La riflettometria laser per studiare l’attività delle faglie sottomarine nel mar Ionio

Studiare in maniera del tutto innovativa il movimento di alcune faglie sottomarine riconosciute nel mare antistante Catania e Siracusa. È l’obiettivo della spedizione oceanografica condotta sulla nave di ricerca oceanografica POURQUOI Pas (Foto 1) della flotta francese Ifremer arrivata nei giorni scorsi in acque territoriali italiane nell’ambito del progetto Focus (Fiber Optic Cable Use for Seafloor studies of earthquake hazard and deformation), finanziato dalla Comunità europea (ERC advanced grant) per un importo di 3,5 milioni di euro.

A bordo un team di ricercatori esperti nel campo della geologia dei terremoti e della geofisica marina provenienti da svariate università ed istituti di ricerca europei tra cui il dott. Giovanni Barreca, geologo strutturale e collaboratore del Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche ed Ambientali dell’Università di Catania, che curerà gli aspetti legati alla sismotettonica delle grandi faglie sottomarine.

Le strutture tettoniche che solcano il fondale marino per più di 60 km sono ritenute potenzialmente attive e dunque pericolose poiché capaci di generare terremoti di elevata magnitudo.

La spedizione è coordinata dal dott. Marc-Andrè Gutscher dell’Università della Bretagna Occidentale e vede la partecipazione di importanti istituti di ricerca e aziende internazionali quali l’Ifremer/CNRS e l’IDIL Fiber Optics (Francia), il GEOMAR Helmholtz Research Centre (Germania) e la iXblue di Aberdeen (Scozia), mentre la componente italiana è costituita dal Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche ed ambientali dell’Università di Catania, dall’INFN-LNS di Catania e dall’ INGV di Roma.

«È a tutti gli effetti un monitoraggio strumentale avanzato – spiega il dott. Barreca – che utilizza la riflettometria laser (BOTDR– Brillouin Optical Time Domain Reflectometry) comunemente utilizzata nel monitoraggio di infrastrutture ingegneristiche a terra quali ponti, dighe e condotte, ma per la prima volta applicata alle faglie in ambiente sottomarino. In sostanza si tratta di far viaggiare in continuo particolari pulsazioni laser lungo un cavo a fibra ottica che verrà opportunamente posizionato a cavallo delle strutture di faglia. Poiché il raggio laser viene diffratto anche da microscopiche imperfezioni, qualsiasi variazione nel suo percorso produrrà dei picchi di diffrazione caratteristici. Se dunque il cavo viene “disturbato”, sarà possibile misurare l’entità del disturbo con la conseguenza diretta di poter registrare facilmente deformazioni – il muoversi delle faglie – dell’ordine dei 50 micrometri per metro (circa 1/3 dello spessore del capello umano) anche a distanza di decine di chilometri».

«Le operazioni in mare dureranno 15 giorni e consisteranno di una preliminare mappatura micro-batimetrica del fondale marino attraversato dalle faglie – continua il dott. Barreca -. Sul tratto sottomarino mappato verrà successivamente adagiato il cavo a fibra ottica. Il cavo, lungo 6 km, verrà connesso alla stazione sottomarina denominata TSS (Test Site Sud) posta a circa 25 km a largo di Catania e alla profondità di 2100 metri. La stazione è gestita dall’INFN-LNS nell’ambito della rete di cavi sottomarini per scopi scientifici EMSO (European Multidisciplinary water-column and Seafloor Observatory). La connessione del cavo verrà operata tramite l’utilizzo di Victor 6000, un veicolo sottomarino robotizzato (ROV– Remotely Operated Vehicle), che guiderà il cavo dalla nave fino alla profondità stabilità per poi connetterlo alla stazione di controllo sottomarina. Una volta connesso, la traiettoria dell’impulso laser, che viaggia all’interno del cavo, verrà registrata e analizzata in remoto al fine di valutare possibili variazioni nel tragitto degli impulsi laser. I movimenti rilevati verranno poi calibrati attraverso l’utilizzo di 8 stazioni geodetiche a trasponder acustico che verranno calati in mare ed adagiati sul fondale marino».

«I dati geodetici verranno elaborati dal Laboratoire Geosciences Ocean di Brest (Francia) – prosegue il dott. Barreca -. L’obiettivo principale della missione è quello di monitorare nei prossimi 5 anni il movimento lungo una faglia ben conosciuta, la cosiddetta North Alfeo Fault, una profonda spaccatura del fondale marino che si estende in mare da Catania al largo di Siracusa e che, per le sue peculiari espressioni sul fondo del mare, è ritenuta dalla comunità scientifica attiva e capace di generare terremoti energeticamente significativi. L’importanza del progetto FOCUS risiede proprio nel fatto che grazie all’applicazione della riflettometria laser si potrà, per la prima volta, valutare quantitativamente e qualitativamente il grado di attività ed il potenziale sismico di queste faglie sottomarine. Ciò assume una notevole importanza per le popolazioni che risiedono in Sicilia orientale, in quanto la storia sismica ed economico-sociale di quest’area è stata fortemente segnata dall’occorrenza di eventi sismici tra i più distruttivi della penisola italiana tra cui il terremoto dell’11 gennaio 1693 di magnitudo 7.4».

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Didascalie

Foto 1 – La nave oceanografica Pourquoi pas ormeggiata nel porto di Toulone (Francia).

Foto 2 – Mappa del fondale marino antistante Catania e Siracusa su cui è visibile la faglia oggetto della spedizione (North Alfeo Fault), la stazione sottomarina TSS connessa a terra tramite la rete cavi EMSO e l’ubicazione delle stazioni geodetiche sottomarine.

Foto 3 – Il Dott. Giovanni Barreca nella sala controllo della nave Pourquoi pas.

Foto 4 –  Il robot sottomarino Victor 6000 a bordo della nave Pourquoi pas

Foto 5 – Il cavo a fibra ottica che verrà posizionato da Victor 6000 sul fondale marino.