Sismicita' Indotta

Cos'e' la sismicita' indotta?

Si definisce sismicità indotta un insieme di eventi sismici causati da attività umane.
Tra tali attività si annoverano: estrazione di petrolio e gas, stoccaggio della CO2, estrazione di gas da argille, fracking (idrofratturazione), produzione di energia geotermica, attività dell'industria mineraria, scavi a cielo aperto, laghi artificiali e dighe, esplosioni.

Come si rileva la sismicità' indotta?

La sismicità indotta viene rilevata con le medesime tecniche con cui si rileva la sismicità naturale di bassa magnitudo. Sono pertanto necessarie reti di monitoraggio sismico dedicate che consentano di rilevare eventi molto deboli, fornendo localizzazioni e stime di magnitudo accurate. In alcuni casi queste reti sono integrate da strumenti installati in pozzi profondi in modo da disporre di misurazioni più vicine al punto in cui le attività sono svolte. Non esiste tuttavia una misurazione strumentale che consenta di distinguere in modo certo eventi naturali ed eventi indotti.

Cosa causa la sismicità' indotta?

La sismicità indotta è dovuta ad una variazione dello stato di sforzo nell'ammasso roccioso, generata dalle attività antropiche e non da cause naturali. Se lo stato di sforzo risultante supera la soglia di resistenza del materiale o riduce la forza di coesione (cioè di attrito) che tiene bloccate le faglie si generano rotture o eventi sismici. L’iniezione o l’estrazione di fluidi nel sottosuolo, e l’aumento o la diminuzione del carico idrostatico sono le cause più frequenti e documentate dei casi di sismicità indotta.

Quali procedure sono adottate in caso di sismicità' indotta?

Se la rete di montaggio sismico rileva un incremento della microsismicità, si procede con un’analisi scientifica più approfondita per stabilire un possibile collegamento con le attività in corso e l’eventuale evoluzione delle fenomenologie rilevate. Oltre alla magnitudo e ai valori di picco di velocità e accelerazione, le analisi considerano anche altri parametri come la numerosità degli eventi rilevati, i valori di correlazione, i valori di perturbazioni del campo di stress calcolati con modellazioni numeriche, ecc.

Ci sono evidenze di eventi sismici correlati ad attività' di stoccaggio di gas?

Il database HiQuake (https://inducedearthquakes.org/) elenca i casi di sismicità indotta nel mondo. Per le attività di produzione e/o stoccaggio del gas, il database riporta i 7 seguenti casi in 5 diversi paesi:

  • Gazli, Uzbekistan (Plotnikova et al., 1996) — Lo stoccaggio utilizza un deposito naturale di produzione di gas che viene convertito allo stoccaggio nel 1988. Plotnikova et al. (1996) riportano sismicità con magnitudo compresa tra 4 e 5 durante il periodo di stoccaggio, e soprattutto durante i primi tre anni di riempimento del serbatoio. Dal 1988 il deposito è stato utilizzato per lo stoccaggio di gas. Va sottolineato che il sito di Gazli è noto a causa di due forti terremoti, rispettivamente M 6.8 nel 1976 e M 7.2 nel 1984, avvenuti durante il periodo di sfruttamento del reservoir per la produzione di gas, che causarono danni ingenti e morti nella città di Gazli. Non è dunque escluso che la sismicità rilevata durante il successivo periodo di stoccaggio non sia legata ai due eventi maggiori avvenuti in precedenza. Tuttavia, l’informazione scientifica è piuttosto incerta, anche perché la letteratura disponibile è principalmente in lingua russa.

