiva delle condizioni idrologiche al momento del grande terremoto dell’Irpinia del 23 novembre 1980 (magnitudo 6.9), ha mostrato una serie di annate consecutive particolarmente piovose e un evento eccezionale di pioggia un mese prima del terremoto (500 millimetri di pioggia in pochi giorni). Questi eventi metereologici non sono chiaramente responsabili della sismicità in maniera diretta; possono, però, aver contribuito alla generazione del terremoto sommandosi alla deformazione tettonica accumulatasi nel corso di centinaia di anni, fornendo l’ultima quantità di sforzo necessario per raggiungere il punto di rottura ed innescare il conseguente terremoto. Non è ancora chiaro il ruolo sistematico degli eventi meteorologici nel complesso processo di generazione dei terremoti dell’Appennino ma ulteriori ricerche sono in corso per approfondire questa ipotesi.
Per approfondire:
Borsa, A.A., Agnew D.C., Cayan D.R. (2014), Ongoing drought-induced uplift in the western United States. Science, doi:10.1126/science.1260279.
Silverii, F, D’Agostino N., Borsa A.A., Calcaterra S., Gambino P., Giuliani R., Mattone M. (2019), Transient crustal deformation from karst aquifers hydrology in the Apennines (Italy), Earth and Planetary Science Letters, 506, 23-37, doi:10.1016/j.epsl.2018.10.019.
D’Agostino N., Silverii F., Amoroso O., Convertito V., Fiorillo F., Ventafridda G. (2018), Crustal deformation and seismicity modulated by groundwater recharge of karst aquifers, Geophysical Research Letters, 45(22), 12253-12262, doi: 10.1029/2018GL079794.
Devoti R., Riguzzi F., Cinti F.R., Ventura G. (2018), Long-term strain oscillations related to the hydrological interaction between aquifers in intra-mountain basins: A case study from Apennines chain (Italy), Earth and Planetary Science Letters, 501, 1-12, doi: 10.1016/j.epsl.2018.08.014.
Nessun commento:
Posta un commento