Cosa sappiamo delle Terre Calde di Medolla?

Il 20 ottobre 2015 in provincia di Modena, nell’area tra Mirandola e Poggio Rusco, sono state registrate due lievi scosse sismiche di magnitudo M_L 2.3 e 3.5. Nei giorni precedenti e successivi nelle aree circostanti sono stati segnalati dei fenomeni di innalzamento della temperatura dell’acqua rispetto alle temperature tipiche della zona. In particolare, il 17 ottobre era stato segnalato un pozzo a Camurana, nel comune di Medolla, che mostrava acqua con temperatura superiore ai 40 gradi, mentre il 25 ottobre, a San Felice sul Panaro, è stata segnalata acqua calda in un canale di irrigazione.

Questo fenomeno ha suscitato un certo allarme, alimentando tra l’altro la sensazione diffusa che terremoto e acque calde possano essere collegati fra loro. Valutare l’esistenza di un nesso fra i due fenomeni è importante: infatti, se potessimo dimostrare che esiste una correlazione, potremmo dire che, almeno in questo caso, il riscaldamento dell’acqua si è comportato come un precursore.

Che esista un nesso fra comportamento dell’acqua e terremoto è plausibile: sappiamo infatti che i fluidi del sottosuolo e le faglie interagiscono fra loro in modo complesso. Le forze che scatenano il terremoto agiscono anche sui fluidi, talvolta mettendoli in movimento verso zone a minor pressione. In linea teorica, è quindi possibile che le condizioni che portano alla generazione di un terremoto possano allo stesso tempo causare anomalie nelle acque di falda. In pratica, però, le anomalie osservate possono avere cause completamente indipendenti dal terremoto. L’attenzione verso questi fenomeni si è risvegliata dopo il terremoto del 2012 e la Regione Emilia Romagna ha attivato un sito per censire le segnalazioni di fenomeni geologici anomali (http:// ambiente.regione.emilia-romagna.it/geologia/temi/geologia/fenomeni-geologici-particolari). Dal 2012 ad oggi sono state raccolte una ventina di segnalazioni, per lo più in assenza di sismicità nell’area.

Una possibile spiegazione delle temperature anomale osservate nella bassa Pianura Padana è stata recentemente trattata in due lavori pubblicati sulla rivista Journal of Geophysical Research: Solid Earth da un team di ricercatori dell’Università di Bologna, dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, dell’Università di Firenze e del CNR-IGG di Firenze (Capaccioni et al., 2015; Nespoli et al., 2015). La zona in questione, nota con il nome di “Terre Calde di Medolla” si riferisce ad un’area agricola a nord-est della provincia di Modena, conosciuta dalla popolazione locale per le temperature relativamente alte del terreno.

Questo fenomeno risulta particolarmente evidente in inverno, quando il manto nevoso su questa area si scioglie molto più rapidamente che altrove (Gasperi e Pellegrini, 1981). Quest’area era già stata segnalata in tempi passati, come documentato dal quotidiano Il Panaro (Gazzetta di Modena) nel 1893 ed è caratterizzata dalla presenza di chiazze subcircolari dove il riscaldamento del terreno influisce negativamente sulla crescita della coltivazione stagionale (foto sotto).

Gli studi pubblicati nel 2015 hanno permesso di comprendere il fenomeno naturale che porta il suolo ad avere temperature anomale in determinate aree: si tratta di un processo superficiale di ossidazione del metano.

Il sottosuolo della Pianura Padana è ricco di metano, che si può generare a partire dalla materia organica contenuta nei sedimenti attraverso due meccanismi principali: per azione batterica (metano biogenico) e per maturazione termica (metano termogenico) (Mattavelli et al., 1983). Vari studi infatti hanno riconosciuto la presenza di torba e materiale organico a varie profondità (fino ai 180 metri), sia entro gli acquiferi sabbiosi, sia dentro le lenti limose e argillose al contorno degli strati acquiferi. Capaccioni et al. ipotizzano che i livelli di torba presenti a circa 50 m di profondità (Bonori et al., 2000) possano essere la sorgente del metano presente alle Terre Calde di Medolla (figura sotto).

Nei siti dove il metano riesce a risalire e a raggiungere livelli ben areati, può avvenire il processo di ossidazione che, essendo fortemente esotermico, rilascia calore. L’ossidazione del metano avviene preferibilmente in ambiente aerobico nel momento in cui il metano entra in contatto con i batteri metanotrofi (ossia che si nutrono di metano) che lo trasformano in anidride carbonica. La quantità di batteri metanotrofi dipende dalla disponibilità di metano e ossigeno presenti nel sistema e controlla la quantità di gas che viene ossidato e quindi il calore prodotto (Sundh et al., 1995; Hanson e Hanson, 1996). Le osservazioni geochimiche svolte alle Terre Calde di Medolla hanno permesso agli autori di questo studio di spiegare il riscaldamento osservato senza bisogno di invocare la risalita di fluidi caldi, di origine ancora più profonda. La perdita di metano all’interno del terreno a causa di processi di ossidazione è un fenomeno ben noto (Romanak et al. 2012), ma non era chiaro se il calore generato in questo modo fosse sufficiente per produrre le anomalie di temperatura osservate: i dati raccolti hanno permesso di calcolare la quantità di calore rilasciata nel caso di Medolla (Nespoli et al., 2015) e di confermare che l’ossidazione del metano è in grado di causare le temperature anomale osservate (figura sotto).

