la frana di Alta in Norvegia del 3 giugno 2020: il fenomeno della Kvikkleirea (Argilla rapida)

La frana avvenuta il 3 giugno ad Alta, nella parte più settentrionale della Norvegia, ben più vicina a Capo Nord che a Trondheim, ha destato impressione, soprattutto perché è stata filmata. Vista la concomitanza con il disastro della cisterna in Siberia, per il quale la deformazione del manufatto per lo scioglimento del permafrost sottostante è una causa molto probabile, qualcuno aveva addebitato anche la frana di Alta agli stessi motivi (e nelle zone artiche di disastri con questa causa ce ne sono tanti). Invece non è così, perché la frana di Alta è dovuta ad un fenomeno molto conosciuto in Scandinavia, la Kvikkleirea, il cui nome tradotto in italiano suona come “argilla rapida” ed è conosciuto in letteratura scientifica con la traduzione inglese, “quick clay”. 

Il termine norvegese Kvikkleirea indica il comportamento particolare di una argilla che in alcuni casi collassa e scorre come un liquido (meglio: come un gel molto liquido) quando viene sovraccaricata. Si tratta di un tipo di frana che avviene con una certa frequenza da quelle parti per una serie di circostanze concomitanti e difatti anche negli ultimi decenni ce ne sono state diverse.  

Una kvikkleirea rappresenta in Scandinavia un grave rischio geologico (anzi, fra i più gravi e soprattutto specifici dell'area) che per di più interessa terreni estremamente fertili e quindi ampiamente sfruttati  abitati. In Norvegia eventi come quello del 3 giugno 2020 avvengono spesso; si ricordano in particolare le frane del 1345 nella valle di Gaula con più di 500 vittime e del 1893 a Verdal (L’Heureux, 2012). Anche se di kvikkeleirea minori (ignoro se ci sia e quale sia il plurale di questo termine) ne avvengono di continuo, l’ultimo evento di grande importanza del genere è stato la grande frana di Rissa del 1978 (vicino a Trondheim), che comunque ha provocato solo una vittima, questo sia per le sue modalità.

LE ARGILLE DELLA DEGLACIAZIONE. Questo fenomeno non riguarda solo la Scandinavia, ma tutte le aree intorno all’Artico, specialmente il Canada.  Per questo le kvikkeleirea sono note in letteratura scientifica con il termine anglosassone quick clay. La loro presenza esclusivamente nell’Artico è dovuta alla loro origine: le argille si formano come deposito dei sedimenti che erano trasportati dai ghiacciai. In Scandinavia alla fine della deglaciazione, quando è scomparsa definitivamente la calotta glaciale 11.600 anni fa circa, in un mare molto basso si sono quindi deposte queste argille, in mezzo alle quali si è accumulato anche del sale (ed è questo – come vedremo – l’inghippo). Sedimenti del genere si sono deposti, oltre che in Scandinavia, in altre zone polari come Finlandia, Russia, Canada e Alaska,

Il sollevamento attuale della Scandinavia
ricavato dalla Nordic Geodetic Commission.
Come si vede in quasi tutte la terraferma
si raggiungono i 5 mm/anno

La quick clay ha una maggiore incidenza in Scandinavia a causa del suo veloce sollevamento proprio perché deve ancora assestarsi il disequilibrio isostatico causato dalla perdita del peso della calotta. A causa del sollevamento non solo c’è stato un lasso di tempo abbastanza breve tra la deglaciazione e l’arretramento del mare dalla zona in cui l’argilla si deponeva e quindi la sedimentazione si è interrotte molto presto ma, soprattutto, le argille si sono trovate in quota prima di avere il tempo di litificarsi (il sollevamento arriva a 200 metri…con una velocità di innalzamento semplicemente pazzesca che passa il mezzo metro al secolo..). Di fatto se di argille del genere nell’Artico ce ne sono tante, i problemi da quick clay esistono soprattutto dove c’è stato un sollevamento simile (quindi in Canada, perché in Siberia e in Alaska una calotta vera e propria non c’era).

