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La deformazione del suolo ad Ischia rilevata dalla Rete tiltmetrica

Il monitoraggio tiltmetrico: a cosa serve?

Il monitoraggio tiltmetrico rappresenta una delle tecniche più usate nel rilevamento della deformazione del suolo in aree vulcaniche, in quanto consente lo studio della cinematica delle aree vulcaniche avvalendosi della registrazione in continuo della variazione d’inclinazione della superficie terrestre nei luoghi in cui sono installati i tiltmetri.

E’ proprio la variazione dell’angolo di inclinazione (tilt), misurata da questi sensori, che consente di correlarla eventualmente alla deformazione indotta in superficie dai potenziali cambiamenti della pressione magmatica dovuti all’accumulo e/o allo spostamento di magma all’interno della struttura vulcanica o semplicemente dalla circolazione dei fluidi idrotermali (vedi Figura 1).

Figura 1 – Schema delle deformazioni del suolo registrate da un tiltmetro durante le fasi: pre-eruttiva (stage 1), eruttiva (stage 2) e post-eruttiva (stage 3); [Dvorak e Dzurisin, 1997]

Oltre al monitoraggio delle aree vulcaniche, le informazioni ottenute dallo studio dei segnali tiltmetrici hanno un vasto campo di applicazione che va dal controllo strutturale di grandi opere ingegneristiche come dighe, ponti, ecc., allo studio della marea crostale.

La variazione di tilt o ground tilt registrata da un tiltmetro è la variazione lungo una determinata direzione dello spostamento verticale, quindi una misura di come cambia la pendenza del suolo nel tempo. Lo spostamento verticale del suolo, invece, è misurabile con il GPS in maniera continua oppure mediante tecniche di interferometria SAR o anche attraverso livellazioni di alta precisione lungo linee altimetriche appositamente realizzate.

I sensori utilizzati dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia – Osservatorio Vesuviano (INGV-OV) sono tiltmetri elettronici biassiali con trasduttore a bolla che misurano le variazioni di inclinazione del suolo lungo due direzioni ortogonali (indicate come X e Y nelle Figure 2a e 3).

Il trasduttore è costituito da un tubicino di vetro (uno per ogni asse) contenente un fluido elettrolitico e chiuso agli estremi da tre elettrodi inseriti in un circuito elettrico a ponte che, ogni qualvolta viene sbilanciato in seguito ad una rotazione (o ad una accelerazione) genera una tensione elettrica proporzionale all’entità del tilt (Figura 2b).

Nel monitoraggio delle componenti di inclinazione della deformazione del suolo vengono impiegati 3 tipi diversi di sensore: quelli analogici che possono essere di tipo superficiale o da pozzo (Figura 2a) e quelli digitali che sono solo da pozzo (Figura 3).

Figura 2 – a) Tiltmetri analogici. b) Principio di funzionamento del trasduttore inclinometrico.

Il monitoraggio tiltmetrico viene effettuato già da molti anni nelle aree vulcaniche campane ed attualmente questi segnali geofisici sono acquisiti da 3 Reti:

  • Rete tiltmetrica dei Campi Flegrei con 10 stazioni, di cui 4 attrezzate con sensori analogici di superficie, 3 attrezzate con sensori analogici da pozzo (Figura 2a) e 3 attrezzate con sensori biassiali digitali da pozzo di ultima generazione (Figura 3).
  • Rete tiltmetrica del Vesuvio costituita da 7 stazioni, di cui 3 attrezzate con sensori analogici di superficie e 4 attrezzate con sensori digitali da pozzo.
  • Rete tiltmetrica dell’Isola d’Ischia con 3 stazioni attrezzate con sensori digitali da pozzo.

Poiché i segnali registrati dai sensori di superficie (operanti in gallerie o pozzetti poco profondi) sono influenzati da fattori ambientali, come le variazioni di temperatura, la pressione, le precipitazioni e le variazioni della falda acquifera, che possono mascherare la reale deformazione misurata, negli ultimi anni sono stati utilizzati i sensori da pozzo di tipo digitale, calati in pozzi perforati a – 25 m dal piano campagna.

