L’interruzione dell’iniezione di fluidi causa cambiamenti temporanei nel campo di sforzo locale e nell’attività sismica indotta nella caldera di Krafla, Islanda

Perché le scosse prodotte dall’energia pulita sono importanti

L’energia geotermica promette elettricità a basse emissioni sfruttando il calore interno della Terra. Tuttavia, pompare acqua nelle rocce calde può talvolta provocare piccoli terremoti, preoccupando comunità locali e autorità di regolamentazione. Questo studio si concentra su un noto campo geotermico all’interno del vulcano Krafla in Islanda per porre una domanda apparentemente semplice: cosa succede sottoterra, e all’attività sismica locale, quando gli operatori smettono improvvisamente di iniettare acqua fredda nel serbatoio roccioso caldo?

Un laboratorio naturale all’interno di un vulcano islandese

Krafla è un vulcano vivace situato sulla zona di espansione delle placche dell’Islanda, dove la crosta è già soggetta a forti forze tettoniche e magmatiche. Per decenni gli ingegneri hanno perforato pozzi per produrre vapore e acqua calda per l’elettricità, e dal 2002 un pozzo in particolare, KG‑26, è stato usato per re-iniettare in profondità l’acqua geotermica raffreddata. Poiché l’area è coperta da sismometri permanenti e nel 2022 è stata installata una rete temporanea molto densa di quasi cento strumenti attraverso la caldera, Krafla è uno dei sistemi geotermici meglio monitorati al mondo. Quella rete densa ha offerto ai ricercatori una rara opportunità di osservare in dettaglio come gli sforzi sotterranei e i modelli di terremoti rispondono quando l’iniezione viene deliberatamente sospesa per alcuni giorni.

Ascoltare piccolissime scosse e onde polarizzate

Il gruppo ha prima esaminato migliaia di piccoli terremoti registrati tra il 2017 e il 2022. Utilizzando una tecnica chiamata template matching, hanno cercato eventi le cui forme d’onda sismiche somigliassero molto a un terremoto di riferimento situato sotto il pozzo di iniezione che mostrava un movimento trasversale, o strike‑slip, su una faglia quasi verticale. Questo ha permesso di isolare un sottile ammasso di scosse strike‑slip simili dal più ampio sfondo di terremoti da faglia normale tipici della regione. Parallelamente, hanno analizzato come le onde di taglio si suddividono in due componenti mentre attraversano rocce fratturate e sature di fluido. La direzione dell’onda più veloce e il ritardo tra le due componenti forniscono informazioni sull’orientamento delle fratture e sul loro grado di saturazione, che a loro volta riflettono il campo di sforzo locale e la pressione dei pori.

Cosa è cambiato quando hanno spento le pompe

Durante un esperimento di 25 giorni nell’estate del 2022, gli operatori hanno chiuso l’iniezione nel pozzo KG‑26 nell’arco di 30 minuti e l’hanno mantenuta spenta per tre giorni. Nel giro di poche ore, la densa rete di nodi ha rilevato un netto scoppio di piccoli terremoti proprio accanto al pozzo, concentrati lungo una stretta faglia strike‑slip anziché distribuiti su un’area più ampia. Allo stesso tempo, la direzione di polarizzazione delle onde di taglio veloci vicino al pozzo si è invertita di circa 90 gradi e il ritardo tra le componenti veloce e lenta si è ridotto. Entrambi i cambiamenti indicano una rapida riorganizzazione di come le fratture erano sollecitate e di come i fluidi le occupavano immediatamente dopo l’interruzione dell’iniezione. Stazioni situate solo a qualche centinaio di metri di distanza non hanno mostrato lo stesso comportamento, indicando che il disturbo era strettamente concentrato attorno al volume interessato dall’acqua iniettata.

Un corpo d’acqua nascosto e una faglia sollecitata

Per comprendere dove si accumulavano i fluidi, i ricercatori hanno combinato i dati sismici con immagini tridimensionali precedenti delle velocità delle onde sotto Krafla. Quelle immagini rivelano una zona compatta con rapporti compressione/taglio insolitamente elevati alla profondità del fondo del pozzo, coerente con una sacca di acqua liquida relativamente fredda in rocce per il resto molto calde. I terremoti del gruppo strike‑slip si dispongono lungo il bordo di questa sacca. Le osservazioni suggeriscono che durante lunghi periodi di iniezione costante, l’alta pressione dei pori nelle fratture sature di fluido aiuta a “lubrificare” la faglia e a mantenere un carico di fondo che viene per lo più rilasciato in modo silenzioso. Quando l’iniezione viene interrotta bruscamente, la pressione nel serbatoio cala e l’equilibrio delle forze lungo la faglia cambia, aumentando lo sforzo di taglio efficace su una parte della faglia e permettendole di scorrere in uno sciame di piccoli eventi.

Cosa significa per un’energia geotermica più sicura

Dal punto di vista del pubblico, lo studio mostra che il sottosuolo sotto un impianto geotermico può essere sorprendentemente sensibile al modo in cui gli operatori gestiscono l’iniezione di fluidi, non solo al fatto che l’iniezione avvenga o meno. A Krafla, interrompere brevemente il flusso di acqua fredda è stato sufficiente a ruotare il campo di sforzo locale, modificare il modo in cui le onde sismiche si propagano e risvegliare una faglia strike‑slip precedentemente silenziosa, anche se la regione vulcanica circostante è rimasta invariata. Quando l’iniezione è ripresa, l’attività sismica vicino alla faglia si è rapidamente attenuata e gli indicatori delle fratture sature di fluido hanno cominciato a tornare verso lo stato precedente. Questi risultati suggeriscono che un controllo accurato di come e quando ridurre o sospendere l’iniezione — evitando interruzioni improvvise e comprendendo la dimensione e la posizione delle sacche ricche di fluido — potrebbe aiutare i progetti geotermici a ottenere energia pulita riducendo al minimo il rischio di scosse avvertite.

Citazione: Glück, E., Davoli, R., Ágústsdóttir, T. et al. Fluid injection interruption causes temporary changes in local stress field and induced seismicity at Krafla caldera, Iceland. Sci Rep 16, 7942 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39532-1

Parole chiave: energia geotermica, sismicità indotta, iniezione di fluidi, vulcano Krafla, riattivazione di faglie