Questo fenomeno è spontaneo e naturale, ma dato che le condizioni opportune per l’ossidazione del metano non si verificano sempre e dappertutto, il riscaldamento si osserva solo in certi luoghi e solo in certi momenti. Questo stesso meccanismo può anche spiegare fenomeni come le acque gorgoglianti e le acque riscaldate, riportate da diversi testimoni nella zona durante e dopo la sequenza sismica del terremoto dell’Emilia maggio-giugno 2012.

Il recente riscaldamento del pozzo di Camurana si inserisce in questo contesto: il pozzo è superficiale, e le temperature che ha raggiunto sono coerenti con quelle osservate a Medolla. Nelle settimane successive, la temperatura delle acque del pozzo è scesa, suggerendo un progressivo esaurimento del metano necessario ad alimentare il processo. A confermare la natura superficiale del fenomeno, un pozzo più profondo che si trova nelle vicinanze non ha subito variazioni di temperatura.

Naturalmente, la geologia non è una scienza esatta e la cautela è d’obbligo: quello che osserviamo in superficie ci fornisce una rappresentazione approssimativa dei processi che operano nel sottosuolo. Un’attenzione costante al territorio e ai segnali che ci manda è l’unico mezzo che abbiamo per comprendere i fenomeni che ci accadono intorno, e per abitare il pianeta in modo consapevole. Per questo INGV continua a monitorare la zona effettuando misure in pozzi e suoli, misurando parametri chimico-fisici e composizioni, e analizzando le possibili variazioni, similitudini e/o trend stagionali.

a cura di M. Todesco (INGV-Bo), A. Sciarra (INGV-Rm1) e  B. Capaccioni (Università di Bologna).

Per chi vuole approfondire…

Bonori, O., M. Ciabatti, S. Cremonini, R. Di Giovambattista, G. Martinelli, S. Maurizzi, and E. Zantedeschi (2000), Geochemical and geophysical monitoring in tectonically active areas of the Po Valley (northern Italy). Case histories linked to gas emission structures, Geogr. Fis. Dinam. Quat., 23(2000), 3–20.

Capaccioni, B., F. Tassi, S. Cremonini, A. Sciarra, and O. Vaselli (2015), Ground heating and methane oxidation processes at shallow depth in Terre Calde di Medolla (Italy): Observations and conceptual model, J. Geophys. Res. Solid Earth, 120, doi:10.1002/2014JB011635.

Cremonini, S. (1993), Alcuni dettagli fotografici per le ricostruzioni paleo ambientali nella Pianura Padana [in Italian], Civiltà Padana, 4, 145–171.

Cremonini, S. (2007), Some remarks on the evolution of the Po river plain (Italy) over the last four millennia, in China-Otaly Bilateral Symposium on the Coastal Zone: Evolution and Safeguard, Bologna, 4–8 November, edited by F. Marabini, A. Galvani, and M. Ciabatti, pp. 17–24, Bologna, Italy.

Cremonini, S. (2010), A preliminary overview of sinkholes in the Emilia-Romagna Region (Italy), in II Int. Workshop “I sinkholes, gli sprofondamenti catastrofici nell’ambiente naturale ed in quello antropizzato”, pp. 257–281, ISPRA, Rome, 3–4 December 2009.

Gasperi, G., and M. Pellegrini (1981), Note di geologia del comprensorio di pianura della bassa pianura modenese, Povegliano Veronese (VR), 98 p.

Hanson, R. S., and T. E. Hanson (1996), Methanotrophic bacteria, Microbiol. Rev., 60, 439–471.

Mattavelli L., Ricchiutto T., Grignani D., Schoell M. (1983). Geochemistry and habitat of Natural Gases in Po Basin, Northern Italy. AAPG Bulletin, 12, 2239-2254.

Nespoli, M., M. Todesco, B. Capaccioni, and S. Cremonini (2015), Ground heating and methane oxidation processes at shallow depth in Terre Calde di Medolla (Italy): Numerical modeling, J. Geophys.Res. Solid Earth, 120, doi:10.1002/2014JB011636.

Spinelli, A. G. (1893), Una salsa e terre calde in Medolla, Il Panaro–La Gazzetta di Modena, 87.

Spinelli, A. G., and A. Cuoghi Costantini (1893), Una salsa e terre calde in Medolla, Il Panaro–La Gazzetta di Modena, 117 pp