mercoledì 14 febbraio 2018

I vantaggi nell'integrazione fra gli strumenti a terra e quelli satellitari per lo studio delle frane: il caso di una miniera a cielo aperto



I dati ottenuti con l'interferometria radar rappresenta oggi uno dei migliori sistemi per la sorveglianza delle frane e di qualsiasi movimento del terreno. Mi sono già occupato della cosa due anni fa, ai tempi del crollo della diga del Fundao in Brasile. L'interferometria radar misura le distanze come differenza tra la fase del segnale, quindi riesce ad ottenere valori estremamente precisi.
Il gruppo di Geologia Applicata del dipartimento di Scienze della Terra di Firenze ha appena pubblicato una interessante ricerca sulla rivista Engineering Geology che esplora i benefici dell'uso incrociato di due tipi di radar interferometrici, quelli a terra e quelli satellitari InSAR, per monitorare le frane, capire quello che è successo prima dell'innesco del fenomeno e, possibimente, arrivare  fino ad una previsione del quando inizierà.


VANTAGGI E SVANTAGGI DELL’USO DEI SATELLITI NELLO STUDIO DELLE DEFORMAZIONI DEL TERRENO. In genere il monitoraggio di un fenomeno franoso inizia "a posteriori", nel senso che una appropriata rete di monitoraggio viene allestita solo dopo che la frana è avvenuta. Però dal punto di vista della ricerca scientifica e da quello della valutazione del rischio “a priori” o “nell’immediato” sarebbe importante sapere cosa sia successo "prima" e cioè quali siano i fenomeni precursori dell'avvenimento, in modo, appunto, da poter capire quando aumenta il rischio in una certa area (in genere già potenzialmente prona alle frane), cercando, nella situazione ottimale, di arrivare persino ad una previsione di quando il tutto si metterà in movimento in maniera distruttiva.
La copertura satellitare riesce a fornire una buona parte delle risposte a questi interrogativi, grazie ad un suo immenso vantaggio: il satellite c'è "sempre", nel senso che quelli dotati di radar interferometrico sono numerosi, appartengono a diverse agenzie e quelli appartenenti ad una singola agenzia sono coordinati in flotte. Per cui esiste una copertura totale e abbastanza frequente di tutta la superficie terrestre, con i dati che rimangono registrati e facilmente consultabili dagli specialisti in materia.
Quindi dopo una frana si possono consultare i dati satellitari di tutti i passaggi degli anni precedenti sopra l'area interessata, grazie ai quali vengono individuati i movimenti del terreno avvenuti prima del verificarsi della frana stessa; il che è esattamente quello che ci vuole per poter cercare di capire quali siano dal punto di vista delle deformazioni del suolo i fenomeni precursori di una frana. È ovvio che queste indagini devono essere completate prendendo in considerazione anche altri aspetti: litologia, morfologia, clima, condizioni meteo, attività antropica e quant’altro. Un esempio di applicazione di questa metodologia lo troviamo in [1].

L'interferometria radar da satellite ha però alcuni svantaggi:
- il primo, a comune con quella da terra, è che lo strumento misura lo spostamento lungo la direzione in cui “vede” l'occhio del radar (la cosiddetta "linea di vista"), per cui più la direzione del movimento è parallela alla linea di vista, più la misura è precisa; in realtà quindi per qualsiasi movimento non in direzione della linea di vista ne viene rilevata la proiezione lungo la linea di vista e se il movimento è in direzione perpendicolare alla linea di vista non viene minimamente percepito
- il secondo che, ovviamente, a causa della minor distanza un radar a terra che illumina una parete di roccia è molto più preciso di quello satellitare
- il terzo è che il rilevamento è discontinuo, avvenendo ad ogni passaggio del satellite (ad esempio Sentinel, il satellite usato per questo lavoro, passa su un determinato punto della superficie ogni 6 giorni circa
Il radar a terra invece può essere orientato “a piacere”, consentendo quindi una visione più ottimale del fenomeno. Ma la copertura ottenuta può essere difficilmente totale come quella satellitare
Per tutti questi motivi, oltre che per la minore risoluzione spaziale, i radar satellitari non possono sostituire quelli a terra nel monitoraggio dei versanti instabili, bensì affiancarli e renderli più efficaci.

LA NECESSITÀ DI MONITORARE LE MINIERE A CIELO APERTO. Nel caso in oggetto c'era anche già un sistema di monitoraggio a terra perché la frana di cui si parla è avvenuta in una miniera a cielo aperto. In questi contesti un sistema di monitoraggio del genere è necessario [2]: le pareti di una miniera a cielo aperto hanno una pendenza superiori a quella che avrebbero in Natura e quindi sono estremamente soggette a frane, dalla semplice caduta massi fino al collasso di un intero versante. I crolli in queste miniere dunque sono un rischio sostanziale (e frequente) sia per gli operatori sia per l'attività della miniera. Il monitoraggio consente di sgomberare l’area interessata prima che l’incidente avvenga, o, in alcuni casi, può addirittura consentire un intervento preventivo di ripristino del versante affetto dal problema. Nel primo caso si salvano vite umane, mentre nel secondo oltre alle perdite umane si evitano le perdite economiche dovute ad una più o meno lunga interruzione delle attività estrattive.
Particolarmente noto fra i più recenti incidenti del genere, soprattutto per le sue dimensioni, è quello della miniera a cielo aperto di rame del Bingham Canyon, nello Utah, nel 2013, un caso che ben esemplifica l’utilità dei sistemi di monitoraggio dei versanti in impianti del genere: malgrado il collasso di ben 144 milioni di tonnellate di materiale, non ci furono vittime proprio grazie ad un eccellente sistema di monitoraggio, composto da diversi radar da terra e da alcune centinaia di prismi sorvegliati da diverse stazioni totali robotizzate, i cui dati consentirono alla direzione della miniera non solo di capire che il versante stava per collassare, ma anche di evacuarla in relativa calma con 12 ore di anticipo rispetto al verificarsi del collasso; questo secondo aspetto è stato conseguito mediante l'impiego di metodi empirici previsionale basati su quanto veniva osservato.


la zona della frana da [2]: si nota come il fenomeno
sia partito da sopra la zona interessata alla coltivazione
IL CASO DI STUDIO. Geoapp, lo spin-off accademico del Gruppo di Geologia applicata del Dipartimento di Scienze della Terra dell'università di Firenze fra le sue attività ha proprio l'allestimento, il mantenimento e l'analisi dei dati di sistemi per il monitoraggio dei versanti delle miniere a cielo aperto.
Il caso di studio si basa su una frana avvenuta su una parete di una miniera di rame a cielo aperto non specificata il 17 novembre 2016. Geoapp è stata chiamata dalla società che operava la miniera perché, nonostante la miniera fosse regolarmente dotata di un sistema di monitoraggio, l’evento era giunto inaspettato, e per questo è costato la morte di 16 minatori. La frana ha interessato una zona lunga circa 400 m e larga fino a 300, visibile in questa fotografia. Gli obbiettivi dell’intervento erano: ricostruire l'accaduto, capire l'eventuale prevedibilità del fenomeno con i dati di monitoraggio disponibili prima dell'evento e supportare le indagini della magistratura connesse.
La prima questione era il perché il sistema a terra non aveva rilevato segni precursori dell'evento. Per capire lo sviluppo del fenomeno sono stati quindi esaminate le immagini InSAR dei mesi precedenti alla frana, ricavate dal satellite europeo Sentinel-1.
Le indagini, presentate nell'articolo [3], dimostrano innanzitutto che l'area copertura dal radar da terra installato nella miniera non era sufficiente ad identificare nella sua interezza il fenomeno franoso: il sistema rendeva possibile la rilevazione della deformazione in soli due banchi, mentre la zona di sviluppo della frana era collocata fuori dalla linea di vista del sistema; come l'analisi InSAR satellitare ha poi potuto chiarire, questa circostanza è dovuta al fatto che il fenomeno franoso ha avuto inizio nel pendio naturale al di sopra della cresta della miniera, non monitorato. Lo vediamo sia dalla fotografia qui sopra che da questa carta, dove  è chiaro il limite della coltivazione e dove i triangoli rossi rappresentano l’area a massima deformazione, che insiste sia nell'area soprastante che in quella mineraria.


Nei dati satellitari la frana in via di sviluppo è chiaramente evidente e la curva della deformazione mostra nei giorni precedenti una chiara accelerazione della pendenza, come si vede dal grafico qui accanto: il collasso è avvenuto il 17 novembre ma si nota come il periodo preparatorio dell’evento con l’ accelerazione del movimento del terreno sia iniziato circa due mesi prima. Siamo in una zona dal clima arido e dalla scarsa vegetazione, pertanto precipitazioni significative possono innescare molto facilmente dei fenomeni di instabilità dei versanti. Le prime tracce significative di movimento nella parete sovrastante la coltivazione mineraria datano ai primi di settembre e dopo una fase di stabilizzazione le piogge del 16 ottobre hanno improvvisamente modificato le cose (ecco dimostrata l’importanza delle correlazioni fra dati InSAR e dati meteorologici!). Comunque, anche dopo il disturbo dovuto alla pioggia del 15 ottobre, il sistema era di nuovo sostanzialmente tornato stabile, senonché si è avuto un nuovo e prolungato intervallo piovoso, che ha definitivamente degradato la situazione (volendo, ha piovuto anche immediatamente prima l'innesco della frana).
Quindi se la direzione della miniera avesse avuto a disposizione i dati del monitoraggio satellitare, questi movimenti sarebbero stati rilevati "in diretta" e ciò avrebbe permesso di riposizionare il radar a terra in modo da inquadrare la zona oltre il culmine della miniera in cui la frana stava partendo, evitando le vittime.

