Scherzi del suolo Subsidenza

Subsidenza

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La subsidenza o subsistenza è un lento e progressivo abbassamento verticale del fondo di un bacino marino o di un’area continentale. Il fenomeno è particolarmente evidente nelle aree di geosinclinale dove l’attiva sedimentazione produce imponenti serie detritiche, con potenze che possono essere di migliaia di metri; ciò è spiegabile solo ammettendo un lento abbassamento del bacino simultaneamente alla deposizione e all’accumulo dei sedimenti.

La subsidenza rappresenta il progressivo abbassamento del piano campagna dovuto alla compattazione dei materiali. Può essere di due tipi:

• naturale: i sedimenti sono molto porosi e tendono ad abbassarsi se hanno sopra un carico;
• indotta: l’uomo estrae acqua, petrolio o gas dal terreno lasciando vuoti gli spazi intergranulari, si ha quindi un assestamento del terreno.

Legate alla subsidenza sono anche le barriere coralline la cui formazione è dovuta a organismi costruttori di basse profondità (da 0 a poche decine di metri); a mano a mano che le barriere sprofondano, i coralli costruiscono nuovo materiale per la necessità di rimanere all’interno della zona fotica, vivendo in simbiosi con microalghe.
Si possono avere fenomeni di subsidenza anche in aree epicontinentali e in zone deltizie e lagunari.

Per spiegare la subsidenza sono state avanzate diverse ipotesi:

• l’ipotesi isostatica secondo cui il peso stesso, l’assestamento del materiale incoerente, le oscillazioni dei livelli di falda porterebbero allo sprofondamento del substrato;
• processi tettonici;
• la teoria dei moti di convezione subcrostali i quali trascinerebbero inglobandolo parte del sovrastante materiale sialico;
• la teoria della corrosione della base della litosfera prodotta dalla sottostante astenosfera.

Le prime due ipotesi sono le più accreditate e potrebbero entrambe spiegare le diverse forme di subsidenza osservabili nel nostro pianeta.

L’abbassamento del suolo può essere legato anche ad alcuni aspetti dell’attività antropica che possono influenzare in modo considerevole il fenomeno o addirittura determinarne l’innesco.
La subsidenza indotta dall’uomo si manifesta in genere in tempi relativamente brevi (anche poche decine di anni), con effetti che possono compromettere fortemente opere ed attività umane. Le cause più diffuse sono essenzialmente lo sfruttamento eccessivo delle falde acquifere, l’estrazione di idrocarburi, le bonifiche idrogeologiche.
Il grado di antropizzazione di un’area, già di per sé predisposta geologicamente alla subsidenza, può quindi sia influenzare tale fenomeno, sia esserne condizionato.
In Italia vi sono diverse aree interessate dalla subsidenza come la Pianura Padano-Veneta (inclusi i margini meridionali dei laghi alpini) o molte piane costiere (ad esempio la Pianura Pontina). Negli ultimi tempi anche la valle dell’Aniene, in provincia di Roma, è gravemente interessata da fenomeni simili.
Ben noti e oggetto di particolare attenzione per la loro rilevanza economica e artistica sono i casi di Venezia e Ravenna. Qui hanno interagito negativamente processi naturali e attività antropiche. Pur essendo attualmente sotto stretto controllo, difficilmente si potrà completamente arrestare il fenomeno, essendo connesso a processi diagenetici, tettonici e di riequilibrio isostatico.

Bradisismo

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Il bradisismo (o anche “bradisisma”; dal greco “bradýs – lento” e “seismós – scossa”) è un fenomeno legato al vulcanismo secondario non molto diffuso nel Mar Mediterraneo, ma comunque presente nell’area dei Campi Flegrei (ad esempio nel golfo di Pozzuoli, dove interessa la zona che va da Capo Miseno e Baia fino a Posillipo).

Esso consiste in un periodico abbassamento (bradisismo negativo) o innalzamento (bradisismo positivo) del livello del suolo^[1], relativamente lento sulla scala dei tempi umani (normalmente è nell’ordine di 1 cm per anno) ma molto veloce rispetto ai tempi geologici. Esso non è avvertibile in se stesso, ma riconoscibile visivamente lungo la riva del mare, mostrando la progressiva emersione o sommersione di edifici, coste, territori.

