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Laboratorio sotterraneo Bedretto per le geoscienze e le geoenergie

Il BedrettoLab (Laboratorio sotterraneo Bedretto per le geoscienze e le geoenergie) è un’infrastruttura di ricerca unica nel suo genere, gestita dall’ETH di Zurigo, che consente di studiare da vicino l’interno della Terra. Situato sulle Alpi svizzere ad una profondità di un chilometro e mezzo al di sotto della superficie, il laboratorio si trova nel mezzo di una galleria di 5,2 chilometri che collega il Ticino con il tunnel ferroviario di base del Furka .

Grazie alle tecnologie di ultima generazione, il BedrettoLab offre condizioni ideali per condurre ricerche sperimentali incentrate sul comportamento del sottosuolo profondo durante le operazioni di accesso e stimolazione. Un accesso di questo tipo è necessario per far progredire le conoscenze scientifiche in diversi ambiti, tra i quali quello dell'energia geotermica e della fisica del terremoti.. È inoltre importante per sviluppare tecniche innovative e nuovi sensori a questi scopi.

Per saperne di più sugli obiettivi del progetto.

News

30/01/2025

Esperimento di iniezione riuscito presso il nuovo testbed di fisica dei terremoti del BedrettoLab

Un esperimento di iniezione della durata di tre settimane presso il nuovo testbed di fisica dei terremoti del BedrettoLab è stato completato con successo nei mesi di novembre e dicembre 2024. L'obiettivo era quello di caratterizzare come la struttura di faglia bersaglio del progetto FEAR (Fault Activation and Earthquake Rupture) risponde all'iniezione di acqua ad alta pressione. I risultati serviranno come base di riferimento per una serie di esperimenti previsti nei prossimi due anni, che mirano a comprendere i processi di deformazione delle zone di faglia.

Dopo un'ampia preparazione, che comprende la creazione di pozzi, l'installazione di sensori e la produzione di una sonda di deformazione appositamente progettata, l'esperimento è iniziato a fine novembre. Nel corso di tre settimane, sono stati iniettati circa 1.100 metri cubi d'acqua nella zona di faglia bersaglio attraverso due pozzi, utilizzando un sistema di controllo remoto progettato su misura. Questo volume equivale all'incirca a 5'600 vasche da bagno. È importante notare come tutta l'acqua utilizzata provenisse dai pozzi del tunnel, garantendo che non venisse sprecata acqua potabile.

L'iniezione avrebbe dovuto indurre una risposta nella struttura della faglia a causa dell'aumento della pressione nella roccia circostante. L'analisi iniziale indica lievi movimenti della faglia; sono in corso calcoli dettagliati per determinare l'entità dello spostamento. Inoltre, l'esperimento ha rivelato una maggiore complessità della zona di faglia rispetto a quanto ipotizzato in precedenza. Durante l'iniezione ad alta pressione, si sono verificati piccoli eventi sismici a più di 50 metri di distanza dal sito di iniezione e suggeriscono la presenza di un'estesa rete di fratture.

Questi risultati confermano che la zona di faglia può essere attivata e forniscono informazioni cruciali per la progettazione dei prossimi esperimenti FEAR, che si concentreranno sull'attivazione controllata di specifici intervalli di faglia.

16/12/2024

Esplorare i processi sismici attraverso modelli ed esperimenti

Patrick Bianchi affronta una delle sfide più complesse della geofisica: migliorare la nostra capacità di previsione dei terremoti naturali e indotti. Nella sua tesi di dottorato ha combinato con successo misure su scala di laboratorio (scala di centimetre) all'interno del Rock Physics and Mechanics Laboratory (RPMLab) con simulazioni numeriche per studiare il comportamento della roccia prima di un terremoto. In questo modo, ha cercato di migliorare la comprensione dei fattori scatenanti dei terremoti e, infine, di gettare le basi per futuri esperimenti su scala maggiore (scala di 100 m) presso il BedrettoLab.

In una prima fase, Patrick ha condotto esperimenti nel RPMLab, in cui campioni di roccia dotati di sensori acustici e fibre ottiche sono stati sottoposti a una pressione elevata (170 MPa) per produrre piccoli terremoti e, infine, per fratturare la roccia. Grazie alle tecnologie di monitoraggio implementate, è stato in grado di osservare segnali premonitori (localizzazione della deformazione sismica e asismica) poco prima della rottura del campione. Con i dati disponibili, ha convalidato le simulazioni numeriche eseguite con un modello numerico basato sulla fisica che ha permesso di rappresentare efficacemente la complessità legata a tali processi preparatori.

Successivamente, si è concentrato sul modo in cui i diversi tipi di frattura influenzano i livelli di stress, le statistiche sismiche e il rilascio di energia nella roccia. Ha scoperto che alcuni tipi di fratture consumano più energia, il che potrebbe contribuire a spiegare perché alcuni terremoti sono più grandi di altri. Eseguendo ulteriori simulazioni, ha dimostrato che le piccole fratture possono fondersi nelle fasi finali degli esperimenti, creandone di più grandi che, alla fine, portano a una macrofrattura del campione e al suo completo cedimento.

Infine, ha studiato gli effetti del precondizionamento di faglia in un campione di granito del Rotondo recuperato dal BedrettoLab. Prima del test, il campione di roccia è stato perforato, creando piccoli fori che fungevano da carotaggi di iniezione artificiali, poi saturati con acqua. I suoi test hanno mostrato che l'iniezione di acqua con precondizionamento ha fatto sì che la faglia si riattivasse in modi specifici, creando un sistema di canali che permettono al fluido di scorrere. Questo processo può portare a piccoli movimenti locali e talvolta silenziosi nella roccia, che potrebbero alla fine causare un terremoto.

Combinando esperimenti di laboratorio su rocce diverse e simulazioni numeriche, la ricerca svolta da Patrick aiuta a capire meglio come si formano i terremoti. Questa conoscenza potrebbe portare a previsioni più accurate dei terremoti, a beneficio sia dei progetti di energia geotermica sia della capacità della società di prepararsi ai terremoti.

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Call for Applications: GeoInquire Access at BedrettoLab

The Bedretto Underground Laboratory for Geosciences and Geoenergies (BedrettoLab) is now accepting applications for Transnational Access (3rd Call) under the GeoInquire program.

BedrettoLab offers unique infrastructure for cutting-edge research and technology demonstration in geo-energy and frontier geosciences. With GoeInquire, access to the following testbeds can be facilitated:

  • Geothermal Testbed: For developing and testing geothermal energy technologies.
  • Earthquake Physics Testbed: For studying seismogenic faults and earthquake mechanics.
  • Deep Life Observatory (DELOS): For exploring life in deep subsurface environments.

Researchers can access state-of-the-art sensor networks, data archives, and modeling tools. Remote access options, including real-time data streaming, are also available.
Applications are open for one-week access grants, with technical and logistical support provided.
For details and application guidelines, visit the following link: https://www.geo-inquire.eu/transnational-access-offer/ta3-82-1

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