LA PREVISIONE DELLA DATA DELL’EVENTO. I dati InSAR hanno persino dimostrato che era possibile indicare una valutazione della data dell'evento. Supponendo una accelerazione degli eventi si può ricavare una curva della inversione della velocità in un grafico in cui in si plotta ad ogni tempo t l'inverso della velocità 1/v: più la v aumenta più 1/v tenderà a zero e quando la curva dei valori di 1/n raggiunge il valore 0 (punto di velocità infinita) e quindi la retta del tempo, quel particolare tempo t sarà esattamente il momento in cui arriverà la rottura.
In particolare già con i soli dati InSAR disponibili ogni 6 giorni si vede che la retta mediana fra le varie osservazioni dava il 17 novembre come data più probabile fin da metà ottobre.

L'articolo dimostra splendidamente sia le incredibili opportunità che i dati dei satelliti interferometrici possono fornire per capire le fasi precedenti all'avvio di un fenomeno franoso e che proprio grazie a questi la copertura dei radar a terra è meno essenziale dal punto di vista "generale". Con ciò evidenzia anche come non sia possibile fare a meno dei radar locali; però dimostra anche come la strumentazione a terra possa essere posizionata in maniera ben più efficace proprio grazie ai dati satellitari, i quali consentono di selezionare con una buona precisione le aree di pericolo. Inoltre, ovviamente, un radar satellitare non potrà mai rilevare il rischio per caduta di singoli massi di ridotte dimensioni!

[1] Intrieri et al 2018 The Maoxian landslide as seen from space: detecting precursors of failure with Sentinel-1 data. Landslides 15, 123 - 133

[2] Carlà et al (2018) Integration of ground-based radar and satellite InSAR data for the analysis of an unexpected slope failure in an open-pit mine. Engineering Geology 235, 39–52

[3] Carlà et al (2017) On the monitoring and early-warning of brittle slope failures in hard rock masses: Examples from an open-pit mine. Engineering Geology 228, 71-81


martedì 6 febbraio 2018

La subsidenza delle aree di pianura e i rischi che corrono per questo fenomeno le aree costiere


Torno ad occuparmi della subsidenza costiera, di cui ho parlato altre volte nel passato, perché è un georischio non troppo conosciuto, soprattutto perché non è “spettacolare” come alluvioni o terremoti. Ma al contrario di questi ha esiti definitivi: un territorio colpito da alluvioni o terremoti può riprendersi, sia pure fra mille difficoltà; la subsidenza invece è “per sempre”, almeno a scala temporale umana, visto anche l'innalzamento del livello marino dovuto al riscaldamento globale, e potrebbe costringere all’abbandono del territorio (come è successo in alcune aree del Texas e potrebbe succedere a Venezia) o alla fine delle attività agricole per la sostituzione delle falde di acqua dolce con quelle salate di provenienza marina (il cosiddetto cuneo salino) a meno della sostituzione delle acque locali con acque provenienti da lontano e a patto che le acque salate non arrivino in superficie.


La "veduta della Toscana a volo di uccello" di Leonardo da Vinci:
si nota come la costa era occupata da lagune oggi bonificate
EROSIONE COSTIERA E SUBSIDENZA. Di recente i problemi connessi con l’erosione costiera, sempre più rapida e intensa, hanno fatto crescere l’attenzione sui temi della difesa dei litorali. E se una volta si pensava solo in termini di salvaguardia delle risorse economiche e sociali, oggi, finalmente, se ne parla anche in termini di protezione ambientale, per cui l’ISPRA ha pubblicato delle apposite linee – guida per la realizzazione di opere di difesa costiera [1]. Il problema maggiore che le aree costiere devono affrontare è la subsidenza.
Per subsidenza si intende ogni movimento di abbassamento verticale della superficie terrestre, indipendentemente dalla causa che lo ha prodotto. Fra i georischi è molto meno conosciuta rispetto a frane, alluvioni e terremoti, probabilmente perché anziché un evento improvviso e – a suo modo – spettacolare la subsidenza è un fenomeno impercettibile con le normali osservazioni umane, che per essere visualizzato richiede tecniche molto sofisticate: in particolare è normale studiarla con la interferometria da satellite, una tecnologia che consente di vedere spostamenti verticali dell’ordine del millimetro [2]. 


LE COSTE BASSE ITALIANE: QUASI TUTTE ARTIFICIALI. Per parlare della subsidenza costiera occorrono alcune premesse: la prima è che se le coste alte, quelle caratterizzate da scogli o scogliere, forniscono un limite netto fra mare e terraferma (anche se, ovviamente, sono in arretramento a causa dell’erosione ma in genere si tratta di un arretramento non particolarmente evidente a scala umana se non in alcuni casi), noi siamo abituati a vedere un limite netto mare / terraferma anche nelle coste basse e consideriamo un’area come quella della laguna veneta una eccezione; in realtà quello che si vede in Veneto è proprio ciò che ci si dovrebbe aspettare dove il mare incontra una pianura costiera: in tutte le coste basse al posto di un linea di costa precisa e definita troveremmo in natura una fascia costituita da una successione di stagni, dune, cordoni litorali, insomma una fascia lagunare. 
E se la pianura nell’entroterra è vasta, come quella padana o semplicemente la bassa valle dell’Arno, il limite fra le acque dolci e quelle salmastre sarebbe molto più sfumato di quello che vediamo oggi. La celebre “veduta della Toscana a volo d’uccello” di Leonardo illustra la situazione dei litorali toscani: ampie zone della Versilia e della Maremma non erano ancora state bonificate ed erano costituiti da un insieme di dune e isolotti in mezzo a specchi d’acqua salmastri. 


PIANURE E SUBSIDENZA. In Natura la subsidenza, il gioco delle correnti e l’apporto di materiale fanno sì che le aree costiere siano un ambiente estremamente dinamico dal punto di vista geomorfologico, dove i cambiamenti sono velocissimi, percepibili anche alla scala umana e le dinamiche costiere  nel passato hanno costretto all’abbandono di innumerevoli insediamenti per il loro allagamento e, specularmente, di porti a causa dell’interramento. Di casi del genere la storia del nostro Paese è piena.
La subsidenza è un fenomeno che riguarda tutte le pianure, costiere e no, tranne quando l’area in oggetto è in sollevamento per motivi tettonici. È proprio grazie alla subsidenza che si formano delle serie sedimentarie che in alcuni casi, quando la deposiizone dura decine di milioni di anni si formano serie sedimentarie spesse diversi km, perché in Natura se il suolo si abbassa viene sempre ricoperto da nuovi sedimenti. 
Facendo alcuni esempi, lo spessore dei sedimenti recenti in Toscana Settentrionale è spesso superiore ai 2 km: se noi togliessimo tutto quello che si è depositato negli ultimi 5 milioni di anni tra Empoli, Montecatini e la costa ci sarebbe teoricamente un mare molto profondo. In realtà le cose stanno diversamente: la superficie del basamento roccioso ricoperta dai depositi marini si trova molto al di sotto di dove era quando si sono deposti i primi sedimenti, e si è abbassata proprio per il loro peso.
Se nelle aree lontane dal mare la subsidenza impone delle precauzioni, soprattutto per la stabilità degli edifici e il rischio alluvione delle zone che si deprimono maggiormente (per esempio a Roma [3]), lungo le coste invece il fenomeno può raggiungere esiti devastanti, come ad esempio lungo nel Texas, dove il caso più devastante è quello di Brownwood, un sobborgo della città di Baytown, costruito in una zona boscata lungo la baia di Galveston negli anni ‘30 del XX secolo, in un’area all’epoca circa 3 metri sopra il livello del mare. Nel 1978 il suolo si era già abbassato di 2 metri e nel 1983 l’uragano Alicia provocò 3 metri di storm surge (l’innalzamento del livello marino causato da onde, venti e della bassa pressione connessi, appunto, agli uragani), ne decretarono l’abbandono. Oggi è una riserva naturale per uccelli che vivono in ambiente lagunare e/o palustre [4]. Ma anche in Italia non si scherza (potevamo forse mancare di qualche geo-rischio???): il caso di Venezia è quello più noto in tutto il mondo di subsidenza costiera.


Il borgo di Brownwood, sulle coste del Texas,
abbandonato a causa della subsidenza, da [4] 
CAUSE NATURALI DELLA SUBSIDENZA. I motivi naturali dell'abbassamento del suolo sono diversi, e da qualche millennio anche l’impatto umano ha significativamente alterato il paesaggio, come appunto dimostra anche solo la carta di Leonardo,  e – di conseguenza – la dinamica delle coste.
I principali processi naturali sono:
- processi tettonici: rappresentano l’innesco della formazione di pianure interne o di bacini marini costieri se il mare è sufficientemente vicino
- variazioni climatiche che cambiano il regime marino (soprattutto tempeste e correnti) ma anche il regime delle precipitazioni: l’aumento degli eventi estremi (precipitazioni intense in tempi ridotti) comporta un aumento del carico sedimentario dei fiumi e quindi un colmamento delle lagune e un avanzamento delle coste. Alla rovescia, una diminuzione degli eventi estremi porta ad un arretramento dei litorali perchè il carico solido delle alluvioni non riesce a compensare la subsidenza. Inoltre un aumento della frequenza delle mareggiate in un’area in subsidenza aumenta i possibili alluvionamenti da mareggiate e da storm surge. Il caso del delta del Gange in Bangladesh è un classico del genere [5] 
- subsidenza da carico: l’abbassamento e le trasformazioni chimico-fisiche (diagenesi) dei sedimenti per effetto del carico dei sedimenti che a poco a poco si sono formati al di sopra dei sedimenti più vecchi [6]: quindi più sedimenti si depositano più la crosta si abbassa a causa del peso di ciò che vi si accumula al di sopra
- oscillazione del livello delle falde acquifere
- innalzamento del livello marino: è evidente che nelle zone costiere il gioco non insiste solo nel livello del terreno ma anche in quello del livello del mare: una risalita del livello del mare ha gli stessi effetti di un abbassamento del suolo. Il riscaldamento globale sta innalzando il livello del mare, sia tramite lo scioglimento dei ghiacci delle calotte polari (Antartide e Groenlandia), sia per l’aumento di volume delle acque marine che comporta il loro riscaldamento. 