Generalmente tale fenomeno è dovuto a variazioni di volume di una camera magmatica vicina alla superficie che si svuota e si riempie, o anche a variazioni di calore che influiscono sul volume dell’acqua contenuta nel sottosuolo molto poroso.
Un’altra teoria parla di onde magmatiche che al loro passaggio porterebbero prima ad un innalzamento e poi ad un abbassamento della crosta terrestre nei punti dove questa risultasse più sottile.

Indice [nascondi] 1 Il bradisismo nei Campi Flegrei 2 Altri fenomeni 3 Note 4 Bibliografia 5 Voci correlate 6 Collegamenti esterni

Il bradisismo nei Campi Flegrei

Le tre colonne del cd. Tempio di Serapide, antico mercato (macellum) di Pozzuoli, sono state fino al 1983 il principale strumento di misurazione del fenomeno del bradisismo nei Campi Flegrei.

A volte, come accade nei Campi Flegrei, tali movimenti possono ripetersi in maniera ciclica su un periodo di secoli. Grazie ad uno studio approfondito di Antonio Parascandola, per il golfo di Pozzuoli è stato possibile ricostruire la curva del bradisismo dal II secolo a.C. fino ai giorni nostri: esso è stato discendente dal II secolo a.C. (età repubblicana) fino al IX secolo (pieno medioevo)^[2]; ascendente dal X fino al XVI secolo; di nuovo discendente dal XVII secolo fino al 1970; ascendente fino al 1985, anno in cui il suolo ha ripreso ad abbassarsi sebbene con brevi periodi di sollevamenti di minore entità avvenuti rispettivamente nel 1989, nel 1994 e nel 2000 (andamento “a sega”).

Talora vi sono momenti di parossismo in cui il fenomeno si intensifica ed accelera. Quello più macroscopico in assoluto è avvenuto il 28 settembre 1538 sulla costa di Pozzuoli, nell’imminenza dell’eruzione del Monte Nuovo: intorno alle ore 12.00 infatti il mare si ritirò improvvisamente di circa m 370, lasciando sulla riva moltissimi pesci agonizzanti; è stato calcolato che questo ritiro repentino corrispondesse ad un moto bradisismico ascendente di almeno m 7,40.

In tempi più recenti si sono verificate due crisi:

• la “prima crisi di Pozzuoli” nel 1970 – 1972 durante la quale il fenomeno si è invertito da bradisismo negativo in positivo portando durante gli anni della crisi ad una emersione complessiva di 150-170 cm;
• la “seconda crisi di Pozzuoli” del 1983 – 1984 durante la quale il bradisisma montava ad un ritmo di 3 mm al giorno, portando ad un sollevamento complessivo misurato in 180 cm, il tutto accompagnato da numerose scosse telluriche (registrate fino a 500 al giorno, per un totale di più di 10.000 sismi) di diverse intensità.

Strumenti utilizzati per la sua rilevazione sono stati, per il passato, le colonne del cosiddetto Tempio di Serapide (in realtà l’antico Macellum) a Pozzuoli, che fino al 1983 si trovavano parzialmente sommerse dal mare, ed oggi si ritrovano al di sopra del livello del mare. Le tre colonne marmoree più alte mostrano fori di litodomi fino ad un’altezza di m 6,30 dal piano pavimentale dell’edificio, livello che attesta la massima sommersione bradisismica subìta dai Campi Flegrei in epoca medievale.

Oggi misurazioni estremamente precise vengono rilevate dai satelliti rispetto a punti fissi dislocati nelle varie zone interessate in tutto il Golfo di Pozzuoli; ben visibili sono a Pozzuoli i punti fissi (in forma di piramidi metalliche riverse) dislocati all’interno del vulcano Solfatara, vulcano peraltro responsabile del bradisismo flegreo.

Altri fenomeni

Sovente si parla in modo improprio di bradisismo, chiamando con questo termine fenomeni che sono del tutto diversi quali:

• l’eustatismo, ovvero l’innalzamento generale del livello del mare dovuto all’attuale fase interglaciale che porta ad un progressivo scioglimento dei ghiacci; fenomeno perciò rilevabile in tutto il bacino del Mediterraneo;

• la subsidenza, ovvero l’inabissamento di antichi piani sommersi (p. es. sottomarini) a livelli ancora inferiori; è un fenomeno dovuto semplicemente alla pressione che l’acqua esercita sui fondali. Nei delta fluviali è causato invece dal peso dei sedimenti. A volte anche l’azione umana può avere la sua influenza, ad esempio nel caso di estrazione dal sottosuolo di acqua, petrolio o gas.