L’unità di misura angolare utilizzata in ambito tilmetrico è il µradiante (microradiante), equivalente ad uno spostamento verticale del suolo di 1 mm ad 1 km di distanza; poiché però sia i sensori tiltmetrici di superficie che quelli da pozzo misurano un campo sufficientemente vicino e quindi al massimo di qualche centinaio di metri, può essere considerata attendibile l’equivalenza di 1 µradiante ad uno spostamento di 0.5 mm a 500 m di distanza.

Rete Tiltmetrica di Ischia e specifiche tecniche

L’INGV- OV ha realizzato nell’aprile 2015 una rete di 3 tiltmetri sull’Isola di Ischia, nell’ambito del Progetto Vulcamed. La sua geometria è stata progettata considerando gli allineamenti strutturali, la morfologia dell’Isola [de Vita et al., 2010], l’andamento della deformazione del suolo dedotto dalle misure ottenute attraverso le campagne di livellazione geometriche di precisione effettuate in oltre 20 anni [Del Gaudio et al., 2011], nonché la fattibilità degli scavi [Aquino et al., 2014].

Le 3 stazioni tiltmetriche sono state installate nelle seguenti località:

  • Stazione ISC (settore NE), situata nel Comune di Ischia, in prossimità dell’Acquedotto EVI in località Montagnone Alto; il sensore è collocato in un deposito di piroclastiti che ricopre il duomo lavico di Montagnone;
  • Stazione BRN (settore SE), situata nel Comune di Barano d’Ischia, in Località Vateliero; il sensore è posizionato nella coltre eluvio-colluviale su depositi di frana e di piroclastici del Vateliero;
  • Stazione FOR (settore SW), situata nel Comune di Forio, in località Panza; il sensore è collocato nel tufo.

I 3 tiltmetri digitali da pozzo sono stati installati a profondità comprese tra 25 e 27 m dal piano campagna (Figura 3). I segnali acquisiti in digitale sono trasmessi al Centro di Monitoraggio dell’INGV- OV. Ogni stringa di dati contiene le componenti NS ed EW direttamente in µradianti, l’azimuth magnetico in gradi, la temperatura in °C, la data e l’ora, i minuti, i secondi, l’alimentazione in mV ed il numero di serie del sensore.

Ad Aprile 2015 è andata in funzione la rete di acquisizione dati ma, in considerazione del fatto che per i primi 30-40 giorni dall’installazione possono essere osservate delle derive sui segnali dovute al riassestamento dei pozzi perforati (indurimento del cemento e riequilibrio tensionale dei fori), i primi segnali tiltmetrici utili per la caratterizzazione della deformazione che interessa l’Isola sono stati raccolti a partire dal 1 Giugno 2015.

Figura 3 – Tiltmetro digitale Lily e componenti elettroniche

I segnali acquisiti con tiltmetri profondi

I segnali sono acquisiti ogni minuto, con la singola lettura mediata su 8000 campioni acquisiti ogni 0.0075 Hz, la precisione del clock interno è di 1.5 sec/mese ed il tempo viene sincronizzato con cadenza settimanale, risultando quindi un errore di ± 0.4 secondi.

I dati vengono trasmessi quotidianamente al Centro di Monitoraggio dell’INGV- OV e successivamente elaborati attraverso vari passaggi  riassumibili in 3 fasi principali:

  1. preprocessing: lettura dei dati aggiornati, eliminazione delle acquisizioni effettuate con tempi sbagliati; interpolazione lineare dei dati eventualmente mancanti e despiking dei segnali;
  2. processing: scelta del filtro adatto alla rappresentazione grafica dei segnali acquisiti e corretti, rappresentazione delle componenti spettrali dei segnali, rappresentazione grafica delle componenti NS e EW corrette, spettrogramma;
  3. studio del segnale: valutazione della direzione di tilting prevalente e confronto con altre stazioni, studio di eventuali anomalie in ampiezza e frequenza presenti nei segnali, interpretazione degli osservabili dal confronto con i dati acquisiti con altre metodologie geofisiche e geochimiche.

I dati non vengono soggetti ad alcun procedimento di filtraggio delle periodicità di tipo termico, data la profondità di installazione del sensore, a differenza delle stazioni di tipo superficiale [Ricco et al., 2003; Ricco et al., 2013].