  • Progetto di stoccaggio di gas Castor, offshore della Spagna (Cesca et al., 2014; Gaite et al., 2016). — Questo progetto mirava a utilizzare un giacimento esaurito di olio (campo petrolifero di Amposta) costituito da rocce carbonatiche fratturate, situato offshore nel Golfo di Valencia (Spagna settentrionale), a circa 20 km dalla costa. Era prevista una capacità di stoccaggio pari a circa 1,3 miliardi di metri cubi standard di gas naturale, sufficienti a soddisfare il 25% delle necessità di stoccaggio della Spagna. La sequenza sismica è iniziata tre giorni dopo l'inizio delle iniezioni, con eventi via via crescenti fino a ML 2.6. L'iniezione è stata interrotta dopo 12 giorni ma questo non è stato sufficiente a bloccare i terremoti, anzi, il più forte evento Mw 4.3 si è verificato due settimane dopo l'interruzione dell'iniezione. In totale, sono stati rilevati oltre 1000 terremoti, di cui più di 420 con ML ≥ 2. Sismicità debole era ancora in corso nel 2016 (Gaite et al., 2016). La sequenza sismica indotta dallo stoccaggio di Castor ha determinato una forte reazione pubblica negativa, anche perché la popolazione era molto sensibilizzata al problema del rischio sismico dopo il terremoto Mw 5.1 avvenuto a Lorca (circa 250 km più a sud, lungo la costa) nel 2011. A seguito dei terremoti avvenuti, il progetto è stato sospeso. A posteriori, è stato riconosciuto che le attività di iniezione del gas avevano riattivato una faglia del sistema di faglie di Amposta. Inoltre è stata riconosciuta una inadeguatezza sia nella infrastruttura di monitoraggio sismico, sia, e soprattutto, nella capacità di analizzare efficacemente e tempestivamente i dati sismici raccolti.

  • Campi di stoccaggio di Bergermeer, Norg e Grijpskerk, in Olanda (Anonymous, 2014) — Per questi casi si riporta solo un numero molto limitato di eventi molto deboli, per i quali non esiste ancora alcuno studio scientifico pubblicato. Le uniche evidenze documentate riguardano alcuni microeventi con magnitudo massima 0.7 avvenuti nel 2013 presso il deposito di Bergemeer durante la fase di creazione del cushion gas e rilevati da array microsismici calati in pozzo. Anche in questo caso, è importante distinguere queste attività dalla più nota attività di produzione di gas a Groeningen che ha dato origine ad alcuni terremoti noti in letteratura.

  • Háje, Czech Republic (Benetatos et al., 2013; Zedník et al., 2001) — Lo stoccaggio è effettuato in caverne sotterranee e in prossimità dell’area sono stati registrati due terremoti di magnitudo 0.2 e 0.4 nel 2009. 

  • Hutubi, China (Tang et al., 2015; Zhou et al., 2019) —Lo stoccaggio utilizza un deposito naturale di produzione di gas che viene convertito allo stoccaggio nel 2013. Vengono rilevati circa 200 eventi durante i primi cicli di iniezione del gas, con due eventi maggiori M 2.7 e M 3.0 nel 2013 e alcuni eventi minori nel 2014, a distanza rispettivamente di circa 3 km e 1 km dal serbatoio. Gli studi più recenti (Zhou et al., 2019) ritengono che questi eventi siano indotti e causati dalla riattivazione di faglie pre-esistenti a causa della diffusione di stress poro-elastico.

Infine Evans et al (2015) riportano il caso di microsismicità (ancor meglio classificabile come nanosismicità) rilevata presso lo stoccaggio di Germigny (Francia settentrionale, stoccaggio in acquifero) operativo dal 1982. Nel periodo a cavallo tra il 1991 e 1992 venne rilevata della microsismicità di livello strumentale (meno di 30 eventi), rilevata solo dai sensori calati in pozzi profondi e localizzata nello strato produttivo in vicinanza dei pozzi di iniezione (Deflandre et al., 1993; Fabriol, 1993).

In Italia, ci sono evidenze di eventi sismici correlati ad attività' di stoccaggio di gas?

In Italia non ci sono evidenze di eventi correlati alle attività di stoccaggio del gas.

Va considerato da un lato che gli stoccaggi di gas in Italia sono effettuati esclusivamente in depositi di gas depleti, e questa è una tipologia di stoccaggio ritenuta particolarmente sicura. In molti casi il monitoraggio sismico degli stoccaggi di gas, viene effettuato dallo stesso soggetto (privato) che effettua lo stoccaggio. Tuttavia anche per lo stoccaggio di Collalto (TV) - monitorato con una rete sismica dedicata da parte di un Ente Pubblico di Ricerca (OGS) e i cui dati e analisi sono pubblici - si riscontra l’assenza di sismicità correlata all’attività di stoccaggio.