Zobrazenie na čítanie

Isotopi come Bussola per le Acque Sotterranee dell’Appennino Centrale

Apríl 29^th 2026 at 07:00

Uno studio sugli acquiferi di Genzana–Greco, Morrone e Marsicano mostra come la firma chimica dell’acqua riveli percorsi, tempi di circolazione e zone di ricarica dei sistemi carsici abruzzesi

Tracciare l’Acqua Invisibile con i Segni che Porta con Sé

Dove nasce l’acqua che emerge da una sorgente appenninica? Da quale quota si è infiltrata? Quanto tempo ha impiegato a percorrere il sottosuolo prima di affiorare? Queste domande, centrali per la gestione delle risorse idriche, trovano risposta in un nuovo studio pubblicato ad aprile 2026 sulla rivista scientifica Hydrology (MDPI).mdpi

I ricercatori Alessia Di Giovanni e Sergio Rusi hanno analizzato tre sistemi acquiferi carbonatici dell’Abruzzo — Monti Genzana–Greco, Monte Morrone e Monti Marsicano — combinando la lettura degli isotopi naturali dell’acqua con misure idrologiche dirette sul campo. Il titolo dello studio è The Contribution of Natural Isotopes in Understanding Groundwater Circulation: Case Studies in Carbonate Aquifers of Central Apennines.mdpi

L’idea di fondo è semplice nella logica, ma sofisticata nella pratica. L’acqua piovana che cade in quota porta con sé una “firma” chimica diversa da quella che cade in pianura. Le molecole d’acqua più leggere — quelle con ossigeno-16 e idrogeno ordinario — evaporano più facilmente e dunque raggiungono le quote alte, dove cadono come pioggia o neve. Le molecole con ossigeno-18 e deuterio (idrogeno pesante) precipitano prima, a quote più basse. Misurando queste proporzioni nell’acqua di una sorgente, i ricercatori risalgono alla quota media da cui si è ricaricato l’acquifero.mdpi+1

Tre Acquiferi Carbonatici sotto la Lente degli Isotopi

L’Appennino centrale abruzzese ospita alcuni degli acquiferi carbonatici più produttivi d’Italia. Le rocce calcaree mesozoiche, intensamente fratturate dalla tettonica e percorse da condotti carsici, accumulano grandi volumi d’acqua e li rilasciano attraverso sorgenti che alimentano fiumi, acquedotti e riserve idriche regionali. Gli acquiferi carsici forniscono circa il 40% dell’acqua potabile nazionale.scintilena+2

Nel caso dei Monti Genzana–Greco, lo studio ha messo a confronto due sorgenti: l’Acquachiara e la Germina, quest’ultima non documentata in letteratura precedente. L’analisi isotopica ha stabilito che la sorgente Acquachiara si ricarica dalle aree carbonatiche di alta quota del massiccio, escludendo contributi dai depositi alluvionali della piana sottostante. La sorgente Germina, invece, condivide la stessa area di ricarica della sorgente Capolaia, rivelando una connessione idraulica sotterranea tra le due emergenze.mdpi

Per il Monte Morrone, la ricerca ha quantificato gli scambi tra l’acquifero carbonatico e il fiume Pescara nelle Gole di Popoli. I dati isotopici confermano che la ricarica avviene nel settore centro-meridionale del massiccio, a quote medie ed elevate, e che la sorgente Giardino rappresenta il punto di scarico basale principale. I guadagni di portata del Pescara lungo le Gole sono un’emergenza diretta dell’acquifero, non un contributo superficiale.mdpi

Il terzo caso riguarda i Monti Marsicano e la presenza del Lago di Scanno, un grande lago di sbarramento immerso nei carbonati. Lo studio ha chiarito il ruolo del lago nell’equilibrio idrico locale, distinguendo le acque lacustri — che subiscono evaporazione e si arricchiscono in isotopi pesanti — dalle acque di infiltrazione diretta delle precipitazioni.mdpi

Ossigeno-18, Deuterio, Trizio: Cosa Racconta Ogni Isotopo

Gli isotopi stabili dell’acqua (ossigeno-18 e deuterio) indicano dove si è ricaricato l’acquifero, sfruttando il gradiente altimetrico delle precipitazioni. Negli Appennini, il valore di ?¹?O diminuisce di circa 0.15–0.25 per mille ogni 100 metri di quota guadagnati. Conoscere la firma isotopica di una sorgente equivale dunque a leggere la quota da cui proviene la sua acqua.downloads.hindawi

Il trizio (³H) è invece un isotopo radioattivo dell’idrogeno, con un’emivita di circa 12,3 anni. Entra nel ciclo idrologico attraverso le precipitazioni e decade nel tempo. La sua concentrazione nell’acqua di una sorgente permette di stimare il tempo medio di transito — cioè quanto a lungo l’acqua è rimasta nel sottosuolo prima di emergere. Acque con trizio elevato sono giovani, di ricarica recente. Acque con trizio basso o assente indicano circuiti lunghi, di decenni o più.scintilena

Combinando i due strumenti con le misure di portata, i ricercatori ottengono un quadro completo: sapere dove si ricarica l’acqua, da quanto tempo circola e quanto contribuisce al bilancio idrico di ciascuna sorgente.mdpi

Bacino Superficiale e Bacino Sotterraneo Non Coincidono Mai

Uno dei messaggi più rilevanti dello studio riguarda la frequente divergenza tra il bacino idrografico superficiale — quello che si delimita su una carta topografica seguendo i crinali — e il bacino di alimentazione sotterraneo reale. Nei sistemi carbonatici fratturati, l’acqua può percorrere percorsi sotterranei che attraversano discontinuità tettoniche, passando sotto crinali apparenti e riemergendo in vallate adiacenti.scintilena+1

Questa divergenza ha implicazioni concrete per la gestione delle risorse idriche. Delimitare correttamente le zone di protezione di una sorgente richiede di conoscere il bacino idrogeologico reale, non quello morfologico. Le normative europee in materia — Direttiva 2000/60/CE e Direttiva 2006/118/CE — impongono la definizione di zone di protezione attorno alle sorgenti captate, ma la loro efficacia dipende dalla qualità delle informazioni disponibili sulla circolazione sotterranea.vulnerabilita-aree-carsiche.txt scintilena

Un Metodo Non Invasivo per Sistemi Difficili da Monitorare

I sistemi carsici dell’Appennino sono notoriamente difficili da investigare con metodi tradizionali. Le prove di pompaggio incontrano la variabilità locale della permeabilità. I traccianti artificiali richiedono autorizzazioni, attrezzature e tempi lunghi. Le sorgenti stesse presentano regimi di portata molto irregolari, con variazioni di ordini di grandezza tra magra e piena.scintilena

Gli isotopi naturali rappresentano uno strumento non invasivo e relativamente accessibile. Non richiedono l’immissione di sostanze esterne nel sistema, sono già presenti nell’acqua e registrano la storia idrologica della molecola d’acqua stessa. La metodologia adottata da Di Giovanni e Rusi è replicabile su altri acquiferi carbonatici dell’Appennino e delle catene montuose italiane, contribuendo a costruire una base conoscitiva più solida per la gestione delle risorse idriche in aree dove l’acqua sotterranea è una risorsa strategica.mdpi

Cambiamento Climatico e Ricarica degli Acquiferi

L’interesse per questi studi cresce in un contesto segnato dal cambiamento climatico. La riduzione del manto nevoso sulle quote appenninine e la variazione del regime pluviometrico incidono direttamente sulle modalità e sull’entità della ricarica degli acquiferi carbonatici. Le nevicate tardive e la loro fusione lenta in primavera rappresentano tradizionalmente un momento chiave per la ricarica degli acquiferi di alta quota.scintilena

Disporre di dati isotopici aggiornati su dove e quando avviene la ricarica permette di costruire modelli predittivi più accurati sull’evoluzione futura della disponibilità idrica. Per le sorgenti che alimentano gli acquedotti di centri abitati, conoscere i tempi di transito e la vulnerabilità del bacino di ricarica è una premessa indispensabile per decisioni gestionali tempestive.

Riferimento bibliografico
Di Giovanni, A.; Rusi, S. The Contribution of Natural Isotopes in Understanding Groundwater Circulation: Case Studies in Carbonate Aquifers of Central Apennines. Hydrology 2026, 13, 109. https://doi.org/10.3390/hydrology13040109

Lo studio di Di Giovanni & Rusi (2026).

Lo studio originale analizza tre acquiferi carbonatici abruzzesi utilizzando isotopi naturali (¹?O, deuterio, trizio) integrati con misure idrologiche. I principali risultati per ciascun caso:

Monti Genzana–Greco: gli isotopi stabili rivelano che la sorgente Acquachiara si ricarica dalle aree carbonatiche d’alta quota (escludendo i depositi alluvionali locali), mentre la sorgente Germina e la sorgente Capolaia condividono un settore di ricarica comune.
Monte Morrone: la firma isotopica e il trizio confermano la ricarica nel settore centro-meridionale del massiccio e quantificano i guadagni sotterranei del fiume Pescara nelle Gole di Popoli, identificando la sorgente Giardino come punto di scarico basale principale.
Monti Marsicano: viene chiarito il ruolo idrologico del Lago di Scanno nell’equilibrio idrico dell’acquifero.

Cosa rende prezioso l’approccio isotopico: gli isotopi stabili (?¹?O, ?D) tracciano la quota di ricarica sfruttando l’effetto altimetrico delle precipitazioni, il trizio stima il tempo di circolazione sotterranea, mentre le misure di portata quantificano i flussi. Questa combinazione risolve ambiguità che nessun singolo metodo può sciogliere, compresi i frequenti casi in cui il bacino idrogeologico sotterraneo non coincide con quello superficiale.

Come si Muove l’Acqua negli Acquiferi Carbonatici dell’Appennino Centrale

Studio approfondito basato su Di Giovanni, A.; Rusi, S. — Hydrology 2026, 13, 109

Sintesi

Un nuovo studio scientifico pubblicato sulla rivista Hydrology (MDPI) ad aprile 2026 affronta con rigore metodologico una delle domande fondamentali dell’idrogeologia appenninica: dove si ricaricano gli acquiferi carbonatici dell’Appennino centrale, quanto tempo ci impiega l’acqua a percorrere il sottosuolo e come raggiunge infine le sorgenti? I ricercatori Alessia Di Giovanni e Sergio Rusi combinano analisi degli isotopi naturali dell’acqua (ossigeno-18, deuterio, trizio) con misure idrologiche di campo su tre sistemi acquiferi dell’Abruzzo: i Monti Genzana–Greco, il Monte Morrone e i Monti Marsicano. I risultati, caso per caso, ridisegnano la comprensione di questi sistemi idrici regionali e offrono uno schema interpretativo esportabile ad altri contesti carbonatici complessi.[1]

Il Contesto: Gli Acquiferi Carbonatici dell’Appennino Centrale

Struttura geologica e idrostrutturale

L’Appennino centrale, e in particolare la regione abruzzese, è caratterizzato da imponenti massicci carbonatici mesozoici — calcari e dolomie del Cretacico e del Giurassico — organizzati in falde di sovrascorrimento. Questi rilievi costituiscono i principali acquiferi dell’Italia centrale, la cui permeabilità è di natura secondaria: deriva cioè non dalla porosità della roccia, bensì dalla fitta rete di fratture tettoniche e dai condotti di dissoluzione carsica sviluppatisi nel corso di milioni di anni.[2][3][4]

La struttura tipica di un acquifero carbonatico appenninico prevede una zona insatura (o vadosa) superiore, dove l’acqua percorre vie prevalentemente verticali attraverso fratture e condotti parzialmente riempiti d’aria, e una zona satura inferiore, dove tutti i vuoti sono pieni d’acqua e la circolazione è principalmente orizzontale verso i punti di emergenza. In Abruzzo le aree carsiche occupano oltre il 35% del territorio regionale e i grandi massicci carbonatici — Gran Sasso, Maiella, Morrone, Velino-Sirente, Marsicano, Monte Greco — alimentano alcune delle sorgenti più importanti d’Italia.[5][6][2]