Le caratteristiche delle stazioni tiltmetriche sono riportate in tabella:

Stazione Località Prof. (m) Fc (Hz) Coord. (Lat /Long) Quota (m. s.l.m.)
ISC Località Montagnone Alto, Comune di Ischia -25 0.017 40.74°

13.93°

173
BRN Località Vateliero, Comune di Barano d’Ischia -25 0.017 40.71°

13.93°

145
FOR Località Panza, Comune di Forio -27 0.017 40.71°

13.88°

157

Deformazione osservata attraverso i tiltmetri nel lungo periodo

La deformazione del suolo che interessa l’Isola di Ischia mostra un andamento di inclinazione polarizzato in direzione NNW, come si può evincere dalla Figura 4.

In essa è riportata la linea di costa dell’isola e le principali curve di livello, georeferenziate, sovrapposte ad un reticolo che rappresenta il piano bidimensionale delle inclinazioni (con asse Y+ orientato a N ed asse X+ orientato ad E) in cui ogni lato della maglia equivale ad una variazione tiltmetrica di 20 µradianti e ad una distanza di 500 m.

I 3 siti-stazione ISC, BRN e FOR, indicati con una freccia nera puntata verso il basso, sono contraddistinti da colori diversi come anche le curve che da essi hanno origine. Le curve rappresentano la variazione tiltmetrica cumulativa (odografo) a partire dal 1 Giugno 2015. Inoltre, la freccia nera puntata verso l’alto indica il verso della deformazione e convenzionalmente i settori di crosta terrestre in abbassamento rispetto alla posizione dei siti stazione.

Figura 4 – Variazione tiltmetrica cumulativa (odografo) registrato ai 3 siti-stazione della rete di Ischia nel biennio 2015-2017, filtrato delle periodicità inferiori a 10 giorni. L’origine di ogni vettore tilt è siglata con il nome del sito stesso ed indicata convenzionalmente con una freccia puntata verso il basso, mentre l’estremo libero è indicato con una freccia puntata verso l’alto. Il verso di ogni vettore (che indica settori di crosta terrestre in abbassamento) è univocamente definito dal suo estremo libero. I 3 siti-stazione ISC, BRN e FOR, indicati con una freccia nera puntata verso il basso, sono contraddistinti da colori diversi come anche le curve che da essi hanno origine: ISC (grigio), BRN (giallo) e FOR (verde).

In 27 mesi, dal 2015 al 2017 le 3 stazioni hanno misurato una variazione di tilt totale che ammonta a 145.3 µradianti ad ISC, 105.6 a BRN e 102.7 a FOR.

La stazione ISC, situata nel settore di NE ed a una quota maggiore alle altre, è quindi quella che si inclina di più, mentre si calcola una riduzione rispetto ad essa del 27% a BRN e del 29% a FOR.

Nei primi 8 mesi del 2017, invece i valori misurati sono stati: 47.1 µradianti ad ISC, 15.7 a BRN e 25 a FOR; ISC risulta sempre quella che si inclina maggiormente mentre la riduzione in ampiezza alle altre stazioni aumenta (67% a BRN e 47% a FOR).

Si può notare inoltre che, procedendo dal quadrante nord-orientale dell’Isola (stazione ISC) verso il settore meridionale (BRN) e poi verso quello sud-occidentale (FOR), la direzione dei vettori tilt resta praticamente costante seppur con qualche piccola rotazione; solo la stazione FOR esibisce inizialmente una direzione di tilting verso NW che negli ultimi 2 anni tende a riallinearsi con quella NNW di ISC.

La deformazione del suolo ricavata dal tilt (in un raggio di 500 m), equivale ad un abbassamento di più di 7 cm a NNW della stazione ISC, di 5 cm a NNW della stazione BRN e di 5 cm a NNW della stazione FOR.

Il campo di spostamento del suolo misurato negli anni passati (livellazioni effettuate negli ultimi 30 anni) evidenzia estesi fenomeni deformativi nella zona centro-meridionale (Serrara-Fontana) e nord-occidentale (Lacco Ameno località Fango) con velocità di subsidenza leggermente inferiori al cm/anno [Del Gaudio et al., 2011] (Figura 5a,b).

Dal confronto, quindi, tra dati di inclinazione e spostamento verticale del suolo si desume che le direzioni di tilting sono coerenti con tale andamento di deformazione, mentre le velocità attuali di subsidenza, ricavate dai dati tiltmetrici, risultano raddoppiate rispetto a quelle misurate fino al 2010.