L'aumento del consumo di suolo lungo le coste in Italia, da [8]
Copertura del suolo in Italia nei primi 300 metri dalla costa, da [8]
CAUSE ANTROPICHE DELLA SUBSIDENZA. Alcuni aspetti dell'attività antropica hanno influenzato in modo considerevole il fenomeno. Nel passato, diciamo in età storica, la causa principale delle influenze antropiche sulla dinamica dei litorali sono state le operazioni di disboscamento che hanno accentuato l’erosione dei versanti. Di fatto ad estesi disboscamenti corrispondono fasi di avanzamenti della linea di costa e colmamento delle lagune, perché l’erosione del suolo dovuta al disboscamento ha provocato un significativo aumento del carico solido dei fiumi. Questo carico è nettamente diminuito nei decenni recenti sia per le opere di riforestazione che per la costruzione di laghi artificiali, essenzialmente a scopo idroelettrico, ma anche irriguo e idropotabile, i quali ne trattengono una grande parte [7].
Le bonifiche e le arginature dei fiumi impediscono le alluvioni: dal punto di vista economico è sicuramente utile perché gli eventi alluvionali provocano enormi danni ad abitazioni ed are di interesse industriale e commerciale. Ma contribuiscono ad aumentare l’abbassamento del terreno, perché il carico solido portato dalle piene è appunto il sistema naturale che permette in caso di subsidenza di mantenere un certo livello del terreno.

Negli ultimi decenni sono diventati fondamentali i prelievi indiscriminati di acqua dalle falde, e l’estrazione di idrocarburi, che provocano subsidenza in quanto l'acqua occupa i pori del terreno e non è comprimibile, e  toglierla vuole dire compattare il terreno, che quindi si abbassa.  
In Italia la linea di costa nella stragrande maggioranza dei casi è completamente artificiale e quindi in qualche modo si oppone ai fenomeni naturali che la governano. Il rapporto ISPRA sull'uso del suolo 2014 [8] descrive negli ultimi decenni un incremento notevole del consumo di suolo nella fascia compresa entro i primi 10 km dal litorale, nettamente superiori rispetto al resto del territorio nazionale: dal 4% degli anni ‘50 siamo al 10,5% nel 2012.  Lo si vede dal grafico qui sopra.
I valori più elevati di copertura artificiale del suolo sono visibili in questa carta: nella stragrande maggioranza dei litorali, la fascia entro i 300 metri dalla linea di costa registra oltre il 20% di copertura artificiale.
I valori massimi si registrano in alcuni tratti della Liguria, nella Toscana settentrionale, nelle province di Roma e Latina, in buona parte della Campania e della Sicilia, a Bari e a Taranto, e lungo la costa adriatica da Ravenna a Pescara. Banalmente, nelle aree più turisticamente sviluppate.
Questa massicci copertura delle aree costiere è essenzialmente una conseguenza dello sviluppo del turismo. Insomma, in Italia di coste basse rimaste allo stato naturale ce ne sono ben poche. Soprattutto grave per la dinamica del sedimento è stata la cancellazione delle dune che bordavano la costa.
Costruzioni come moli o porti sono un altro elemento antropico di disturbo della linea di costa perché bloccano il continuo movimento del sedimento lungo la riva, che sarebbe costante. Quindi a monte dell’ostacolo la spiaggia aumenta, a valle diminuisce. L’esempio del porto di Marina di Carrara è illuminante al proposito: la corrente costiera va verso sud e trasporta la sabbia proveniente dal fiume Magra. A nord della struttura c'è una ampia spiaggia che ospita importanti stabilimenti balneari. A sud invece la costa è in erosione e addirittura è stato definitivamente interrotto il lungomare.
Negli ultimi decenni sono diventati fondamentali i prelievi indiscriminati di acqua dalle falde, e l’estrazione di idrocarburi, che provocano subsidenza in quanto l'acqua occupa i pori del terreno e non è comprimibile, e  toglierla vuole dire compattare il terreno, che quindi si abbassa. 

Il porto di Martina di Carrara e le sue conseguenze sulla dinamica dei sedimenti costieri
Il cuneo salino in avanzamento a causa della subsidenza delle aree costiere
ALCUNI ASPETTI DELLA SUBSIDENZA CONNESSA AL RECENTE SFRUTTAMENTO DELLE FALDE ACQUIFERE. Il massiccio sfruttamento delle falde acquifere iniziato nel dopoguerra con l’industrializzazione e l’agricoltura intensiva è un problema gravissimo che ha dei risvolti curiosi: nelle aree in cui il sovrasfruttamentoda parte delle industrie è  particolarmente intenso, il livello della curva piezometrica (la superficie della falda) mostra una correlazione con il lavoro nelle aziende: si innalza durante le ferie ed i fine settimana. Questa componente è spesso più forte rispetto a quella stagionale, in cui la falda si innalza in periodi piovosi e si abbassa durante le stagioni secche. Prendendo l'esempio di Prato, città in cui le tintorie di tessuti una volta erano numerosissime e non c'era nessuna forma di riciclaggio del quantitativo imponente di acqua che consumavano, il livello massimo della falda veniva toccato alla fine di agosto, quando in assenza di influenze antropiche quel periodo dovrebbe corrispondere al livello minimo annuale! Oggi, tra la drammatica contrazione delle lavorazioni e il sistema di riciclaggio industriale delle acque i prelievi sono talmente diminuiti che l’area pratese è in sollevamento; pochi km più ad W nel pistoiese le attività florovivaistiche usano un quantitativo di acqua importante e difatti questa area registra tassi di subsidenza elevatissimi. 
Prato e Pistoia sono bel lontane dal mare e i loro acquiferi non cambiano di composizione. Ma nelle aree costiere l’emungimento delle falde acquifere, la subsidenza e la risalita del livello marino hanno conseguenze pesanti sulle acque del sottosuolo, perché tutti questi fenomeni facilitano la sostituzione delle acque dolci con quelle salate di provenienza marina, il che ne rende impossibile l’uso per qualsiasi scopo (irriguo, industriale, idropotabile). Insomma, la subsidenza mette a rischio l’uso primario per cui nei secoli scorsi sono state fatte le bonifiche delle zone costiere: eliminare la malaria ma soprattutto renderle disponibili per le coltivazioni ed altre attività economiche (industria e turismo).


CONCLUDENDO. I rischi che stanno correndo le aree costiere sono molto elevati perchè:

- alcune aree hanno una subsidenza naturale talmente elevata che solo l'avvento delle idrovore ne ha permesso la bonifica
- alla subsidenza naturale si è aggiunta una forte componente antropica causata essenzialmente dei prelievi idrici
- le arginature impediscono il deposito di sedimenti
- le coste sono avanzate negli ultimi secoli anche e soprattutto a causa degli estesi disboscamenti dei versanti montani, mentre oggi avanzata dei boschi e dighe hanno diminuito il carico solido dei fiumi, per cui molte coste sono in erosione
- la penetrazione all'interno del cuneo salino ne metterà a dura prova l'agricoltura
A questo dobbiamo aggiungere un innalzamento del livello marino di circa 4 mm/anno a causa del riscaldamento globale 
Per cui non è detto che anche alcune aree costiere italiane non debbano essere abbandonate nei prossimi decenni e di sicuro molte rischiano di diventare improduttive dal punto di vista agricolo. 
Il tutto, se economicamente sarà sicuramente un disastro, potrebbe avere dei risvolti interessanti dal punto di vista ambientale, ripristinando come nel caso di Brownwood le condiizoni naturali.



[1] Paganelli et al (2014). Linee guida per gli studi ambientali connessi alla realizzazione di opere di difesa costiera. ISPRA, Manuali e Linee Guida 105/2014: 73 pp. 
[2] Rosi et al 2016 Subsidence mapping at regional scale using persistent scatters interferometry (PSI): The case of Tuscany region (Italy) International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 52, 328–337
[3] Raspini et al 2016 Advanced interpretation of interferometric SAR data to detect, monitor and model ground subsidence: outcomes from the ESA-GMES Terrafirma project Nat Hazards (2016) 83:S155–S181 DOI 10.1007/s11069-016-2341-x 
[4] Ingebritsen and Galloway (2014) Coastal subsidence and relative sea level rise Environ. Res. Lett. 9 (2014) 091002
[5] Karim e Mimura 2008 Impacts of climate change and sea-level rise on cyclonic storm surge floods in Bangladesh Global Environmental Change 18, 490-500
[6] Tosi et al (2016) Combining L- and X-Band SAR Interferometry to Assess Ground Displacements in Heterogeneous Coastal Environments: The Po River Delta and Venice Lagoon, Italy Remote Sens. 8, 308; doi:10.3390/rs8040308
[7] Syvitski et al 2005 Impact of Humans on the Flux of Terrestrial Sediment to the Global Coastal Ocean Science 308, 376-380
[8] Munafò e Tombolini 2014 il consumo di suolo in Italia Rapporto ISPRA 195 / 2014


sabato 3 febbraio 2018

Il "nucleo fondativo dell'Eurasia": dagli Urali alla Cina la fascia orogenica dell'Asia Centrale



Non ci sono dubbi che l’Eurasia sia una delle figure preminenti della superficie terrestre. Però si tratta di un continente geologicamente recente e le sue origini sono generalmente poco note. In Italia c’è una florida scuola di Geologia Himalayana che risale ai primi anni del XX secolo con la spedizione del duca degli Abruzzi (non per nulla c’è una sezione apposita persino nella Società Geologica Italiana), ma quello dell’India non è altro che l’ultima collisione avvenuta in quell’area: a nord del Tibet c’è una lunga storia, abbastanza sconosciuta “ai più”, che sta venendo fuori solo negli ultimi decenni grazie agli eccellenti risultati di ricercatori cinesi. Una storia che parla di come, con l’amalgamazione di alcune piccole masse continentali, si è sviluppato il “nucleo fondatore” dell’Eurasia.