Importanza idrica regionale e nazionale

Gli acquiferi carsici forniscono circa il 40% dell’acqua potabile nazionale. Il patrimonio idrico carsico italiano è stimato intorno a 410 milioni di metri cubi all’anno. In Abruzzo, lungo i margini basali dei massicci carbonatici, emergono numerose sorgenti molto produttive: le Sorgenti del Pescara ai piedi del Monte Morrone, le Sorgenti del Verde a Fara San Martino sul versante orientale della Maiella, le Sorgenti del Tirino alimentate dal Gran Sasso. La corretta identificazione delle zone di ricarica, dei percorsi sotterranei e dei tempi di circolazione è quindi essenziale non solo per la ricerca scientifica, ma per la gestione sostenibile di risorse idriche strategiche.[7][8][6][2]

Metodologia: Isotopi Naturali come Traccianti dell’Acqua

Il principio degli isotopi stabili (?¹?O e ?D)

L’acqua è composta da molecole che possono contenere isotopi pesanti o leggeri dell’ossigeno e dell’idrogeno. Le molecole leggere (con ossigeno-16 e idrogeno ordinario) evaporano più facilmente, mentre le molecole pesanti (con ossigeno-18 e deuterio, ²H) tendono a precipitare prima. Questo comportamento genera un effetto altimetrico sistematico: le precipitazioni che cadono ad alta quota, dove le nuvole si sono già impoverite di isotopi pesanti, hanno composizioni isotopiche più impoverite (valori di ?¹?O e ?D più negativi) rispetto a quelle di pianura. Ogni sorgente, quindi, porta la “firma” isotopica dell’altitudine media della propria zona di ricarica.[9][10]

Misurando la composizione isotopica dell’acqua alle sorgenti e conoscendo il gradiente altimetrico locale (tipicamente tra –0.15 e –0.25 ‰ per 100 m per il ?¹?O negli Appennini), è possibile risalire alla quota media di ricarica dell’acquifero. Questo approccio, consolidato nella letteratura internazionale, diventa particolarmente potente quando la firma isotopica delle acque sotterranee è confrontata con quella delle precipitazioni locali e delle acque superficiali.[11][10][12]

Il trizio (³H) come indicatore del tempo di circolazione

Il trizio è un isotopo radioattivo dell’idrogeno (³H, emivita ? 12,3 anni) prodotto naturalmente in atmosfera e immesso nelle precipitazioni. La sua concentrazione nelle acque sotterranee diminuisce in funzione del tempo trascorso dall’infiltrazione: acque giovani, che si sono ricaricate pochi anni fa, mostrano concentrazioni di trizio relativamente elevate, mentre acque più “vecchie” presentano concentrazioni decrescenti. L’analisi del trizio permette quindi di stimare il tempo medio di residenza o tempo di transito medio dell’acqua nell’acquifero — un’informazione critica per valutare la vulnerabilità alle contaminazioni e la capacità di rinnovamento della risorsa idrica.[13]

L’approccio integrato dello studio

La forza dello studio di Di Giovanni e Rusi risiede nell’integrazione tra dati isotopici e misure idrologiche dirette sul campo. I soli isotopi stabili indicano dove si ricarica l’acqua, il trizio indica da quanto tempo è in circolazione, mentre le misure di portata delle sorgenti e dei fiumi quantificano quanto contribuisce ciascuna componente al bilancio idrico complessivo. Questo approccio multiparametrico risolve ambiguità che i singoli metodi, presi separatamente, non potrebbero chiarire.[1]

I Tre Casi di Studio

1. Acquifero dei Monti Genzana–Greco: Attribuire le Sorgenti

L’acquifero dei Monti Genzana–Greco, nella parte meridionale dell’Abruzzo, è stato esaminato per chiarire le fonti di alimentazione di due sorgenti: la sorgente Acquachiara e la sorgente Germina, quest’ultima non precedentemente documentata in letteratura.[1]

La domanda centrale dello studio in questo caso era se la ricarica di queste sorgenti avvenga a livello locale — ad esempio da depositi alluvionali di bassa quota nelle piane intermontane adiacenti — oppure dal massiccio carbonatico vero e proprio, a quote più elevate. L’analisi isotopica ha fornito una risposta articolata:

La sorgente Germina, insieme alla già nota sorgente Capolaia, mostra una composizione isotopica coerente con un settore di ricarica comune, situato a quota intermedia sul massiccio. Questo implica una connessione idraulica tra le due sorgenti attraverso il sistema fratturato dei carbonati.[1]
La sorgente Acquachiara presenta invece una firma isotopica significativamente più impoverita, corrispondente a quote di ricarica più elevate — le parti centrali e alte del massiccio carbonatico — escludendo contributi significativi dai depositi alluvionali di bassa quota.[1]

Questo risultato ha implicazioni pratiche dirette: la protezione della sorgente Acquachiara deve estendersi alle aree di ricarica d’alta quota, non liminarsi alla piana circostante.

2. Acquifero del Monte Morrone: Quantificare le Perdite nel Pescara

Il Monte Morrone, che si eleva fino a oltre 2.000 m s.l.m. a est di Sulmona, è uno dei massicci carbonatici più studiati dell’Appennino centrale. Le Sorgenti del Pescara a Popoli rappresentano uno dei punti di emergenza principali di questo acquifero, ma la quantificazione dei contributi sotterranei al fiume Pescara lungo le Gole di Popoli era rimasta incerta.[2][1]

Lo studio ha affrontato due questioni:

Quantificare i guadagni di portata del fiume Pescara lungo le Gole di Popoli, dove il fiume scorre a diretto contatto con i carbonati del Morrone.
Confrontare la composizione isotopica delle sorgenti distribuite lungo il massiccio con quella della sorgente basale principale — la sorgente Giardino — per delimitare il bacino di alimentazione sotterraneo.

I risultati isotopici (isotopi stabili e trizio) confermano che la ricarica dell’acquifero avviene prevalentemente nel settore centro-meridionale del massiccio, a quote medio-alte. La firma isotopica della sorgente Giardino e delle sorgenti minori è compatibile con quote di ricarica elevate, escludendo apporti significativi dalle acque superficiali del Pescara. I guadagni di portata lungo le Gole di Popoli risultano essere un punto di emergenza primario dell’acquifero, confermando che la comunicazione tra il carbonato e il fiume è diretta e quantitativamente rilevante.[1]

3. Acquifero dei Monti Marsicano: Il Ruolo del Lago di Scanno

Il terzo caso di studio affronta un tema di particolare complessità per la presenza del Lago di Scanno, un grande lago di sbarramento localizzato nel cuore dei Monti Marsicano, in una delle zone paesaggisticamente più suggestive dell’Abruzzo interno. La domanda scientifica era: in che modo il lago interagisce con l’acquifero carbonatico circostante? Il lago perde acqua verso il sottosuolo, oppure riceve apporti dall’acquifero? E qual è la composizione isotopica delle acque sotterranee circostanti rispetto a quelle lacustri?[1]

L’analisi isotopica degli isotopi stabili permette di distinguere le acque lacustri — che subiscono evaporazione e si arricchiscono in isotopi pesanti — dalle acque di infiltrazione diretta delle precipitazioni, che non subiscono tale arricchimento. Il trizio consente di confrontare la “giovinezza” delle diverse componenti idriche. I risultati dello studio chiariscono il ruolo idrologico del lago nell’equilibrio idrico locale e nella circolazione sotterranea dei Marsicano, un’informazione fondamentale per la gestione di un ecosistema lacustre e acquifero strettamente interconnessi.[1]

Il Significato degli Isotopi: Approfondimento Metodologico

Diagramma ?¹?O–?D e retta meteorica mondiale

Le analisi isotopiche degli acquiferi vengono tradizionalmente rappresentate su un diagramma in cui sull’asse x si riporta il ?¹?O e sull’asse y il ?D (?deuterio). Le acque meteoriche globali si distribuiscono lungo la cosiddetta Retta Meteorica Mondiale (GMWL: ?D = 8 × ?¹?O + 10), definita da Craig nel 1961. Le acque sotterranee degli acquiferi carbonatici ben ricaricati da precipitazioni si dispongono generalmente lungo questa retta o vicino ad essa, a meno che non subiscano processi di evaporazione, miscelazione con acque di diversa origine o interazione con rocce evaporitiche.[14][12]

Scostamenti dalla retta meteorica indicano:

Arricchimento isotopico (valori di ?¹?O e ?D più positivi del previsto): indice di evaporazione superficiale delle acque prima o durante l’infiltrazione.
Impoverimento anomalo: potrebbe indicare contributi di acque di quota molto elevata o di acque di fusione nivale.
Allineamento su rette di miscelazione: segnala la mescolanza tra acque di due o più componenti con firme isotopiche diverse.

La “quota di ricarica” come strumento diagnostico

Il gradiente isotopico altitudinale nelle precipitazioni appennine è tipicamente compreso tra –0.15 e –0.25 ‰ per 100 m di quota per il ?¹?O. Misurando la composizione isotopica di una sorgente e conoscendo il gradiente locale ricavato da stazioni pluviometriche campionate a diverse quote, si può stimare la quota media di ricarica secondo la formula:[10]

[ h_{\text{ricarica}} = h_{\text{rif}} + \frac{\delta^{18}O_{\text{sorgente}} – \delta^{18}O_{\text{rif}}}{\nabla_{\delta^{18}O}} ]

dove ( \nabla_{\delta^{18}O} ) è il gradiente altitudinale locale (‰/100 m) e ( h_{\text{rif}} ) è la quota di riferimento. Questa stima fornisce la quota media ponderata della zona di ricarica, che può differire significativamente dal bacino imbrifero superficiale.

Trizio e modelli di transito

Il trizio entra nel ciclo idrologico attraverso le precipitazioni. La concentrazione tritio in un’acqua sotterranea può essere modellata attraverso diversi modelli di flusso:[13]

Modello a pistoni (piston flow): tutta l’acqua ha lo stesso tempo di transito. Applicabile a sistemi semplici e acquiferi a flusso laminare.
Modello a miscelazione (exponential mixing): il sistema è un serbatoio ben miscelato. Comune negli acquiferi carsici fratturati con ampie zone sature.
Modelli ibridi: combinano le due componenti e sono spesso i più realistici per gli acquiferi carbonatici complessi, dove coesistono una componente rapida (nei condotti) e una lenta (nella matrice fessurata).