È chiaro che, mentre il bradisismo e l’eustatismo sono rilevabili e misurabili nel loro fenomeno generale, la subsidenza invece è pressoché impossibile da valutare nel suo complesso, proprio perché, dipendendo essa esclusivamente dalla resistenza e/o dalla compattezza del fondo, può variare notevolmente anche a breve distanza, a seconda se il sottosuolo sia costituito da terreni o da masse rocciose.

Note

1. ^ Talora è possibile incontrare – anche in pubblicazioni divulgative recenti – chi afferma esattamente l’opposto, e cioè che al bradisisma positivo corrisponde un abbassamento del suolo, e viceversa. Come confermato dal prof. Giuseppe De Natale (Dirigente di Ricerca della Dinamica dei Sistemi Vulcanici presso l’Osservatorio Vesuviano), ciò è errato. Chi sostiene questo pensa probabilmente alle misure mareometriche che sono le uniche che, quando c’è un bradisisma positivo (ossia un sollevamento del suolo), indicano una diminuzione del livello del mare rispetto alla terra. Ma chi intende il bradisisma riferito al livello del mare, sbaglia comunque, poichè per bradisisma si intende, da più di cent’anni, il movimento della terra e non del mare.
2. ^ Indagini effettuate nel 1993 dall’Osservatorio Vesuviano” (estrazione ad altezze diverse dalle colonne del Macellum di Pozzuoli di gusci di litodomi per sottoporli ad analisi radiometriche), hanno precisato la cronologia del fenomeno in epoca medievale, determinando che la sommersione dell’edificio è cominciata prima dell’anno 370, con la massima sommersione avvenuta nella prima metà del IX secolo, mentre intorno all’anno 950 l’emersione aveva già raggiunto l’altezza di cm 136.

Bibliografia

• Antonio Parascandola “I fenomeni bradisismici del Serapeo di Pozzuoli“, Napoli 1947

Voci correlate

• Eustatismo
• Subsidenza
• Osservatorio Vesuviano

Collegamenti esterni

• Sito ufficiale dell’Osservatorio Vesuviano
• ESA, Agenzia Spaziale Europea: monitoraggio satellitare del bradisismo

Eustatismo

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Eustatismo’ è il fenomeno di innalzamento o abbassamento del livello del mare. Lungo le coste esso causa indietreggiamenti e avanzamenti del mare rispetto alla costa. Le cause possono essere diverse. L’unica fin’ora accertata è il fenomeno delle glaciazioni e dei disgeli (deglaciazioni) che comportano variazioni di volume dell’acqua con il successivo abbassamento o innalzamento del livello marino.

L’esempio della Glaciazione Wurm è chiaro: durante questo periodo la massa di acque marine evaporate e progressivamente congelate sui continenti fece abbassare il livello dei mari di circa 120 metri. A questo eustatismo glaciale, possono sommarsi gli effetti dell’eustatismo termico: il raffreddamento delle acque marine provoca la loro contrazione in proporzioni considerevoli, giacché 1 °C in più o in meno della temperatura media dei mari provoca, rispettivamente, una elevazione o un abbassamento di 2 metri del loro livello generale.

Esiste anche un eustatismo tettonico, dovuto alle deformazioni delle conche oceaniche come conseguenza del fenomeno geofisico del movimento delle placche tettoniche. Cosí per esempio la elevazione di una catena montuosa sottomarina sposta un volume corrispondente di acqua a livelli superiori a quelli precedenti.

Fonte APAT_Rischio ad evoluzione lenta

Subsidenza

Per subsidenza si intende ogni movimento di abbassamento verticale della superficie terrestre, indipendentemente dalla causa che lo ha prodotto, dallo sviluppo areale e dall’evoluzione temporale del fenomeno, dalla velocità di spostamento del terreno e dalle alterazioni ambientali che ne conseguono.
L’abbassamento del suolo può essere legato a cause naturali, quali i processi tettonici, i movimenti isostatici e le trasformazioni chimico-fisiche (diagenesi) dei sedimenti per effetto del carico litostatico o dell’oscillazione del livello di falda. Inoltre alcuni aspetti dell’attività antropica possono influenzare in modo considerevole il fenomeno o addirittura determinarne l’innesco.
La subsidenza indotta dall’uomo si esplica generalmente in tempi relativamente brevi (al massimo alcune decine di anni), con effetti che possono compromettere fortemente opere ed attività umane, nel caso in cui non si intervenga preventivamente con azioni di controllo e gestione. Le cause più diffuse sono essenzialmente lo sfruttamento eccessivo delle falde acquifere, l’estrazione di idrocarburi, le bonifiche idrauliche. Il grado di urbanizzazione e industrializzazione di un’area “sensibile” alla subsidenza può quindi sia influenzare tale fenomeno, sia esserne condizionato.