Carta da [1] dove si vede l'enorme estensione dell'orogene dell'Asia centrale 
LA FASCIA OROGENICA DELL’ASIA CENTRALE: IL NUCLEO FONDATIVO DI EURASIA. L’Eurasia ci appare una cosa massiccia ma è una figura geografica abbastanza recente, frutto dello scontro e della amalgamazione di una serie di aree continentali più piccole. Nella formazione del continente ci sono state delle “amalgamazioni multiple” di cui l’Iran è un perfetto esempio: prima (nel Triassico) è andato a collidere verso NE contro il Kazhakstan (a sua volta già unito a Siberia, Tarim, Lhasa etc etc), formando l’orogene cimmeride e diventando così per un bel po' il limite SW dell’Asia; poi nel Miocene, circa 40 milioni di anni fa, da SW è arrivata l’Arabia, per cui adesso il blocco iraniano si trova schiacciato fra il nucleo dell’Eurasia e quest’ultima. La sismicità attuale dell’orogene cimmerico dimostra che questa vecchia cicatrice è stata riattivata da questo ultimo scontro. Ne ho parlato qui
Il nucleo intorno al quale si è formata l’Eurasia è una vasta area tra Europa orientale, Siberia occidentale, Cina Orientale e repubbliche ex sovietiche dell’Asia centrale; si è creato nel Paleozoico inferiore quando, con la chiusura dell’oceano paleoasiatico, si sono amalgamati insieme 5 blocchi crustali principali (Europa orientale, Siberia occidentale, Kazakhstan, Tarim e Tianshan) e una serie di archi magmatici che erano in mezzo. 
Il risultato è la fascia orogenica dell’Asia Centrale (in sigla CAOB – Central Asian Orogenic Belt): si tratta di una “cosa” di dimensioni gigantesche, il più esteso collage orogenico attualmente visibile sulla Terra, come si vede in questa carta tratta da [1]. 
Nel CAOB è registrata una lunga storia sedimentaria dal tardo Proterozoico al Mesozoico e una serie di episodi di convergenza di placche che è iniziata lungo il margine di un piccolo continente che comprendeva la attuale Siberia occidentale con le Bajkalidi nel Neoproterozoico, tra 850 and 570 milioni. Il clou delle deformazioni è iniziato nell’Ordoviciano, 450 milioni di anni fa, e ha comportato  la chiusura definitiva dell’oceano Paleo-Asiatico che si è definitivamente conclusa all’inizio del Triassico 250 milioni di anni fa.



Carta da [3] che illustra la paleogeografia all'inizio del Cambriano
IL SUPERCONTINENTE DI PANNOTIA E LA SUA PRIMA FRAMMENTAZIONE. Per parlare della storia dell’Eurasia (che all’inizio è la storia del CAOB) bisogna partire da quando, tra 600 e 500 milioni di anni fa si formò un supercontinente, spesso chiamato Gondwana. Il nome può trarre in inganno, perché insieme al Gondwana che conosciamo comunemente, quello Permo – Triassico formato da Sud America, Afro-Arabia, Madagascar, India, Australia e Antartide, il Gondwana dell’epoca comprendeva praticamente tutte le terre emerse dell’epoca e quindi per questo è con Ur (forse), Nuna, Rodinia e Pangea uno dei supercontinenti della storia della Terra. Diciamo che sotto certi aspetti concorderei con Powell e Dalziel che chiamarono questo continente “Pannotia”[2]: si eviterebbe una certa confusione fra la configurazione cambriana e quella permiana del continente. 
Il problema è che il supercontinente ha iniziato a fratturarsi subito dopo la sua agglomerazione, tantochè in pratica la tettonica degli ultimi 500 milioni di anni si potrebbe riassumere così: una perdita di pezzi da parte del supercontinente meridionale (Gondwana o Pannotia, come volete..) che a poco a poco si stanno riagglomerando in un continente settentrionale (a parte l’Antartide..)
Insomma, da quando si è aggregato, tra Ediacariano e Cambriano, e fino alla quasi improvvisa frantumazione finale nel Mesozoico delle parti che erano rimaste ancora unite, per tutto il Paleozoico il Gondwana ha continuato a perdere pezzi, di cui una buona parte si sono poi riamalgamati nell’Eurasia. Quindi per questo io preferirei parlare di Pannotia, che comprende il Gondwana permiano più gli altri pezzi che vi appartenevano all’inizio del Paleozoico.

 In questa carta da [3] si vede la situazione poco dopo l'inizio della frammentazione di Pannotia: Kazakhstan e Siberia sono abbastanza vicini a Baltica e Laurentia, il Tarim è un pò più lontano


I CONTINENTI COINVOLTI NELLA COSTRUZIONE DEL CAOB. Siamo abituati a pensare all’Eurasia come un corpo massiccio e stabile, ma in realtà si tratta di un nucleo stabile per modo di dire, visti i forti terremoti che contraddistinguono tutta l’area a nord del Tibet, anche se il tutto è “meravigliosamente” dovuto a cause esterne, cioè essenzialmente alla pressione che l’India esercita incuneandosi nel continente.
 I blocchi continentali coinvolti nella formazione del CAOB si sono staccati precocemente da Pannotia e i resti delle zone oceaniche che li dividevano sono compresi nella denominazione di oceano Paleo – Asiatico.  Vediamoli in dettaglio:

  • 

il continente siberiano comprende quella parte della Siberia che va dagli Urali fino all’estremità orientale dell’altopiano della Siberia centrale, tra l’oceano Artico a nord, il lago Baikal a sud, il fiume Yenisey a ovest e il mare di Okhotsk a NE. I suoi bordi sono lungo delle fasce orogeniche paleozoiche e mesozoiche [4]. La più antica, a sud, è quella del CAOB e corrisponde più o meno ai monti Altai, dove è registrata la collisione con la placca dell’oceano Paleoasiatico. Uno scontro complesso dato che, come ho detto, c’erano diversi archi magmatici divisi da spezzoni di crosta oceanica (forse bacini marginali) che adesso sono tutti schiacciati contro il continente
  • Kazakhstania era una piccola massa continentale isolata, con un basamento paleoproterozoico e una copertura sedimentaria più recente [5], bordata ad est da una zona di subduzione grazie alla quale numerose unità vi si sono state nel tempo accrete (diciamo “in italiano” che vi si sono attaccate), più o meno come in Siberia
  • il Tarim corrisponde bene o male alla depressione del Tarim, nella Cina Orientale (lo Xinjiang, per il governo cinese, il Turkestan orientale o l’Uiguristan per le popolazoni autoctone). Anche qui c’è un basamento precambriano, con una copertura sedimentaria che arriva fino al paleozoico superiore [6]. Da notare anche la presenza di una estesa successione basaltica che forma la Large Igneous province permiana dei basalti del Tarim
  • il cratone Est Europeo, di cui ho parlato diffusamente in diversi post, cominciando da questo LINK, è l’Europa orientale, a NE della linea di sutura trans – europea che va grossolanamente dal mare del Nord all’Ucraina [7].
  • il Tianshan non era invece un continente: si tratta di un collage lungo 2400 km composto dai resti di una serie di archi magmatici intraoceanici  posto nell'oceano paleoasiatico che so estende da E del lago di Aral fino al Tianshan propriamente detto [8]

In questa carta da [8] vediamo quella che poteva essere la situazione 430 milioni di anni fa, nel Siluriano, quando l’oceano Paleoasiatico aveva concluso la sua espansione e stava iniziando a chiudendosi (ci sono voluti altri 200 milioni di anni per concludere il tutto).

 Notiamo come il tutto si è svolto ad una latidudine moltoinferiore a quella dove attualmente sono questi blocchi e che dall'epoca tutto il ristema è ruotato praticamente di 90°.





La situazione attuale delle coste asiatiche del Pacifico, 
con zone di subduzione attive e fossili 
CAOB: UN PUZZLE DIFFICILE DA RISOLVERE.  La dinamica di formazione del CAOB è ancora dibattuta e la ricostruzione dell’Oceano Paleoasiatico e dei continenti che lo circondavano è piuttosto complessa, perchè non siamo davanti a un tipico scontro continente – continente, dove c’è una sutura singola o poco più e le cose sono abbastanza lineari e ricostruibili. È abbastanza ovvio che dell’oceano paleoasiatico siano rimaste poche tracce, essendo per la maggior parte finito nel mantello nelle diverse zone di subduzione che si sono alternate nel tempo e nello spazio; ma la questione è che le zone di convergenza sono state poco lineari: si tratta di un puzzle di parti di oceano, archi magmatici, bacini marginali e persino catene di isole vulcaniche come le Hawaii strizzati fra 5 masse continentali.
 Insomma, molte delle zone di convergenza assomigliavano più ad un margine tipo quello asiatico del Pacifico che ad uno di tipo andino: vediamo nella carta qui accanto la situazione asiatica attuale, con i suoi vari sistemi di arco intraoceanici attivi o relitti, che si ripetono nel tempo e/o nello spazio (in Giappone, ad esempio, abbiamo delle unità tettoniche mesozoiche che si sono formate in un ambiente simile a quello che adesso troviamo tra l’arcipelago e la fossa oceanica che lo borda), bacini marginali tra l’arco magmatico e il continente come il mar del Giappone, placche intermedie come quella del mare delle Filippine, inversioni della direzione della subduzione come tra Taiwan e le Filippine. 
Immaginiamoci che in futuro un continente proveniente da sudest vada a sbattere conto il margine asiatico e strizzi tutto quanto e proviamo a immaginare cosa ne possa venire fuori e come da quel macello si possa ricostruire la paleogeografia attuale.. e per il CAOB di margini del genere ce n’erano almeno 3 se non 4!. Quindi… beh… ricostruire la storia del CAOB è quantomai difficile e non ci si può stupire delle tante interpretazioni che ci sono nella letteratura scientifica! 




