Lo studio geologico strutturale e geochimico di mineralizzazioni lungo sistemi di faglie estensionali è fondamentale per ricostruire la circolazione di fluidi in sistemi di faglia che, accoppiato alla conoscenza del comportamento meccanico delle rocce di faglia è di primaria importanza per valutazioni della pericolosità sismica. La Val d'Agri in Basilicata si presta a questo tipo di studi in quanto sistemi di faglie estensionali in rocce carbonatiche sono ben esposti e ricchi di mineralizzazioni. Inoltre, le attività di estrazione petrolifera presenti nella Val d'Agri e le successive fasi di reiniezione di fluidi reflui in pozzo hanno provocato una diffusa sismicità indotta come nel caso del pozzo Costa Molina 2 e, eventualmente, la fuoriuscita di fluidi di origine profonda, interpretata come l'effetto di una perdita dal reservoir. Questi temi sono dibattuti perché il sistema di circolazione dei fluidi nella zona e il comportamento meccanico delle rocce della zona, oggetti di questo progetto, non sono adeguatamente vincolati. All¿obiettivo specifico di vincolare meglio le interazioni chimico-fisiche tra roccia e fluidi nella Val d'Agri, si associa anche l'obiettivo generale di proporre un modello di interazione fluido-roccia durante il ciclo sismico lungo sistemi di faglie estensionali in zone con forti eterogeneità stratigrafiche.
Per raggiungere questi obiettivi si effettueranno studi geologico strutturali di terreno per definire la geometria delle zone di faglia, il grado di fratturazione e la connettività del sistema fratturato e per campionare mineralizzazioni a calcite lungo piani di faglia e in zone di danneggiamento. Su queste vene di calcite si effettueranno analisi isotopiche (isotopi stabili C e O e isotopi clumped) al fine di determinare chimica e paleo-temperature dei fluidi parentali delle mineralizzazioni. Infine, saranno caratterizzati i moduli elastici e le proprietà di attrito delle principali rocce utilizzando l¿apparato sperimentale BRAVA2.0.
In aggiunta all¿avanzamento delle conoscenze riferite specificamente alla tettonica attiva nella zona della Val d'Agri, come specificato al punto inerente gli obiettivi generali e specifici, con questo progetto si prevedono potenzialità di avanzamento delle conoscenze anche per temi più generali, che permettono di evidenziare l'innovatività della ricerca proposta.
I risultati del progetto potrebbero contribuire allo sviluppo di metodologie che consentano di individuare precursori sismici. Studi recenti hanno dimostrato come il monitoraggio dei parametri geochimici sia di notevole importanza per la comprensione dell¿origine e la circolazione di fluidi in aree tettonicamente attive (Barbieri et al, 2020). Inoltre, in un altro lavoro si evidenzia come il monitoraggio su sorgenti opportunamente selezionate ha permesso di osservare anomalie nella concentrazione di As, V, Cr, and Fe poco prima dei recenti eventi sismici dell'Italia centrale (Barberio et al., 2017). Purtroppo, la casistica limitata ancora non permette l'uso di tali anomalie per la definizione di precursori sismici. Abbiamo mostrato che il rilevamento geologico-strutturale a diverse scale di osservazione, integrato con analisi geochimiche, ha permesso in altre aree di studio a terra di definire la circolazione dei fluidi e l'effetto dei fluidi sul ciclo sismico (Smeraglia et al., 2018). Lo studio di sistemi di faglia esumati permetterà di acquisire una casistica numericamente più consistente, non essendo legata allo sviluppo di terremoti e alla presenza di sistemi di monitoraggio dei fluidi attivi nelle zone caratterizzate dal sisma. Il confronto tra la geochimica dei fluidi mineralizzanti in sistemi di faglia esumati ma ancora sismicamente attivi, come ad esempio quelli della Val d'Agri con le evidenze di perturbazioni chimiche delle acque in zone colpite da terremoti porterà certamente ad un chiarimento riguardo la possibilità di definire precursori geochimici per i terremoti.
Per quanto concerne il potenziale inquinamento delle acque di falda a causa di attività di estrazione di petrolio, i risultati dello studio proposto per la Val d'Agri potrebbero essere utili anche come analogo per attività estrattive offshore. In ambiente marino, il monitoraggio geochimico avviene tramite l'installazione di sonde multiparametriche posizionate su fondo mare o nel sottosuolo. Un esempio è l'osservatorio multiparametrico NEMO-SN1 installato nel Mar Ionio che rappresenta il primo nodo di una vasta rete europea di infrastrutture di ricerca a grande scala (European Seafloor Observatory NETwork). Nemo-SN1 permette di effettuare analisi geofisiche e ambientali acquisendo dati sismologici, geomagnetici, gravimetrici, fisico-oceanografici, bioacustici, etc. (Favali et al., 2013). Un altro esempio di acquisizione di dati geochimici e geofisici a mare è rappresentato dal recente progetto "Seismofaults" (Billi et al., 2020) nato con lo scopo di esplorare la sismicità a fondo mare attraverso una rete di sonde geochimiche, fisiche, e OBS (ocean-bottom seismometers) posizionati a fondo mare. I primi risultati stanno mettendo in evidenza come lo studio di parametri chimici e fisici, integrati con dati geologico-strutturali, possono essere di fondamentale importanza per definire la circolazione di fluidi e gas nel sottosuolo (Cuffaro et al., 2019). Un altro esempio recente di azioni di monitoraggio offshore è rappresentato dall'installazione di reti sismiche volte a stimare con maggior accuratezza i parametri sismici (localizzazione epicentrale, profondità; https://ingvterremoti.com/2020/03/09/la-rete-sismica-nazionale-dellingv-...).
Per quanto queste attività di monitoraggio sono di grande importanza e stanno mostrando i primi risultati, queste metodologie di indagine sono ovviamente rese complicate dalle condizioni ambientali (i.e., localizzazione a mare delle infrastrutture). Di conseguenza, in queste prime fasi di studio, risulta di grande utilità avvalersi di studi su un analogo a terra al fine di comprendere meglio i processi, ottimizzare le tecniche di indagine e standardizzare il metodo di studio.
Barberio, et al., 2017. Sci. Reports, 7, 11735
Barbieri, 2020. J. Hydr., 582, 12449
Cuffaro et al., 2019. Solid Earth, 10, 741¿763.
Favali et al., 2013. IEEE J. Oc. Eng., 38, 358-374.
Smeraglia et al., 2018. Earth Planet. Sci. Lett., 498, 152-168