Una nuova galleria sotterranea parallela a una faglia naturale è stata costruita al BedrettoLab (ETH Zurigo) in Svizzera per osservare da vicino i processi che generano i terremoti[1].
Nel progetto FEAR, finanziato dal Consiglio Europeo della Ricerca con la collaborazione di ETH, INGV e RWTH, i ricercatori inietteranno acqua ad alta pressione per provocare microsismi controllati[2].
L’obiettivo è capire cosa avviene prima che inizi un sisma e cosa ne determina l’arresto, grazie a monitoraggi in tempo reale in una “finestra sotterranea” unica al mondo[1][2].
Una rivoluzionaria galleria parallela a una faglia naturale è stata costruita all’interno del BedrettoLab, il laboratorio di ricerca sotterraneo del Politecnico Federale di Zurigo (ETH) situato nel tunnel del Bedretto in Ticino, Svizzera[1][2].
Questa infrastruttura unica al mondo rappresenta un significativo avanzamento nella comprensione dei meccanismi sismici, permettendo agli scienziati di studiare da vicino come si origina, si propaga e si arresta un terremoto.
Il BedrettoLab: Un Laboratorio Sotterraneo d’Eccellenza
Il Bedretto Underground Laboratory for Geosciences and Geoenergies (BedrettoLab) è stato stabilito nel 2018 nel tunnel del Bedretto esistente, con una copertura media di roccia di 1000 metri[3][2].
Questo laboratorio è progettato per colmare il divario di conoscenze tra gli esperimenti di laboratorio su piccola scala e i fenomeni sismici su scala di bacino, permettendo esperimenti meso-scala in situ controllabili su masse rocciose di dimensioni ettometriche[3].
La caratterizzazione multidisciplinare del laboratorio ha rivelato tre unità distinte: una zona di faglia centrale circondata da due unità relativamente intatte.
Questa zona di faglia centrale rappresenta una caratteristica rappresentativa del sito, poiché strutture simili si ripetono ogni diverse centinaia di metri lungo il tunnel[2].
Il Progetto FEAR: Attivazione di Faglie e Rotture Sismiche
Gli esperimenti innovativi sono condotti nell’ambito del progetto FEAR (Fault Activation and Earthquake Rupture), finanziato dal Consiglio Europeo della Ricerca[1][4]. Questo progetto internazionale coinvolge:
- ETH di Zurigo (Svizzera)
- Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) (Italia)
- Università RWTH di Aquisgrana (Germania)[1]
L’obiettivo principale del progetto FEAR è indurre scivolamenti di faglia e sismicità per terremoti con magnitudo fino a 1.0, migliorando al contempo il monitoraggio e il controllo degli esperimenti di iniezione di fluidi[4].
Metodologia Sperimentale Innovativa
Il team di ricerca utilizza iniezioni di acqua ad alta pressione per innescare piccoli movimenti di faglia controllati[1]. Questa tecnica permette di:
- Monitorare in tempo reale i processi di attivazione delle faglie
- Studiare la propagazione delle rotture sismiche
- Analizzare i meccanismi di arresto dei terremoti
- Acquisire dati fondamentali per comprendere i precursori sismici
Caratterizzazione della Faglia Target
La selezione e caratterizzazione della faglia obiettivo ha richiesto un approccio multidisciplinare che ha impiegato[4]:
- Mappatura geologica strutturale
- Telerilevamento
- Perforazioni esplorative e carotaggi
- Radar a penetrazione nel terreno
- Indagini di laboratorio
La faglia selezionata è una zona di taglio duttile-fragile larga diversi metri con un volume intensamente fratturato che si estende per oltre 100 metri. Il suo orientamento nel campo di stress in situ favorisce la riattivazione in regimi normali o trascorrenti[4].