UNA RICOSTRUZIONE ATTENDIBILE DELLA STORIA DEL CAOB. Queste sezioni, sempre da [8] ci fanno vedere quella che ritengo sia la ricostruzione più vicina alla realtà lungo la traccia della figura precedente, anche se alle volte mi sembra un pò troppo perversamente complessa per essere vera.
 La prima fa vedere la situazione  nel Paleozoico inferiore, quando solo il limite settentrionale e quello lungo il Kazakhstan, non visibile in sezione, sono in subduzione e parallelamente a quella lungo il continente ce n’è una zona di subduzione più a largo, una situazione che ricorda, appunto,  l’odierna Asia Orientale dove lungo il continente ci sono le subduzioni sotto il Giappone e le Filippine e, più a largo nell’oceano, gli arcipelaghi di Usu-Bonin e Marianne.
 


Poi la faccenda si complica: dall'Ordoviciano medio (ca 450 milioni di anni fa) inizia la compressione anche lungo il margine opposto a quello siberiano,  nel Tarim, dove il margine era invece di tipo andino [10], e nascono altre zone di chiusura intermedie fino a quando la distanza fra Tarim e gli Altai si riduce di centinaia di km e, alla fine del Paleozoico, non c’è più traccia dei vari bacini a crosta oceanica che vi erano frapposti 200 milioni di anni prima.
 


La fine dei processi tettonici direttamente connessi con il CAOB è avvenuta tra la fine del Permiano e l’inizio del Triassico, quindi circa 250 milioni di anni fa. A quel punto il “nucleo fondante” dell’Eurasia, tra l’Europa Orientale e la Mongolia, si era formato. 

Annoto che non tutti sono d'accordo sulla formazione di un margine attivo con relativa subduzione sotto il Tarim.


LA SUCCESSIVA AGGLOMERAZIONE DI ALTRI CONTINENTI NELL’EURASIA. Fuori dal CAOB, ad ovest, l’Europa occidentale si era saldata già al cratone est europeo lungo la zona di frattura trans – europea e successivamente al nucleo fondante si sono uniti altri pezzi, determinando la formazione dell’Eurasia come la conosciamo oggi: nel Triassico Cina settentrionale, Tibet (Lhasa), Iran e Afghanistan, nel Giurassico Siberia orientale e Cina meridionale (che si era appena fusa con Subumanu e Annamia, cioè Indocina e parte dell’Indonesia) e nel Terziario India e Arabia. Se non si fosse aperto il Mar Rosso anche l’intera Africa si potrebbe definire come facente parte della stessa massa continentale; comunque possiamo alternativamente pensare a questi altri due scenari:
- Eurasia e Africa sono unite lo stesso conteggiando la continuità crustale sotto l’istmo di Suez
- erano unite fino all’apertura del Mar Rosso

. 

Queste collisioni successive alla costruzione del CAOB, specialmente quelle del blocco di Lhasa (sostanzialmente il Tibet), dell’India e della Cina Settentrionale, hanno rimesso in movimento alcune delle vecchie cicatrici dell’orogene, modificando ulteriormente il quadro. L’esempio classico è, sia pure leggermente al di fuori del CAOB, la faglia di Altyn Tagh (ne ho parlato qui), il vecchio limite dello scontro fra il Tarim e il blocco di Lhasa, lungo la quale la collisione dell’India ha provocato una ulteriore dislocazione di oltre 400 km, con un movimento che persiste tutt’ora [11]. Anche i forti eventi sismici nella catena del Tianshan, che è proprio una delle parti del CAOB sono alla fine dovuti alla “spinta” dell’India che fa muovere ancora le faglie paleozoiche, senza la quale questa catena avrebbe la stessa attività sismica di catene come come gli Appalachi o la Scandinavia… nell’area del CAOB ci sono stati più di 60 eventi con M superiore a 6 negli ultimi 50 anni… per essere una zona lontana da margini di placca convenzionali non è male...




[1] Han et al 2011 Late Carboniferous collision between the Tarim and Kazakhstan–Yili terranes in the western segment of the South Tian Shan Orogen, Central Asia, and implications for the Northern Xinjiang, western China Earth-Science Reviews 109, 74–93
2. 
[2] Powell et al 1995 Did Pannotia, the latest Neoproterozoic southern supercontinent, really exist?: Eos (Transactions, American Geophysical Union), Fall Meeting,76,46, p.172
3.
[3]  Santosh et al 2009 The making and breaking of supercontinents: Some speculations based on superplumes, super downwelling and the role of tectosphere Gondwana Research 15, 324–3414. 
[4] Rosen et al 1994 Archean and Early Proterozoic Evolution of the Siberian Craton: A Preliminary Assessment Developments in Precambrian Geology 11,411-459
4
[5] Bazhenov et al 2012 Unraveling the early–middle Paleozoic paleogeography of Kazakhstan on the basis of Ordovician and Devonian paleomagnetic results Gondwana Research 22, 974–991

[6] Zhang et al 2013 Tectonic framework and evolution of the Tarim Block in NW China Gondwana Research 23,1306–1315
6
[7] Mints 2015 Tectonic zoning of the Early Precambrian crust of the East European Platform GSASpecial Paper 510,9–13
[8]  Xiao et al 2013 Paleozoic multiple accretionary and collisional tectonics of the Chinese Tianshan orogenic collage Gondwana Research 23, 1316–1341
[9] Xiao et al 2014 How many sutures in the southern Central Asian Orogenic Belt: Insights from East XinjiangeWest Gansu (NW China)? Geoscience Frontiers 5, 525-536
[10] De Jong et al 2006 Ordovician 40Ar/39Ar phengite ages from the blueschist-facies Ondor Sum subduction–accretion complex (Inner Mongolia) and implications for the Early Paleozoic history of continental blocks in China and adjacent areas. American Journal of Science 306,799–845
[11] Yang et al 2001 Tectonic significance of early Paleozoic high-pressure rocks in Altun–Qaidam–Qilian Mountains, north- west China. Geological Society of America Memoir 194, 151–170

martedì 30 gennaio 2018

AGM2015: la carta del flusso di geneutrino e lo spessore della crosta continentale



Nel 2015 è stata pubblicata AGM2015, la carta del flusso globale di antineutrini sulla superficie terrestre. Si tratta di un documento interessante perché il flusso di antineutrini è correlato con lo spessore crustale ed evidenzia quindi le zone dove questa è più spessa. La carta evidenzia anche le emissioni antropiche di antineutrini, che si collocano chiaramente sulle centrali nucleari.



La carta generale da[2]: si notano gli impianti nucleari
in Europa, Stati Uniti e Asia Orientale
LA TERRA E I NEUTRINI. Le fonti di neutrini rilevate includono i reattori nucleari, il Sole, gli acceleratori di particelle, l'atmosfera, il collasso del nucleo di supernove e, più recentemente, il cosmo. Ma anche la Terra stessa brilla come una debole stella a neutrini, tantochè nel 1966 Gernot Eder (1929-2000), fisico teorico dell'Università tedesca di Gessen, propose l'uso dell'emissione di neutrini (anzi, di geoneutrini) per misurare l'abbondanza di alcuni elementi chimici selezionati [1]. Un confronto con le meteoriti condritiche ha consentito di affermare che i geoneutrini sono prodotti soltanto nella “Terra a silicato” e cioè nel mantello e nella crosta, mentre il nucleo non ha una sufficiente concentrazione di elementi che producono geoneutrini durante le reazioni di fissione. Il flusso di geoneutrino è quindi prodotto dal decadimento di radioisotopi presenti nel mantello e, soprattutto, nella crosta, dove si sono accumulati negli ultimi 4 miliardi di anni, perché quando il mantello si fonde parzialmente questi elementi entrano preferenzialmente nei fusi magmatici; i principali sono Uranio 238 e 235, Torio 232, Potassio 40, Rubidio 87, Cadmio 113, Indio 115, Lantanio 138, Lutezio 176 e Renio 187. 50 anni dopo la proposta di Eder lo sviluppo di rivelatori di antineutrini di nuova generazione ha consentito nel 2015 la produzione della Antineutrino Global Map 2015 (AGM2015) [2], risultato della modellizzazione del flusso di antineutrini attraverso la superficie terrestre sullo spettro energetico da 0 a 11 MeV, insieme a una valutazione degli errori sistematici. 
Si misurano gli antineutrini perché la metodologia usata riesce a misurare solo loro e non le altre particelle della famiglia. AGM2015 modella la Terra come una nuvola di punti 3D composta da circa 1 milione di punti, considerando però fra gli isotopi neutrinogeni solo Uranio 238 e Torio 232, poiché l’energia cinetica prodotta da tutti gli altri isotopi è considerevolmente al di sotto della soglia di rilevazione di energia, che è di 1,8 MeV. Gli antineutrini che provengono dall'interno del nostro pianeta vincolano i modelli geochimici sulla distribuzione degli elementi radiogenici della Terra. 


