Microsismicità osservata nell’area geotermica del Monte Amiata (Toscana)

Abstract

Il Monte Amiata, ubicato nella porzione sud-occidentale della regione Toscana, è un edificio vulcanico che si è strutturato durante la parte finale del Pleistocene medio (350 - 200 ka; Laurenzi et al., 2015; Principe et al., 2018) al di sopra delle unità tettoniche strutturatesi durante le fasi mio-plioceniche dell’orogenesi appenninica. La distribuzione dei centri eruttivi sembra essere controllata da una zona di debolezza strutturale plio-pleistocenica, orientata circa NE-SW, che interessa sia i depositi vulcanici che le unità strutturali sottostanti (Brogi & Fabbrini, 2009, Brogi et al., 2015; Piccardi et al., 2017, Principe et al., 2018). Il gradiente geotermico è caratterizzato da valori molto alti (fino a 15°/100m), rendendo l’area particolarmente idonea per la produzione di energia geotermica. La produzione geotermica iniziò a partire dal 1960. Attualmente, gli impianti produttivi di ENEL- Greenpower di Bagnore e Piancastagnaio (Fig. 1), sfruttano un serbatoio geotermico collocato tra i 2000 e i 3500 metri di profondità rispetto al piano campagna. Il Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani (CPTI; Rovida et al., 2016 riporta, tra il 1287 e il 1940, 13 terremoti con una magnitudo equivalente compresa tra 4.5 £ Me £ 5.3 che hanno causato danneggiamenti fino al grado VIII MCS (Fig. 1), evidenziando un’attività sismica naturale e capace di causare seri danneggiamenti, ben prima dell’inizio dello sfruttamento geotermico dell’area. La sismicità recente, registrata dalla rete sismica nazionale dell’INGV (Castello et al., 2006; http://cnt.rm.ingv.it), riporta meno di 150 terremoti nell’area amiatina negli ultimi 25 anni, di cui 35 eventi con ML ≥ 1.5. Tra questi, il terremoto del 1.4.2000 (Md=4.0; http://cnt.rm.ingv.it/event/1132509) causò danni ad oltre 50 edifici, e la prossimità dell’epicentro con l’impianto di produzione di Piancastagnaio sollevò l’ipotesi di una sua natura antropogenica (Mucciarelli et al. 2001). Braun et al. (2018) hanno ricalcolato ipocentro e meccanismo focale di questo evento, collocandolo ad una profondità prossima al serbatoio di produzione, giungendo però alla conclusione che non sia possibile, per questa via, discriminare la sua natura antropogenica o meno. In generale, rispetto alle profondità tipiche della sismicità crostale osservata in Toscana (tra circa 5 e 13 km) gli ipocentri degli eventi sismici registrati nell’area amiatina hanno delle profondità simili a quelle di produzione (< 5 km). La bassa densità della rete di monitoraggio INGV in quest’area del territorio nazionale (Fig. 1) è causa, comunque, di una bassa capacità di rilevazione (detection) sismica e di una altrettanto bassa capacità di risoluzione ipocentrale. Per migliorare le capacità di detection e di monitoraggio sismico nell’area del Monte Amiata, nel periodo 2015 - 2018 abbiamo installato una rete locale composta da 8 stazioni in vicinanza delle centrali di produzione geotermica di Bagnore e Piancastagnaio. L’obiettivo dell’esperimento era quello di abbassare la magnitudo di completezza e di comprendere meglio l’origine della sismicità in vicinanza degli impianti di estrazione, cercando di discriminare tra sismicità naturale e eventi sismici antropogenici. A questo scopo, abbiamo applicato una metodologia di analisi automatica, scansionando l’enorme dataset con un nuovo e robusto approccio di detection e localizzazione, chiamato waveform beam-forming grid search approach (LASSIE; Heimann et al., 2017). In uno step successivo, gli eventi sismici associati vengono rilocalizzati con un waveform-based locator (LOKI: Grigoli et al. 2014). Il catalogo sismico così ottenuto, aggiornato e molto più completo rispetto a quanto mai ottenuto prima in termini di Magnitudo di completezza (Mc), rappresenta la base per definire criteri di discriminazione, ad esempio attraverso la correlazione spazio-temporale della sismicità osservata con i parametri di produzione geotermica. I risultati ottenuti e le potenzialità di tale approccio saranno oggetto della presentazione qui proposta.