Quesiti Scientifici Fondamentali
Il progetto mira a rispondere a due delle domande più importanti della sismologia[1]:
- Cosa accade poco prima dell’inizio di un terremoto? – Lo studio dei precursori sismici e dei processi di nucleazione
- Cosa ne provoca l’arresto? – I meccanismi che determinano la fine della rottura sismica
Significato per la Ricerca Speleologica e Geofisica
Questo progetto rappresenta un’importante innovazione metodologica per la geofisica applicata e ha implicazioni significative per:
- Valutazione del rischio sismico in aree carsiche e sotterranee
- Stabilità delle cavità naturali e artificiali durante eventi sismici
- Monitoraggio delle deformazioni in ambienti ipogei
- Comprensione dell’interazione tra sistemi carsici e attività sismica
Prospettive Future
Gli esperimenti di attivazione sismica sono iniziati nella primavera del 2024[4], rappresentando una nuova era nella ricerca sismologica sperimentale.
I risultati ottenuti dal BedrettoLab contribuiranno significativamente alla comprensione dei processi sismogenetici e al miglioramento dei modelli di previsione del rischio sismico.
Questa finestra sotterranea unica nel suo genere apre nuove frontiere nella ricerca geofisica, offrendo opportunità senza precedenti per osservare e comprendere i complessi meccanismi che governano i terremoti, con importanti ricadute per la sicurezza delle infrastrutture sotterranee e la protezione civile.
Glossario essenziale
- BedrettoLab: laboratorio sotterraneo in Ticino (Svizzera) dell’ETH Zurigo per esperimenti geoscientifici in roccia profonda.
- Faglia: frattura della crosta terrestre lungo cui avviene uno scorrimento relativo delle rocce.
- Zona di faglia: volume fratturato e deformato che circonda il piano di faglia.
- Nucleazione: fase iniziale in cui una rottura sismica comincia a propagarsi.
- Arresto della rottura: processo fisico che ferma la propagazione del terremoto.
- Iniezione di fluidi: immissione controllata di acqua ad alta pressione in roccia per modificare pressioni e attrito.
- Pressurizzazione: aumento della pressione del fluido nei pori della roccia che facilita lo scorrimento.
- Microsisma: evento sismico molto piccolo, spesso non avvertibile in superficie.
- Sismicità indotta: terremoti o microeventi provocati da attività umane (es. iniezioni).
- Monitoraggio in tempo reale: acquisizione continua di dati (sismici, deformativi, pressioni) durante gli esperimenti.
- Strumentazione in situ: sensori installati direttamente in galleria/foro (sismometri, geofoni, fibre ottiche, estensimetri).
- Campo di sforzo: distribuzione delle tensioni che agiscono nella crosta in una data area.
- Attrito di faglia: resistenza allo scorrimento lungo il piano di faglia.
- Propagazione della rottura: avanzamento della frattura durante un terremoto.
- Magnitudo: misura dell’energia rilasciata da un evento sismico.
- ERC (Consiglio Europeo della Ricerca): ente che finanzia progetti di ricerca di frontiera.
- Progetto FEAR: programma sperimentale “Fault Activation and Earthquake Rupture” su attivazione di faglie e dinamica dei terremoti.
- Carotaggio: prelievo di campioni cilindrici di roccia per analisi in laboratorio.
- Geofoni/sismometri: sensori che rilevano vibrazioni e onde sismiche.
- Fibre ottiche distribuite: tecnologia che misura deformazioni e temperatura lungo un cavo per monitorare la roccia.
