Negli ultimi anni, principalmente in Italia centrale, un gran numero di terremoti si è verificato o propagato all'interno di sequenze prevalentemente carbonatiche. Lungo le superfici di faglie esumate, impostate in tale litologia, sono state osservate rocce di faglia che presentano al loro interno minerali argillosi in diverse quantità. L'influenza dei minerali argillosi sulle proprietà meccaniche di rocce carbonatiche risulta ancora non ben definita.
Il progetto si propone quindi di effettuare una caratterizzazione delle proprietà e dei parametri costitutivi dell'attrito, simulando rocce di faglie carbonatiche con diversa quantità in peso di carbonato e minerali argillosi.
Gli esperimenti saranno condotti dalla proponente del progetto con l'apparato BRAVA nel laboratorio HPHT dell'INGV (Roma). In tal modo potrò effettuare una caratterizzazione dettagliata dei processi che si verificano in prossimità di una superficie di faglia durante il suo scivolamento.
Negli esperimenti saranno condotte prove di Slide-Hold-Slide al fine di valutare l'influenza dei minerali argillosi (fillosilicati) sul recupero della resistenza della faglia dopo un periodo di stasi, che simula la fase intersismica del ciclo sismico di una struttura. Il progetto prevede anche prove con variazione della velocità di scivolamento (Velocity Steps) al fine di analizzare la dipendenza dell'attrito dalla velocità e fornendo così un'indicazione della modalità di scivolamento della struttura: stabile (asismico) o instabile (sismogenetico).
Entrambi i tipi di prove daranno risultati importanti per comprendere come le faglie riescono a riguadagnare resistenza dopo un terremoto e il tipo di scivolamento della struttura (velocity-strengthening e velocity-weakening). La conoscenza di questi fattori è cruciale per comprendere la fisica dei terremoti e poter così essere in grado di effettuare una migliore valutazione del rischio sismico.
Negli ultimi anni numerosi lavori si sono focalizzati sullo studio di faglie esumate presenti in sequenze carbonatiche. Tali studi avevano l'obiettivo di caratterizzare le strutture nella zona di faglia e di conseguenza migliorare la conoscenza dei processi deformativi che coinvolgono la faglia nel suo ciclo sismico.
Nonostante i minerali argillosi siano abbondanti nelle zone di faglia, pochi esperimenti dettagliati hanno determinato le proprietà d'attrito di rocce di faglia, così come risulta poco chiara una caratterizzazione dei parametri costitutivi sotto un'ampia gamma di condizioni sperimentali, quali sforzo normale, tempo di hold e velocità di scivolamento.
L'innovatività della ricerca, qui proposta, consiste nell'effettuare esperimenti per la caratterizzazione dell'evoluzione delle proprietà d'attrito, riproducendo in laboratorio delle eterogeneità meccaniche, rappresentate da misture di calcite e illite, minerali finora mai analizzati insieme.
Inoltre, nelle rocce di faglia simulate, la percentuale d'illite verrà variata rispetto al contenuto di calcite, permettendo una definizione della percentuale minima del minerale weak in grado di modificare la resistenza e la tipologia di scivolamento della faglia.
Tali esperimenti verranno condotti a sforzi normali più alti della maggior parte dei precedenti studi, raggiungendo valori di sforzo fino a 100 MPa. Il raggiungimento di tale sforzo è rilevante per stabilire i limiti della zona sismogenetica e di quella asismica, fondamentali nell'individuazione della profondità della zona sismogenetica e di conseguenza della massima magnitudo di potenziali terremoti.
Dopo un'iniziale caratterizzazione delle proprietà di attrito per queste rocce di faglia, verranno introdotti dei fluidi all'interno del sistema, come ulteriore variabile. Tale variabile è importante in quanto i fluidi hanno un ruolo determinante nella deformazione meccanica.