Terremoto in Pianura Padana Emiliana: fenomeni di liquefazione

La liquefazione dei sedimenti è uno dei fenomeni idrogeologici più evidenti che possono essere causati da un terremoto in zone come pianure alluvionali (riempite da depositi fluviali) e piane costiere. Nei depositi limosi e sabbiosi non consolidati e saturi di acqua (che è incomprimibile), lo scuotimento sismico può causare il trasferimento della pressione dai contatti fra i granuli del sedimento all’acqua interstiziale (presente fra un granulo e l’altro). Quando un simile deposito si trova confinato tra due strati impermeabili (limi e argille ad esempio), la pressione dell’acqua cresce sino ad un punto critico sorpassato il quale annulla la pressione tra i granuli e tutto il deposito (sedimento più acqua) si comporta come un fluido ovvero si liquefà. Per sfogare questa pressione in eccesso il deposito liquefatto cerca una via di fuga spingendo verso zone a minore pressione ovvero verso l’alto, attraverso fratture o condotti, di neoformazione o preesistenti, sia naturali che artificiali (pozzi per l’acqua ad esempio). In superficie, la liquefazione si manifesta con vulcanetti di sabbia/limo, frequentemente allineati lungo le fratture di risalita. Gli edifici e tutte le opere antropiche (ponti, strade etc.) possono essere danneggiati da tale fenomeno. Infatti, se le fondamenta di un edificio poggiano su uno strato che si liquefà, il sostegno di quel livello viene a mancare (si comporta come un fluido e non più come un solido). Allo stesso tempo anche la sabbia che risale verso la superficie può causare cedimenti e danni ad un edificio sovrastante a seguito della forte pressione esercitata.

I fenomeni di liquefazione sono stati osservati in tutto il mondo a seguito di forti terremoti, dall’Alaska (nel 1964) alla Turchia (nel 1999) ed alcuni fenomeni sono documentati nella figura 1.


Figura 1: esempi di liquefazioni tratti da De Martini et al., 2012 in stampa
a) le macchie chiare corrispondono a vulcani di sabbia generati durante la sequenza sismica del 1810-1811 nella zona di New Madrid, Missouri, USA (Foto di S.F. Obermeier); b) vulcani di sabbia in un campo coltivato dopo il terremoto del 1979 nella Imperial Valley, California, USA; c) cedimento di un edificio dovuto a fenomeni di liquefazione prodotti dal terremoto del 1999 in Turchia (foto di A. Tertulliani); d) cedimento di numerosi edifici dovuto a fenomeni di liquefazione prodotti dal terremoto del 1964 in Giappone (foto della Collezione K.V. Steinbrugge)



Anche in Italia sono stati riportati fenomeni di liquefazione a seguito di forti eventi sismici come in occasione del terremoto del 1915 nella piana del Fucino, del 1980 in Irpinia sino all’ultimo terremoto avvenuto a L’Aquila nel 2009, dove vulcani di sabbia liquefatta sono comparsi nella piana del fiume Aterno. Anche in occasione del terremoto del 20 maggio 2012 numerosi fenomeni di liquefazione hanno interessato larghe porzioni della Pianura Padana (figura 2).

Figura 2: foto di un fenomeno di liquefazione nelle campagne di San Carlo avvenuto a seguito del terremoto del 20 maggio 2012; si noti come i vulcanetti di sabbia siano allineati lungo una frattura e come la sabbia abbia ricoperto le coltivazioni con uno spessore di circa 30 cm (foto del Gruppo Emergeo, http://portale.ingv.it/real-time-monitoring/emergeo)