La concentrazione attuale di trizio nelle precipitazioni italiane è vicina ai valori pre-atomici (1–3 UT), dopo il picco degli anni ’60 causato dai test nucleari atmosferici. Le acque con trizio molto basso o assente possono essere “vecchie” (> 50 anni di transito), mentre acque con trizio moderato indicano tempi medi di qualche decennio.[13]

Perché i Carbonati Appenninici sono Sistemi Così Complessi

Dualità della permeabilità

Gli acquiferi carbonatici dell’Appennino centrale presentano una duplicità strutturale che li rende particolarmente difficili da modellare. Da un lato, la matrice rocciosa è sostanzialmente impermeabile, ma la rete di fratture e i condotti di dissoluzione (spesso non esplorabili, ma idraulicamente significativi) creano percorsi preferenziali per il flusso rapido. Dall’altro lato, nelle zone meno fratturate, l’acqua si muove lentamente attraverso piccole discontinuità, formando una componente di flusso lento o “baseflow”. Questa duplicità si riflette nel comportamento delle sorgenti: alcune mostrano regime estremamente regolare durante tutto l’anno (sorgenti di base, baseflow springs), mentre altre rispondono rapidamente alle piogge con picchi di portata anche di ordini di grandezza superiori.[15][16][17][6]

Il ruolo della struttura tettonica

L’Appennino centrale è caratterizzato da una storia tettonica complessa: una catena a pieghe e sovrascorrimenti che oggi è interessata da un regime estensionale attivo con faglie normali quaternarie. Queste strutture non sono passate — condizionano attivamente la circolazione idrica sotterranea, creando zone preferenziali di flusso (in corrispondenza delle faglie permeabili) o barriere idrauliche (in corrispondenza di faglie chiuse da materiale argillitico o di sovrascorrimenti su unità impermeabili). La comprensione della struttura tettonica è quindi imprescindibile per costruire un modello idrogeologico attendibile.[18][16]

Acquiferi confinati e sistemi di sovrascorrimento

Nei massicci appenninici, le unità carbonatiche più permeabili (Calcare Massiccio, Calcari e Marne a Fucoidi, Scaglia Rossa e Bianca) sono spesso intercalate a livelli a bassa permeabilità (marne, argille, evaporiti). Questa alternanza crea sistemi multistrato dove acquiferi a quote diverse possono essere idraulicamente separati o parzialmente collegati. La stessa sorgente può ricevere contributi da acquiferi a quote differenti, rendendo l’interpretazione della firma isotopica non banale.[16][17]

Ricadute Scientifiche e Applicative

Risoluzione dell’attribuzione delle sorgenti

Uno dei contributi più pratici dello studio è la capacità degli isotopi di risolvere ambiguità nell’attribuzione delle sorgenti al relativo bacino di alimentazione. Nei sistemi carsici, la mancata corrispondenza tra bacino imbrifero superficiale e bacino idrogeologico sotterraneo è la norma, non l’eccezione. Una sorgente può ricevere contributi da un massiccio visivamente lontano, attraverso percorsi sotterranei che attraversano discontinuità tettoniche. Gli isotopi, confrontando la firma delle sorgenti con quella delle precipitazioni a diverse quote, permettono di identificare queste connessioni nascoste senza ricorrere a traccianti artificiali o a prove di pompaggio invasive.[6][1]

Stima del bilancio idrico e dei tempi di rinnovamento

La combinazione di isotopi stabili, trizio e misure di portata permette di stimare:

La ripartizione tra componente di flusso rapido (circuito breve, pochi mesi-anni) e componente di flusso lento (circuito profondo, decenni).
Il tempo medio di transito delle acque sotterranee, parametro critico per valutare la resistenza dell’acquifero a variazioni climatiche o eventi di siccità prolungata.
L’entità degli scambi tra acque sotterranee e corsi d’acqua superficiali (fiumi, laghi), come nel caso delle Gole di Popoli per il Pescara.[1]

Questi dati sono fondamentali per una gestione adattativa delle risorse idriche in scenari di cambiamento climatico, dove la riduzione delle precipitazioni e l’aumento dell’evapotraspirazione possono ridurre significativamente la ricarica degli acquiferi.[19]

Definizione delle zone di protezione

La normativa europea sulla tutela delle acque sotterranee (Direttiva 2000/60/CE e Direttiva 2006/118/CE) richiede la definizione di zone di protezione (ZP0, ZP1, ZP2) attorno alle sorgenti captate per uso idropotabile. La corretta delimitazione di queste zone dipende dalla conoscenza del bacino di alimentazione sotterraneo, dei tempi di transito e dei percorsi dell’acqua. I risultati isotopici dello studio forniscono basi quantitative per stabilire tali zone, superando le stime puramente topografiche che spesso sottostimano l’ampiezza reale del bacino di ricarica sotterraneo.[5][6]

Confronto con Altri Sistemi Carbonatici Italiani

Lo studio si inserisce in un filone di ricerca idrogeologica attivo su vari massicci carbonatici italiani, con i quali è possibile tracciare utili paralleli:

Massiccio / Area	Approccio metodologico	Caratteristica principale	Riferimento
Gran Sasso (Abruzzo)	Isotopi, pompaggi, traccianti	Acquifero più produttivo degli Appennini; ~1.000 km²	[3][4]
Monte Morrone (Abruzzo)	Isotopi, misure portata	Ricarica centro-meridionale; sorgenti Pescara	[1]
Umbria-Marche Appennino	Recessione idrologica, serie storiche	Regime stagionale regolare; flusso diffuso predominante	[17]
Matese (Campania-Molise)	GPS/InSAR, idrogeologia	Deformazione del suolo legata alle variazioni della falda	[20]
Gargano (Puglia)	Idrogeochimica, isotopi	Interfaccia acqua dolce-acqua salata; intrusione marina	[21]
Alpi Piemontesi	Monitoraggio chimico-fisico	Tre modelli distinti di circolazione carsica	[15]

Questa prospettiva comparata evidenzia come ogni massiccio abbia caratteristiche idrogeologiche proprie, legate alla struttura tettonica, alla litologia, al clima locale e alla geometria del sistema. Non esiste un modello universale: gli isotopi offrono uno strumento adattabile a ciascun contesto.

Il Ciclo Idrologico negli Acquiferi Carbonatici: Schema Concettuale

La circolazione dell’acqua in un acquifero carbonatico appenninico segue idealmente il seguente schema:[6][5][2]

Precipitazioni sulle zone di alta quota (1.200–2.200 m s.l.m.) come piogge autunnali-invernali e fusione della neve in primavera. Le precipitazioni si infiltrano attraverso doline, inghiottitoi, fratture e suoli poco sviluppati.
Percorso nella zona insatura (vadosa): l’acqua scende verticalmente attraverso una rete di fratture, talvolta convogliandosi in condotti principali. I tempi di percorrenza variano da ore (condotti carsici principali) a mesi (fratture minori nella matrice).
Accumulo nella zona satura: l’acqua raggiunge la falda e si muove orizzontalmente verso le zone di emergenza, seguendo il gradiente piezometrico. La zona satura può estendersi a grande profondità (centinaia di metri) nel cuore dei massicci.
Emergenza alle sorgenti: l’acqua emerge alle quote di base, spesso in corrispondenza di discontinuità litologiche (contatto con unità impermeabili) o strutturali (faglie, contatti tettonici). Le portate variano stagionalmente e seguono le precipitazioni con un ritardo che dipende dalle caratteristiche dell’acquifero.
Scambi con i corsi d’acqua: i fiumi che attraversano le zone di affioramento carbonatico (come il Pescara nelle Gole di Popoli) possono ricevere contributi sotterranei (fiumi gaining) o, più raramente, cedere acqua all’acquifero.

Gli isotopi naturali tracciano e quantificano ciascuno di questi passaggi, rivelando connessioni e trasferimenti che i soli metodi idrologici tradizionali non permetterebbero di identificare.

Domande di Ricerca Aperte

Nonostante i progressi dello studio, alcune questioni rimangono aperte e costituiscono sfide per la ricerca futura:

Variabilità stagionale delle firme isotopiche: le sorgenti campionate in poche occasioni potrebbero non catturare la variabilità stagionale, specialmente nei sistemi a doppia porosità dove la proporzione tra flusso rapido e lento varia nel tempo.
Effetti del cambiamento climatico sulla ricarica: la riduzione del manto nevoso in quota e le variazioni nel regime pluviometrico modificheranno le zone e le stagioni di ricarica privilegiata; i modelli isotopici dovranno essere aggiornati con serie storiche più lunghe.
Connessioni idrauliche profonde: in alcuni massicci appenninici, faglie profonde possono mettere in comunicazione acquiferi separati o consentire l’ascesa di acque termali o mineralizzate; questi apporti “esogeni” potrebbero alterare la firma isotopica delle sorgenti.[18]
Interazione con le acque di lago: il caso del Lago di Scanno richiama l’attenzione sulle zone di interfaccia tra sistemi lacustri e acquiferi, dove processi di evaporazione ed evapotraspirazione modificano le firme isotopiche in modo non banale.[1]

Conclusioni

Lo studio di Di Giovanni e Rusi (2026) rappresenta un contributo metodologico e conoscitivo di rilievo per l’idrogeologia dell’Appennino centrale. Integrando isotopi naturali dell’acqua con misure idrologiche su tre acquiferi carbonatici dell’Abruzzo, lo studio:[1]

Chiarisce l’origine delle acque alle sorgenti, distinguendo tra contributi da alta quota e da depositi alluvionali locali (caso Genzana–Greco).[1]
Quantifica gli scambi tra acquifero carbonatico e fiume Pescara nelle Gole di Popoli, identificando le sorgenti basali come punti di scarico primari (caso Morrone).[1]
Definisce il ruolo idrologico del Lago di Scanno nell’equilibrio idrico dei Monti Marsicano (caso Marsicano).[1]

In un contesto di crescente pressione sulle risorse idriche — amplificata dai cambiamenti climatici e dalla “bancarotta idrica globale” già rilevata a livello planetario — la conoscenza approfondita degli acquiferi carbonatici appenninici non è un esercizio accademico, ma una necessità operativa per la gestione e la protezione di risorse che dissetano milioni di persone.[19]

Riferimento Bibliografico

Di Giovanni, A.; Rusi, S. The Contribution of Natural Isotopes in Understanding Groundwater Circulation: Case Studies in Carbonate Aquifers of Central Apennines. Hydrology 2026, 13, 109. https://doi.org/10.3390/hydrology13040109[1]

Fonti consultate

Di Giovanni, A.; Rusi, S. — Hydrology 2026, 13, 109 — https://doi.org/10.3390/hydrology13040109 mdpi
Scintilena — Abruzzo speleologico: grotte, carsismo e acque sotterranee nella regione dei grandi massicci — https://www.scintilena.com/abruzzo-speleologico-grotte-carsismo-e-acque-sotterranee-nella-regione-dei-grandi-massicci/03/05/scintilena
Scintilena — Acquiferi carsici in Italia: una risorsa idrica strategica da tutelare — https://www.scintilena.com/acquiferi-carsici-in-italia-una-risorsa-idrica-strategica-da-tutelare/06/05/scintilena
Scintilena — Dossier Le Acque di origine carsica: una risorsa strategica — https://www.scintilena.com/wp-content/uploads/2024/08/Dossier-Le-Acque-di-origine-carsica-una-risorsa-strategica.pdf scintilena
MDPI — Groundwater Circulation in Fractured and Karstic Aquifers of the Umbria-Marche Apennine — https://www.mdpi.com/2073-4441/12/4/1039 mdpi
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MDPI — Evaluation of Minimum Karst Spring Discharge Using a Simple Rainfall-Input Model: Capodacqua di Spigno Spring — https://www.mdpi.com/2073-4441/11/4/807 downloads.hindawi
Springer — Isotopes of the Earth’s Hydrosphere — https://link.springer.com/book/10.1007/978-94-007-2856-1 scintilena
Scintilena — ISPRA presenta la Carta Idrogeologica d’Italia — https://www.scintilena.com/ispra-presenta-la-carta-idrogeologica-ditalia-una-nuova-mappa-per-le-acque-sotterranee/06/12/scintilena
Scintilena — Il Pianeta in Bancarotta Idrica: crisi globale dell’acqua — https://www.scintilena.com/il-pianeta-in-bancarotta-idrica-una-ricerca-approfondita-sulla-crisi-globale-dellacqua/01/26/scintilena

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Sotto l’Appennino Abruzzese, la Crosta si Sdoppia: la Tomografia Svela una Struttura Nascosta

Scintilena

Od:Scintilena

Apríl 26^th 2026 at 09:00

Una nuova ricerca pubblica la prima immagine tomografica del raddoppio crostale al fronte del Sistema a Thrust Esterno abruzzese, con implicazioni per la valutazione della pericolosità sismica dell’Italia centrale

Lo studio analizzato è “First Tomographic Imaging of Mid-Crustal Doubling at the Abruzzi Outer Thrust Front, Central-Southern Italy” (de Nardis et al., Solid Earth, aprile 2026). Si tratta di una ricerca di primo piano che presenta la prima immagine tomografica del raddoppio crostale lungo il fronte del Sistema a Thrust Esterno dell’Appennino centro-meridionale.

