Ci sono svariate modalità
antropiche per produrre sismicità. Ne accennava anche Charles F.
Richter in “Elementary Seismology”, la cui prima edizione è del
1958 (quando ancora che i continenti si muovessero non era ancora del
tutto “pacifico”). In quel libro l'illustre sismologo americano
parlava di terremoti dovuti al riempimento di bacini artificiali che
così sollecitavano delle faglie presenti al di sotto della massa
d'acqua (classico esempio, successivo alla stesura della prima edizione del libro, un terremoto in India nel 1967).
Oggi la
letteratura in materia è molto più completa e la casistica è ben
più ampia. Le attività minerarie normali e lo sfruttamento di
risorse idriche e di giacimenti di idrocarburi liquidi o gassosi sono
state riconosciute come cause antropiche di terremoti. Un anno fa mi
ero occupato specificamente del fracking e della questione della
sismicità indotta: il fracking stesso ne produce, ma in generale di
lieve intensità; invece la fonte principale di sismicità indotta è
un'altra pratica molto discutibile dal punto di vista ambientale e
cioè lo stoccaggio profondo dei liquidi usati per il fracking. Il
caso classico è l'Oklahoma, dove la sismicità, oltre ad aumentare
sensibilmente come numero di eventi, da micro è diventata macro.
Volevo scrivere un post solo su questo argomento ma data la lunghezza oggi comincio parlando della sismicità indotta, lasciando altri aspetti di cui si è parlato in questi giorni nel mondo ad un post successivo, in particolare l'aumento della sismicità indotto da forti terremoti distanti.
IL RECENTE AUMENTO DELLA
SISMICITÀ NEGLI USA: CAUSE ANTROPICHE
La principale fascia
sismica degli Stati Uniti è fra le Montagne rocciose e la costa
pacifica. La zona centrale tra le Rocky e gli Appalachi, gli
Appalachi stessi e la costa atlantica in teoria dovrebbero essere
asismica o quasi. Invece sono ogni tanto sede di terremoti anche con
M superiore a 5. il caso più noto è il terremoto di Nueva Madrid
del 1811 tra Missouri e Arkansas, che con una magnitudo incerta,
posta fra 7 e 8, ha raggiunto una intensità del X grado. Un altro
caso è l'interno dell'Australia, dove negli ultimi decenni dei
terremoti hanno interessato faglie che erano attive teoricamente
prima di 500 milioni di anni fa.
Nel 1811 non c'era il
fracking, né esistevano attività antropiche in grado di produrre
scosse anche molto inferiori a quelle chi si registrarono nel
Missouri. Ma negli ultimi anni la sismicità di basso livello è
aumentata fortemente in aree come Oklahoma e Arkansas in
corrispondenza dell'inizio delle attività di estrazione di gas dai
gas – shales utilizzando il fracking.
La maggior parte degli
eventi, comunque, e specialmente i più forti, non è da addebitare
direttamente al fracking, ma si tratta di un “effetto collaterale”:
l'assurda pratica di stoccare in profondità i liquidi inquinati del
fracking, ma non solo quelli. E come si vede questa dal grafico qui accanto i terremoti
con M superiore a 3 stanno drasticamente aumentando in questa vasta area per sua natura asismica o quasi. Un dato per confronto: tra il 1967 e
il 2000 c'era una media di 21 eventi l'anno; ora siamo a più di
100! Arkansas, Colorado, New Mexico, Ohio, Oklahoma, Texas e Virginia
sono gli stati più colpiti.
Secondo William Ellsworth,
che ha scritto un articolo in proposito su Science, da cui è preso
questo grafico, negli oltre 100.000 pozzi in cui è stato usato il
fracking, sebbene questa attività produca intenzionalmente dei
terremoti, ma con M minore di 1 e questa attività non ha mai provocato
come effetto collaterale terremoti con M superiore a 2 (tranne in un
caso, in cui si è avuto un 3.6. molte di queste scosse sono state
percepite ma sono comunque insufficienti per fare danni). Il fenomeno
è stato riportato sia diffusamente negli USA che nel Canada (2009 – uno sciame
intenso nella British Columbia, lungo faglie esistenti ma
precedentemente sconosciute) che in Inghilterra.
Invece lo stoccaggio dei
reflui in profondità è una pratica a rischio di indurre terremoti
più forti, proprio per la capacità di mettere in movimento faglie
anche piuttosto vecchie. In USA ci sono circa 30.000 pozzi del genere
(vengono usati anche per stoccare liquidi diverse da quelli usati per
il fracking): non tutti sempre secondo Ellsworth sono pericolosi dal
punto di vista sismico perchè lo sono esclusivamente quelli molto
grandi e/o quelli che sono capaci di perturbare delle faglie, in
particolare nel basamento paleozoico. Ovviamente non essendo oggetto
di questo studio Ellsworth non parla dei rischi ambientali connessi a
fracking e stoccaggio profondo.