La carta depurata delle emissioni artificiali
delle emissioni di antineutrini di U238 e Th 232 
EMISSIONI NATURALI E ANTROPICHE DI NEUTRINI. Lasciamo perdere i complicati (per me) calcoli su come è stata fatta questa mappa e vediamo la mappa stessa con alcune considerazioni. Devo solo ricordare che, come italiani, dobbiamo essere orgogliosi perché uno dei siti nodali che hanno permetsso di realizzare questa ricerca è il laboratorio del Gran Sasso, con l'esperimento Borexino. La prima mappa mostra sia le emissioni di neutrini naturali che quelle provocate dall'uomo. Queste ultime sono pesanti e puntuali: provengono chiaramente da centrali nucleari e AGM2015 comprende tutti i reattori "operativi" o "temporaneamente fermi". Nel 2015 molti reattori in Giappone erano offline dopo il disastro di Fukushima: sono classificati in "arresto temporaneo" piuttosto che in "arresto permanente" (di fatto a mano a mano stanno riprendendo la loro attività). 
Nella seconda mappa vediamo solo le emissioni naturali e notiamo come la prima caratteristica che balza agli occhi sia l'enorme differenza tra continenti e oceani: la crosta continentale ha quindi una funzione preminente nel flusso di geoneutrini. Nell'Oceano Atlantico e Indiano il valore minimo delle emissioni è allineato con le dorsali medio oceaniche, mentre nel Pacifico del Sud il limite non è così allineato. Probabilmente la distanza dalla crosta continentale è la discriminante principale nella quantità di flusso di neutrini, mentre le diverse età della crosta oceanica non sono importanti.

Carta della profondità della Moho
dal progetto CRUST 2.0 [3]
Nella crosta continentale si evidenzia in primo luogo un forte legame tra flusso di geoneutrini e spessore crustale (visibile in questa mappa del progetto Crust 2.0 [3]; inoltre le emissioni sono maggiori lungo alcuni degli orogeni creati da collisioni continente - continente, come Urali, Alpi - sistema dell'Himalaya dal Mar Mediterraneo alla Cina, e Trans-Huroniano. 
La Moho, la discontinuità alla base della crosta, identificata da Andrjia Mohorovičić nel 1910, separa la più leggera crosta continentale e la crosta oceanica basaltica dal più denso mantello superiore, a composizione peridotitica. Poiché la discontinuità di Moho è il limite crosta-mantello, i termini "profondità della Moho" e "spessore crustale" sono sinonimi. Anche se la mappa è a scala molto elevata, è possibile vedere facilmente alcune caratteristiche crustali a scala continentale. 


FLUSSO DI GEONEUTRINI E CROSTA CONTINENTALE DELL'EURASIA. Iniziamo dall'Europa, dove il flusso di neutrini mostra una discontinuità proprio dove cambia la profondità della Moho lungo la zona di sutura transeuropea (TESZ), la linea che definisce il limite tra gli orogeni paleozoici e più recenti e il cratone stabile dell'Europa orientale, dove dopo la fine del precambiano è successo davvero poco [4]: le aree soggette nel Paleozoico all’orogenesi varisica e a quella caledoniana hanno una crosta di spessore abbastanza sottile, inferiore a 35 km, perché, in particolare nel Permiano dopo l’orogenesi varisica e nel terziario con la formazione del sistema di fosse del Reno – Rodano, l’area interessata a questa collisione è stata soggetta a forti eventi distensivi. Invece sotto il cratone est europeo lo spessore crustale è in genere superiore ai 45 km.

La crosta più spessa di alcuni recenti orogeni (Alpi, Dinaridi e Carpazi) è caratterizzata da un maggiore flusso di neutrini, mentre negli Appennini e nei Pirenei il basso valore del flusso è compatibile con il non elevato spessore crustale sotto queste montagne. Si nota anche che tra Dinaridi e Carpazi una zona di valore inferiore caratterizza Ungheria ed aree adiacenti: si tratta del bacino pannonico, dove la crosta è molto assottigliata (fino a soli 25 km di spessore). 




In AGM2015 Alpi e Dinaridi sono gli estremi occidentali di una cintura ad alto flusso di geoneutrini che dall’Europa Meridionale arriva all’Asia centrale, passando per l'altopiano anatolico e i monti Zagros (dove la Moho è profonda fino a 50 e 65 km) e per il complesso Pamir – Hindu-Kush. La fascia termina con il Tibet, sotto il qualee la crosta può raggiungere i 70-85 km di spessore e il flusso di geoneutrini è ai massimi. Dobbiamo questo spessore particolarmente elevato alle radici profonde dell'intero orogene alpino-himalayano e alle sue caratteristiche litosferiche. 

A nord del Tibet, una zona a spessore crustale molto elevato (e alto flusso di neutrini) corrisponde, sotto i monti Altai alla parte centrale del grande Orogene dell'Asia Centrale, grazie al quale nel Paleozoico si è amalgamato il nucleo principale del continente asiatico.
La topografia della Moho in Siberia è piuttosto complessa [5]; in questo caso la bassa densità dei dati del reticolo di AGM2015 la “semplifica” un po': si vedono abbastanza bene gli Urali e la zona rimasta quasi immutata dal Precambriano, dove la profondità della Moho è generalmente compresa tra i 40 e i 45 km, mentre in mezzo il bacino della Siberia occidentale, caratterizzato da crosta un po' più sottile, ha valori di flusso un po' più bassi. Ad est, dai monti Verhojansk in poi, la crosta è molto meno spessa, risultante da una complessa storia geologica paleozoica e mesozoica. 


Strutture dell'Eurasia e flusso di geoneutrini
In Cina l’orogene mesozoico di Dabie, formatosi quando la Cina del Sud si unì a quella settentrionale, nonostante la sua origine da una collisione continentale ha radici poco profonde e nella mappa non è facilmente identificabile; si vede benissimo invece come il flusso di geoneutrini sia in armonia con la divisione fra la sottile crosta sotto la Cina costiera e la spessa crosta della Cina più interna. Il passaggio avviene al limite tra il Tibet orientale e il bacino del Sichuan, dove si ha una caduta di circa 20 km nella profondità di Moho, in corrispondenza del brusco cambiamento di altitudine [6].

L'AFRICA, UN CONTINENTE MATURO.  In questo continente non ci sono in corso eventi orogenici tranne nel suo margine NE, dove l'orogene Maghrebino, come la sua continuazione settentrionale, l'Appennino, non produce un significativo ispessimento della crosta e quindi non mostra un particolare aumento del flusso di geoneutrini. La maggior parte dell'Africa è posta sopra una litosfera precambriana, con profondità della Moho normalmente compresa tra 35 e 40 km, anche se possiamo osservare una crosta più sottile nell'Africa equatoriale rispetto al nord e al sud del continente [7]. I massimi spessori crustali, oltre 45 km, che troviamo in una piccola fascia nell'Angola del nord (traccia dell'orogene di Damara, formatosi a cavallo di neoproterozoico e cambriano quando si scontrarono i continenti del Kalahari e del Congo) e nell'estemo sud del continente (la ancora non ben chiarita fascia orogenica del Capo del Permiano), non danno un grande segnale, forse per le loro ridotte dimensioni. 


Il flusso di geoneutrini in America Settentrionale e la profondità della Moho da [8]  
AMERICHE, AUSTRALIA E ANTARTIDE. In Nord America la correlazione fra geoneutrini ed eventi orogenici che hanno ispessito la crosta è evidente: le Montagne Rocciose hanno un alto flusso in sintonia con una Moho profonda più di 50 km. Un'altra fascia ad alta emissione caratterizza l'orogene Trans-Hudsoniano: si tratta di un evento tettonico molto vecchio (1.8 miliardi di anni) in cui alcuni piccoli cratone hanno costruito il primo nucleo del continente nordamericano. Anche lungo questo lineamento troviamo più di 40 km di spessore crustale, fino al bordo SW della baia di Hudson. Parallelamente a questo massimo, un'altra fascia di flusso elevato termina sul bordo SE della baia di Hudson: corrisponde al Rift del Lago Superiore (noto anche come Midcontinental rift), che iniziò ad aprirsi dentro Laurentia poco più di un miliardo di anni fa. Sembra strano che una zona di rift abbia una crosta spessa, ma questo aspetto è una conseguenza degli eventi successivi: l'area è stata coinvolta in un evento di compressione e così tutto il sistema di rift si è ristretto, ma anche ispessito; il risultato è una crosta di oltre 45 km di spessore sotto il lago Superiore. Dobbiamo invece notare che il legame tra la profondità di Moho e il flusso di neutrini non è perfetto lungo la costa orientale del Nord America: sembra che il flusso più alto sia posto sotto la catena degli Appalachi, ma questa non è una crosta più spessa che immdiatamente all'interno, perché, come in Cina, la Moho si approfondisce dalla costa verso l'interno.
Le aree dove la crosta è più sottile di 30 km, come la Florida e la California, invece, mostrano un flusso di neutrini molto basso. 


Anche l'America Centrale ha una crosta sottile: solo sotto la catena vulcanica lungo la costa pacifica lo spessore supera i 30 km e lungo la costa orientale è inferiore a 25 km. 
Per questo motivo il flusso di geoneutrini è basso e aumenta improvvisamente al confine tra la placca caraibica e quella del Sud America, caratterizzata da una crosta più spessa. Come prevedibile, il massimo valore del flusso è posto nell'Altiplano boliviano, in corrispondenza dello spessore massimo della crosta continentale attuale (più di 70 km [9]) se non si considera il Tibet. In qualche modo è visibile una caduta del flusso sul canale di crosta più sottile che si trova immediatamente sotto la Cordigliera. In Brasile, il Minas Gerais corrisponde a un'area di crosta relativamente più spessa (40 km) che fornisce un piccolo segnale di maggiore flusso di geoneutrini. Nel margine meridionale del continente la larghezza minore del continente e lo spessore della crosta che non raggiunge i 40 km sono la chiave per comprendere il basso flusso di geoneutrini, con valori che costituiscono il minimo per un'area continentale  di dimensioni "ampie". 


Per quanto riguarda l'Australia esiste un'eccellente correlazione tra il flusso di neutrini e le regioni dove la Moho si trova più in profondità [10], poste al centro del continente sotto gli altipiani centrali e sotto le Alpi australiane. La regione di basso flusso geoneutrinico in mezzo a queste aree corrisponde alle pianure interne di bassa quota dei bacini di Eyre e Murray. 