Una “TAC” della Crosta Profonda dell’Appennino

La tomografia sismica ha svelato per la prima volta una struttura profonda nascosta sotto l’Appennino centro-meridionale italiano. Lo studio, pubblicato il 20 aprile 2026 sulla rivista scientifica Solid Earth (EGU/Copernicus), è firmato da Rita de Nardis, Donato Talone, Luca De Siena, Maria Adelaide Romano, Francesco Brozzetti e Giusy Lavecchia.copernicus

La ricerca riguarda il cosiddetto Arco Thrust Basale Abruzzese (ATBA), una struttura tettonica compressiva che si estende per circa 170 km nella zona di transizione tra Appennino Centrale e Meridionale, raggiungendo profondità fino a 24 chilometri. Fino a oggi, la sua geometria profonda era sostanzialmente sconosciuta.

La Tomografia Sismica Locale: i Dati

Il gruppo di ricerca ha condotto una tomografia a tempi di percorso utilizzando l’algoritmo FMTOMO, capace di risolvere l’equazione eikonale in mezzi geologicamente eterogenei. L’analisi si basa su un dataset di 42.176 tempi di arrivo di onde P e 29.045 di onde S, estratti da 5.712 terremoti registrati tra gennaio 2009 e dicembre 2020 da 37 stazioni della Rete Sismica Nazionale.

Il modello tomografico raggiunge una riduzione del RMS e della covarianza rispettivamente del 73% e del 93% per le onde P, e del 65% e dell’88% per le onde S. La risoluzione spaziale minima raggiunta è di circa 15 chilometri, con valori localmente inferiori nei livelli più superficiali.

Il Raddoppio Crostale: il Risultato Più Significativo

Il dato più rilevante emerso dai modelli tomografici è un’ampia inversione di velocità sismica tra i 14 e i 24 km di profondità, nella zona compresa tra latitudine 41.3–41.8° N e longitudine 14.3–15.0° E. In questa zona, uno strato a velocità inferiore (6.0–6.6 km/s) si trova al di sotto di uno strato a velocità superiore (6.6–7.0 km/s): una configurazione caratteristica del raddoppio crostale.

Questa struttura è interpretata come un sistema di sovrascorrimento a metà crosta, dove pacchetti di unità cristalline e mesozoiche si sovrappongono a unità più profonde probabilmente composte da evaporiti triassiche e formazioni del Verrucano. Un corpo ad alta velocità analogo era già stato osservato leggermente a nord da Chiarabba et al. (2010), ma senza la risoluzione necessaria per identificare lo strato sottostante a bassa velocità. I due modelli sono considerati compatibili.

L’Arco Thrust Basale Abruzzese: Geometria e Segmentazione

Integrando la tomografia con dati geologici, profili sismici a riflessione, sezioni bilanciate e pozzi profondi, il gruppo di ricerca ha costruito un modello tridimensionale dell’ATBA. La struttura è suddivisa in tre archi di quarto ordine: Abruzzo Citeriore (segmento settentrionale), Frentani (centrale) e Daunia (meridionale).

Il sovrascorrimento basale immerge verso ovest con un angolo medio di circa 22° e raggiunge i 24 km di profondità. Il sistema comprende sia sovrascorrimenti affioranti nei contrafforti appenninici, sia strutture sepolte inferite dall’analisi geomorfologica del reticolo idrografico e del rilievo topografico.

Tre Domini Sismogenetici a Confronto

L’area di studio ospita tre domini sismotectonici distinti che si affiancano da ovest a est. Il dominio estensionale appenninico, con faglie normali NW-SE attive a profondità 0–14 km, ha prodotto storicamente grandi terremoti come quello dell’Aquila del 2009 (Mw 6.3) e di Norcia del 2016 (Mw 6.5). Il dominio contrattivo dell’ATBA ha mostrato solo attività microsismica minore (ML max 3.8 nel 2009) nel periodo strumentale. Il dominio trascorrente dell’avampaese adriatico, con faglie destre E-W tra 10 e 20 km di profondità, ha invece generato sequenze come San Giuliano di Puglia 2002 (Mw 5.7) e Montecilfone 2018 (Mw 5.1).ingvterremoti

Lo studio documenta come l’ATBA abbia agito come barriera strutturale durante la sequenza del 2002, impedendo la propagazione verso l’alto della rottura sismica dal dominio trascorrente sottostante.

Faglia Attiva o Struttura Inattiva? Il Dibattito è Aperto

La quiescenza sismica dell’ATBA nel periodo strumentale ha portato alcuni ricercatori a classificarlo come struttura inattiva. Lo studio non condivide questa conclusione definitiva. Diverse linee di evidenza indicano che il potenziale sismogenetico non può essere escluso.

Tra queste: evidenze morfotectoniche di sollevamento e accorciamento attivi nel Pleistocene medio nel segmento settentrionale; terremoti storici distruttivi il cui collegamento con l’ATBA rimane aperto, come quello del 1706 (Mw ~6.8) nella zona della Maiella e quello del 5 dicembre 1456 (Mw 7.2); e l’affinità strutturale con altri archi del STE padano-adriatico, come l’Arco Emiliano, che nel 2012 ha prodotto un terremoto di Mw 6.0 dopo un lungo silenzio. Il basso tasso di convergenza GPS (1–3 mm yr?¹) è compatibile con lunghi intervalli di ricorrenza sismica, non con l’assenza di attività.

Il Dibattito Thin-Skinned vs. Thick-Skinned

Il lavoro contribuisce a un dibattito di lungo corso sulla struttura profonda dell’Appennino. I modelli cosiddetti “thin-skinned” confinano la deformazione alla sola copertura sedimentaria, sopra una zona di scollamento, e prevedono accorciamenti molto elevati. I modelli “thick-skinned” coinvolgono invece anche il basamento cristallino e prevedono accorciamenti più contenuti.d-nb+1

La prima immagine tomografica del raddoppio crostale sotto l’Arco Abruzzese — una struttura che penetra fino a 24 km — fornisce l’evidenza geofisica diretta di una tettonica thick-skinned nell’ultima fase compressiva (Pliocene superiore–Quaternario) di questo settore. Si tratta di un tassello importante per la costruzione di modelli tettonici più affidabili in questa zona di transizione.copernicus

Implicazioni per la Pericolosità Sismica

I ricercatori sottolineano che il modello 3D dell’ATBA rappresenta una base per future valutazioni di pericolosità sismica nell’Italia centrale. La comprensione della geometria profonda delle strutture compressive del STE, spesso sepolte e difficilmente accessibili con tecniche paleosismologiche o geodetiche, è essenziale per stimare il potenziale di magnitudo massima e gli intervalli di ricorrenza dei terremoti in una delle aree più densamente popolate d’Europa.copernicus

Lo studio è stato condotto da ricercatori dell’Università degli Studi “G. d’Annunzio” di Chieti-Pescara e dell’Università di Aberdeen, con dati della Rete Sismica Nazionale (INGV).copernicus

La guida di studio copre:

Contesto geologico — i tre domini tettonici coesistenti (estensionale, contrattivo, trascorrente) e la gerarchia degli archi del STE italiano
Metodologia — come funziona FMTOMO, i dati sismici usati (42.176 onde P + 29.045 onde S), la costruzione del modello 3D
Risultati chiave — il raddoppio crostale a 14–24 km, la geometria dell’Arco Thrust Basale Abruzzese (~170 km, tre sotto-archi), le anomalie di velocità
Il dibattito thin-skinned vs. thick-skinned e come i nuovi dati contribuiscono a risolverlo
Implicazioni per la pericolosità sismica — attività vs. inattività strutturale, analogie con l’Emilia 2012
Glossario, 10 domande di autovalutazione con risposta multipla e risposta estesa, 5 flashcard concettuali, e le formule fisiche chiave della tomografia

Prima Imaging Tomografica del Raddoppio Crostale al Fronte Thrust dell’Arco Abruzzese (Italia Centro-Meridionale)

Studio di riferimento: de Nardis R., Talone D., De Siena L., Romano M.A., Brozzetti F., Lavecchia G. — Solid Earth, 17, 665–687, 2026[1]

Executive Summary

Uno studio pubblicato il 20 aprile 2026 sulla rivista Solid Earth (Copernicus/EGU) presenta per la prima volta un’immagine tomografica del raddoppio crostale alla profondità di 14–24 km lungo il fronte del Sistema a Thrust Esterno (STE) dell’Arco Abruzzese, nell’Appennino centro-meridionale italiano. La ricerca integra tomografia sismica locale, meccanismi focali, dati geologici e geofisici per costruire un modello 3D concettuale dell’Arco Thrust Basale Abruzzese (ATBA), una struttura arcuata convessa verso est lunga ~170 km che raggiunge profondità di ~24 km. I risultati hanno implicazioni significative per la valutazione della pericolosità sismica nell’Italia centrale.[2][3][1]

1. Contesto Geologico e Tettonico

1.1 Il Sistema a Thrust Esterno (STE) d’Italia

Il Sistema a Thrust Esterno (STE) dell’Italia si è sviluppato nel Pliocene superiore–Quaternario al fronte della catena Appenninico-Maghrebide e si estende per circa 2500 km. Along il suo tracciato si distinguono due archi di secondo ordine convessi verso l’esterno: l’Arco Padano–Adriatico a nord e l’Arco Ionico–Siculo a sud. L’Arco Padano–Adriatico comprende cinque archi di terzo ordine (Monferrato, Emilia, Ferrara, Adriatico e Abruzzese).

Il tasso di convergenza GPS lungo lo STE è stimato in 1–3 mm yr?¹, e i dati di breakout di pozzo e meccanismi focali evidenziano una zona contrattiva attiva con assi-P sub-orizzontali orientati circa SSW-NNE lungo l’Arco Padano e WSW-ENE lungo l’Arco Adriatico. L’intero settore contrattivo mostra bassa sismicità di fondo, con terremoti storici e strumentali che raramente superano Mw 6.0.

1.2 L’Arco Thrust Basale Abruzzese (ATBA)

L’ATBA si colloca nella zona di transizione tra Appennino Centrale e Meridionale, a sud dell’Arco Adriatico. La struttura comprende sovrascorrimenti vergenti a est sia affioranti che sepolti, sviluppatisi nel Pliocene superiore–Pleistocene inferiore e che coinvolgono la piattaforma carbonatica dell’avampaese Apulo.

Il dominio compressivo è delimitato a ovest dalla provincia sismotettonica estensionale appenninica — caratterizzata da faglie normali NNW-SSE e WNW-ESE del Pliocene superiore–Quaternario — e a est dalla provincia trascorrente dell’avampaese, composta da strutture E-W con cinematica destra che affiorano nell’area del Gargano.

1.3 Inquadramento dei Tre Domini Sismogenetici

Dominio	Stile tettonico	Profondità sismogenica	Esempi di terremoti
Estensionale (Appennino)	Faglie normali NW-SE	0–12 km	L’Aquila 2009 (Mw 6.3)[4], Amatrice–Norcia 2016 (Mw 6.5)[5]
Contrattivo (STE Abruzzese)	Sovrascorrimenti verso E	8–25 km	1706 Maiella (Mw ~6.8)[6], attività comprativa 2009 (ML 3.8)
Trascorrente (Avampaese Adriatico)	Faglie destre E-W	10–20 km	San Giuliano 2002 (Mw 5.7), Montecilfone 2018 (Mw 5.1)

2. Metodologie Applicate

2.1 Tomografia a Tempi di Percorso (Travel-Time Tomography)

La tomografia sismica locale è eseguita con l’algoritmo FMTOMO (Fast-Marching Tomography), che risolve l’equazione eikonale mediante il metodo Fast-Marching per calcolare i tempi di primo arrivo in mezzi eterogenei. La procedura iterativa e linearizzata minimizza i residui dei tempi di percorso tramite inversione nel sottospazio con vincoli di smorzamento (damping = 25) e smoothing (= 5).