Figura 5 – Andamento deformativo dell’Isola di Ischia misurato attraverso le livellazioni di precisione dal 2003 al 2010. a) Variazioni di quota lungo la linea “Costiera”. b) Variazioni di quota lungo la linea “Borbonica”.

Deformazione osservata attraverso i tiltmetri ed associata al terremoto del 21 agosto 2017

L’evento sismico del 21 agosto 2017, ore 20:57:52 italiane, è stato registrato dalle 3 stazioni tiltmetriche i cui segnali hanno mostrato molteplici peculiarità.

La stazione ISC, la più vicina all’area epicentrale, nell’intervallo temporale 20:56÷21:03, ha subito un tilt cosismico di 6.3 µradianti in direzione NW. Tale stazione che già nei 2 anni precedenti si inclinava in direzione NNW in misura notevole, durante l’evento sismico si è definitivamente inclinata in maniera permanente lungo una direzione allineata con l’epicentro (Figura 6a, b).

Figura 6 – Variazione tiltmetrica registrata alla stazione ISC. a) Sono riportate le singole componenti NS ed EW registrate nell’intervallo temporale 20:51÷20:59. b) Sono mostrate le nuvole di punti nella griglia delle inclinazioni che rappresentano la variazione tiltmetrica (in µradianti) registrata dal 1 luglio 2017 al 21 agosto 2017; si notano 2 concentrazioni spaziali di punti (clusters) separate tra loro in corrispondenza dell’arrivo del treno di onde generato dal terremoto, l’offset spaziale si configura pertanto come deformazione cosismica permanente. Le frecce gialle sovrapposte corrispondono al vettore tilt apparente calcolato tra le 20:56 ed i minuti successivi, mentre la freccia rossa rappresenta il tilt cosismico. La freccia nera indica la rotazione della direzione di tilting.

Analizzando la figura 6b, in cui è mostrata nella griglia delle inclinazioni la variazione tiltmetrica totale registrata alla stazione ISC dal 1 Luglio 2017 al 21 Agosto, sono evidenti 2 nuvole di punti: una prima nuvola allineata in direzione NS relativa alla deformazione registrata fino a 2 minuti prima del terremoto mentre la seconda, più piccola e di forma ovale, si osserva a partire dal quinto minuto successivo all’evento, quando cioè il sensore tiltmetrico ha raggiunto di nuovo il suo equilibrio meccanico.

Si osserva inoltre che il punto-stazione subisce una variazione di tilt apparente (con componente di accelerazione orizzontale) in direzione SSW un minuto prima dell’evento (20:57), una seconda variazione in direzione SW durante l’evento stesso e successivamente si inclina permanentemente a NW, mostrando una chiara rotazione in senso orario della direzione di tilting, mostrata in Figura 6b con una freccia nera.

Figura 7 – Variazione tiltmetrica registrata alla stazione BRN. a) Sono riportate le singole componenti NS ed EW registrate nell’intervallo temporale 20:51÷20:59. b) E’ mostrata la nuvola di punti nella griglia delle inclinazioni che rappresenta la variazione tiltmetrica (in µradianti) registrata dal 1 luglio 2017 al 21 agosto; si osserva l’assenza di offset spaziale durante l’evento sismico e di conseguenza l’assenza di deformazione cosismica permanente. Le frecce gialle sovrapposte corrispondono al vettore tilt apparente calcolato tra le 20:56 ed i minuti successivi, mentre la freccia rossa rappresenta il tilt cosismico. La freccia nera indica la rotazione della direzione di tilting.

La stazione BRN (distante in direzione SE dall’epicentro) che nei 2 anni precedenti già si inclinava in direzione NNW, ha subito un minimo incremento di tilt nelle 2 componenti (Figura 7a). Anche in questo caso, durante l’evento, il punto-stazione subisce una variazione di tilt in direzione SW e successivamente mostra una rotazione in senso antiorario, per poi rientrare nella nuvola di punti. In Figura 7b la rotazione antioraria della direzione di tilting viene mostrata con una freccia nera.

La stazione FOR (posizionata in direzione SW rispetto all’epicentro) che nei 2 anni precedenti si inclinava come le altre in direzione NNW, ha subito nell’intervallo temporale 20:56÷21:03 un tilt cosismico di 5.3 µradianti in direzione W.