In Antartide la situazione è meno chiara, anche se la differenza tra una crosta più sottile (più di 25 km) nell'Antartide occidentale e una crosta più spessa dell'Antartide orientale è rilevabile anche dal flusso di geoneutrini. Ma anche nell'Antartide orientale il continente ha generalmente una crosta sottile, tipicamente inferiore a 40 km, con l'eccezione di due aree che hanno anche una maggiore elevazione: la catena montuosa dell'Antartide orientale nella terra della regina Maud e dalle montagne Gamburtseev, dove lo spessore della crosta può oltrepassare i 50 km. Queste due catene montuose possono rappresentare la sutura di collisione del Gondwana orientale con l'Indo-Antartide e il Gondwana occidentale durante l'orogenesi panafricana [11]. Invece il graben di Lambert, un'area con una crosta molto sottile, è troppo piccolo per essere ben rilevato nella mappa AGM2015. Non capisco, invece, perché la mappa del Neutrino mostra un valore elevato lungo il sistema orientale dell'Antartide: solo nella costa orientale del Mar Rosso c'è una sottile cintura di Moho più profonda. 



Quindi, il valore del flusso di neutrini sulla superficie terrestre può essere facilmente correlato allo spessore della crosta continentale, confermando che proviene essenzialmente da elementi che sono più diffusi nella crosta a causa dei processi che fondendo il mantello, li trasportano verso l’alto in quanto passano preferenzialmente nella fase liquida anziché rimanere nel residuo refrattario mantellico. 




Bibliografia

[1] Eder (1966) Terrestrial neutrinos. Nuclear Physics. 78, 657–662
[2] Usman et al (2015). AGM2015: Antineutrino Global Map 2015. Sci. Rep. 5, 13945; doi: 10.1038/srep13945
[3] Tenzer et al (2009) A global correlation of the step-wise consolidated crust-stripped gravity field quantities with the topography, bathymetry, and the CRUST 2.0 Moho boundary Contributions to Geophysics and Geodesy Vol. 39/2, 2009 (133–147)
[4] Artemieva e Thybo (2013) UNAseis: A seismic model for Moho and crustal structure in Europe,Greenland, and the North Atlantic region Tectonophysics 609, 97–153
[5] Cherepanova et al (2013) Crustal structure of the Siberian craton and the West Siberian basin: An appraisal of existing seismic data Tectonophysics 609, 154–183 
[6] Zhang et al (2010) Seismic signature of the collision between the east Tibetan escape flow and the Sichuan Basin. Earth and Planetary Science Letters 292, 254–264
[7] Tedla et al (2011) A crustal thickness map of Africa derived from a global gravity field model using Euler deconvolution Geophys. J. Int. 187, 1–9
[8] Keller (2013) The Moho of North America: A brief review focused on recent studies Tectonophysics 609, 45–55 
[9] Zandt et al 1994 Composition and thickness of the southern Altiplano crust, Bolivia Geology 22, p. 1003-1006
[10] Kennett et al (2011) AusMoho: the variation of Moho depth in Australia Geophys. J. Int. 187, 946–958
[11] An et al (2015), S-velocity model and inferred Moho topography beneath the Antarctic Plate from Rayleigh waves, J. Geophys. Res. Solid Earth, 120, 359–383,

giovedì 11 gennaio 2018

La sequenza sismica del Matese a cavallo fra 2013 e 2014 e i magmi dell'Appennino meridionale


Il lavoro appena uscito su Science Advances sulla sequenza sismica del Matese è davvero importante, soprattutto perché identifica una nuova classe di terremoti nelle fasce orogeniche attive. Purtroppo il solito can can mediatico di un giornalismo italiano che non sa di Scienza, ma ne parla in maniera sballata ha spostato l’asse della discussione nell’opinione pubblica su cose inesistenti come il rischio sismico associato alla questione. Si è trattato in effetti di una sequenza strana, per cui è stato fondamentale effettuare uno studio multidisciplinare per precisarne i termini e le cause. 
Vediamo quindi un po' in dettaglio la sequenza, e quali sono i risultati che hanno portato a queste considerazioni nell’articolo [1], che significativamente è intitolato Seismic signature of active intrusions in mountain chains. 

La sequenza sismica tra dicembre 2013 e febbraio 2014:
si nota la suddivisione degli epicentri in due lobi
LE CARATTERISTICHE DELLA SEQUENZA SISMICA TRA 2013 E 2014 NEL MATESE. Il 29 dicembre 2013 alle 17:08 UTC, un terremoto Mw 5 si è verificato sotto le montagne del Matese tra Campania e Molise (zona cara ai dinosaurofili: a Pietraroja è stato scoperto Ciro!). Nei successivi 50 giorni sono state registrate 350 repliche. A gennaio, dopo una settimana circa di calma piatta, si è verificata una ripresa dell'attività con il secondo evento Mw 4.2 del 20 gennaio 2014. Lo studio delle onde sismiche ha ricavato un meccanismo distensivo lungo una faglia orientata NW-SE, con una piccola componente orizzontale che si aggiunge alla preponderante componente verticale. Diciamo che sarebbe un “classico” per l’Appennino Centrale, senonché la sequenza presentava delle cose un po' anomale:  
  • la sismicità era concentrata a profondità tra 10 e 25 km nel basamento cristallino della catena, quando la "normale" sismicità della catena è generalmente meno profonda e interessa la spessa coltre dei sedimenti mesozoici e terziari
  • l'evoluzione della sequenza mostra che gli ipocentri delle repliche sono migrati verso l'alto e si sono diffusi verso sud-est in pochi minuti
  • gli ipocentri raffigurano due ammassi simili a dita che circondano una zona asismica lunga circa 1,5, larga e spessa 2,5 km, che presenta una forma simile a una diga (come da carta qui a fianco)
  • l'andamento della profondità ipocentrale con il tempo nei primi 28 giorni dopo il mainshock indica un processo di rottura simile a quello osservato nella sismicità indotta dall'iniezione di fluidi
  • la sismicità dopo il secondo shock principale rimase confinato nel secondo lobo

Una sequenza del genere è quindi più simile ad una tipica di aree vulcaniche, dove la sismicità è generalmente associata a fessure piene di fluidi e quindi meritava davvero uno studio a 360°. Inoltre questo evento nonostante la sua profondità ha innescato alcuni fenomeni che di solito spetterebbero ad eventi più importanti, come delle frane, delle variazioni nella portata ed analisi delle sorgenti e persino una rottura cosmica lungo la faglia cordiera di un bacino. Alcuni testimoni riferiscono addirittura di aver pure visto una fiammata (sono più di uno): una disamina di tutti questi accadimenti si trova in [2]

Il mix di acque meteoriche e profonde, da [1] 
GLI STUDI SUSSEGUENTIUna prima ricerca ha riguardato il contenuto di CO2 riscontrabile nell'acquifero del Matese, dato che il biossido di carbonio è relativamente solubile nelle acque meteoriche e tra quello atmosferico e quello di origine vulcanica ci sono differenze nella composizione isotopica. Quindi è stata eseguita una vasta serie di analisi per capire meglio se e come questa sequenza abbia influenzato la falda acquifera del Matese, in quanto se davvero c'era stata della attività magmatica lì sotto, nelle sue acque si doveva essere sciolta la maggior parte del gas.
L'analisi isotopica del contenuto di carbonio ha rivelato che nelle acque che sgorgano dal massiccio c’è una forte componente di CO2 magmatica profonda, facilmente distinguibile dall'acqua meteorica; non solo, ma le sorgenti con un contenuto più elevato di CO2 magmatico sono chiaramente raggruppate attorno all'area della sequenza sismica 2013-2014.

Questo è un primo indizio sul fatto che l’alto contenuto di CO2 magmatico può essere riferito  a una riserva magmatica; ma si tratta di una riserva "morta" o una riserva giovane e calda? Lo studio termico ha confermato la seconda ipotesi, poiché la temperatura alla sorgente delle acque è circa 2°C superiore a quella prevista per l'acqua che si infiltra a 1300-1400 m di altitudine, quindi il CO2 profonda è legata alla risalita di fluidi caldi.
Un altro indizio della presenza di magma caldo sono la presenza stessa e la forma a “diga” della zona asismica interna: se si fosse trattato solo di gas non avrebbe senso questa zona senza terremoti, che invece denota la presenza di un settore caratterizzato da una certa plasticità, tipico della presenza di una roccia fusa o, quantomeno, molto calda, circondata da rocce incassanti rigide.

Sequenze simili sono state segnalate in California e Giappone a distanze superiori a 50 km dai vulcani e sono state attribuite alla ridistribuzione della pressione del fluido nella crosta [3].
Pertanto, le caratteristiche sismologiche, le analisi geochimiche e i risultati della modellazione del flusso di calore dimostrano che la sequenza del Matese a cavallo fra 2013 e 2014 si è verificata in un'area caratterizzata da un'anomalia geotermica importante, molto probabilmente associata ad un nuovo "impulso" di magma che alimenta un'intrusione già presente e ancora non del tutto solidificata.

Le località dove affiorano prodotti dell'attività
magmatica dell'appennino centrale, da [4] 
LA GEOLOGIA DELL’APPENNINO CENTRALE E MERIDIONALE E LE SUE PARTICOLARI MANIFESTAZIONI MAGMATICHE.
Utilizzando le onde sismiche per realizzare una tomografia della Terra, è stato visto che nella crosta superiore e nella crosta media dell’Appennino si trovano dal confine abruzzese-molisano al promontorio del Gargano delle piccole zone caratterizzate da una velocità delle onde sismiche anomalmente alta. Siamo nel basamento cristallino sotto i sedimenti e quindi queste anomalie potrebbero essere cose “vecchie”, e cioè tracce di eterogeneità del vecchio basamento cristallino paleozoico oppure essere geologicamente recenti e quindi derivate da intrusioni magmatiche tardo terziarie se non attuali. I dati geologici fanno decisamente propendere per la seconda ipotesi.