Dataset utilizzato:

42.176 tempi di arrivo delle onde P e 29.045 delle onde S[2][1]
5.712 terremoti con 0,2 ? ML ? 5,5, periodo gennaio 2009 – dicembre 2020
37 stazioni della Rete Sismica Nazionale Italiana
Riduzione RMS e covarianza: ~73% e ~93% per Vp; ~65% e ~88% per Vs

Risoluzione: la dimensione minima dell’anomalia risolvibile è ~15 km, con valori localmente più piccoli (~10 km) alle profondità superficiali.

2.2 Soluzioni di Meccanismo Focale

Sono stati calcolati sette nuovi meccanismi focali (ML 2.4–3.8) tramite inversione delle polarità P con il codice FPFIT. I dati provengono da una rete sismica temporanea installata nel 2009–2011, integrata con le forme d’onda della Rete Sismica Nazionale.

2.3 Costruzione del Modello 3D

Il modello tridimensionale dell’ATBA è costruito in quattro fasi principali:

Cartografia geologica delle strutture affioranti e sepolte in GIS
Estrusione 3D superficiale (0–5 km) delle tracce dei thrust mediante MOVE Suite
Costruzione di sezioni trasversali (spaziatura 9 km, orientazioni N10°, N40°, N60°E) attraverso il modello tomografico
Interpolazione 3D con triangolazione di Delaunay fino a ~24 km di profondità

3. Risultati Principali

3.1 Il Raddoppio Crostale a Metà Crosta

Il risultato più significativo è un’ampia inversione di velocità a profondità comprese tra ~14 e 24 km, localizzata nell’area delimitata da latitudine 41.3–41.8° e longitudine 14.3–15.0°. Questa anomalia delinea una zona di raddoppio ben sviluppata: uno strato a bassa velocità (6.0–6.6 km/s) al di sotto di uno strato ad alta velocità (6.6–7.0 km/s).

Questa configurazione è coerente con un sistema di sovrascorrimento a metà crosta in cui un pacchetto di unità cristalline e mesozoiche si sovrappone a un basamento più profondo a bassa velocità, probabilmente composto da evaporiti triassiche e formazioni del Verrucano. Un corpo ad alta velocità analogo è documentato leggermente a nord da Chiarabba et al. (2010), interpretato come imbrication thrust a metà crosta che coinvolge litologie dolomitiche.

3.2 Geometria dell’Arco Thrust Basale Abruzzese

La superficie non planare dell’ATBA ricostruita si estende per ~170 km lungo la direzione di scorrimento con un angolo di immersione medio di ~22° e raggiunge profondità fino a 24 km. Lungo l’andamento, l’ATBA è suddiviso in tre archi di quarto ordine di 40–50 km ciascuno:[1]

Abruzzo Citeriore (segmento settentrionale)
Frentani (segmento centrale)
Daunia (segmento meridionale)

Il sistema comprende due allineamenti strutturali principali: uno interno nei contrafforti appenninici con sovrascorrimenti affioranti del Pliocene superiore–Pleistocene inferiore, e uno esterno in gran parte sepolto inferito dall’analisi del rilievo topografico e del reticolo idrografico.

3.3 Anomalie di Velocità nell’Alta Crosta

Nella crosta superiore (0–8 km) sono state identificate anomalie a bassa velocità (Vp <5 km/s, Vs <3 km/s) sia nel dominio estensionale intra-appenninico (anomalie n. 1–2) che nel tetto sospeso dell’ATBA sepolto (anomalie n. 3–7):

Anomalie 1–2: correlate con i bacini quaternari intra-montani del dominio estensionale (es. bacini del Fucino e di Sulmona)
Anomalie 3–4: associate a facies costiere e depositi fluviali della zona peri-adriatica
Anomalie 5–7: correlate con unità sabbiose e argillose di età Miocenica–Pleistocenica

Le anomalie 5 e 6 si sovrappongono a una grande anomalia magnetica positiva la cui origine è dibattuta; lo studio favorisce l’ipotesi di una sorgente magnetica più profonda, poiché le anomalie tomografiche sono confinate nei primi 10 km.

3.4 Sismicità Strumentale e Meccanismi Focali

Durante il periodo strumentale 1981–2018, il dominio contrattivo dell’ATBA appare essenzialmente asismico a eccezione di attività comprativa minore (ML max 3.8) documentata nel 2009 a profondità 8–18 km. La sequenza del 2009 è concentrata lungo una struttura antitetica (back-thrust) dell’ATBA nel segmento Abruzzo Citeriore, con ipocentri ed assi-P che ruotano da SW-NE a E-W verso sud.

I terremoti di San Giuliano 2002 (Mw 5.7) e Montecilfone 2018 (Mw 5.1) appartengono invece al dominio trascorrente dell’avampaese e sono associati a faglie sub-verticali trending E-W con cinematica destra, localizzate nel blocco inferiore dell’ATBA a profondità 10–20 km. L’ATBA sembra aver agito come barriera strutturale impedendo la propagazione verso l’alto della rottura sismica del 2002.

4. Il Dibattito Tettonica Thin-Skinned vs. Thick-Skinned

4.1 Le Due Interpretazioni

Il dibattito sulla struttura profonda degli Appennini contrapponente modelli thin-skinned (deformazione confinata alla copertura sedimentaria sopra una zona di scollamento) e thick-skinned (deformazione che coinvolge anche il basamento cristallino) è rimasto irrisolto per decenni.[7][8]

I modelli thin-skinned predicono accorciamenti molto elevati (es. 172 km lungo alcune sezioni), mentre i modelli thick-skinned suggeriscono accorciamenti molto inferiori (37 km) attraverso piegamento aperto della piattaforma carbonatica e riattivazione di faglie estensionali preesistenti. Butler et al. (2004) e Mazzoli et al. (2000) propongono un modello misto con variabilità spazio-temporale dello stile di deformazione.[7]

4.2 Come il Nuovo Studio Risolve il Dibattito

Le immagini tomografiche dell’inversione di velocità a metà crosta — coerenti con un sovrascorrimento basale che penetra fino a 24 km — forniscono la prima evidenza geofisica diretta di una tettonica thick-skinned nell’ultima fase compressiva (Pliocene superiore–Quaternario) dell’Arco Abruzzese. La geometria e la dimensione dell’ATBA corrispondono bene a quelle degli archi di terzo ordine del sistema Padano-Adriatico, come l’Arco di Monferrato, l’Arco Emiliano e l’Arco Ferrarese.[1]

5. Attività vs. Inattività dell’ATBA

5.1 La Questione Aperta

La quiescenza sismica dell’ATBA nel periodo strumentale solleva una domanda fondamentale: la struttura è inattiva o è una faglia bloccata con potenziale sismogenetico? Studi recenti (Lanari et al., 2023) la considerano inattiva sulla base di analisi integrate di processi superficiali e profondi.[1]

5.2 Argomenti Favorevoli alla Potenziale Attività

Il nuovo studio non esclude la possibilità di attività futura, presentando diverse linee di evidenza:

Sismicità strumentale minore (ML max 3.8 nel 2009) nel segmento Abruzzo Citeriore
Evidenze morfotectoniche (analisi topografica e del reticolo idrografico) di sollevamento e accorciamento attivi almeno nel Pleistocene medio, nel segmento Abruzzo Citeriore settentrionale
Terremoti storici distruttivi il cui collegamento con l’ATBA non può essere escluso: 1706 (Mw 6.8), 1933 (Mw 6.0), 5 dicembre 1456 (Mw 7.2)[6]
Affinità strutturale con altri archi del STE Padano-Adriatico (es. terremoto Emilia 2012, Mw 6.0) che hanno prodotto eventi inaspettati dopo lungo silenzio sismico

6. Implicazioni per la Pericolosità Sismica

6.1 Un Sistema di Faglie Stratificato

Il modello 3D svela una configurazione tettonica complessa in cui le faglie trascorrenti dell’avampaese adriatico rimangono confinate al di sotto del sovrascorrimento basale a basso angolo che ne impedisce la propagazione verso la superficie. Questa struttura stratificata è stata riconosciuta in diversi settori dello STE italiano, incluso quello settentrionale, l’Appennino centrale e meridionale e la Sicilia.

6.2 Valutazione del Potenziale Sismogenetico

Il lento tasso di deformazione (~1–3 mm yr?¹ da GPS) e la possibilità di lunghi intervalli di ricorrenza non escludono futuri eventi sismici di grande magnitudo. La struttura si affilia a sistemi analoghi (Arco Emiliano, Ferrarese) che hanno prodotto sequenze sismiche significative, e alcuni terremoti storici devastanti — come il 1706 (Mw ~6.8) nella Maiella — potrebbero essere associati all’ATBA o ai suoi back-thrust.[6]

6.3 Verso Nuovi Modelli di Pericolosità

I risultati costituiscono un nuovo framework per future investigazioni sul potenziale sismico dello STE italiano e per una nuova generazione di modelli 3D di pericolosità sismica applicabili a domini sismotectonici complessi.

7. Glossario dei Termini Chiave

Termine	Definizione
STE (Sistema a Thrust Esterno)	Catena di sovrascorrimenti del fronte appenninico, sviluppatasi nel Pliocene sup.–Quaternario[9]
Sovrascorrimento basale (basal thrust)	Struttura tettonica compressiva che separa il blocco superiore (hanging wall) da quello inferiore (footwall)
Raddoppio crostale	Duplicazione della crosta per impilamento tettonico; produce inversione di velocità sismica in tomografia
Thick-skinned	Stile tettonico in cui la deformazione coinvolge anche il basamento cristallino[7][8]
Thin-skinned	Stile tettonico in cui la deformazione è confinata alla copertura sedimentaria sopra uno scollamento[7]
FMTOMO	Algoritmo di tomografia a tempi di percorso basato sul metodo Fast-Marching; risolve l’equazione eikonale
Vp/Vs	Rapporto tra velocità dell’onda P e dell’onda S; indicatore della litologia e del contenuto di fluidi[10]
Checkerboard test	Test sintetico per valutare la risoluzione e l’affidabilità di un modello tomografico
Meccanismo focale	Soluzione che descrive la geometria e la cinematica di una faglia da un terremoto; determina se trattasi di compressione, estensione o trascorrenza
Back-thrust	Sovrascorrimento antitetico rispetto al thrust principale, con vergenza opposta

8. Domande di Studio e Autovalutazione

Domande a Risposta Breve

Qual è il principale risultato della tomografia sismica presentata in questo studio?
Quante onde P e S sono state invertite nel modello tomografico? Qual è il periodo temporale coperto?
Quali tre province sismogenetiche coesistono nell’area di studio?
Cosa si intende per “raddoppio crostale” e con quali valori di Vp si manifesta?
In quanti archi di quarto ordine si articola l’ATBA e quali sono i loro nomi?

Domande a Risposta Estesa

Spiega il dibattito tra tettonica thin-skinned e thick-skinned nell’Appennino e come i nuovi dati tomografici contribuiscono a risolverlo.
Perché la sismicità strumentale assente non esclude necessariamente il potenziale sismogenetico dell’ATBA? Porta esempi di strutture analoghe nel STE italiano.
Descrivi la metodologia FMTOMO: come funziona l’algoritmo Fast-Marching e quali parametri ottimali sono stati scelti per questo studio?
Qual è il ruolo dell’ATBA come barriera meccanica rispetto alle faglie trascorrenti dell’avampaese? Cita l’esempio della sequenza del 2002.
Quali terremoti storici potrebbero essere associati all’ATBA o ai suoi back-thrust? Discuti l’incertezza interpretativa.