Figura 8 – Variazione tiltmetrica registrata alla stazione FOR. a) Sono riportate le singole componenti NS ed EW registrate nell’intervallo temporale 20:51÷20:59. b) Sono mostrate le nuvole di punti nella griglia delle inclinazioni che rappresentano la variazione tiltmetrica (in µradianti) registrata dal 1 luglio 2017 al 21 agosto; si notano 2 concentrazioni spaziali di punti (clusters) separate tra loro in corrispondenza dell’arrivo del treno di onde generato dal terremoto, l’offset spaziale si configura pertanto come deformazione cosismica permanente. Le frecce gialle sovrapposte corrispondono al vettore tilt apparente calcolato tra le 20:56 ed i minuti successivi, mentre la freccia rossa rappresenta il tilt cosismico. La freccia nera indica la rotazione della direzione di tilting.

Inoltre, analizzando la Figura 8b, come per il segnale relativo alla stazione ISC, si evidenziano 2 nuvole di punti: la prima allineata in direzione NS relativa alla deformazione registrata fino a 2 minuti prima del terremoto mentre la seconda, più piccola e di forma circolare, si osserva a partire dal quinto minuto successivo all’evento, quando cioè il sensore tiltmetrico ha raggiunto di nuovo il suo equilibrio meccanico.

Si osserva inoltre che il punto-stazione subisce una forte variazione di tilt in direzione SSE un minuto prima dell’evento (20:57) (come per i segnali della stazione ISC), una ulteriore variazione in direzione NNW durante l’evento stesso e successivamente si inclina permanentemente ad W, esibendo una chiara rotazione della direzione di tilting in senso antiorario, mostrata in Figura 8b con una freccia nera.

Conclusioni

L’andamento di inclinazione del suolo dell’Isola di Ischia, desunto delle variazioni di tilt misurate nei 3 punti stazione dal 2015 ad oggi, mostra un abbassamento verso NNW generalizzato ma più pronunciato alla stazione ISC, situata a NE dell’Isola.

L’evento sismico del 21 Agosto registrato dai 3 tiltmetri, ha mostrato una deformazione cosismica permanente alle stazioni poste ad Est ed a SW dell’area epicentrale. La stazione ISC, più vicina all’epicentro, ha subito un tilt cosismico di 6.3 µradianti in direzione NW (Figure 6 e 9) e la stazione FOR ha registrato un tilt cosismico di 5.3 µradianti in direzione W (Figure 8 e 9), mentre la stazione BRN, situata a SE dall’area epicentrale ha mostrato un minimo incremento di tilt (Figure 7 e 9).

Rispetto agli andamenti strutturali dell’Isola, il tilt cosismico di ISC è legato indubbiamente alla subsidenza a N del M. Epomeo e quindi alla deformazione dell’area epicentrale stessa; quello subito dalla stazione FOR, situata nel settore di SW è attribuibile alla posizione del sensore stesso, situato alla base di un sistema di faglie che degradano anch’esse verso W e che sono ben lubrificate dalla circolazione idrica sottostante.

Figura 9 – Deformazioni tiltmetriche cosismiche permanenti osservate alla stazioni ISC (freccia rossa) e FOR (freccia verde). La stella in blu indica l’epicentro del terremoto del 21 Agosto.

Inoltre, è evidente dai segnali tiltmetrici delle 3 stazioni un tilting notevole in direzione Sud sia 1 minuto prima che durante il terremoto (fatta eccezione per FOR), all’interno di una rotazione dello stesso in senso orario a NE ed in senso antiorario a SE ed a SW (Figure 6, 7 e 8). La cerniera della deformazione registrata nell’intervallo temporale 20:51÷20:59 sembra essere proprio BRN, in quanto è l’unica delle 3 stazioni a subire una rotazione del vettore che non si conclude con un tilt cosismico (Figura 9) [Di Napoli et al., 2009]; l’assenza di deformazione permanente a BRN è dovuta alla sua maggiore distanza dall’epicentro.

Figura 10 – Tilting registrato dalle 3 stazioni nel 2017. I triangolini neri sovrapposti al tilt cumulativo indicano i 4 eventi sismici occorsi il 21, 23 e 30/8. La traslazione verso W delle direzioni di tilting alle stazioni FOR ed ISC dopo l’evento del 21/8 è solo apparente ed è dovuta alla rappresentazione bidimensionale del tilt.

