Il monitoraggio e lo studio dei terremoti e delle faglie attive è possibile grazie ai dati registrati dalle reti sismiche. Quanto più queste sono fitte e ben posizionate rispetto alle aree di studio, tanto più accuratamente possono essere stimati i parametri dei terremoti (localizzazione epicentrale, profondità). Data la configurazione geografica dell’Italia, le conoscenze sulle caratteristiche delle aree sismiche dei nostri mari è limitata dalla mancanza di strumenti in mare, se si eccettuano alcune installazioni sulle isole (Eolie, Tremiti, ecc.).

Per questo motivo, oltre ai tentativi in corso da molti anni di installare strumenti di fondo mare collegati direttamente alla terraferma, dal 2018 è stato avviato uno studio di fattibilità per l’installazione di sismometri presso le piattaforme petrolifere presenti nei mari italiane.

Figura 2 – La piattaforma ROSPO Mare

Dopo numerosi test effettuati sui sensori sismici e sui collegamenti, il 23 gennaio 2020 è stata completata la prima installazione di un sismometro sul fondo della piattaforma petrolifera ROSPO MARE C (Figura 2), appartenente al campo estrattivo della concessione di coltivazione di idrocarburi B.C8.LF”, gestito dalla società Edison piattaforma Rospo Mare C (RSM-C), situata al largo della costa di Vasto (CH), nel mare Adriatico, a circa 10 miglia nautiche (18 km) dalla costa. Il sensore sismico è stato calato lungo il tubo conduttore (conductor pipe D) della piattaforma, fino a toccare il fondo marino ad una profondità di circa 94 m. Un conductor pipe è un tubo metallico rigido, del diametro interno di 600 millimetri, che parte dalla piattaforma e penetra nei sedimenti. La sua funzione è quella di instradare le macchine e i materiali necessari per la trivellazione di un pozzo petrolifero. I pipe che non ospitano pozzi contengono solamente acqua marina e sedimenti. Il pipe D di Rospo C si trovava esattamente in questa condizione, quando è stato scelto per la deposizione del sensore sismico INGV.

La nuova stazione sismica, iscritta al Registro internazionale delle reti sismiche con la sigla ROSPO, è equipaggiata con un sensore Trillium Compact OBS e un digitalizzatore Guralp DM24. I segnali sismici vengono trasformati in dati digitali direttamente sul fondo del mare e trasferiti via cavo fino alla sala di controllo della piattaforma, dove un acquisitore Guralp EAM-U li impacchetta, in formato miniSEED, e li rende accessibili tramite un server SEEDLink. La trasmissione dei dati fino a terra avviene grazie alle infrastrutture informatiche messe a disposizione da Edison. Una rete VPN, appositamente creata, permette ai computer della Sala di Sorveglianza Sismica INGV di Roma di raggiungere il server SEEDLink a bordo della piattaforma. L’architettura elettronica è mostrata in Figura 3.

Figura 4 – Sistema di installazione della stazione sismica in ambiente marino.

L’installazione di una stazione sismica in ambiente marino pone molte sfide tecnologiche. Per citare solo alcuni esempi, è necessario riuscire a controllare la deposizione dalla superficie, garantire un buon accoppiamento meccanico del sensore con i sedimenti e scongiurare l’infiltrazione dell’acqua negli apparati sottomarini.

