Nuove informazioni sulla struttura profonda dell'Alta Val d'Agri rivelate tramite indagini magnetotelluriche e tomografie sismiche.
In questo lavoro, pubblicato di recente sulla rivista Tectonophysics da un gruppo di ricercatori dell’IMAA , viene presentato un modello di resistività elettrica del sottosuolo ottenuto tramite dei sondaggi magnetotellurici distribuiti lungo un ampio settore dell'Alta Val d'Agri.
La tecnica Magnetotellurica è tra le indagini geofisiche largamente utilizzate quando si vogliano raggiungere regioni profonde del sottosuolo. Il campo geomagnetico terrestre è variabile nel tempo e nello spazio e tramite la misurazione delle sue variazioni temporali sulla superficie terrestre si ottiene una misura della resistività elettrica del sottosuolo. La resistività elettrica è come una firma caratteristica dei materiali e, in particolare, nelle rocce ne identifica le loro proprietà fisiche in termini del loro contenuto di fluidi e tipologia, porosità, temperatura, litologia etc. Misurando le variazioni dei campi elettromagnetici su un ampio intervallo di frequenze si ricavano informazioni a profondità diverse del sottosuolo, che possono variare da poche centinaia di metri di profondità fino a centinaia di chilometri. L’ampia profondità di esplorazione è il punto forza di questo tipo di indagine geofisica che aiuta a comprendere la struttura regionale del sottosuolo e di definire l’evoluzione dei processi geologici. Viene utilizzata per l’investigazione del sottosuolo in vari contesti di studio, da tettonici a vulcanici, dallo sfruttamento geotermico all’esplorazione di idrocarburi.
La Val d’Agri è un’area della Regione Basilicata di notevole pregio dal punto di vista naturalistico/ambientale che negli ultimi anni è stata interessata da attività industriali. Possiede un patrimonio ambientale e culturale di inestimabile valore ospitando uno dei Parchi Naturali Nazionali più belli d’Italia ed è sede di un serbatoio idrico, la Diga del Pertusillo, che con i suoi 155 milioni di mc di acqua produce energia elettrica, fornisce acqua per uso irriguo ad oltre trentacinquemila ettari di terreno tra Basilicata e Puglia ed ha funzioni cruciali per il rifornimento di acqua potabile all’Acquedotto Pugliese. In Val d’Agri è localizzata, inoltre, la più grande produzione estrattiva di idrocarburi onshore dell’Europa Occidentale. Considerate le fragilità ambientali di quest’area, è fondamentale sviluppare ed applicare le più moderne metodologie di monitoraggio geofisico ed ambientale del territorio.
È noto che la Val d’Agri è una delle aree d'Italia con il più alto potenziale sismogenico come dimostrato dal forte terremoto avvenuto nel 1857 di M=7.0. Recenti lavori, alcuni condotti anche da ricercatori dell’IMAA, hanno dimostrato che, oltre ad una moderata attività sismica di tipo naturale, l’area è interessata da una sismicità antropogenica, ovvero indotta da variazioni del campo di stress attribuibili all’attività industriale, in parte connessa ai processi di estrazione petrolifera (reiniezione delle acque di strato nel pozzo Costa Molina2) ed in parte legata alle fluttuazioni stagionali del livello idrico della Diga del Pertusillo.
È proprio in questo contesto di studio che si inseriscono le indagini geofisiche (magnetotelluriche e sismiche) realizzate in questi anni da alcuni ricercatori dell’IMAA, in collaborazione con l’Università degli Studi di Bari.
Il modello di resistività elettrica della Val d’Agri ottenuto dall’esecuzione dei sondaggi magnetotellurici, lungo 35 Km e profondo 12, visualizza un sottosuolo composto da sequenze sedimentarie a resistività crescenti con l’aumentare delle profondità, il cui andamento testimonia il tipico assetto strutturale della catena appenninica caratterizzato da pieghe e faglie con direttrice NW-SE.