Poiché i segnali tiltmetrici sono sensibili anche alle accelerazioni orizzontali del terreno è ragionevole supporre che le forti variazioni di tilt registrate possano avere anche una componente di accelerazione orizzontale. Si osserva inoltre che, dopo il terremoto del 21 Agosto ed i tre eventi successivi del 23 e 30 Agosto, le direzioni preferenziali di tilting sono rimaste pressoché invariate alle 3 stazioni come evidenziato in Figura 10. La traslazione verso W di tali direzioni alle stazioni FOR ed ISC è solo apparente ed è dovuta alla deformazione cosismica permanente rappresentata nel piano bidimensionale delle inclinazioni.

a cura di Ciro Ricco, Vincenzo Augusti, Giovanni Scarpato e Ida Aquino, INGV-Osservatorio Vesuviano.


Bibliografia

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Aquino I., Ricco C., Del Gaudio C., Augusti V., Scarpato G. (2016). Potenziamento delle reti tiltmetriche nell’area vulcanica campana: Rapporto sull’attività svolta nell’ambito del progetto Vulcamed. Rapporti Tecnici INGV anno 2016 numero 348.  ISSN 2039-7941.

De Vita S., Sansivero F., Orsi G., Marotta E., Piochi M., (2010). Volcanological and structural evolution of the Ischia resurgent caldera (Italy) over the past 10 k.y. The Geological Society of America Special Paper 464: 193-241

Del Gaudio C., Aquino I, Ricco C., Serio C. (2011). Monitoraggio Geodetico dell’Isola d’Ischia: Risultati della Livellazione Geometrica di Precisione Eseguita a Giugno 2010. Quaderni di Geofisica n. 87 anno 2011. ISSN 1590-2595

Di Napoli R., Martorana R, Orsi G., Aiuppa A., Camarda M., De Gregorio S., Cagliano Candela E., Luzio D., Messina N., Pecoraino G., Bitetto M., de Vita S., Valenza M. (2011), The structure of a hydrothermal system from an integrated geochemical, geophysical, and geological approach: The Ischia Island case study, Geochem. Geophys. Geosyst., 12, Q07017, doi:10.1029/2010GC003476.

Dvorak J., Dzurisin D. (1997). Volcano geodesy: The search for magma reservoirs and the formation of eruptive vents. Reviews of Geophysics, 35, 3 / August 1997. DOI: 10.1029/97RG00070

Ricco C., Aquino I., Del Gaudio C. (2003). Ground tilt monitoring at Phlegraean Fields (Italy): a methodological approach. Annals of Geophysics 46(6): 1297-­1314. ISSN: 1593-5213

Ricco C., Aquino I., Borgstrom S.E.P., Del Gaudio C. (2013). 19 years of tilt data on Mt. Vesuvius: state of the art and future perspectives.  Annals of Geophysics  vol. 56 n. 4  2013. DOI 10.4401/ag-6459.


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Evento sismico tra le province di Rieti e L’Aquila, Ml 4.2 (Mw 4.0), 4 dicembre 2017

Questa notte, alle ore 00:34 italiane del 4 dicembre 2017, è  stato localizzato un terremoto di magnitudo ML 4.2 (Mw 4.0) tra le province di Rieti e L’Aquila, 3 km a Est di Amatrice, a 8 km di profondità. I comuni più vicini all’epicentro sono: Amatrice (RI),  Campotosto (AQ), Accumoli (RI).

Questo terremoto ricade nell’area della sequenza sismica iniziata il 24 agosto 2016 con l’evento di magnitudo Mw 6.0, avvenuto nei pressi di Accumoli (RI), e che si è gradualmente sviluppata interessando un’ampia fascia dell’Appennino centrale lunga circa 80 km, estesa in direzione NNW-SSE, dalla provincia di Macerata, nelle Marche, alla provincia dell’Aquila, in Abruzzo.