L’intero sistema per questa installazione è stato progettato ad hoc presso l’OBS & Earth Lab di Gibilmanna dell’Osservatorio Nazionale Terremoti. Il sistema comprende un recipiente (vessel) a tenuta stagna, in materiale plastico (POM), capace di ospitare il DM24 e un disco di centraggio che permette di controllare la posizione del sensore rispetto all’asse del tubo (pipe) durante la deposizione. Il disco è dotato di un sistema di ancoraggio per il vessel, quindi queste due parti sono rigidamente connesse. Il sensore sismico Trillium Compact OBS nasce per applicazioni marine e non necessita di protezione dall’acqua. Durante la deposizione, la posizione del sensore è pochi metri al di sotto del disco e il suo peso è sorretto da un’apposita fune. Quando il sensore raggiunge il livello dei sedimenti la fune non è più in tensione e il sensore risulta meccanicamente disaccoppiato dal disco. Il sistema di installazione costituisce una novità assoluta per il settore e comprende un circuito idraulico in pressione che può essere azionato e tenuto sotto controllo dalla superficie. Il circuito termina con un ugello multigetto, posizionato al di sotto del sensore. L’acqua, tenuta ad una pressione di circa 12 bar da una pompa in superficie, genera dei getti in grado di smuovere i sedimenti in prossimità del sensore, scavando un foro all’interno del quale il sensore si inserisce. Al termine dell’installazione il circuito idraulico viene disattivato e i sedimenti, ricadendo sul sensore riacquistano gradualmente la compattezza originale. La Figura 4 mostra lo schema del sistema di deposizione, mentre la Figura 5 mostra due foto, una del disco di centraggio e del vessel all’ingresso del pipe, l’altra del sensore sismico durante un test del circuito idraulico poco prima della deposizione.

L’installazione e le procedure descritte risultano essere unici nello specifico settore in Europa. Lo scopo principale del progetto ROSPO MARE C è quello di aggiungere un nodo importante alla rete di monitoraggio nazionale, contribuendo a migliorare la localizzazione degli eventi che avvengono nel mare e sulla costa adriatica, iniziando così una graduale estensione in mare della Rete Sismica Nazionale. Esistono molte piattaforme petrolifere al largo delle coste italiane, che potrebbero fornire un’alternativa a basso costo per la deposizione di stazioni sottomarine autonome con trasmissione dei dati in real time. La disponibilità di una fonte di energia elettrica e di una connessione dati verso terra contribuisce notevolmente all’abbattimento dei costi e della logistica marina che sono sempre molto elevati proprio per l’ambiente difficile nel quale si opera.

Figura 5 – Il disco di centraggio e il vessel all’ingresso del pipe (a sinistra) e il sensore sismico durante un test poco prima della deposizione (a destra).

Auspicabilmente, questa prima installazione servirà a valutare quali opportunità le piattaforme possono offrire ai fini dell’espansione in mare della Rete Sismica Nazionale, quali siano i punti di forza e quali i margini di miglioramento.

Subito dopo la sua messa in esercizio la stazione di ROSPO ha registrato il forte terremoto di magnitudo 6.6 che ha colpito la Turchia il 24 gennaio alle ore 17:55 (Figura 6).

Figura 6 – Registrazione del terremoto in Turchia del 24 gennaio 2020 della stazione sismica ROSPO installata in fondo al mare. Le tre componenti sono la verticale in celeste, la componente orizzontale NS in giallo e quella EW in rosa.

Il pipe D di ROSPO MARE C ospita anche un altro apparato INGV, posizionato successivamente al sensore sismico, a quota -25 metri rispetto alla testa del pipe. Si tratta di una sonda multi‑parametrica per il monitoraggio di varie grandezze oceanografiche e geochimiche. La sonda, corredata di un sistema di acquisizione a bordo della piattaforma, è stata posizionata ed è gestita dai colleghi della sezione INGV di Palermo.

Le operazioni di deposizione hanno richiesto un’intensa collaborazione tra INGV ed Edison, che oltre a mettere a disposizione il pipe e l’infrastruttura informatica, ha prestato un supporto logistico e operativo di alto livello. Questa collaborazione prende le mosse dall’accordo quadro del 4 maggio 2018 tra il Ministero dello Sviluppo Economico (DGS-UNMIG), INGV e Assomineraria e dalla successiva convenzione tra DGS-UNMIG, INGV ed EDISON SpA, firmata il 17 maggio 2018.

a cura di Giuseppe D’Anna, OBS & Earth Lab di Gibilmanna dell’Osservatorio Nazionale Terremoti.