Terremoto Centro Italia 2016: come la migrazione di fluidi crostali ha innescato la sequenza Amatrice-Visso-Norcia-Capitignano

La sequenza sismica del Centro Italia 2016–2017 viene riletta alla luce della migrazione di fluidi crostali, in particolare CO₂ ad alta pressione, lungo il sistema di faglie dell’Appennino Centrale. Lo studio pubblicato sul Bulletin of the Seismological Society of America usa le variazioni di attenuazione delle onde sismiche per interpretare la redistribuzione dei fluidi tra Amatrice, Visso, Norcia e Capitignano.

In sintesi: cosa ha causato la sequenza sismica del Centro Italia 2016?

La sequenza sismica dell’Appennino Centrale del 2016–2017 — che ha colpito Amatrice (24 agosto, M 6.0), Visso (26 ottobre, M 5.9), Norcia (30 ottobre, M 6.5) e Capitignano (18 gennaio 2017) — è stata verosimilmente guidata dalla migrazione di CO₂ ad alta pressione lungo il sistema di faglie.

Ogni evento principale ha rimodulato la pressione dei fluidi nella crosta, indirizzandoli verso la faglia successiva e innescando così la progressione spaziale della sequenza.

È quanto emerge dallo studio «Temporal and Spatial Changes in Seismic Attenuation Associated with Inferred Fluid Migration in the 2016 Central Apennines Earthquake Sequence», a firma di Luca Malagnini (INGV) e colleghi di UC Berkeley e USGS, pubblicato sul Bulletin of the Seismological Society of America (DOI: 10.1785/0120250262)."

«Prima di un terremoto importante le faglie possono comportarsi come superfici impermeabili. Quando però si attivano durante un forte terremoto, possono diventare canali altamente permeabili, consentendo la migrazione dei fluidi crostali sia verticalmente sia lateralmente.» — Luca Malagnini, Dirigente di Ricerca INGV, primo autore dello studio.

DATI CHIAVE DELLA SEQUENZA SISMICA
Amatrice 24 agosto 2016 — M 6.0 — evento innescante
Visso 26 ottobre 2016 — M 5.9 — seconda scossa principale
Norcia 30 ottobre 2016 — M 6.5 — evento più forte della sequenza
Capitignano 18 gennaio 2017 — sotto-sequenza finale

Fluido CO₂ ad alta pressione — migrante lungo il sistema di faglie a ~5 km di profondità

Il metodo: misurare l’attenuazione sismica per tracciare i fluidi

Lo studio analizza le variazioni temporali dell’attenuazione delle onde sismiche durante la sequenza del 2016–2017. L’attenuazione misura quanto le vibrazioni generate da un terremoto si smorzano propagandosi nella crosta: variazioni significative di questo parametro segnalano cambiamenti nelle proprietà fisiche delle rocce attraversate, compatibili con la presenza o il movimento di fluidi.

I ricercatori hanno distinto due zone geometriche rispetto ai piani di faglia: il tetto della faglia (hanging wall) e il muro (footwall). I marcati aumenti di attenuazione rilevati nel tetto in corrispondenza dei principali eventi risultano compatibili con episodi di migrazione di fluidi crostali ad alta pressione lungo il sistema di faglie.

GLOSSARIO ESSENZIALE

• Attenuazione sismica Dissipazione dell’energia delle onde sismiche durante la propagazione. Aumenta in presenza di fluidi, fratture o materiali saturi.

• Hanging wall / Footwall Tetto e muro di una faglia: le due masse rocciose rispettivamente sopra e sotto il piano di faglia.

• Migrazione di fluidi crostali Redistribuzione di fluidi (acqua, CO₂, gas) intrappolati nella crosta in seguito a variazioni di pressione indotte da eventi sismici.

• Dilatazione cumulativa Variazione volumetrica delle rocce indotta dall’insieme delle dislocazioni prodotte dagli eventi di una sequenza sismica. Una dilatazione favorisce l’afflusso di fluidi.

• PSHA Probabilistic Seismic Hazard Analysis: metodo per la valutazione quantitativa della pericolosità sismica in un sito.

La dinamica della sequenza: tre fasi di diffusione dei fluidi

La ricostruzione individua una concatenazione in cui la migrazione dei fluidi ha guidato la progressione spaziale della sequenza.

Il terremoto di Amatrice del 24 agosto 2016 ha modificato il regime di pressione nei fluidi intrappolati nella crosta, innescando una ridistribuzione che si è propagata verso nord-ovest prima, poi verso sud-sud-est e infine verso sud-est.

• Dopo Amatrice e fino al giorno precedente Visso: i fluidi vengono espulsi in direzione Nord-Ovest, verso l’epicentro di Visso (26 ottobre 2016, M 5.9).
• Dal giorno di Visso fino al giorno precedente Norcia: i fluidi vengono reindirizzati verso Sud-Sud-Est, verso l’epicentro di Norcia (30 ottobre 2016, M 6.5).
• Dal giorno di Norcia fino alla sottosequenza di Capitignano (18 gennaio 2017): i fluidi vengono violentemente espulsi dalla zona di Norcia e convogliati verso Sud-Est in direzione degli epicentri di Capitignano.

