Terremoti a Lacq: responsabile dell’immissione di acque reflue nel seminterrato

Qual è la situazione sismica a Lacq?

Il primo terremoto in assoluto è stato rilevato nel bacino del Lacq nel 1969. Questi eventi sono diventati più regolari a partire dal 1976. E registriamo, in media, alcune decine di terremoti di magnitudo superiore a 1 all’anno e alcuni eventi di magnitudo da 2 a 3 all’anno. anno. Sei terremoti hanno superato la soglia dei 4 (nel 1972, 1978, 1978, 1981, 2013 e 2016). Non abbiamo tracce storiche di terremoti più antichi avvertiti dalla popolazione. È quindi importante comprendere l’origine di questo fenomeno che sembra piuttosto recente.

Possiamo escludere un’origine naturale per questi terremoti?

Lacq si trova vicino a Pau e non lontano dai Pirenei. È legittimo chiedersi se la causa sia l’attività tettonica legata ai Pirenei. Questo si è formato quando la placca iberica si è scontrata con la placca eurasiatica tra 49 e 28 milioni di anni fa. Poi subì un’ulteriore compressione, 16 milioni di anni fa, coinvolgendo la placca africana. Tuttavia, una tale collisione crea faglie, che sono zone di debolezza nella crosta terrestre, e terremoti a livello di queste faglie.

Ma nel caso che ci interessa, non osserviamo più alcun movimento verso le placche iberica ed eurasiatica. E anche, al contrario, i terremoti che registriamo nei Pirenei sono dovuti alla dinamica della separazione delle placche. L’erosione e il movimento gravitazionale portano ad una nuova distribuzione della massa della catena montuosa, tecnicamente questa si chiama isostasia.

Lacq si trova troppo lontano per presentare terremoti legati all’isostasia dei Pirenei. Su una mappa che elenca i terremoti, vediamo una netta separazione tra quelli dei Pirenei e quelli del bacino del Lacq. Le faglie riscontrate a Lacq, tracce della collisione delle placche, sono considerate inattive.

Tuttavia è necessario un innesco, cioè una variazione delle tensioni nella crosta, per spiegare la presenza di terremoti a Lacq. In questa regione, il movimento tettonico o isostatico a lungo termine dei Pirenei porta solo una quantità trascurabile di cambiamenti di stress. D’altro canto, alcune attività di origine antropica potrebbero avere un’influenza più forte sulla distribuzione di questi vincoli.

Queste attività sono legate alla storia industriale del bacino del Lacq?

Molto probabilmente. Grandi riserve di petrolio e gas sono state scoperte a Lacq. Dal 1950 viene sfruttato il petrolio, proveniente da un giacimento poco profondo (700 metri dalla superficie). L’estrazione del gas iniziò più tardi, nel 1957, in un giacimento più profondo, tra i 4 e i 5 chilometri di profondità. Lo sfruttamento del gas è continuato fino al 2013 e da allora è stato molto trascurabile.

Dopo il primo terremoto del 1969, si sospettava subito che la causa dei terremoti fosse l’attività estrattiva. Deve essere ben chiaro che l’esaurimento del giacimento di gas comporta una riduzione della pressione nel seminterrato in fase di ristrutturazione. La pressione del gas è aumentata da 66 megapascal (650 volte la pressione atmosferica) all’inizio delle operazioni nel 1957 a 1,5 megapascal alla fine del suo funzionamento nel 2013.

C’è un’altra ipotesi?

Per limitare la perdita di pressione, gli operatori iniettano le acque reflue nel serbatoio. Questi fluidi provengono in parte dall’estrazione. Quando sfruttiamo un giacimento di idrocarburi estraiamo anche grandi quantità di fluidi di cui non abbiamo bisogno. Questi vengono reiniettati nel serbatoio. Inoltre nella regione di Lacq si sono insediate numerose industrie chimiche specializzate nella tiochimica (trasformazione chimica di prodotti contenenti zolfo). Alcuni utilizzano il gas, e in particolare lo zolfo, estratto dal giacimento. Dopo il trattamento rimangono i composti dello zolfo, le “acque reflue”, chiamate effluenti. Invece di immagazzinare o ritrattare quest’acqua, viene iniettata nel terreno. A volte, se i volumi non sono sufficienti, viene iniettata anche una frazione dell’acqua del fiume Gave de Pau.

Stiamo cominciando ad avere una buona comprensione del legame tra l’iniezione di fluidi nel sottosuolo e la sismicità. Sono stati condotti numerosi studi, in particolare nello stato dell’Oklahoma, negli Stati Uniti, che nel 2015-2016 è diventato lo stato con il maggior numero di terremoti del paese, a causa delle attività industriali che utilizzano l’iniezione di acque reflue nei sotterranei. La sismicità è poi diminuita a partire dal 2017, insieme ad una riduzione dei volumi iniettati e alla chiusura di numerosi siti.