La maggior parte delle strutture identificate nel modello magnetotellurico sono piuttosto superficiali e confinate all'interno delle Unità Alloctone. Un'improvvisa interruzione di continuità nell’andamento della Piattaforma Apula - sotto la parte centrale del profilo magnetotellurico in cui è stata individuata una zona a bassa conduttività presumibilmente fratturata e ricca in fluidi - è stata associata ad una presunta faglia inversa ad immersione SW, oppure a più diramazioni di essa che tagliano i fianchi orientali della Val d'Agri. Questo risultato potrebbe avere importanti implicazioni sismologiche e fornire ulteriori spunti di discussione sulla controversa identificazione della struttura sismogenica che causò il terremoto del 1857.
Altri indizi sulle strutture geologiche profonde della Val d’Agri sono emersi dall’interpretazione di un modello sismico tomografico 3D ottenuto dall'inversione dei dati sismici passivi raccolti in parte dalla rete sismica Nazionale INGV ed in parte da reti locali temporanee gestite dall’ENI e dall’IMAA, quest’ultima installata nel 2016 nell’ambito di un progetto SIR-MIUR INSIEME (INduced Seismicity in Italy: Estimation, Monitoring and sEismic risk mitigation, Resp. Tony A. Stabile).
Un’analisi quantitativa integrata tra i due modelli geofisici basata sulla distribuzione di resistività elettrica e di velocità delle onde P del sottosuolo, è stata concentrata maggiormente intorno al pozzo Costa Molina 2, luogo di reiniezione delle acque di strato prodotte dalla raffinazione degli idrocarburi. L’interpretazione congiunta ha fornito ulteriori indicazioni, altrimenti non intuibili dai singoli modelli, sulle caratteristiche geolitologiche e reologiche dell’area investigata. L’approccio innovativo utilizzato in questo lavoro incoraggia alla sua applicazione nell'esplorazione preliminare di aree sottoposte a valutazione nell’ambito di un potenziale sfruttamento petrolifero contro indagini di sismica a riflessione molto più costose, invasive e meno rapide.
L’attività di questo filone di ricerca comunque non è conclusa. La rete sismica temporanea INSIEME si è trasformata nel 2019 in un’infrastruttura di ricerca permanente HAVO (High Agri Valley geophysical Observatory) del CNR-IMAA (https://doi.org/10.7914/SN/VD) per la quale si prevede, oltre alla co-locazione di stazioni magnetotelluriche (acquisite recentemente nell’ambito del Progetto di Progetto PON-GRINT Infrastrutture di Ricerca Italiana per le Geoscienze), anche di ulteriori sensori GPS, geochimici e stazioni meteo attraverso collaborazioni scientifiche con università e istituti di ricerca nazionali e internazionali quali: IPGP (Francia), GFZ-Potsdam (Germania), OGS, INGV, ENEA, Università Federico II di Napoli, Università di Bari e Università della Basilicata. Infine, nell’ambito del Progetto PRIN-MIUR "Detection and tracking of crustal fluid by multi-parametric methodologies and technologies” è prevista la realizzazione di un modello magnetotellurico 3D della Val d’Agri.
Figura 1 – Mappa dell’area di studio con l'indicazione: del profilo magnetotellurico eseguito in Val d’Agri (linea nera in grassetto); proiezione superficiale della griglia tomografica sismica (riquadro arancione tratteggiato); eventi sismici avvenuti nell'area (cerchi rossi) da gennaio 2002 a dicembre 2018. Per ulteriori dettagli dell’immagine si rimanda al lavoro di Balasco et al. 2021.
Figura 2 - modello di resistività elettrica della Val d’Agri. Linee nere continue e tratteggiate numerate sovrapposte al modello mostrano le principali faglie riconoscibili anche sulla carta geologica. Abbreviazioni: C1 = conduttore a immersione nord-ovest che si estende dalla superficie inferiore in profondità nella crosta. R1 = zona di resistività presumibilmente associata alla Piattaforma Apula.
Per informazioni
Marianna Balasco, CNR-IMAA, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Approfondimenti:
Balasco M., Cavalcante F., Romano G., Serlenga V., Siniscalchi S., Stabile T.A. Lapenna V. (2021). New insights into the High Agri Valley deep structure revealed by magnetotelluric imaging and seismic tomography (southern Apennine, Italy). Tectonophysics, Vol. 808, 228817.