In Italia le aree interessate da processi di subsidenza sono individuabili in corrispondenza sia della Pianura Padano-Veneta (inclusi i margini meridionali dei laghi alpini) sia di molte piane costiere (ad esempio la Pianura Pontina). Ben noti e oggetto di un’attenzione particolare per la loro rilevanza economica e artistica sono i casi di Venezia e Ravenna. Qui hanno interagito negativamente, in passato, processi naturali e attività antropiche. Queste ultime sono ora sotto controllo, ma il fenomeno difficilmente si potrà arrestare del tutto, essendo connesso a processi diagenetici, tettonici e di riequilibrio isostatico.

I metodi di studio

In questi anni più recenti diversi gruppi di studio sulla subsidenza in Emilia-Romagna si sono orientati verso l’analisi del fenomeno legato ai prelievi di acqua (per uso agricolo, industriale e acquedottistico) sulla base di modelli matematici che consentono di quantificare i processi in corso, di valutare i possibili scenari futuri e, quindi, di individuare le strategie di intervento più efficaci (Gambolati et al., 1991). La creazione di questi modelli richiede la conoscenza di tutti i fattori fisici che controllano il fenomeno di abbassamento del suolo quali: l’entità dei prelievi d’acqua, la dinamica dei flussi nel sottosuolo e la struttura geologica del terreno. Il Servizio Geologico Sismico e dei Suoli, occupandosi specificamente dell’architettura geologica del territorio, si è così preposto di mettere a disposizione le proprie conoscenze per elaborare il modello geologico del sottosuolo della regione ai fini dell’analisi della subsidenza. Queste conoscenze comprendono principalmente: l’individuazione dei principali corpi geologici, la loro geometria tridimensionale e le loro caratteristiche litologiche e geotecniche (la geologia di pianura).
Sulla base di quest’analisi il Servizio è anche in grado di mettere a punto un programma di monitoraggio di sottosuolo in aree critiche.

La definizione del modello geologico viene sviluppata attraverso l’esecuzione di diverse fasi di studio articolate in due tronconi principali: l’analisi a scala di bacino (regionale e sovra regionale) e la definizione di un modello a scala locale in corrispondenza dell’area critica.

1) L’analisi geologica a scala di bacino

Costituisce la fase preliminare e di inquadramento del lavoro. Essa beneficia dei numerosi studi di carattere regionale effettuati per l’area di pianura e può essere così sintetizzata:

• La raccolta di tutti i dati stratigrafici, geotecnici, geofisici, idrogeologici, ecc. disponibili per il territorio regionale e la loro omogeneizzazione e riorganizzazione ai fini dell’analisi geologica del sottosuolo ( banca dati geognostica).

Fig.1 Linea sismica per l’esplorazione petrolifera e relativa interpretazione stratigrafica e strutturale tracciata attraverso la pianura romagnola. Interpretazione su dati ENI-AGIP autorizzati alla divulgazione.

• L’analisi integrata delle linee sismiche per l’esplorazione petrolifera, dei dati geofisici di pozzo (di provenienza ENI-AGIP) e l’analisi stratigrafica dei pozzi di estrazione d’acqua più profondi (Fig.1).

• La definizione dell’architettura geologica del bacino Padano, la rappresentazione in 3D delle superfici stratigrafiche e dei corpi geologici principali (Fig. 2) e la stima della velocità di accumulo del sedimento (tasso di sedimentazione) alla scala delle decine e centinaia di migliaia di anni (Fig. 3)

Fig.2 Cartografia dello spessore del gruppo acquifero più sfruttato nel sottosuolo della pianura (Gruppo Acquifero A) rappresentata attraverso linee e colori di uguale spessore (isopache) e sezione geologica delle principali unità acquifere (in colore).

Fig.3 Distribuzione della velocità di accumulo del sedimento (tasso di sedimentazione) calcolato per gli ultimi 600.000 anni di evoluzione della Pianura Padana. Per intervalli di tempo di osservazione così lunghi l’abbassamento del suolo è condizionato in gran parte dalla geometria delle strutture geologiche profonde presenti al di sotto dei depositi alluvionali. I valori massimi possono raggiungere anche 1mm per anno.