Domande a Scelta Multipla

D1. La profondità massima raggiunta dall’ATBA nel modello 3D è:

a) ~12 km
b) ~18 km
c) ~24 km ?
d) ~30 km

D2. Il tasso di convergenza GPS lungo lo STE italiano è di:

a) 0,1–0,5 mm yr?¹
b) 1–3 mm yr?¹ ?
c) 5–10 mm yr?¹
d) >15 mm yr?¹

D3. L’algoritmo tomografico usato è:

a) SimulPS
b) VELEST
c) FMTOMO ?
d) TomoDD

D4. Quale terremoto ha attivato faglie del dominio trascorrente nel footwall dell’ATBA nel 2002?

a) L’Aquila (Mw 6.3)
b) San Giuliano di Puglia (Mw 5.7) ?
c) Norcia (Mw 6.5)
d) Sulmona (Mw 5.2)

D5. L’inversione di velocità tomografica a metà crosta mostra uno strato a bassa velocità (6.0–6.6 km/s) sottostante a uno ad alta velocità (6.6–7.0 km/s). Questo è interpretato come:

a) Presenza di fluidi in pressione
b) Raddoppio crostale per sovrascorrimento ?
c) Anomalia termica locale
d) Cambio di composizione della crosta oceanica

9. Flashcard Concettuali

Flashcard 1

Fronte: Cos’è l’Outer Thrust System (OTS) / STE d’Italia?
Retro: Catena di sovrascorrimenti del fronte della catena Appenninico-Maghrebide, sviluppata nel Pliocene superiore–Quaternario, lunga ~2500 km, con due archi principali: Padano–Adriatico a nord e Ionico–Siculo a sud.

Flashcard 2

Fronte: Cosa rivela un’inversione di velocità Vp a metà crosta nella tomografia sismica?
Retro: Un strato a velocità inferiore sottostante a uno a velocità superiore indica un raddoppio crostale: unità crostali più rigide (alta Vp) sovrascorrono unità più morbide (bassa Vp, come evaporiti triassiche).

Flashcard 3

Fronte: Qual è la differenza tra tettonica thin-skinned e thick-skinned?
Retro: Thin-skinned = deformazione confinata alla copertura sedimentaria sopra uno scollamento (predice molto accorciamento, es. >100 km). Thick-skinned = deformazione che coinvolge anche il basamento cristallino (predice meno accorciamento, es. 37 km).

Flashcard 4

Fronte: Perché il terremoto di Emilia del 2012 è rilevante per comprendere l’ATBA?
Retro: Dimostra che strutture compressive dello STE possono rimanere sismicamente silenziose per lunghi periodi e poi generare eventi inaspettati (Mw 6.0), supportando l’ipotesi che anche l’ATBA — attualmente quasi asismico — possa avere un potenziale sismogenetico residuo.

Flashcard 5

Fronte: Cosa sono i checkerboard test in tomografia?
Retro: Test sintetici in cui si inserisce nel modello di riferimento 1D una struttura a scacchiera con anomalie di velocità alternanti e si verifica se l’inversione riesce a ricostruirla. Permettono di stimare la risoluzione spaziale del modello tomografico.

10. Formule e Relazioni Fisiche Chiave

La tomografia sismica si basa sull’inversione dei residui di tempo di percorso. Il problema forward è descritto dall’equazione eikonale:

[ |\nabla T(\mathbf{x})|^2 = \frac{1}{v^2(\mathbf{x})} ]

dove (T) è il tempo di percorso e (v(\mathbf{x})) è la velocità sismica nel punto (\mathbf{x}).

La relazione tra residui osservati (\delta t) e perturbazioni di velocità (\delta v) è linearizzata tramite le derivate di Fréchet (G):

[ G \, \delta \mathbf{m} = \delta \mathbf{d} ]

L’inversione regolarizzata minimizza la funzione obiettivo:

[ |\mathbf{G} \, \delta\mathbf{m} – \delta\mathbf{d}|^2 + \lambda |\mathbf{D}\,\delta\mathbf{m}|^2 ]

dove (\lambda) è il parametro di smorzamento (damping = 25 in questo studio) e (\mathbf{D}) incorpora vincoli di smoothing (= 5).

11. Schema Riassuntivo delle Relazioni tra Domini Tettonici

OVEST ?————————————————————————————————? EST
[Dominio Estensionale]  [ATBA]  [Dominio Trascorrente]
Faglie normali NW-SE    |~170km|  Faglie destre E-W
Profondità: 0–14 km     |      |  Profondità: 10–20 km
Es. L'Aquila 2009       |      |  Es. San Giuliano 2002
                        |      |
                 RADDOPPIO CROSTALE
                  (14–24 km depth)
                  Vp alto / Vp basso

Studio pubblicato in: Solid Earth, 17, 665–687, 2026. DOI: 10.5194/se-17-665-2026. Autori: de Nardis R., Talone D., De Siena L., Romano M.A., Brozzetti F., Lavecchia G.[1]

Fonti e link

de Nardis R. et al. (2026) — First tomographic imaging of mid-crustal doubling at the Abruzzi outer thrust front, central-southern Italy — Solid Earth, 17, 665–687 — https://doi.org/10.5194/se-17-665-2026
Preprint EGUSphere (2025) — https://egusphere.copernicus.org/preprints/2025/egusphere-2025-3844/
INGV Terremoti — Geologia e paleosismologia delle faglie abruzzesi — https://ingvterremoti.com/2019/04/19/ricordando-il-terremoto-del-6-aprile-2009-3-geologia-e-paleosismologia-delle-faglie-abruzzesi/
INGV — Tomografia sismica: realizzata la “TAC” della penisola italiana — https://www.ingv.it/stampa-urp/ufficio-stampa/comunicati-stampa/tomografia-sismica-realizzata-la-tac-della-penisola-italiana
INGV Terremoti — La sequenza sismica 2016-2017 nell’Appennino centrale — https://ingvterremoti.com/2022/04/19/la-sequenza-sismica-2016-2017-nellappennino-centrale-assetto-crostale-e-sismotettonica/
D-NB.info — Thick- and thin-skinned thrust tectonic models of the Central Apennines — https://d-nb.info/1243477423/34
Wikipedia — 1706 Abruzzo earthquake — https://en.wikipedia.org/wiki/1706_Abruzzo_earthquake

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L’Aquila, 17 anni dopo: una nuova “TAC” della crosta svela come le faglie si uniscono per generare grandi terremoti

Scintilena

Od:Scintilena

Apríl 9^th 2026 at 13:00

Lo studio INGV del 2025 riscrive l’interpretazione sismica della sequenza del 2009: non una sola frattura, ma più strutture in interazione

Il terremoto dell’Aquila del 2009: i dati della sequenza sismica

Il 6 aprile 2009, alle 03:32, un terremoto di magnitudo Mw 6.1 colpì l’area dell’Aquila nell’Appennino centrale. L’evento raggiunse un’intensità fino al grado IX-X della Scala Mercalli–Cancani–Sieberg (MCS) e fu avvertito in tutta l’Italia centrale.[1]

Il bilancio fu pesante: 309 vittime, 1.600 feriti e circa 80.000 sfollati. I danni al centro storico dell’Aquila e al suo patrimonio storico-architettonico furono ingenti, con una ricostruzione che a distanza di 17 anni risulta ancora parzialmente in corso.[2][3][1]

La scossa principale fu preceduta da una serie di eventi minori, tra cui un foreshock di magnitudo Mw 4.0 avvenuto il 30 marzo 2009. Nei mesi successivi si sviluppò una sequenza di repliche con oltre 148.000 eventi catalogati, tra cui due aftershock rilevanti: Mw 5.0 il 7 aprile e Mw 5.2 il 9 aprile.[1]

Intelligenza artificiale e catalogo sismico: 148.000 terremoti rilocalizzati

Prima ancora di costruire la nuova tomografia, i ricercatori dell’INGV hanno aggiornato il catalogo sismico della sequenza. Fonzetti et al. (2025a) hanno applicato reti neurali (PhaseNet per il riconoscimento delle onde, GaMMA per l’associazione) all’intero anno 2009, identificando circa 191.000 eventi.[4][5]

Di questi, 148.000 sono stati rilocalizzati con tecniche assolute e relative, ottenendo una precisione nelle coordinate ipocentrali mai raggiunta in precedenza per questo dataset. Un catalogo così denso è il presupposto indispensabile per la tomografia: più raggi sismici attraversano la crosta, più dettagliata è l’immagine che si ottiene.[5][2]

La tomografia sismica: la TAC della crosta terrestre

La tomografia sismica funziona in modo analogo alla TAC medica. Le onde elastiche generate dai terremoti attraversano la crosta a velocità variabili secondo la litologia, il grado di fratturazione e il contenuto di fluidi.[6][2]

Misurando queste velocità — le onde P (Vp) e le onde S (Vs) — e il loro rapporto Vp/Vs, si ricostruisce la struttura interna della crosta terrestre:[2]

Velocità Vp alta (~6.5–7 km/s): unità carbonatiche rigide e profonde
Velocità Vp bassa (~4.5 km/s): bacini sedimentari superficiali
Rapporto Vp/Vs alto: zona ricca di fluidi in pressione (le onde S si propagano male nei fluidi)

Questa tecnica ha permesso di ricostruire non solo dove si trovano le faglie, ma anche le proprietà meccaniche delle rocce che le circondano, fondamentali per capire come si propagano le rotture sismiche.[1]

Il nuovo studio: approccio multidisciplinare su dati di sottosuolo

Lo studio di Fonzetti, Buttinelli, Valoroso, De Gori e Chiarabba (INGV), pubblicato su Journal of Geophysical Research: Solid Earth nell’agosto 2025 (doi: 10.1029/2025JB031245), combina tre livelli di informazione:[7]

Dati geologici di superficie: rilevamenti strutturali, faglie affioranti, dati paleosismologici
Modelli 3D di sottosuolo: derivati dal progetto RETRACE-3D, che integra profili sismici a riflessione e dati di pozzo[8][9]
Tomografia sismica: costruita a partire da circa 17.000 eventi sismici registrati tra gennaio e dicembre 2009 dalla rete di stazioni INGV[1]

Il modello 3D di sottosuolo (Buttinelli et al., 2021) è stato determinante per vincolare l’interpretazione tomografica, riducendo le ambiguità tipiche delle sole analisi geofisiche.[1]

Il risultato principale: le faglie interagiscono come un sistema unico

Il dato più rilevante dello studio riguarda la dinamica di interazione tra le faglie. L’analisi congiunta ha dimostrato che durante la sequenza del 2009 alcune strutture di faglia hanno interagito tra loro, attivandosi quasi simultaneamente e comportandosi come un’unica struttura.[7][1]

Questa interazione è facilitata da due condizioni geometriche:

La semicontinuità verticale tra i segmenti (i piani si raccordano in profondità)
La geometria simile tra le strutture (stessa direzione e angolo di immersione)

Quando queste condizioni sono soddisfatte, un sistema di faglie può generare un evento di magnitudo molto superiore a quella che ciascun segmento sarebbe in grado di produrre singolarmente. Questo meccanismo spiega la nucleazione del mainshock del 6 aprile 2009.[1]