Una sparpagliata attività vulcanica si trova nel versante tirrenico dell’Appennino Centrale tra la catena e i magmi recenti della costa fra il Lazio e la Campania, nei monti di Umbria, Abruzzo e Lazio che consiste di qualche colata lavica o coni di scorie abbastanza isolati. Sono magmi dall'analisi particolare e dall'origine molto dibattuta: sodio e soprattutto potassio molto alti (oltre il 5%) e con un contenuto di Calcio superiore a quello di alluminio. Il chimismo per certi versi ricorda quello della Provincia Romana a cui sono spesso associati [5]. La parte più a sud dove troviamo prodotti vulcanici di questo tipo è l’apparato di Montecchio, sulle pendici del Vulture. Il ciclo di Montecchio si è messo in posto quando il Vulture aveva già finito la sua attività e condivide con i tufi e le lave di San Venanzio (queste ultime datate a 265.000 anni fa), Cupaiello etc etc molte caratteristiche geochimiche e petrografiche, che sono estremamente diverse da quelle dei prodotti classici del Vulture precedenti. 
Il chimismo e i frammenti di rocce portati via durante la risalita che si trovano in questi magmi dimostrano l’origine molto profonda di questi magmi. 
La somiglianza fra i prodotti dell'Appennino centrale e quelli di Montecchio hanno fatto ipotizzare la presenza di altri episodi magmatici ancora nascosti sotto l'Appennino ed in effetti rocce ignee recenti (intrusive o effusive) sono state trovate in molti pozzi perforati per prospezioni di idrocarburi. 
Quindi nell'intero Appennino centrale e meridionale sia in profondità che in superficie troviamo le tracce, sia pure sporadiche, della presenza di liquidi provenienti dalla fusione (molto) parziale del mantello sottostante.
Quanto al case del Matese, siamo chiaramente all’interno della zona appenninica e quindi in cui potenzialmente possiamo trovare questi prodotti, però è anche vicino all’area napoletana, in particolare accanto al Roccamonfina, vulcano rimasto attivo fino a non molto tempo fa che però non è strettamente legato al Vesuvio come magma)

UN APPENNINO IN ESTENSIONE. Oggi l’intero asse appenninico centrale e meridionale è sottoposto a distensione perché il settore occidentale si muove verso NW, mentre quello orientale a SE [6], ne ho parlato spesso, per esempio qui: ne risulta dunque un allontanamento fra le due parti di qualche mm/anno e ciò origina la forte sismicità dell’area, compresa quella a cui stiamo assistendo dal 1997 (ne ho parlato per esempio qui). Comunque, per mettere le mani avanti, tra un allontanamento del genere e dire che l’Italia si spaccherà in mezzo ce ne passa di distanza: il complesso formato da Sardegna, Corsica e Italia peninsulare ha potuto 40 milioni di anni fa staccarsi dalle coste francesi e spagnole formando il bacino ligure – provenzale, ma si sono mosse quando non c’era nulla che si opponeva al loro moto; in seguito andando verso est 6 milioni di anni fa l’Italia centro – meridionale ha trovato il blocco balcanico per cui ora muoversi dell’altro è piuttosto difficile… la Calabria invece ha continuato ad andare verso SE, staccandosi dalla Sardegna, formando il Tirreno meridionale e fermandosi, o quasi, solo 700.000 anni fa. Ad ogni modo che questa fase attuale dell’Appennino centrale che se non è di “apertura” è sempre di “distensione” possa essere accompagnata da qualche risalita di magmi dal mantello non è certo impossibile dal punto di vista teorico.

RISCHI E PERICOLI RIVELATI DA QUESTA SCOPERTA. Naturalmente negli ultimi giorni la stampa ha dato molta attenzione alla notizia, ovviamente in termini più o meno apocalittici. Si va dal rischio di eruzioni vulcaniche a quello di terremoti (naturalmente “disastrosi”).
Vediamo di fare il punto della situazione. C’è un certo “rischio vulcanico”? Teoricamente sì, ma non per “oggi o domani”: questa intrusione (o una sua simile) potrebbe prima o poi arrivare in superficie, come è successo appunto al Vulture o nelle aree dell’Appennino caratterizzate da queste piccole manifestazioni vulcaniche. Ma non è certo l’apporto di lave che c’è stato alla fine del 2013 quello in grado di modificare il quadro. La cosa avviene “qualche volta ogni milione di anni”, quindi ...  insomma… è un rischio più teorico che reale. 
Anche il rischio sismico è abbastanza inesistente. In Appennino centrale e meridionale, come nel resto d’Italia, i terremoti principali fanno grossi danni e tante vittime soprattutto a causa della pessima edilizia ma, come ho spiegato svariate volte, anche perché si generano molto vicini alla superficie (spesso anche a meno di 10 km di profondità). Inoltre la M dipende molto dalla lunghezza del tratto di faglia che si rompe: è proprio grazie alla lunghezza ipotizzata della sorgente sismica che già anni prima era stata attribuita la potenzialità di un evento a M 6.5 lungo la faglia del Vettore [7]. 
Queste intrusioni interessano invece zone più profonde (mediamente sui 20 km): già questo farebbe diminuire gli effetti di un eventuale terremoto in superficie. Ma soprattutto è difficile che si possano attivare superfici di faglia così estese da dare terremoti molto forti, anche se con lo stato dell’edilizia che c’è in Italia il rischio che eventi di questa entità e profondità possano provocare dei danni purtroppo esiste eccome… 
Insomma, l’aggiunta del rischio sismico dovuto a questa nuova classe di terremoti risulta assolutamente risibile rispetto al rischio sismico già certificato nell’Appennino Centrale dovuto alle grandi faglie che lo interessano e che hanno già dato in epoca storica ampie manifestazioni di quello che sono in grado di fare.

PROSPETTIVE SCIENTIFICHE. Come ho scritto, le prospettive scientifiche di questo lavoro sono estremamente interessanti, non solo a livello appenninico, dove potrebbero gettare maggiore luce sulla formazione di questi enigmatici magmi, ma anche a livello mondiale.
Perché dimostrnao come l’intrusione di corpi magmatici possa provocare eventi sismici legati ai movimenti dei fluidi, esattamente come succede nei vulcani. Quindi se fino ad oggi la sismicità delle catene montuose viene interpretata come legata a cambiamenti legati alle forze che le deformano e/o a cambiamenti nella pressione dei fluidi lungo le superfici di faglia (questa ultima cosa, fra l’altro, è alla base della sismicità indotta di origine antropica), oggi le prospettive cambiano e non di poco, specialmente in aree con un rischio sismico “tradizionale” poco elevato (non certo, appunto, nell’Appennino centrale, dove viene aggiunto in questo modo ben poco ad un carico purtroppo già piuttosto importante di suo).
Parlo soprattutto di catene mature, cioè catene in cui la maggior parte della compressione è finita (e l’Appennino centrale lo è) e che però non sono sede di particolare sismicità. Ma c'è da guardare anche alla ricerca sui magmi stessi: in tutti gli orogeni fossili derivati da scontro continente – continente troviamo delle rocce magmatiche (soprattutto intrusioni raffreddate a pochi km di profondità e oggi affioranti per l’erosione di quanto ci stava sopra) classificate come “tardo” o, meglio ancora “post” orogeniche. Le vediamo sia nell’antichità del Precambriano, ma tornando a tempi più recenti, nell’orogene mesozoico di Dabie in Cina e in molte parti dell’Asia centrale interessate da collisioni nel Paleozoico e nel Triassico, in Iran nella fascia orogenica del Lut, e nelle stesse Alpi sia nel Permiano dopo l’orogenesi varisica che dopo la fase parossistica del ciclo alpino (il granito dell’Adamello è l’esempio noto più vicino).
È dunque possibile che alla fine dell’attività tettonica questa attività vulcanica possa diventare protagonista e quindi possa innescare eventi sismici importanti.

Un ‘ultima nota sulla sequenza sismica che oggi si sta svolgendo, sempre in Molise, ma un po' a nord di Isernia, centrata nella zona di Vastogirardi. Non appare legata allo stesso motivo, almeno dal punto di vista sismico, perché:

  • gli epicentri sono diffusi senza particolari discontinuità
  • si tratta di una sismicità molto superficiale e quindi se ci fosse una risalita di magmi le temperature delle sorgenti sarebbero aumentate vistosamente, in modo visibile, anche senza strumentazione

[1] Di Luccio et al. (2018),Seismic signature of active intrusions in mountain chains Sci. Adv. 2018; 4 : e1701825
[2] Valente et al (2017) Do moderate magnitude earthquakes generate seismically induced ground effects? The case study of the Mw = 5.16, 29th December 2013 Matese earthquake (southern Apennines, Italy) Int J Earth Sci (Geol Rundsch) DOI 10.1007/s00531-017-1506-5
[3] Vidale et al (2006) Crustal earthquake bursts in California and Japan: Their patterns and relation to volcanoes. Geophys. Res. Lett. 33, L20313 (2006)
[4] Peccerillo 2005 Plio-Quaternary Volcanism in Italy - Springer
[5] Conticelli et al (2004) Petrologic, geochemical and isotopic characteristics of potassic and ultrapotassic magmatism in central-southern Italy: inferences on its genesis and on the nature of mantle sources Per. Mineral.  73, 135-164 
[6] Farolfi & Delventisette (2016). Contemporary crustal velocity field in Alpine Mediterranean area of Italy from new geodetic data GPS Solutions DOI 10.1007/s10291-015-0481-1
[7] Galli et al 2008 Twenty years of paleoseismology in Italy. Earth-Science Reviews 88, 89 – 117