Dinamicità dei terremoti sostenuta dal CO₂ sismico

Gas nascosto nei terremoti

La maggior parte di noi immagina i terremoti come masse rocciose che scorrono l’una accanto all’altra in profondità sotto la superficie. Questo studio aggiunge a quella scena un protagonista sorprendente: la comune anidride carbonica gassosa. Gli autori mostrano che durante forti terremoti in catene montuose ricche di calcari, il calore prodotto dall’attrito può temporaneamente trasformare la roccia solida in una sorgente di CO₂ ad alta pressione. Quel gas, a sua volta, facilita lo scorrimento della faglia, potenzialmente rendendo i terremoti più grandi e distruttivi.

Dove colpiscono i terremoti

La ricerca si concentra su faglie normali che attraversano rocce carbonatiche negli Appennini italiani, un’area che ha prodotto diversi terremoti dannosi negli ultimi decenni, inclusi gli eventi del 2009 a L’Aquila e del 2016 Amatrice–Norcia. Queste faglie tagliano spessi strati di calcare e rocce affini ricche del minerale calcite. In superficie oggi gli scienziati possono percorrere gli stessi piani che sono scivolati nei terremoti passati ed esaminare come quelle antiche fratture nella crosta siano state alterate dal calore e dai fluidi.

Indizi scritti nella roccia fratturata

Combinando osservazioni di campo con potenti microscopi, diffrazione a raggi X e misure di isotopi stabili, il gruppo ha identificato strati ultra‑sottili—solo 2–10 micrometri di spessore—immediatamente al di sotto delle superfici di scorrimento principali. Questi strati contengono grani carbonatici corrotti, foderati di pori arrotondati e scie che corrispondono a texture prodotte in esperimenti di terremoto ad alta velocità in laboratorio. Le superfici di scorrimento mostrano anche un contenuto di calcite leggermente inferiore rispetto alla roccia sottostante, e le firme isotopiche del carbonio e dell’ossigeno si spostano in modo atteso quando la roccia calda rilascia CO₂ e poi si «guarisce» parzialmente mentre nuove cementazioni di calcite riempiono le cavità. Nel loro insieme, queste evidenze indicano decarbonatazioni ripetute e rapide della roccia proprio dove lo scorrimento è più intenso.

Quanto gas e quanta pressione

Usando queste osservazioni microscopiche come vincoli, gli autori hanno costruito un modello stechiometrico e termodinamico per stimare quanto CO₂ possano generare i grandi terremoti appenninici. Anche con assunzioni deliberatamente conservative—utilizzando gli strati di reazione più sottili osservati e la minima perdita misurata di calcite—risultano che un evento di magnitudo 5,9–6,5 può produrre nell’ordine di 6–12 tonnellate metriche di CO₂ lungo la sezione di faglia che scorre. Hanno quindi calcolato le pressioni risultanti per due situazioni estreme. Se il gas è temporaneamente intrappolato in una zona di faglia quasi sigillata (condizione «non drenata»), le pressioni possono avvicinarsi a quelle esercitate dalle rocce circostanti a profondità di alcuni chilometri, dell’ordine di alcune centinaia di megapascals. Se si aprono vie di fuga e la faglia permette il flusso di fluidi (condizioni «drenate»), le pressioni diminuiscono ma restano comunque ben al di sopra dei livelli idraulici normali, mantenendosi in un intervallo idrostatico o sovra‑idrostatico.

Perché il gas pressurizzato conta

Pressioni di poro così elevate riducono la forza efficace che tiene chiusa la faglia. In altre parole, il CO₂ generato dal rapido riscaldamento agisce come un lubrificante temporaneo: indebolisce la faglia, favorisce il proseguimento dello scorrimento e può persino permettere alla frattura di propagarsi lungo la faglia a velocità insolitamente elevate. Gli autori suggeriscono che le sequenze sismiche in terreni carbonatici possano quindi essere fortemente modellate da questi impulsi di CO₂ di breve durata. Quando l’evento si esaurisce e le pressioni calano, fluidi esterni possono essere risucchiati di nuovo nella zona calda e danneggiata, precipitando nuova calcite che imprime un registro microscopico del terremoto.

Cosa significa per le persone

Lo studio conclude che durante i terremoti in regioni ricche di calcari il CO₂ sismico non è solo un innocuo sottoprodotto ma un attore attivo nella meccanica delle faglie. La pressurizzazione transitoria del gas può sostenere scorrimenti rapidi della faglia e amplificare le scuotimenti, trasformando al contempo le faglie in riserve temporanee di CO₂ che collegano il carbonio profondo alla superficie. Riconoscere questo ciclo di gas nascosto migliora la nostra comprensione fisica di come alcuni terremoti crescano in ampiezza e distruttività e indica la necessità che i futuri modelli di pericolo tengano conto dell’indebolimento indotto dai fluidi all’interno della crosta terrestre.

Citazione: Curzi, M., Billi, A., Aldega, L. et al. Earthquake dynamics sustained by seismic CO₂. Nat Commun 17, 2766 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69174-w

Parole chiave: terremoti, anidride carbonica, zone di faglia, rocce carbonatiche, rischio sismico