Fonti
[1] In Svizzera una “finestra sotterranea” per studiare da vicino le faglie che generano i terremoti – Corriere Nazionale https://www.corrierenazionale.it/2025/08/29/in-svizzera-una-finestra-sotterranea-per-studiare-da-vicino-le-faglie-che-generano-i-terremoti/
[2] Multi-disciplinary characterizations of the BedrettoLab – a new underground geoscience research facility https://se.copernicus.org/articles/13/301/2022/
[3] Multi-disciplinary characterizations of the BedrettoLab – a new underground geoscience research facility https://se.copernicus.org/articles/13/301/2022/se-13-301-2022.pdf
[4] Selection and characterization of the target fault for fluid-induced activation and earthquake rupture experiments https://se.copernicus.org/articles/15/1087/2024/
[5] Multi-disciplinary characterizations of the Bedretto Lab – a unique underground geoscience research facility https://se.copernicus.org/preprints/se-2021-109/se-2021-109.pdf
[6] Multi-Disciplinary Monitoring Networks for Mesoscale Underground Experiments: Advances in the Bedretto Reservoir Project https://www.mdpi.com/1424-8220/23/6/3315/pdf?version=1679402029
[7] Multi-Disciplinary Monitoring Networks for Mesoscale Underground Experiments: Advances in the Bedretto Reservoir Project https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10059794/
[8] AiiDAlab – an ecosystem for developing, executing, and sharing scientific workflows https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S092702562030656X
[9] Targeting DDX3X Helicase Activity with BA103 Shows Promising Therapeutic Effects in Preclinical Glioblastoma Models https://www.mdpi.com/2072-6694/13/21/5569/pdf
[10] Automated Prototype for Bombyx mori Cocoon Sorting Attempts to Improve Silk Quality and Production Efficiency through Multi-Step Approach and Machine Learning Algorithms https://www.mdpi.com/1424-8220/23/2/868/pdf?version=1673505874
[11] A New Strategy for Glioblastoma Treatment: In Vitro and In Vivo Preclinical Characterization of Si306, a Pyrazolo[3,4-d]Pyrimidine Dual Src/P-Glycoprotein Inhibitor https://www.mdpi.com/2072-6694/11/6/848/pdf
[12] Potent In Vitro Activity of Citrus aurantium Essential Oil and Vitis vinifera Hydrolate Against Gut Yeast Isolates from Irritable Bowel Syndrome Patients—The Right Mix for Potential Therapeutic Use https://www.mdpi.com/2072-6643/12/5/1329/pdf
[13] Antimicrobial and Antibiofilm Properties of Graphene Oxide on Enterococcus faecalis https://www.mdpi.com/2079-6382/9/10/692/pdf
[14] Novel Biomarkers of Mastitis in Goat Milk Revealed by MALDI-TOF-MS-Based Peptide Profiling https://www.mdpi.com/2079-7737/9/8/193/pdf
[15] Comparison of large-angle production of charged pions with incident protons on cylindrical long and short targets http://cds.cern.ch/record/1204654/files/e065204.pdf
[16] Large-angle production of charged pions with incident pion beams on nuclear targets http://cds.cern.ch/record/1189068/files/e065207.pdf
[17] Photocathode characterisation for robust PICOSEC Micromegas
precise-timing detectors https://arxiv.org/html/2407.09953v1
[18] Polarization Characterization of Soft X-Ray Radiation at FERMI FEL-2 https://www.mdpi.com/2304-6732/4/2/29/pdf?version=1491963588
[19] Differential angiogenesis of bone and muscle endothelium in aging and inflammatory processes https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9889796/
[20] Chemico-Biological Characterization of Torpedino Di Fondi® Tomato Fruits: A Comparison with San Marzano Cultivar at Two Ripeness Stages https://www.mdpi.com/2076-3921/9/10/1027/pdf
[21] Graphene Oxide-Linezolid Combination as Potential New Anti-Tuberculosis Treatment https://www.mdpi.com/2079-4991/10/8/1431/pdf
[22] On the G?Quadruplex Binding of a New Class of Nickel(II), Copper(II), and Zinc(II) Salphen?Like Complexes https://iris.unipa.it/bitstream/10447/492617/5/EJIC_2021_1332.pdf
[23] Control of the polarization of a vacuum-ultraviolet, high-gain, free-electron laser. http://link.aps.org/pdf/10.1103/PhysRevX.4.041040
[24] Surface ruptures following the 30 October 2016 Mw 6.5 Norcia earthquake, central Italy https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/17445647.2018.1441756?needAccess=true
[25] The sharp turn: Backward rupture branching during the 2023 Mw 7.8 Kahramanmara? (Türkiye) earthquake https://seismica.library.mcgill.ca/article/download/1083/1221
[26] Dual control of fault intersections on stop-start rupture in the 2016 Central Italy seismic sequence https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0012821X18304588