INIEZIONE DI FLUIDI NEL
SOTTOSUOLO: CASI STUDIATI
- la distinzione fra
terremoti naturali ed indotti è molto difficile e oggi l'unica via
possibile è quella statistica: la presenza di terremoti in aree dove
non venivano registrate normalmente delle scosse sismiche (il che per
esempio pone problemi non tanto in aree come Ohio o Oklahoma, ma ad
esempio in stati con una lunga storia sismica come la California)
- non tutti i 30.000 pozzi
mostrano questo problema
- spesso i terremoti sono
avvenuti ben dopo la fine dell'attività di reiniezione
Il primo esempio è degli
anni '60 quando nella zona di Denver, normalmente asismica ma piena
di faglie ormai non più in attività, una serie di terremoti hanno
seguito l'iniezione in profondità di acque inquinate provenienti dalle attività di una base militare (ahia... qui c'è materia per i complottisti....). L'evento più importante ci fu nel 1967, quando venne
raggiunta una M di 4.8; i sismi sono continuati fino al 1981.
Interessante che la sismicità è progressivamente migrata per una
decina di km dalla zona del pozzo.
Tra il 1969 e il 1973 una
serie di esperimenti in un pozzo di iniezione di liquidi a scopo di
estrazione di petrolio nel Colorado dimostrarono che l'attività
sismica cessava una volta riportato sotto un determinato valore la
pressione dei fluidi nel pozzo.
Anche un altro esempio
viene dal Colorado: nella Paradox Valley esiste un acquifero salino:
per evitare che queste acque vengano immesse nel Colorado, il livello
di questa falda viene controllato e l'acqua reiniettata in un pozzo
profondo. Si è registrato un forte livello di sismicità locale da
quando sono iniziate queste operazioni, che oggi vengono controllate
e temporaneamente sospese per riportare ogni volta la pressione ad un
livello inferiore alla soglia di scatenamento dei terremoti.
I TERREMOTI DEL 2011 NEGLI
USA CENTRALI E ORIENTALI
Numerosi terremoti fra
Ohio, Arkansas e Texas avvenuti nel 2011 sono stati attribuiti a
ripercussioni nel sottosuolo dell'iniezione in profondità di acque
inquinate. Si tratta di eventi con M compresa fra 4 e 5.
Però in quell'anno ci
sono stati 4 terremoti con M superiore a 5 nella Pennsylvania, in
Oklahoma e al confine fra il Colorado e il New Mexico. Tutti questi
eventi sono localizzati in aree dove sono operativi stoccaggi in
profondità di liquidi inquinanti. Ora:
- i monti fra Colorado e New
Mexico sono sede di attività sismica naturale
- sull'evento della
Pennsylvania (M 5.8 del 23 agosto) ci sono dei grossi sospetti
- ma la relazione fra
attività collaterali al fracking e sismicità in Oklahoma e Arkansas
è praticamente certa
In particolare
nell'Oklahoma (Lincoln County) tra il 5 e il 7 novembre 2011 sono
avvenuti 3 sismi: il 5 novembre un 5.0. il 6 la scossa principale
(5.7, con intensità fino al VIII grado della scala Mercalli) e un
altro 5.0 il giorno 8.
Il 2011 è stato anche l'anno a maggiore
attività sismica (188 eventi); ipotizzo che ciò sia massimamente
dovuto alle repliche della sequenza della contea di Lincoln
MECCANISMO DI INNESCO DEI
TERREMOTI DA REINIEZIONE DI LIQUIDI
Le conclusioni di un team
di geologi americani pubblicato su Geology il mese scorso non
lasciano dubbi: la sequenza sismica del novembre 2011 in Oklahoma è
stata innescata dalla reiniezione di liquidi nei pozzi per stoccarli.
Questi liquidi hanno provocato un aumento della pressione dei pori
delle rocce sottostanti, fino a vincere l'attrito lungo la superficie
della faglia (da notare che le precedenti estrazioni di idrocarburi
avevano di fatto azzerato questa pressione).
Si registra un fattore
scatenante locale: a causa della geologia dell'area queste faglie
delimitano dei blocchi fra i quali non c'è passaggio di liquidi e
quindi è stato più facile aumentare la pressione.
Particolare di non
trascurabile importanza è che la faglia attiva nel quaternario più
vicina è a 180 km (una distanza vicina a quella che intercorre tra
Milano e Bologna), quindi siamo in zona sufficientemente tranquilla.
Si è mossa la Wilzetta Fault, che era attiva nel Carbonifero, quindi
oltre 300 milioni di anni fa, all'epoca della formazione degli
Appalachi. Chiaramente una faglia rimane pur sempre una zona di
debolezza e quindi se qualcosa si deve muovere si muoverà proprio
lungo una vecchia faglia. Anche nell'interno dell'Australia è così.
La faglia di Wilzetta è
il cuore di un sistema di faglie che forma una trappola per gli
idrocarburi: quest'area è sfruttata commercialmente da decenni.