Possiamo sapere se l’origine dei terremoti è l’estrazione di gas o l’iniezione di acqua?

Se l’estrazione è la causa dei terremoti, ci aspettiamo di vedere due segni specifici: l’ipocentro (la posizione in profondità) dei terremoti è favorevolmente situato sopra il giacimento da cui viene estratto il gas e, man mano che quest’ultimo viene sfruttato e si abbassa e contratti (si parla di esaurimento), gli ipocentri dei terremoti migrano dal centro alla periferia.

Hai osservato queste firme?

Gli specialisti che studiano il sito di Lacq da cinquant’anni si sono confrontati con una difficoltà. Grazie alle indagini industriali si disponeva di una buona modellizzazione del sottosuolo e della velocità di propagazione delle onde, fondamentale per localizzare correttamente i terremoti. Ma la rete di strumenti in atto non ha consentito di effettuare un’analisi dettagliata dei diversi tipi di onde sismiche (onde P longitudinali e onde S trasversali), con conseguente grande incertezza nella localizzazione degli ipocentri. I risultati non portavano tutti alla stessa conclusione, ma alcuni suggerivano che la causa fosse effettivamente l’estrazione.

Tuttavia l’estrazione si è fermata nel 2013 e i terremoti continuano, cosa possiamo concludere?

Per scoprire cosa sta realmente accadendo, dal 2020, in collaborazione con il Centro tedesco di ricerca sulle geoscienze, a Potsdam, in Germania, abbiamo installato una rete di sensori più fitta e sensibile che ci permette di analizzare più da vicino i terremoti per localizzarli meglio.

Una parte importante del nostro lavoro è consistita anche nel riprendere tutti i dati di cinquant’anni fa, e analizzarli alla luce delle nostre attuali conoscenze per capire perché portassero a un risultato piuttosto che a un altro.

Abbiamo diviso i dati in tre categorie: quelli in cui non avevamo vincoli di localizzazione (che rappresenta l’84% dei dati), quelli in cui la precisione è inferiore a 2-3 chilometri e quelli in cui è inferiore a 1 chilometro.

Questa nuova analisi ha permesso di avere un lotto di dati più coerente e di concludere che l’ipotesi di sismicità legata essenzialmente all’estrazione non era corretta. L’origine dei terremoti sembra provenire dal bacino in profondità e non ha seguito un effetto migratorio verso la periferia. E, cosa ancora più interessante, abbiamo ottenuto correlazioni temporali.

A cosa corrispondono?

Dal 2016 abbiamo accesso ai dati giornalieri sui volumi di acqua iniettata. Abbiamo scoperto che esisteva un effetto soglia: se una forte iniezione di fluido continuava per diversi giorni, allora osservavamo un’attività sismica significativa. Questa risposta non è sempre immediata e può verificarsi entro alcune settimane o alcuni mesi. La correlazione è statisticamente forte. E, ad esempio, durante l’inverno 2018-2019, il numero di giorni con forti iniezioni è stato inferiore rispetto agli altri anni e la conseguente attività sismica è diminuita.

Sebbene sia forte, abbiamo stabilito solo una correlazione tra questi fattori. Per stabilire con certezza la causalità sarebbe necessario costruire un modello completo del fenomeno, in particolare spiegare come, attraverso una lenta diffusione nel terreno, l’iniezione di fluido innesca i terremoti con ritardo.

Quali sono le sfide nel comprendere questi terremoti di origine antropica?

Negli ultimi anni si sono moltiplicate le attività industriali che sfruttano il suolo in profondità: estrazione di gas e petrolio i cui giacimenti più vicini alla superficie sono esauriti, fratturazione idraulica, iniezione di acque reflue, energia geotermica in profondità, stoccaggio di CO₂, eccetera. Ci sono quindi problemi di sicurezza per le popolazioni locali e questioni economiche. Pertanto, tre siti in Europa sono stati ampiamente studiati: un sito di sfruttamento del gas a Groningen, nei Paesi Bassi, il progetto geotermico a Basilea in Svizzera e quello di Strasburgo. Questi tre siti hanno causato terremoti e danni materiali che hanno portato alla cessazione o alla riduzione dell’attività, con conseguenze finanziarie talvolta pari a milioni di euro. È fondamentale comprendere i meccanismi attraverso i quali si verificano i disturbi legati alle attività umane per poter valutare meglio i rischi.