[27] (Mw 6.0): preliminary results https://www.annalsofgeophysics.eu/index.php/annals/article/download/7197/6635
[28] EUCENTRE and seismic emergency: technical preparedness activities and response after the central Italy earthquake http://www.casopis-gradjevinar.hr/assets/Uploads/JCE-73-2021-4-5-3049-EN.pdf
[29] Multi?Scale Rupture Growth With Alternating Directions in a Complex Fault Network During the 2023 South?Eastern Türkiye and Syria Earthquake Doublet https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdfdirect/10.1029/2023GL103480
[30] LASSCI2009.2: layered earthquake rupture forecast model for central Italy, submitted to the CSEP project https://www.annalsofgeophysics.eu/index.php/annals/article/download/4847/4908
[31] The Alto Tiberina Near Fault Observatory (northern Apennines, Italy) https://www.annalsofgeophysics.eu/index.php/annals/article/download/6426/6371
[32] Dynamics of episodic supershear in the 2023 M7.8
Kahramanmara\c{s}/Pazarcik earthquake, revealed by near-field records and
computational modeling http://arxiv.org/pdf/2305.01825.pdf
[33] Style of faulting of expected earthquakes in Italy as an input for seismic hazard modeling https://nhess.copernicus.org/articles/20/3577/2020/nhess-20-3577-2020.pdf
[34] Which Fault Threatens Me Most? Bridging the Gap Between Geologic Data-Providers and Seismic Risk Practitioners https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2020.626401/pdf
[35] Sub- and super-shear ruptures during the 2023 Mw 7.8 and Mw 7.6 earthquake doublet in SE Türkiye https://seismica.library.mcgill.ca/article/download/387/521
[36] Rupture Dynamics of Cascading Earthquakes in a Multiscale Fracture Network https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdfdirect/10.1029/2023JB027578
[37] The MCS intensity distribution of the devastating 24 August 2016 earthquake in central Italy (MW 6.2) https://www.annalsofgeophysics.eu/index.php/annals/article/download/7287/6618
[38] Simulation?based characterization of the variability of earthquake risk to buildings in the near?field https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdfdirect/10.1002/eqe.4007
[39] Integrating faults and past earthquakes into a probabilistic seismic hazard model for peninsular Italy https://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/17/2017/2017/nhess-17-2017-2017.pdf
[40] Fault System-Based Probabilistic Seismic Hazard Assessment of a Moderate Seismicity Region: The Eastern Betics Shear Zone (SE Spain) https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2020.579398/pdf
[41] Earthquake Rupture Forecasts for the MPS19 Seismic Hazard Model of Italy https://www.annalsofgeophysics.eu/index.php/annals/article/download/8608/7347
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[60] Seismic risk mitigation at Campi Flegrei in volcanic unrest https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11612255/
[61] Enhanced Photoelectrochemical Water Splitting at Hematite Photoanodes by Effect of a NiFe-Oxide co-Catalyst https://www.mdpi.com/2073-4344/10/5/525/pdf
[62] EUSEDcollab: a network of data from European catchments to monitor net soil erosion by water https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10403541/
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[64] Monitoring of Surface Temperature on Parco delle Biancane (Italian Geothermal Area) Using Optical Satellite Data, UAV and Field Campaigns https://www.mdpi.com/2072-4292/12/12/2018/pdf
[65] Rapid response seismic networks in Europe: lessons learnt from the L’Aquila earthquake emergency https://www.annalsofgeophysics.eu/index.php/annals/article/download/4953/5376
[66] Black Soldier Meal in Feed Could Adversely Affect Organic Broiler Meat Quality When Used for the Total or Half Replacement of Diet Proteins https://www.mdpi.com/2674-1164/3/2/7/pdf?version=1711081614
[67] First results on new helium based eco-gas mixtures for the Extreme
Energy Events Project https://arxiv.org/pdf/2408.01802.pdf
[68] Maria Chiara Carrozza https://edizionicafoscari.unive.it/it/edizioni/riviste/lei/2023/10/maria-chiara-carrozza/
[69] Burst-like swarms in the Campi Flegrei caldera accelerating unrest from 2021 to 2024 https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11814350/
[70] A Roadmap for Craft Understanding, Education, Training, and Preservation https://www.mdpi.com/2571-9408/6/7/280/pdf?version=1689326402