È un evento sconvolgente quando il suolo sotto i nostri piedi, la nostra casa o il nostro campo scompare improvvisamente, lasciando un enorme buco. Questi buchi, chiamati doline, sono un problema diffuso in tutto il mondo. Le doline possono essere il risultato di processi naturali, ma spesso sono legate a attività industriali passate, come l’estrazione mineraria. Ma come fanno gli scienziati a individuare queste voragini prima che si manifestino in superficie?
La geologia delle rocce sottostanti può fornire indizi sulla presenza di doline. Il calcare, ad esempio, può essere dissolto dalle acque sotterranee nel corso del tempo, creando una vasta rete di grotte sotterranee chiamate carsiche. Queste grotte possono collassare a causa della gravità, causando depressioni superficiali e danni alle strutture, fino alla completa distruzione delle abitazioni.
Le vecchie miniere, come quelle di carbone, sale, cloruro di potassio, stagno e rame, spesso lasciano vuoti nel terreno. Nel corso del tempo, questi vuoti possono emergere quando il tetto delle miniere crolla progressivamente. Questi crolli possono essere graduale o improvvisi, con depressioni che si formano durante la notte senza alcun preavviso. Spesso, questi eventi rapidi sono associati a cambiamenti nelle acque sotterranee o a forti precipitazioni.
In regioni in cui tutte le rocce superficiali sono di calcare, come la Florida o gran parte della Cina, è difficile evitare il rischio di doline, poiché spesso non ci sono segnali premonitori.
Nelle aree densamente popolate, come il Regno Unito, la mancanza di terreno disponibile ha portato all’utilizzo di siti dismessi senza una sufficiente conoscenza preliminare o indagini del terreno. Sebbene esistano compensazioni per alcuni tipi di crolli, come quelli causati dall’estrazione del carbone, molte altre cause sono considerate “cause di forza maggiore” dagli assicuratori e ottenere una copertura assicurativa può essere costoso o difficile.
Entrambi noi abbiamo esperienza nella ricerca e nel monitoraggio delle doline in tutto il mondo, dalle miniere d’oro in Australia al Medio Oriente, in particolare in Kuwait e nel Mar Morto, fino alle Bahamas. Abbiamo anche studiato le cavità minerarie nel Regno Unito e in Irlanda, come quelle nel Galles meridionale, nello Yorkshire e nelle Potteries, e i crolli causati dal furto medievale di gesso per malta sotto una strada principale vicino a Londra.
Nel corso degli anni, siamo diventati esperti nella misurazione della gravità terrestre con una precisione estremamente elevata. Questo metodo, chiamato microgravità, ci consente di rilevare la presenza di cavità o di aree parzialmente riempite con una densità inferiore rispetto alle rocce circostanti molto prima che si verifichi un crollo in superficie.
Spesso veniamo chiamati dopo il primo crollo per individuare altre potenziali doline nelle vicinanze. Gli sviluppatori dovrebbero iniziare a considerare questo tipo di lavoro prima di iniziare la costruzione.
Un’altra innovazione che abbiamo sviluppato è l’uso di indagini di microgravità ripetute nel tempo, a intervalli di mesi o anni. Questo ci permette di rilevare variazioni nella gravità che indicano la propagazione delle cavità verso la superficie e la loro potenziale instabilità.
Abbiamo monitorato una sezione problematica del canale di Trent e Mersey nel Cheshire dal 2002, effettuando letture di microgravità ripetute quasi ogni anno. Durante questo periodo, i risultati delle misurazioni hanno mostrato un aumento delle anomalie gravitazionali, suggerendo che le miniere di sale sottostanti, per le quali il canale è stato originariamente costruito, stanno diventando meno stabili. Questo potrebbe essere causato da perdite dai canali stessi o da precipitazioni intense più frequenti a causa dei cambiamenti climatici.
Recentemente, un tratto dello stesso canale vicino a Middlewich è crollato, causando gravi disagi e mettendo in pericolo vite umane. Questo evento ha messo in luce il nostro lavoro. Il percorso proposto per la Fase 2 dell’HS2 attraverserà una parte significativa di questo campo di sale nel Cheshire, dove i crolli sono comuni e le sfide ingegneristiche per la costruzione di questa linea ad alta velocità saranno considerevoli. Abbiamo contribuito a una nuova serie televisiva sulle doline che ha affrontato questo problema e il nostro lavoro in modo approfondito. Speriamo di poter fornire indicazioni su come affrontare la situazione in questa area e su come questa tecnica possa essere utilizzata per mappare altre aree vulnerabili lungo questa rete di corsi d’acqua. Dopotutto, è possibile fare qualcosa per le doline, se possono essere individuate in tempo.
Peter Styles, Professore Emerito in Geofisica, Keele University e Jamie Pringle, Docente Senior in Ingegneria e Geoscienze Ambientali, Keele University