Analizzando l’intera sequenza ed escludendo l’evento di oggi, si sono finora verificati 62 eventi di magnitudo compresa tra 4.0 e 4.9, 7 eventi di magnitudo tra 5.0 e 5.9 e 2 eventi di magnitudo maggiore o uguale a 6 (il più forte Mw 6.5 avvenuto il 30 Ottobre 2016 alle 06:40 UTC nelle vicinanze di Norcia).
Se si considera l’evoluzione temporale della sequenza sismica e l’energia rilasciata da tutti gli eventi sismici, si nota che negli ultimi mesi l’energia è gradualmente diminuita nel tempo. Tuttavia l’andamento presenta oscillazioni più o meno marcate che comunque mantengono il livello energetico ancora al di sopra del livello medio calcolato prima dell’accadimento dell’evento di Mw 6.0 del 24 Agosto 2016. L’evento odierno rappresenta, quindi, un incremento di energia rilasciata rispetto agli ultimi due mesi di sequenza.

Numero giornaliero di terremoti e rilascio giornaliero di momento sismico dal 4 dicembre 2015 al 4 dicembre 2017.

L’ultimo evento di magnitudo ML 4.2 (Mw 4.0) è avvenuto il 22 luglio 2017 vicino a Campotosto (AQ). Da questa data sono stati localizzati 23 eventi di magnitudo compresa tra 3.0 e 3.9; i più significativi sono il terremoto di magnitudo Mw 3.5 vicino Cittareale (RI) del 2 novembre 2017 e quello di magnitudo Mw 3.7, a 4 km da Campotosto (AQ), del 5 settempre 2017.

Il meccanismo focale dell’evento odierno è coerente con una faglia normale orientata in direzione appenninica, in perfetto accordo con la cinematica degli eventi più importanti della sequenza.


Secondo i dati accelerometrici, l’evento presenta accelerazioni di picco che corrispondono ad un’intensità strumentale su terreno roccioso pari al VI grado della scala MCS (http://shakemap.rm.ingv.it).

Mappa di scuotimento espressa in termini di intensità. In questa mappa è riportata la distribuzione delle intensità strumentali. La scala utilizzata è la Scala Mercalli Modificata (MMI – Modified Mercalli Intensity) e si basa sui valori registrati di effettivo scuotimento del suolo in termini di accelerazione e velocità del suolo. In generale, la scala dell’intensità Mercalli si basa sugli effetti che lo scuotimento induce e che viene riportata da un osservatore.

L’evento è stato risentito in un’ampia zona, dalla costa adriatica (intensità IV) fino a Roma (intensità II-III), come evidenziato dagli oltre 1200 questionari finora compilati su http://www.haisentitoilterremoto.it/ e dalla mappa del risentimento sismico in scala MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg) che mostra la distribuzione del risentimento del terremoto sul territorio.

Mappa del risentimento sismico in scala MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg) che mostra la distribuzione degli effetti del terremoto sul territorio come ricostruito dai questionari on line. La mappa contiene una legenda (sulla destra). Con la stella in colore viola viene indicato l’epicentro del terremoto, i cerchi colorati si riferiscono alle intensità associate a ogni comune. Nella didascalia in alto sono indicate le caratteristiche del terremoto: data, magnitudo (ML), profondità (Prof) e ora locale. Viene inoltre indicato il numero dei questionari elaborati per ottenere la mappa stessa.

Per maggiori informazioni su questo evento: http://cnt.rm.ingv.it/event/17769831

Terremoti in provincia di Parma, 19 novembre 2017

Oggi, 19 novembre 2017 alle ore 13:37 italiane, è stato localizzato dalla Rete Sismica Nazionale dell’INGV un terremoto di magnitudo Richter ML 4.4 (magnitudo momento Mw 4.4) in provincia di Parma ad una profondità di 32 km. I comuni più vicini all’epicentro sono tutti in provincia di Parma (Fornovo di Taro, Varano de’ Melegari, Terenzo, Calestano, Solignano) e la città di Parma dista 26 km.

Tra ieri e oggi, sono stati 34 complessivamente gli eventi sismici localizzati in quell’area, di cui 14 hanno avuto magnitudo pari o maggiore di 2.0 con un terremoto di magnitudo 3.3 avvenuto alle ore 13.10 italiane di oggi, poco prima dell’evento di magnitudo 4.4.

Questa scossa è avvenuta lungo l’Appennino parmense dove i terremoti sono frequenti e spesso interessano la porzione profonda della crosta, al di sotto dei 20 km, diversamente dai terremoti del 2012 nella Pianura Padana che invece interessarono la copertura sedimentaria più superficiale.

