Sismicità indotta da attività antropiche in Italia

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1 Sismicità indotta da attività antropiche in Italia Giornata di studio: La prevenzione del rischio sismico tra sostenibilità e resilienza Thomas Braun 1 1 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Sezione di Sismologia e Tettonofisica Osservatorio di Arezzo 20-Ott-2016 / ENEA - Roma

2 Indice 1 Introduzione Sismicità naturale, indotta, innescata Possibili cause e esempi per sismicità antropogenica Seismic hazard 2 MISE, ISPRA, Monitoraggio, Ricerca Linee Guida MISE Terremoti antropogenici ipotizzati/documentati in Italia Approccio di discriminazione 3 Sismicità (indotta?) da attività antropica in Italia Geotermia: Amiata (2000), Torre Alfina (2016) Produzione idrocarburi: Caviaga (1951) Produzione Idrocarburi: Cavone (2012) Invaso e reinienzione: Val d Agri ( ) CO 2 Produzione: Valle Alto Tiberina (2010) 4 Conclusioni

3 Interesse in Italia sul tema della sismicità indotta m/p=mesi/persona, "money"/progetto

4 Definizione di differenti tipi di sismicità sismicità naturale:... è connessa a faglie pre-esistenti, orientati secondo la sismo-tettonica locale/regionale. sismicità indotta:... è interamente controllata dalle variazioni di stress antropogeniche. Terremoti indotti non occorrerebbero senza l intervento umano. L intero processo di rottura è comandato dallo stress antropogenico. sismicità triggerata: terremoti innescati avvengono su sistemi di faglia favorevolmente orientati in accordo con il predominante campo di stress locale/regionale e le strutture geologiche principali. Le variazioni di stress antropogenici innescano il processo di rottura ma non controllano la magnitudo (nucleazione). (Mc Garr et al., 2002; Dahm et al., 2012)

7 Possibili cause per la sismicità antropogenica Carico statico ==> aumento σ 1 (NF),σ 3 (TF) Estrazione ==> svuotamento giacimento ==> depressione Iniezione ==> variazione pressioni di poro, lubrificazione faglie

8 Esempi globali di sismicità antropogenica

9 Esempi di sismicità antropogenica Attività mineraria: M5.6 (DE, PL), Raibl (UD) Invasi: M6.7 (Koyna/IN), Pertusillo (PZ), Ridracoli (FC) Geotermia: M4.5 (The Geysers/US), M3.9, Amiata (SI) EGS: M=3.4 (Basilea/CH), Toscana/Lazio? Estrazione Acqua: M5.1 (Lorca/ES) Estrazione Gas: M3.4 (Groningen/NE), Pianura Padana Estrazione Petrolio: M4.4 (Texas/US), Pianura Padana Fracking: (M 3.0) M4.6 (British Columbia/CA) Reiniezione "wastewater": M5.7 (Oklahoma), P. Padana Stoccaggio gas: M4.2 (Castor/ES), Pianura Padana Sequestrazione CO 2 : (Illinois/US), Italia?

20 Esempi di sismicità antropogenica in Europa (Cesca et al., 2012)

21 Perché ci interessa? ==> Seismic Hazard (Atkinson et al., 2014)

22 Linee Guida MISE 1. Nel Dominio Interno (S2,E3,R5 km dal giacimento), rilevare e localizzare i terremoti a partire da magnitudo locale M L compresa tra 0 e 1 (0 M L 1) e con incertezza nella localizzazione dell ipocentro di alcune centinaia di metri; 2. Nel Dominio Esteso (5-10 km oltre DI), migliorare di circa 1 unità il livello di M c delle rilevazioni effettuate dalle reti nazionali o regionali di monitoraggio sismico... con incertezza nella localizzazione dell ipocentro contenuta entro circa 1 km; 3. determinare l accelerazione e la velocità del moto del suolo provocata da eventuali terremoti (deboli e forti) presso i punti di misurazione; 4. Integrazione con le reti di monitoraggio esistenti (nazionale, regionali e locali) al fine di migliorare l accuratezza la M c... (Linee Guida MISE, 2014)