I PROBLEMI DELLE ARGILLE DELLA DEGLACIAZIONE.  Soprattutto in Scandinavia quindi questi sedimenti hanno tre generi di problemi, perché il telaio composto da sale e minerali argillosi è particolarmente instabile:

• lo scioglimento progressivo dei cristalli di sale che si sono deposti insieme all’argilla: è proprio il sale che lega fra loro elettrostaticamente i cristalli delle argille e quindi la dissalazione indebolisce drammaticamente le caratteristiche geotecniche del sedimento
• a causa del sollevamento l’argilla si è trovata ampiamente sopra il livello del mare senza fare in tempo a litificarsi (il che è abbastanza ovvio in meno di 12.000 anni…) 
• l’erosione forma dei dislivelli che possono diventare insostenibili al peggioramento delle caratteristiche geotecniche dell’argilla  

LA DISSOLUZIONE IMPROVVISA DELLE ARGILLE. In Norvegia piove parecchio e le acque che scorrono nel sottosuolo impregnano le argille e ne sciolgono i sali che vi sono contenuti, indebolendo così la struttura 

All’indebolimento consegue ovviamente un peggioramento delle caratteristiche geotecniche, a causa del quale quindi per l’argilla indebolita diventi impossibile reggere il carico di quanto vi stia sopra; quindi il tutto collassa e il sedimento grazie all’acqua che vi era contenuta diventa un gel senza nessuna resistenza al taglio. 

Il contenuto in sali residuo è di fatto una discriminante importante per capire quanto un terreno sopra una argilla di quel tipo sia sicuro; siccome questo influisce su alcune caratteristiche del sedimento sono stati ideati dei metodi per individuare quelli a più rischio in base a varie caratteristiche geotecniche (la sensitività, con prove penetrometriche) e geofisiche (la geoelettrica con prove di resistività), che assumono valori particolari quando il sedimento si impoverisce di sale (Lundström et al, 2009)

Il primo evento, che causa a cascata tutti gli altri, può avvenire per tre motivi:

• erosione del fiume o del mare
• afflussi di acqua nel sedimento in caso di piogge o di rapido disgelo
• maldestri interventi umani (banalmente: costruzioni che sovraccaricano il terreno o tubazioni che perdono...)

C’è poi un quarto motivo che da quelle parti è assolutamente poco probabile e cioè i terremoti. Però in Alaska il già citato terremoto M 9.2 del 27 marzo 1964 di Anchorage ne ha provocate parecchie (Kerr & Drew 1968), mentre non ne fa menzione un rapporto appena uscito sul terremoto M7.1 del 30 novembre 2018 nella stessa zona.

DINAMICA DI UNA KVIKKLEIREA. Questi eventi in genere sono caratterizzati dalla retrogressione del movimento che inizia al limite del pendio (o direttamente sulla linea di costa) nel quale si formano a poco a poco una serie di blocchi che ruotano e scivolano: un blocco si stacca perché lo scivolamento del blocco precedentemente posto accanto lo squilibra; l’effetto a cascata termina quando viene raggiunto un nuovo stato di equilibrio.

Vediamo in questa immagine tratta da Gregersen (1981) la sequenza di eventi della frana di Rissa del 1978. Di questa frana esistono addirittura dei filmati. Oggi tra webcam e smartphones di filmati di eventi sismici o frane ce ne sono tanti. Il primo filmato del genere è quello preso da una nave nel porto di Anchorage del terribile terremoto dell’Alaska nel 1964. Quella fu una casualità (perchè c’era una persona che proprio in quel momento stava filmando le navi nella baia); le riprese a Rissa nel 1978 sono state invece effettuate da persone del luogo che nei 40 minuti di durata dell’evento hanno avuto la possibilità di filmarlo in parte. Questo è uno dei filmati ripresi per l'occasione.

Gregersen (1981) The quick clay landslide in Rissa, Norway – Norwegian geotechinical Instiute Publication n.135
Kerr, P. F., & Drew, I. M. (1968). Quick-clay slides in the U.S.A. Engineering Geology, 2(4), 215–238. doi:10.1016/0013-7952(68)90001-x
L’Heureux (2012) A study of the retrogressive behaviour and mobility of Norwegian quick clay landslides
Lundström, K., Larsson, R., & Dahlin, T. (2009). Mapping of quick clay formations using geotechnical and geophysical methods. Landslides, 6(1), 1–15. doi:10.1007/s10346-009-0144-9