I ricercatori dell'EPFL e dell'Ecole Normale Supérieure di Parigi hanno scoperto che la presenza di fluido in pressione nella roccia circostante può ridurre l'intensità dei terremoti innescati da attività umane sotterranee come la produzione di energia geotermica.

Circa 100, 000 terremoti sono registrati in tutto il mondo ogni anno, ma non tutti sono presenti in natura. Alcuni di quelli più deboli sono innescati dall'attività umana nel sottosuolo:si parla di sismicità indotta. I ricercatori del Laboratorio di meccanica sperimentale delle rocce (LEMR) dell'EPFL e dell'Ecole Normale Supérieure di Parigi hanno appena completato uno studio sul ruolo dei fluidi nella propagazione dei terremoti indotti nel tentativo di decifrare i meccanismi sottostanti. Le loro scoperte includono la scoperta estremamente controintuitiva che l'acqua ad alta pressione in prossimità di un terremoto tende a limitare, piuttosto che aumentare, la sua intensità. Questi risultati sono stati pubblicati oggi in Comunicazioni sulla natura .

I terremoti indotti possono essere il risultato di attività come l'estrazione mineraria, estrazione di gas e petrolio, rifiuti tossici o stoccaggio di CO2, e la costruzione di gallerie e dighe. La generazione di energia geotermica è un'altra potenziale fonte di terremoti indotti – e la principale in Svizzera. Secondo il Servizio Sismico Svizzero, un progetto geotermico vicino a Basilea ha causato un terremoto di magnitudo 3,4 nel 2006, e uno a San Gallo ha innescato un tremito di magnitudo 3.5 nel 2013.

L'energia geotermica viene catturata sfruttando il calore sotterraneo. L'acqua ad alta pressione viene pompata nella crosta terrestre a una profondità compresa tra due e quattro chilometri. L'acqua viene poi recuperata sotto forma di vapore e utilizzata per azionare una turbina per la produzione di energia elettrica. "Iniettare acqua può influenzare gli equilibri acqua-roccia e distruggere le faglie vicine, innescando così terremoti nella zona, "dice Marie Violay, chi gestisce LEMR.

Questo tipo di terremoto è una spina nel fianco per i sostenitori della geotermia, nota Mateo Acosta, un dottorato di ricerca studente al LEMR e autore principale dello studio:"Questi terremoti possono essere di bassa intensità, ma possono causare danni e influenzare l'opinione pubblica, al punto da far fallire i progetti".

Assorbimento di calore

Acosta ha condotto test in cui ha cercato di replicare le condizioni del terremoto per studiare l'impatto dei diversi livelli di pressione dell'acqua sotterranea sulla dinamica delle faglie. Si è concentrato principalmente sulla propagazione dei terremoti, che è quando le due piastre in una faglia si sfregano l'una contro l'altra, inviando onde sismiche nell'area circostante.

"L'attrito della roccia genera una quantità significativa di calore, che alimenta ulteriormente l'effetto di propagazione, " dice il dottorando. "Parte di questo calore viene assorbito dall'acqua nella roccia circostante, e la quantità assorbita dipende in larga misura dai parametri termodinamici dell'acqua. Quello che abbiamo imparato dai nostri esperimenti è che più la pressione iniziale del fluido è vicina alla pressione critica dell'acqua, più debole sarà il terremoto".

"Questa ricerca mostra che la pressione iniziale del fluido nelle rocce è cruciale, soprattutto alle profondità comunemente raggiunte dalle attività geotermiche. I modelli geotermici devono tenerne conto, " dice François-Xavier Passelègue, un ricercatore LEMR e il secondo autore dello studio.

Il laboratorio ha recentemente acquisito apparecchiature sofisticate che possono essere utilizzate per simulare i livelli di pressione e temperatura a una profondità di 10-15 chilometri nella crosta terrestre. I ricercatori intendono utilizzare questa attrezzatura per misurare con maggiore precisione l'impatto delle acque sotterranee sull'intensità dei terremoti.