Tutta la microsismicità è associata a faglie preesistenti e un
particolare di non trascurabile importanza è che nelle zone degli
epicentri si collocano i pozzi di reiniezione di liquidi per il loro
stoccaggio profondo. Quindi il sospetto che queste reiniezioni siano
all'origine di questa sequenza sismica sono parecchi.
Un terremoto per iniezione
di liquidi si innesca se la pressione nei pori aumenta fino a
sorpassare una soglia critica oltre la quale questa pressione riesce
a vincere l'attrito che tiene bloccata la faglia. Ricordo che negli
anni '70 , in pieno ottimismo sulle potenzialità umane di governare
la Natura, qualcuno pensava di impedire i forti terremoti iniettando
liquidi nelle faglie per farle muovere prima che accumulassero una
quantità distruttiva di energia elastica. Queste ricerche avevano il
loro epicentro proprio negli USA.
È da notare il fatto che
non ci sono stati terremoti durante la decompressione di queste rocce
durante la fase di estrazione di idrocarburi.
QUESTIONI ANALOGHE IN
EUROPA
Ci sono situazioni che
fanno pensare anche a sismicità indotta da estrazione di idrocarburi
in altre zone del mondo (per esempio un caso possibile lo abbiamo
avuto in Olanda pochi mesi fa). Quanto all'Italia Franco Ortolani,
che non è assolutamente un “bischero”, considera un terremoto
con M 5.5 avvenuto a Caviaga, in Lombardia, nel 1951, come effetto
delle coltivazioni di metano in atto in quel periodo. E ha spesso
posto attenzione alla sismicità della val D'Agri che tuttavia non mi
pare aumentata da quando hanno iniziato lo sfruttamento del petrolio
lucano.
Per quanto riguarda la
iniezione di liquidi si ricordano anche in Europa 3 eventi a M 3
avvenuti nei pressi di Basilea tra il 2006 e il 2007. in questo caso
erano liquidi “tranquilli” usati a scopo geotermico. Il progetto
è stato abbandonato.
Ellsworth nota che ci sono
dei dubbi sul terremoto di Lorca, in Spagna, sempre del 2011 ma
recentemente ho parlato con un geologo che si è occupato della
subsidenza in quell'area e non ha accennato a cause antropiche del
terremoto (mentre la subsidenza sì, ha forti radici antropiche
nell'eccessivo sfruttamento delle falde acquifere).
Di fatto la
subsidenza naturale delle aree di pianura è oggi in tutto il mondo
accelerata da eccessivi sfruttamenti dei corpi idrici del sottosuolo
ma non si registra attività sismica dovuta a questo.
Ed è la dimostrazione che
i guai maggiori sono quando si pompa nel sottosuolo e si aumenta la
pressione dei fluidi lungo le faglie e non quando si estrae.
LE NUOVE PERPLESSITÀ
SULL'ESTRAZIONE DI IDROCARBURI
DA GAS – SHALES E OIL - SHALES
Insomma, fino a poco tempo
fa le perplessità sul fracking erano soprattutto sulle possibili
conseguenze dal punto di vista dell'inquinamento di acque ed aria, in
particolare sul rischio di gravi contaminazioni delle falde acquifere
sfruttate a scopi irrigui ed idropotabili.
È specialmente da questo
punto di vista che l'Autorità del Potomac ha imposto una moratoria
alle operazioni di fracking nelle aree coperte dal bacino di questo
fiume che comprendono parti di ben 4 stati: Pennsylvania, New York,
New Jersey e Delaware.
Oggi è stata
definitivamente accertata un'altra minaccia e il problema maggiore è
che ovviamente date le aree in cui si fa o si vuole fare fracking,
dagli Usa all'Europa (Gran Bretagna, Polonia e Ucraina) alla Cina e
all'Argentina normalmente le aree in cui si pensa di sfruttare i gas
– shales non sono sede di attività sismica naturale e quindi la
stragrande maggioranza degli edifici ivi presenti non è stata
concepita per sopportare forti scosse di terremoto.
La questione ha portato
alla ribalta il problema e quindi questa attività viene vista oggi
molto male da molti dei residenti nelle zone interessate.
Non ho certezze in merito
ma mi pare che almeno in Europa non dovrebbe essere ammesso lo
stoccaggio in profondità dei reflui. Molto difficilmente questa
pratica verrà vietata, ad esempio, in Cina o Argentina (la Cina ha importanti zone sismiche ma ben lontane dalle aree con gas - shales).
Dappertutto già eliminare
lo stoccaggio profondo sarebbe un bel vantaggio, ambientale sismico
e, viste le potenziali conseguenze, anche economico.
Ma ci sarà la volontà di
imporre all'industria petrolifera un aggravio di costi negli USA?
Molto, molto difficile.
Per l'Europa la situazione
è in evoluzione. Ne parlerò prossimamente