La faglia come valvola: da barriera impermeabile a canale di migrazione

Uno degli elementi concettuali più rilevanti dello studio riguarda il comportamento idraulico delle faglie nel corso di una sequenza. In condizioni di quiete, una faglia può agire come barriera impermeabile, trattenendo i fluidi crostali. Al momento dell’attivazione sismica, la stessa struttura si trasforma in un canale permeabile, consentendo la redistribuzione rapida dei fluidi in verticale e in laterale.

Questo comportamento - secondo gli autori - è tipico delle grandi sequenze sismiche dell’Appennino Centrale e probabilmente dell’intero sistema appenninico. È in grado di produrre, come dimostrato dalla sequenza del 2016–2017, una serie di eventi di elevata magnitudo distribuiti nel tempo e nello spazio, seguendo la traiettoria imposta dalla diffusione dei fluidi pressurizzati.

Prospettive per il monitoraggio della pericolosità sismica

Lo studio apre scenari applicativi di rilevante interesse per la sismologia operativa. Il monitoraggio delle variazioni temporali dei parametri che regolano la dissipazione dell’energia elastica trasportata dalle onde sismiche potrebbe contribuire a migliorare la valutazione dell’evoluzione della pericolosità sismica, nello spazio e nel tempo, durante una sequenza sismica in corso.

Le variazioni dell’attenuazione sismica, integrate con l’analisi della dilatazione cumulativa indotta dalle dislocazioni prodotte dagli eventi M>3.0, potrebbero in prospettiva consentire di tracciare in tempo quasi-reale la traiettoria di migrazione dei fluidi crostali, fornendo elementi utili alla valutazione probabilistica dell’evoluzione di una sequenza sismica.

Implicazioni operative per ingegneri e geologi

Per i professionisti che operano nella valutazione del rischio sismico e nella progettazione strutturale in zone appenniniche, questo studio introduce elementi che meritano attenzione nella prassi operativa.

Valutazione della pericolosità durante una sequenza in corso

I modelli probabilistici di pericolosità sismica (PSHA) tradizionalmente trattano le scosse di assestamento con modelli di decadimento temporale (Omori). Lo studio suggerisce che, in presenza di sistemi di faglie con circolazione fluida attiva, la progressione spaziale di una sequenza può seguire traiettorie guidate dalla diffusione dei fluidi piuttosto che dalla sola distribuzione dello stress cosismico. Il monitoraggio dell’attenuazione sismica potrebbe in futuro integrare i sistemi di early warning operativo.

Caratterizzazione geotecnica delle aree appenniniche

La permeabilità delle strutture di faglia e la presenza di fluidi pressurizzati in profondità sono parametri rilevanti per la caratterizzazione geotecnica dei siti in zona sismica. I risultati confermano che le faglie dell’Appennino Centrale ospitano sistemi di fluidi crostali - molto probabilmente CO₂ di origine profonda - la cui mobilizzazione è innescata dagli eventi sismici stessi.

Implicazioni per la normativa e la microzonazione

Lo studio non fornisce indicazioni normative dirette, ma rafforza la base scientifica per considerare la dinamica dei fluidi crostali nella microzonazione sismica delle aree appenniniche, in particolare per i siti prossimi a sistemi di faglia attivi con evidenza di circolazione fluida.

FAQ - Terremoto Centro Italia 2016: il ruolo dei fluidi sismici

Cosa ha causato la sequenza sismica del Centro Italia 2016?

Secondo lo studio, la sequenza tra Amatrice, Visso, Norcia e Capitignano è stata verosimilmente guidata dalla migrazione di CO₂ ad alta pressione lungo il sistema di faglie. Il terremoto di Amatrice del 24 agosto 2016 (M 6.0) ha modificato la pressione dei fluidi crostali, innescando una diffusione che ha progressivamente indebolito le faglie vicine e favorito i successivi eventi principali.

Cos’è l’attenuazione sismica e perché è utile per studiare i fluidi?

L’attenuazione sismica misura quanto le onde di un terremoto perdono energia propagandosi nella crosta terrestre. Quando fluidi ad alta pressione migrano lungo le faglie, le proprietà fisiche delle rocce cambiano e l’attenuazione aumenta in modo misurabile. Monitorare queste variazioni nel tempo consente di inferire episodi di migrazione di fluidi anche in assenza di osservazioni dirette in profondità.

Quali sono le implicazioni per la valutazione del rischio sismico?

Lo studio suggerisce che il monitoraggio delle variazioni di attenuazione sismica potrebbe in futuro integrare i sistemi di valutazione della pericolosità durante una sequenza in corso. Tracciare la migrazione dei fluidi consentirebbe di anticipare dove la sequenza potrebbe propagarsi nello spazio, migliorando la qualità delle valutazioni probabilistiche in tempo reale.

Il comportamento descritto è tipico dell’Appennino Centrale?

Sì. Gli autori evidenziano che il meccanismo faglia-valvola - con la struttura che alterna comportamento impermeabile e permeabile in funzione dell’attività sismica - sembra essere caratteristico delle grandi sequenze sismiche dell’Appennino Centrale e probabilmente dell’intero sistema appenninico.

Fonte: INGV