Il ruolo dei fluidi e l’eredità tettonica della catena appenninica

La migrazione della sismicità dalla faglia di Paganica — responsabile del mainshock — verso il sistema dei Monti della Laga-Gorzano è correlata alla diffusione di pressione dei fluidi nei pori della crosta. Questo meccanismo, già documentato nelle sequenze del 1997 (Colfiorito) e del 2016-2017 (Amatrice-Norcia), appare come una caratteristica strutturale ricorrente dell’Appennino centrale.[10][2][1]

La complessità strutturale che rende possibile tutto questo è ereditata dalla fase compressiva di formazione della catena appenninica: le faglie inverse e i sovrascorrimenti mio-pliocenici hanno creato disomogeneità meccaniche e litologiche che le faglie estensionali più recenti hanno intersecato e parzialmente riattivato. Riconoscere questa eredità strutturale è essenziale per valutare correttamente la pericolosità sismica dell’area.[11][1]

Implicazioni per la pericolosità sismica dell’Appennino centrale

I risultati dello studio hanno ricadute dirette sulle metodologie di valutazione della pericolosità sismica. Se più segmenti di faglia possono interagire come sistema unico, le stime basate su singoli segmenti rischiano di sottostimare la magnitudo massima attesa.[1]

Per una corretta valutazione del rischio è quindi necessario modellare i sistemi di faglia nella loro integralità, includendo le possibili interazioni geometriche e meccaniche tra strutture adiacenti. L’approccio multidisciplinare descritto nello studio di Fonzetti et al. — che integra geologia di superficie, modelli 3D di sottosuolo e tomografia sismica — si propone come lo standard metodologico per i futuri studi sismotectonici sull’Appennino centrale.[7][1]

Fonti e link originali

Articolo scientifico principale
Fonzetti R., Buttinelli M., Valoroso L., De Gori P., Chiarabba C. (2025b). Fault Interaction During Large Earthquakes as Revealed by the L’Aquila 2009 Sequence. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 130(8), e2025JB031245.
? https://doi.org/10.1029/2025JB031245
Post INGV Terremoti (articolo divulgativo, 6 aprile 2026)
? https://ingvterremoti.com/2026/04/06/laquila-2009-una-nuova-tomografia-svela-il-ruolo-dellinterazione-tra-faglie/
Catalogo ML ad alta risoluzione (Fonzetti et al., 2025a)
Fonzetti R., Govoni A., De Gori P., Valoroso L., Chiarabba C. (2025a). Machine learning-based high-resolution dataset for the 2009 L’Aquila earthquake sequence. Geophysical Journal International, 243(1), ggaf286.
? https://academic.oup.com/gji/article/243/1/ggaf286/8213919[5]
Time-lapse tomography della faglia di Paganica (Fonzetti et al., 2024)
Fonzetti R., Valoroso L., De Gori P., Chiarabba C. (2024). Localization of deformation on faults driven by fluids during the L’Aquila 2009 earthquake. JGR: Solid Earth, 129, e2024JB029075.
? https://doi.org/10.1029/2024JB029075
Post INGV Terremoti – Studio tomografico faglia di Paganica (2025)
? https://ingvterremoti.com/2025/04/06/laquila-6-aprile-2009-nuovo-studio-tomografico-sulla-faglia-di-paganica/[2]
Post INGV Terremoti – Catalogo ML (2024)
? https://ingvterremoti.com/2024/04/05/laquila-6-aprile-2009-15-anni-dopo-lintelligenza-artificiale-aggiunge-60000-terremoti-alla-sequenza/[12]
Modello geologico 3D RETRACE-3D – Dataset INGV
? https://data.ingv.it/dataset/474[9]
Sequenza sismica del 2009: struttura del sistema di faglie – INGV Terremoti
? https://ingvterremoti.com/2019/04/06/ricordando-il-terremoto-del-6-aprile-2009-1-la-sequenza-sismica-e-la-struttura-del-sistema-di-faglie/[13]

Fonti
[1] L’Aquila 2009: una nuova tomografia svela il ruolo dell’interazione tra faglieingvterremoti.com › 2026/04/06 › laquila-2009-una-nuova-tomografia-sve… https://ingvterremoti.com/2026/04/06/laquila-2009-una-nuova-tomografia-svela-il-ruolo-dellinterazione-tra-faglie/
[2] L’Aquila 6 aprile 2009: nuovo studio tomografico sulla faglia di Paganica https://ingvterremoti.com/2025/04/06/laquila-6-aprile-2009-nuovo-studio-tomografico-sulla-faglia-di-paganica/
[3] L’Aquila: ricostruzione privata al 98%, più lenta la pubblica ferma al 65,7% – News Town L’Aquila Abruzzo https://news-town.it/2025/01/03/affari-pubblici/laquila-ricostruzione-privata-al-98-piu-lenta-la-pubblica-ferma-al-657/
[4] Machine Learning-based high-resolution dataset for the 2009 L’Aquila earthquake sequence https://academic.oup.com/gji/advance-article/doi/10.1093/gji/ggaf286/8213919?searchresult=1
[5] Machine learning-based high-resolution data set for the 2009 L’Aquila earthquake sequence – Oxford Academic https://academic.oup.com/gji/article/243/1/ggaf286/8213919
[6] Una TAC sismica per vedere lo stato di salute delle Alpi e degli … https://rivistanatura.com/una-tac-sismica-per-vedere-lo-stato-di-salute-delle-alpi-e-degli-appennini/
[7] Fault Interaction During Large Earthquakes as Revealed by the L … https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2025JB031245
[8] Con “Retrace-3D” una ricostruzione geologica … https://www.cnr.it/en/news/10143/con-retrace-3d-una-ricostruzione-geologica-tridimensionale-dell-area-colpita-dal-terremoto-dell-italia-centrale
[9] RETRACE-3D Central Italy Geological Model – ISTITUTO NAZIONALE DI GEOFISICA E VULCANOLOGIA https://data.ingv.it/dataset/474
[10] La sequenza sismica 2016-2017 nell’Appennino centrale https://ingvterremoti.com/2022/04/19/la-sequenza-sismica-2016-2017-nellappennino-centrale-assetto-crostale-e-sismotettonica/
[11] [PDF] “Geometria, cinematica, interazione e potenziale sismogenico delle … https://www.conscienze.it/premi/abstract_vincitori/LM20/sintesitesi_Schirripa.pdf
[12] L’Aquila 6 aprile 2009, 15 anni dopo: l’intelligenza artificiale … https://ingvterremoti.com/2024/04/05/laquila-6-aprile-2009-15-anni-dopo-lintelligenza-artificiale-aggiunge-60000-terremoti-alla-sequenza/
[13] Ricordando il terremoto del 6 aprile 2009: 1) La sequenza sismica e … https://ingvterremoti.com/2019/04/06/ricordando-il-terremoto-del-6-aprile-2009-1-la-sequenza-sismica-e-la-struttura-del-sistema-di-faglie/
[14] 01-Introduzione-alla-speleologia.ppt.txt https://ppl-ai-file-upload.s3.amazonaws.com/web/direct-files/collection_08c39ce1-fb5a-4696-a8a1-73d261c2e891/86d36e7b-fb33-423c-9ed5-5859bb837351/01-Introduzione-alla-speleologia.ppt.txt
[15] 02-Evoluzione-speleo-italia.ppt.txt https://ppl-ai-file-upload.s3.amazonaws.com/web/direct-files/collection_08c39ce1-fb5a-4696-a8a1-73d261c2e891/35124a74-892b-451f-9c91-aa405245406d/02-Evoluzione-speleo-italia.ppt.txt
[16] 03-Speleologia-e-ricerca-scientifica.ppt.txt https://ppl-ai-file-upload.s3.amazonaws.com/web/direct-files/collection_08c39ce1-fb5a-4696-a8a1-73d261c2e891/2e8b1d27-c01e-4793-9b8a-e405da6de545/03-Speleologia-e-ricerca-scientifica.ppt.txt

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Sotto il Gran Sasso si nasconde un acquifero “parlante”: la scienza spiega il boato di Ferragosto 2023

Scintilena

Od:Scintilena

Apríl 9^th 2026 at 10:00

Un approccio multiparametrico inedito, con giroscopi laser nati per la fisica quantistica, svela le dinamiche profonde dell’acquifero carsico del Gran Sasso

Il boato che ha fatto “parlare” la montagna

Nella notte tra il 14 e il 15 agosto 2023, alle 22:00 UTC, il personale in servizio notturno nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’INFN ha avvertito un forte e improvviso boato.

Le sale sperimentali — enormi cavità scavate a 1.400 metri di profondità nel massiccio calcareo — hanno amplificato il suono come una cassa di risonanza.

In un primo momento l’evento sembrava inspiegabile. Mesi dopo, una ricerca multidisciplinare ha chiarito l’origine di quel fenomeno e con essa ha aperto una finestra inedita sulle dinamiche interne di uno dei massicci carbonatici più importanti d’Italia.[1][2]

Lo studio, pubblicato il 10 febbraio 2026 sulla rivista Scientific Reports del gruppo Nature con il titolo “Multi-sensor monitoring of a transient event in the Gran Sasso aquifer, Italy”, è il risultato della collaborazione tra l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e le Università di Pisa, La Sapienza di Roma e L’Aquila. Il testo è firmato da venti ricercatori e ricercatrici. Autore corrispondente è Gaetano De Luca, ricercatore INGV.[3][4][5]

Tre mesi di pressione accumulata nell’acquifero del Gran Sasso

Il boato non fu il punto di partenza del fenomeno, ma la sua conclusione. Tutto ebbe inizio a maggio 2023, il mese più piovoso dell’intero periodo di monitoraggio attivo dal 2020.

Le piogge primaverili raggiunsero i 402,6 mm: il secondo valore più alto registrato dal 2009, superato solo dai 473,4 mm di novembre 2013. Questa massa d’acqua si infiltrò rapidamente nell’acquifero del Gran Sasso attraverso la conca endoreica di Campo Imperatore, principale zona di ricarica del massiccio.[5]

Nei mesi successivi, la pressione idraulica nella zona satura dell’acquifero salì progressivamente. La stazione di monitoraggio MP4 — installata all’interno del tunnel autostradale A24, in contatto diretto con il nucleo dell’acquifero — registrò un incremento continuo fino al valore massimo di circa 15 bar in agosto. Nel frattempo, la sorgente Tempera, sul versante sud-ovest del massiccio, mostrava un rapido e sostenuto aumento dei livelli idrometrici.[5]

Il 14 agosto, la pressione accumulata causò la rottura brusca di una barriera locale di permeabilità all’interno della montagna — probabilmente una discontinuità tettonica, una zona a bassa permeabilità o una cavità carsica parzialmente occlusa. La cedenza brusca generò un’onda di pressione che si propagò attraverso le gallerie come un boato. Ezio Previtali, Direttore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, ha dichiarato: «Spesso la montagna ci “parla” nel senso stretto del termine, producendo forti rumori per i quali le sale sperimentali dei LNGS diventano cassa di risonanza».[6][7]

L’acquifero carsico del Gran Sasso: struttura e vulnerabilità idrogeologica

L’acquifero del Gran Sasso è uno dei più grandi sistemi carsico-fratturati dell’Appennino peninsulare, con un’area di circa 1.000 km².

La struttura geologica è formata da rocce carbonatiche mesozoico-cenozoiche — calcari e dolomiti — organizzate in falde di sovrascorrimento. La permeabilità è di natura secondaria, legata alle fratture tettoniche e ai condotti di dissoluzione carsica sviluppatisi nel corso di millenni.[8][9][5]

Le sorgenti distribuite ai margini del massiccio erogano complessivamente tra 18 e 25 m³/s di acqua.

Quell’acqua alimenta la rete potabile di circa 700.000 abitanti nelle province di L’Aquila, Teramo e Pescara — circa la metà della popolazione abruzzese. Si tratta di una delle risorse idriche strategiche più importanti dell’Italia centro-meridionale.[10][11][5]

La vulnerabilità di questo acquifero è intrinsecamente elevata. Nei sistemi carsici, le sostanze inquinanti si infiltrano rapidamente attraverso le fessure e i condotti senza subire significativi processi di filtrazione naturale.