23 Sistema Semaforo Livelli di attivazione previsti in base alla valutazione del quadro complessivo dei parametri monitorati. (Linee Guida MISE, 2014)

24 ISPRA: terremoti antropogenici ipotizzati/documentati miniera, estrazione/reiniezione idrocarburi, geotermia, bacino idrico (Rapp. ISPRA, 2014)

25 Cercando di discriminare la sismicità indotta Approccio1: fisico: - stima sismicità naturale dal campo di stress tettonico (catalogo) - stima temporale e spaziale delle variazione di Coulomb stress causati dall attività antropica (depletion) - Rate & state simicità antropica da variazioni di stress - Innescato? Discriminatore bayesiano controlla se la probabilità dell occorrenza di terremoto P(x,t) incrementa più per la rata di sismicità antropogenica o naturale - Indotto? Integrazione della PDF su tutta la faglia di rottura Approccio 2: statistico: epidemic-type aftershock sequences (ETAS), variazione di parametri statistici di un catalogo di sismicità Approccio 3: parametri sorgente: check di compatibilità della profondità ipocentrale, meccanismo sorgente rispetto alla sismotettonica locale/regionale

28 Geotermia (HS): Mt Amiata (2000) profondità 4 km, discriminazione impossibile! Terremoti storici (Mw5.32, 1919) livello di produzione (Braun et al., 2016)

29 Futura Geotermia: Castel Giorgio 2016 (Lisi et al., 2016; Braun et al., 2016) origine naturale prima dell inizio della produzione

30 Produzione idrocarburi: Caviaga (1951) 15/05/1951 (M=5.4) z>32 km; 16/05/1951 (M=4.5) z=13-20 km (Caciagli et al., 2016) evento di origine tettonica!

31 Produzione idrocarburi: Emilia (2012) (Dahm, Cesca, Hainzl, Braun, Krueger, 2015)

32 Hydrocarbon Production: Emilia (2012) (Dahm, Cesca, Hainzl, Braun, Krueger; 2015)

33 Hydrocarbon Production: Emilia (2012) (Dahm, Cesca, Hainzl, Braun, Krueger; 2015) ne indotto, ne innescato!

34 Hydrocarbon Production: Emilia (2012) (Dahm, 2013)

35 Sismicità indotta dall invaso e dal pozzo di reiniezione (Valoroso et al., 2009; 2011)

36 Val d Agri: sismicità indotta dal pozzo Costa Molina 2

37 Val d Agri: sismicità indotta dal pozzo Costa Molina 2 (Improta et al., 2015)

38 CO 2 : Sismicità

39 CO 2 : PSS1 (2010): ipocentri (Martirosian-Janssen, 2011)

40 meccanismi focali: Appennino Centro-Settentrionale (Chiaraluce et al., 2007)

41 CO 2 : PSS1 (2010): meccanismo sorgente (Martirosian-Janssen, 2011)

42 CO 2 Produzione: Valle Alto Tiberina (2010) Nessun origine antropogenico! Inizio dell estrazione di CO 2 due mesi dopo lo sciame sismico! modificato daseagall (1989)

43 Conclusioni Profondità dell evento è un criterio discriminante (es. Caviaga) tranne nei casi in cui l attività antropica si svolge in prossimità di faglie attive preesistenti (es. Amiata). Meccanismo sorgente è un criterio valido (es. Cavone), avendo una approfondita conoscenza del contesto sismo-tettonico dell area (CO 2 Valtiberina) prima dell inizio di produzione Rete di monitoraggio sismico è uno strumento indispensabile per il monitoraggio della sismicità in aree di produzione industriale. Le mappe di Seismic Hazard devono tenere conto degli ipocentri superficiali dei terremoti indotti/innescati.

47 Outlook Nella compilazione delle liste di eventi sismici di possibile origine antropogenica è necessaria una attenta e accurata revisione degli eventi sismici precedenti gli anni 80/ 90 In futuro serve una stretta collaborazione fra industria, enti di ricerca e le amministrazioni per lo scambio di dati, informazioni ed esperienze accesso ai dati di produzione... e una maggiore trasparenza verso la popolazione! Grazie dell attenzione