Un team di ricerca della Ruhr-Universität Bochum (RUB) e della McGill University di Montreal sta studiando cosa succede esattamente sottoterra quando la terra nel Canada occidentale trema a causa delle attività di fratturazione idraulica. Il gruppo, guidato dalla professoressa Rebecca Harrington di Bochum, vuole capire fondamentalmente come si verificano i terremoti, se indotti dall'uomo o naturali. "Il processo di fratturazione idraulica è qualcosa come un esperimento di laboratorio su larga scala per noi, " spiega Harrington, che dirige il Gruppo Idrogeomeccanica al RUB. "Vediamo cosa succede quando il sottosuolo è esposto a condizioni di stress controllate:in condizioni naturali i cambiamenti di stress sarebbero molto più difficili da studiare". La rivista scientifica di RUB Rubino relazioni sui risultati.

Ai fini del loro studio, i ricercatori valutano le registrazioni dei terremoti naturali e indotti dall'uomo. Una delle tante fonti di dati sono i terremoti innescati dalla fratturazione idraulica in un'area di circa 50 per 50 chilometri nel bacino sedimentario del Canada occidentale. Il processo viene utilizzato per attingere a giacimenti di petrolio o di gas che si trovano in profondità nel sottosuolo. Una miscela di acqua, sabbia, e acido cloridrico debolmente concentrato viene iniettato nel terreno ad alta pressione per creare crepe nella roccia e renderla più permeabile per estrarre più facilmente il gas o il petrolio. Ciò può causare ripetutamente terremoti.

I fluidi non si muovono esattamente come previsto

Nel 2018, un terremoto di magnitudo 4.5 si è verificato molto presto nel processo di fratturazione idraulica, quando quasi nessun fluido era stato iniettato. "Questo dimostra che i fluidi si muovono sottoterra in modi che non ci aspetteremmo, " dice Harrington. Il team di RUB ha analizzato questo terremoto e molte delle sue scosse di assestamento, la più grande delle quali ha ancora raggiunto le magnitudini di 4.2 e 3.4, insieme ai loro colleghi della McGill University. Le due istituzioni hanno installato 17 stazioni sismiche nel bacino sedimentario del Canada occidentale e hanno così accesso a una rete di dati completa.

Utilizzando questi record, gli scienziati hanno ricostruito le fonti dei vari terremoti e come si erano diffusi nel sottosuolo. Hanno collegato i dati con le informazioni sul processo di fratturazione idraulica e la natura del sottosuolo e le interazioni dei fluidi con la roccia. Attraverso simulazioni al computer, hanno modellato le forze che avevano agito nel sottosuolo durante i terremoti. La conclusione:"Presumibilmente c'era una zona di faglia geologicamente giovane nel sottosuolo, cioè una rete di fratture nella crosta terrestre, che fungeva da via naturale per i fluidi. Il fluido di fratturazione idraulica potrebbe quindi fluire attraverso la rete di frattura come un canale, " come Rebecca Harrington descrive il processo. Il flusso del fluido ha raggiunto così rapidamente il difetto sottostante, che ha disturbato la struttura di sollecitazione nel sottosuolo e ha innescato un terremoto più forte del previsto.

Analisi di 8, 200 terremoti sono in corso

Il team tedesco-canadese ha iniziato ad analizzare circa 8, 200 terremoti registrati da stazioni sismiche nel Canada occidentale tra luglio 2017 e settembre 2020. I ricercatori hanno dimostrato che molti terremoti si verificano in luoghi in cui esistono faglie geologiche naturali nel sottosuolo con cui interagiscono i fluidi. Hanno anche dimostrato che queste faglie sono allineate in modo ottimale nel campo di stress della crosta terrestre per innescare i terremoti.

"I terremoti hanno origine da attività industriali, ma una volta avviato, le faglie geologiche si comportano praticamente come un terremoto di origine naturale, " conclude Rebecca Harrington. "Nel complesso, i nostri studi suggeriscono che non ci sono differenze fondamentali tra terremoti naturali e terremoti innescati da fratturazione idraulica. Tutto ciò che apprendiamo sui terremoti indotti può anche aiutarci a comprendere i terremoti naturali e, si spera, un giorno aiutarci a ridurre al minimo l'impatto dei terremoti su persone e infrastrutture".