2) La definizione del modello stratigrafico di dettaglio
E’ la parte di studio più articolata e fortemente condizionata dalla disponibilità di informazioni alla scala locale. Essa beneficia di tutte quelle analisi geologiche di sottosuolo eseguite per la cartografia geologica di pianura e consta di:

• La creazione di una griglia di sezioni geologiche a maglie perpendicolari che utilizzi tutti i dati disponibili a qualunque scala. La spaziatura della griglia può variare dalle centinaia di metri a qualche chilometro a seconda della densità delle informazioni)(Fig. 4).

Fig.4 Esempio di griglia di sezioni geologiche utilizzato per lo studio dell’area bolognese.

• L’esecuzione di sondaggi a carotaggio continuo (profondi da 40 a oltre 200 m) nei punti chiave o il riesame dei sondaggi già eseguiti per altri progetti (Fig. 5). Tale riesame, finalizzato all’analisi della subsidenza, riguarda le caratteristiche litologiche, geotecniche e idrogeologiche dei sedimenti attraversati nella perforazione. Nella Fig.6 sono indicate le analisi comunemente eseguite su questi carotaggi.

Fig.5 La foto illustra una distesa di casse in cui sono contenuti i terreni prelevati da un sondaggio di sottosuolo. I risultati della loro osservazione sono rappresentati in un profilo verticale (colonna stratigrafica di dettaglio) avente per ordinata la profondità dal piano campagna e per ascissa la granulometria.

Fig.6 La tabella ed i diagrammi rappresentano i risultati di alcuni tipi di indagini specifiche eseguite durante la perforazione dei sondaggi e sui campioni di terreno estratti che consentono di definire i parametri utili alla comprensione della subsidenza.

Nella fig.6 sono indicate le analisi comunemente eseguite su questi carotaggi.

• La raccolta dei dati disponibili sulle misure di livello delle acque sotterranee nei pozzi (piezometrie) derivanti sia dall’apposita rete regionale di controllo ,che da eventuali studi specifici, nonché la loro collocazione nel quadro idrostratigrafico locale.

• La raccolta di dati sui prelievi idrici per quantificare i volumi d’acqua estratti e la loro distribuzione nello spazio (sia in pianta che in profondità).

• La realizzazione di sezioni idrostratigrafiche di dettaglio che sintetizzino i dati acquisiti nelle fasi precedenti e ne predispongano la comprensione e rappresentazione tridimensionale (Fig.7)

Fig.7 Le sezioni geologiche e idrostratigrafiche consentono di sintetizzare l’insieme dei dati di sottosuolo ottenuti con i diversi tipi di indagine e rappresentarne la distribuzione in profondità.

• a creazione di carte di sottosuolo che descrivano e quantifichino la geometria dei principali corpi geologici.

• La definizione e la caratterizzazione degli aspetti stratigrafici, idrogeologici e geotecnici ai bordi del sistema (le condizioni al contorno) che supportino il modello di flusso dell’acqua nel sottosuolo

• La conversione dei dati stratigrafici e geometrici in formati idonei alla modellistica matematica (Fig. 8).

Fig.8 Per utilizzare le sezioni geologiche nei modelli matematici per lo studio della subsidenza è necessario suddividere le informazioni contenute nelle sezioni in piccole celle con caratteri interni omogenei (discretizzazione del modello geologico) Tratto da ARPA (2003).

Ove il programma di studio lo preveda, il Servizio Geologico Sismico e dei Suoli si occupa della messa in opera di sistemi di monitoraggio della subsidenza in profondità, con l’obiettivo di verificare quali siano gli intervalli stratigrafici del sottosuolo che registrano il costipamento del terreno (calo di volume), che sta alla base del fenomeno subsidenza. Questa messa in opera avviene con le seguenti modalità:

• La localizzazione più idonea per l’installazione di strumenti che misurino l’abbassamento del terreno nel sottosuolo a diversi livelli stratigrafici (gli assestimetri), in base ai risultati delle fasi appena descritte (Fig.9).

Fig.9 Esempio di assestimetro in grado di misurare e monitorare il cedimento del terreno alle diverse profondità per capire quale intervallo stratigrafico è responsabile dell’abbassamento del suolo per perdita di volume d’acqua.

• L’esecuzione di carotaggi per l’installazione degli assestimetri alle profondità adeguate all’analisi del fenomeno.

L’effettuazione del monitoraggio e l’analisi dei risultati strumentali.

http://www.regione.emilia-romagna.it/wcm/geologia/canali/subsidenza/supporto_sgss/studio.htm