Uno studio multiparametrico spiega le dinamiche interne del Gran Sasso e del suo acquifero profondo
Nello studio di fenomeni naturali è indispensabile avere a disposizione strumenti di osservazione multiparametrica. Un buon esempio viene dalla vulcanologia, dove la collaborazione interdisciplinare tra tutti i settori delle geoscienze ha portato negli anni ad una migliore comprensione delle dinamiche associate alle manifestazioni di un vulcano attivo. Anche nello studio di eventi sismici, l’uso di sensori multiparametrici si è rivelato indispensabile per descrivere al meglio il processo di nucleazione e di rottura.
In Italia, il posto che ospita la strumentazione scientifica più diversificata si trova nel cuore del massiccio del Gran Sasso. Presso il Laboratorio Nazionale del Gran Sasso (LNGS), oltre agli innumerevoli esperimenti organizzati e condotti dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), sono installati anche sensori dedicati a studi geofisici. Quale scenario migliore per la ricerca che poter osservare “un evento improvviso” in diretta vicinanza di una rete di sensori multiparametrici?
Il 14 agosto 2023 alle ore 22:00 UTC (mezzanotte, ora italiana) nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso si è verificato un raro fenomeno acustico, avvertito come forte “boato” dalla vigilanza e dal personale in turno nei laboratori sotterranei. Tale evento è stato registrato contemporaneamente da velocimetri, accelerometri, microfoni, sensori idrogeologici e il ring laser GINGERino*.
I risultati delle analisi multiparametriche dell’insolito evento acustico sono stati pubblicati su Nature Scientific Reports e riconduce il “bang” a un transiente idraulico nell’acquifero carsico fratturato, associato a un picco straordinario di pressione. Ma andiamo per ordine:
L’evento è stato rilevato simultaneamente da diversi sistemi:
- il giroscopio laser GINGERino,
- il sismometro GIGS della Rete Sismica Nazionale dell’INGV,
- gli accelerometri della Rete Accelerometrica Nazionale del DPC,
- un sensore acustico,
- i sensori di torbidità dell’acqua in uscita dalle gallerie,
- i sensori di pressione e livello dell’acqua nell’acquifero.
Il boato non è stato un evento isolato ma la conclusione di un fenomeno naturale che era iniziato a maggio. Infatti nei mesi precedenti al boato, erano state osservate anomalie nelle portate e nelle pressioni delle acque sotterranee, probabilmente legate alle precipitazioni primaverili e al permeare delle stesse all’interno dell’acquifero del Gran Sasso.
Le analisi indicano che il fenomeno è avvenuto a circa 130 m di distanza dalle stazioni sismiche e potrebbe essere collegato a un evento idrogeologico locale, come la rottura di una barriera idraulica, la riattivazione di un condotto carsico, o movimenti di fratture nella roccia associati al flusso d’acqua. Subito dopo l’evento è stata osservata una rapida diminuzione della pressione idraulica dell’acquifero e una variazione del flusso d’acqua nei tunnel autostradali, segno di un cambiamento nei percorsi di circolazione delle acque sotterranee.
Grazie all’approccio multiparametrico utilizzato, lo studio ha permesso di ottenere una visione senza precedenti delle dinamiche interne del Massiccio. Lo studio dimostra, infatti, che l’integrazione di monitoraggi idrogeologici, sismici e rotazionali consente di comprendere meglio i processi interni dei grandi acquiferi montani. Inoltre evidenzia che il sistema idrogeologico del Gran Sasso è dinamico e soggetto a variazioni legate sia a fattori climatici sia a processi geologici locali.
Nel 2022, l’INGV ha avviato l’iniziativa, finanziata da un apposito progetto (DL50), di dotare alcune stazioni della Rete Sismica Nazionale di strumentazione multiparametrica. Il cosiddetto sottoprogetto ACU ha permesso l’acquisto di sensori infrasonici e acustici. Questi strumenti non solo sono stati impiegati nello studio attuale, ma apriranno anche nuove prospettive nella descrizione fisica dei fenomeni registrati e analizzati nei Laboratori del Gran Sasso come quelli trattati in precedenza in altri articoli.
A cura di Gaetano De Luca, Marino Domenico Barberio, Daniela Famiani, Aladino Govoni, Luca Pizzino e Thomas Braun, INGV
(*) GINGERino è un giroscopio laser ad anello (RLG) di alta precisione, situato nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’INFN a 1400 metri sotto roccia.
Bibliografia
Multi-sensor monitoring of a transient event in the Gran Sasso aquifer, Italy | Scientific Reports
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