La coesistenza dell’acquifero del Gran Sasso con le infrastrutture che lo attraversano — tunnel autostradali A24 e Laboratori INFN, costruiti senza impermeabilizzazione dalla falda — ha già generato episodi critici: nel 2002 una fuoriuscita di trimetilbenzene da un esperimento INFN contaminò l’acquifero e la rete idrica; nel 2017 fu vietato per due giorni il consumo dell’acqua dopo la rilevazione di nuovi inquinanti. Questi episodi hanno portato alla nomina di un Commissario straordinario per la messa in sicurezza dell’acquifero del Gran Sasso.[12][13][14]

GINGER: il giroscopio per la relatività generale applicato al monitoraggio geofisico

L’elemento più innovativo dello studio è l’uso di GINGERino come strumento geofisico. GINGERino è il prototipo operativo del progetto GINGER (Gyroscopes IN GEneral Relativity), un giroscopio laser ad anello ad altissima sensibilità installato da circa dieci anni sotto 1.400 m di roccia nei Laboratori del Gran Sasso. Il suo scopo originario è la misura dell’effetto Lense-Thirring: una piccola perturbazione della velocità di rotazione terrestre prevista dalla relatività generale di Einstein, causata dalla curvatura dello spazio-tempo attorno a una massa rotante.[15][16]

Il principio fisico è l’effetto Sagnac: due fasci laser controrotanti all’interno di una cavità quadrata percorrono cammini ottici di lunghezza diversa se il sistema è in rotazione, generando una differenza di frequenza proporzionale alla velocità angolare locale. GINGERino misura quindi la velocità di rotazione della crosta terrestre con una precisione dell’ordine dei femto-radianti al secondo — un record mondiale stabilito nel luglio 2024.[17][18][19][20]

In questo studio, GINGERino ha svolto un ruolo inatteso: quello di sentinella delle dinamiche dell’acquifero del Gran Sasso. L’analisi ha mostrato che lo strumento registrava anomalie già a partire dal 10 maggio 2023, circa 55 giorni prima del boato — un periodo che coincide esattamente con l’inizio del rapido incremento di pressione nella stazione MP4. Le variazioni a bassa frequenza rilevate da GINGERino non erano catturate dal sismometro convenzionale co-locato, dimostrando una sensibilità senza precedenti ai movimenti lenti dell’acquifero. Al momento del boato, il tiltmetro integrato ha registrato una variazione di inclinazione di 0,4 ?rad nella direzione Est-Ovest: chiara evidenza di fratturazione all’interno del massiccio.[5]

Un approccio multiparametrico inedito per studiare l’acquifero profondo

La ricerca ha integrato sette diverse categorie di strumenti di misura, operanti in scale temporali, fisiche e spaziali diverse:

GINGERino (INFN-Pisa): velocità angolare locale della crosta — componente rotazionale
Sismometro GIGS Trillium 240s (INGV): movimenti del suolo nelle tre componenti traslazionali
Rete Accelerometrica Nazionale RAN (Dipartimento Protezione Civile): accelerazioni del suolo
Sensore acustico (LNGS-INFN): onde di pressione sonora nelle gallerie
Stazione MP2 (INGV–Sapienza): livello, temperatura e conducibilità alla sorgente Tempera
Stazione MP3 (INGV–Sapienza): drenaggio del tunnel autostradale nord
Stazione MP4 (INGV–Univ. L’Aquila): pressione idraulica ad alta frequenza (20 Hz) nel nucleo dell’acquifero

[5]

L’associazione di GINGERino con il sismometro GIGS ha creato una stazione sismica 4C — quattro gradi di libertà — che combina per la prima volta componente rotazionale e componenti traslazionali per monitorare un acquifero profondo. «L’approccio multiparametrico ha dimostrato che il boato è direttamente collegato alle variazioni dell’acquifero», ha spiegato Gaetano De Luca. «Trattandosi di un evento raro registrato con un’ampia gamma di strumenti, il set di dati costituisce una preziosa base per gli studi futuri».[21][5]

Il Gran Sasso come laboratorio naturale di ricerca interdisciplinare

I Laboratori Nazionali del Gran Sasso sono i più grandi laboratori sotterranei operativi al mondo, con un volume totale di circa 180.000 m³ e circa 750 scienziati da 22 paesi impegnati in circa 15 esperimenti attivi. La roccia sovrastante riduce il flusso di raggi cosmici di un fattore un milione — requisito fondamentale per gli esperimenti di fisica delle particelle e di astrofisica nucleare. Lo stesso isolamento che rende i laboratori preziosi per la fisica li rende un ambiente di ascolto privilegiato per la geofisica e l’idrogeologia.[22]

Questo studio conferma il Gran Sasso come laboratorio naturale di valore interdisciplinare. La sinergia tra fisica fondamentale, geofisica e idrogeologia ha prodotto risultati che nessuna delle tre discipline sarebbe stata in grado di ottenere da sola. Il Direttore Previtali ha annunciato che «è già in programma il potenziamento della strumentazione di GINGER, che garantirà, oltre che più precisi studi di fisica fondamentale, anche di potenziare la rete degli strumenti geologici che studiano il Gran Sasso». INGV e INFN stanno lavorando per rendere questi strumenti utilizzabili in altri contesti geologici, incluso il monitoraggio di eventi sismici.[7][23]

Cambiamento climatico e futuro dell’acquifero del Gran Sasso

Lo studio porta con sé una riflessione sul futuro dell’acquifero del Gran Sasso in un contesto di cambiamento climatico. Il Ghiacciaio del Calderone — il più meridionale d’Europa — ha perso il 65% della propria superficie negli ultimi 25 anni. La ricarica dell’acquifero del Gran Sasso è già diminuita del 15% rispetto agli anni ’90, con proiezioni di ulteriori cali tra il 9% e il 15% nei decenni futuri.[24][25]

Il maggio 2023, con le sue precipitazioni primaverili intense e concentrate, potrebbe anticipare un pattern sempre più frequente: non più la neve come meccanismo lento e distribuito di ricarica, ma piogge intense e brevi che saturano l’acquifero in modo rapido e pulsato. Questo cambia il profilo di rischio del massiccio: eventi transitori come quello del 14 agosto 2023 potrebbero diventare più comuni. Disporre di una rete di monitoraggio multiparametrica capace di rilevare anomalie con settimane di anticipo — come ha dimostrato GINGERino — diventa quindi una componente essenziale della gestione di questa risorsa idrica strategica.[25][5]

Il dataset raccolto nell’estate 2023, che copre l’intero ciclo del fenomeno da maggio ad agosto con sette categorie di strumenti, è già considerato dagli autori una base di riferimento per la comunità scientifica internazionale. La ricerca sul Gran Sasso non si chiude con la spiegazione del boato di Ferragosto: in molti sensi, comincia proprio da lì.[4][5]

Riferimento bibliografico: Barberio M.D. et al. (2026), “Multi-sensor monitoring of a transient event in the Gran Sasso aquifer, Italy”, Scientific Reports, vol. 16, art. 8221. DOI: 10.1038/s41598-025-33923-6

Fonti
[1] Gran Sasso, uno studio racconta cosa accade nella montagna https://www.abruzzodaily.it/news/citta/teramo/gran-sasso-uno-studio-racconta-cosa-accade-nella-montagna-lorigine-un-forte-boato-nel-2023/4443
[2] Gran Sasso, laboratorio naturale: il raro evento che cambia lo studio … https://www.insalutenews.it/in-salute/gran-sasso-laboratorio-naturale-il-raro-evento-che-cambia-lo-studio-degli-acquiferi-profondi/
[3] Multi-sensor monitoring of a transient event in the Gran Sasso … https://www.nature.com/articles/s41598-025-33923-6
[4] Multi-sensor monitoring of a transient event in the Gran Sasso … https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41673054/
[5] Multi-sensor monitoring of a transient event in the Gran Sasso … https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12963385/
[6] Svelata l’origine del “boato” registrato nel Gran Sasso nel 2023 https://www.geopop.it/svelata-lorigine-del-boato-registrato-nel-gran-sasso-nel-2023-sono-state-variazioni-di-pressione-dellacqua/
[7] Gran Sasso, uno studio spiega le dinamiche interne della montagna e … https://www.infn.it/gran-sasso-uno-studio-spiega-le-dinamiche-interne-della-montagna-e-del-suo-acquifero/
[8] A Stepwise Modelling Approach to Identifying Structural Features That Control Groundwater Flow in a Folded Carbonate Aquifer System https://www.mdpi.com/2073-4441/14/16/2475/pdf?version=1660214212
[9] Tracking flowpaths in a complex karst system through tracer test and hydrogeochemical monitoring: Implications for groundwater protection (Gran Sasso, Italy) https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10828060/
[10] Le acque del Gran Sasso minacciate da esperimenti scientifici e … https://www.glistatigenerali.com/sostenibilita/acqua/acqua-laboratori-infn-gran-sasso/
[11] Gran Sasso, osservatorio acque: “Rischio inquinamento per 700mila … https://www.dire.it/13-05-2019/330955-gran-sasso-osservatorio-acque-rischio-inquinamento-per-700mila-persone/
[12] L’acquifero del Gran Sasso è in pericolo – La Rivista della Natura https://rivistanatura.com/lacquifero-del-gran-sasso-e-in-pericolo/
[13] A rischio l’acquifero del Gran Sasso in Abruzzo che rifornisce oltre … https://www.cittadinanzattiva.it/comunicati/12318-a-rischio-l-acquifero-del-gran-sasso-in-abruzzo-che-rifornisce-oltre-700-000-persone.html
[14] Nota stampa 7 novembre 2024 https://commissario.gransasso.gov.it/news/nota-stampa-7-novembre-2024
[15] Ginger – INFN LNGS https://www.lngs.infn.it/it/ginger
[16] Status of the GINGER project https://arxiv.org/pdf/2303.12572.pdf
[17] GINGERino: nuovo record per il giroscopio del Gran Sasso https://www.umbriaecultura.it/gingerino-giroscopio-gran-sasso/
[18] Test Gingerino al Gran Sasso, alla Terra gira la testa – Tom’s Hardware https://www.tomshw.it/altro/test-gingerino-al-gran-sasso-alla-terra-gira-la-testa
[19] Relatività: record di GINGERino nei laboratori del Gran Sasso – UNIPI https://old.unipi.it/index.php/news/item/28450-relativita-generale-record-di-gingerino-nei-laboratori-del-gran-sasso
[20] Metti la Relatività in una stanza https://www.lngs.infn.it/it/news/relativita-stanza
[21] Gran Sasso, uno studio spiega le dinamiche interne della montagna https://ilgiornaledabruzzo.it/gran-sasso-uno-studio-sulle-dinamiche-della-montagna-e-del-suo-acquifero/
[22] Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) https://viaggiolabinfn.ts.infn.it/laboratori-nazionali-del-gran-sasso-lngs
[23] Gran Sasso: uno studio spiega le dinamiche interne della … https://www.unipi.it/news/gran-sasso-uno-studio-spiega-le-dinamiche-interne-della-montagna-e-del-suo-acquifero-profondo/
[24] Gran Sasso: così è sparito il ghiacciaio – Avvenire https://www.avvenire.it/attualita/gran-sasso-cosi-e-sparito-il-ghiacciaio_54994
[25] Cambiamento climatico e ritardi nelle infrastrutture: il Gran Sasso … https://www.laquilablog.it/cambiamento-climatico-e-ritardi-nelle-infrastrutture-il-gran-sasso-soffre-a-rischio-la-principale-risorsa-idrica-della-regione/

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