Il meccanismo focale ottenuto con i dati delle forme d’onda della Rete Sismica Nazionale mostra che il terremoto si è generato molto probabilmente su una faglia inversa e il movimento è stato di tipo compressivo, con asse di massima compressione orientato circa nordest-sudovest. La magnitudo momento Mw calcolata è pari a 4.4.

Meccanismo focale del terremoto di oggi in provincia di Parma. Il simbolo rosso e bianco indica il tipo di geometria e movimento della faglia responsabile del terremoto. La stella rossa è l’epicentro del terremoto e i triangoli rossi sono le stazioni sismiche usate nel calcolo.

Negli ultimi 12 anni, in quest’area si è avuta una sismicità diffusa con terremoti al di sotto di magnitudo 5, il più forte dei quali è il terremoto profondo 72 km avvenuto il 27 gennaio 2012.

L’area interessata dal terremoto odierno è caratterizzata storicamente da sismicità moderata, pur in un contesto di relativa incompletezza storica delle informazioni disponibili. Allo stato attuale delle conoscenze, infatti, la storia sismica dell’area appare ragionevolmente completa per classi di magnitudo Mw≥4.5 solo a partire dalla fine del XIX secolo, pur conservando traccia di un paio di terremoti significativi nel 1818 (Mw 5.2) – l’evento più rilevante della storia sismica dell’area – e nel 1834 (Mw 5.1).

Allargando l’area di osservazione a 30 km dall’epicentro, la storia sismica si arricchisce di numerosi eventi localizzati sulla città di Parma, che è ovviamente il punto di ‘registrazione’ delle informazioni storiche, senza però che emergano eventi di particolare consistenza.

Anche la storia sismica osservata di Fornovo di Taro, località più prossima alla localizzazione dell’evento di oggi, pur poco significativa in termini di completezza storica, presenta solo tre episodi di danneggiamento leggero o moderato, rispettivamente per i terremoti della Garfagnana del 7 settembre 1920 [Int. 6-7 MCS], del Parmense del 15 luglio 1971 [Int. 7 MCS] e del Parmense del 9 novembre 1983 [Int. 6 MCS].

Storia sismica osservata a Fornovo di Taro (PR): nella scala MCS il grado 6 classifica l’inizio del danneggiamento leggero, ma diffuso (Database macrosismico italiano DBMI15).

Dal punto di vista della pericolosità sismica, l’area interessata dai terremoti di questi giorni è caratterizzata da una pericolosità medio-alta con valori di accelerazione attesa tra 0.150 e 0.175 g.

L’epicentro del terremoto Ml 4.4 delle ore 13:37 italiane sovrapposto alla mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale (http://zonesismiche.ingv.it)

La mappa di scuotimento dell’evento di magnitudo M 4.4, espressa in termini di intensità in scala Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS), è ottenuta convertendo i valori di picco del moto del suolo (espresso in termini di accelerazione e in velocità) in intensità attraverso una relazione empirica ricavate dai dati registrati e macrosismici disponibili.

La mappa di scuotimento dell’evento di magnitudo M4.4 avvenuto oggi, 19 novembre 2017, alle ore 13.37 italiane espressa in termini di intensità in scala Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS) è ottenuta convertendo i valori di picco del moto del suolo (espresso in termini di accelerazione e in velocità) in intensità attraverso una relazione empirica ricavate dai dati registrati e macrosismici disponibili.

Secondo i questionari di http://www.haisentitoilterremoto.it/, il terremoto è stato risentito diffusamente in Emilia Romagna, Liguria, Lombardia, in una parte del Piemonte, del Veneto e della Toscana.

La mappa del risentimento sismico in scala MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg) che mostra la distribuzione degli effetti del terremoto sul territorio. Con la stella in colore viola viene indicato l’epicentro strumentale del terremoto, i cerchi colorati si riferiscono alle intensità associate ad ogni comune. Nella didascalia in alto è indicato il numero dei questionari elaborati per ottenere la mappa stessa. Cliccare sulla mappa per vedere la versione aggiornata http://mappe.haisentitoilterremoto.it/17671101/mcs.jpg

Per maggiori informazioni sul terremoto di magnitudo 4.4 si veda la pagina informativa dell’evento.

Insieme per convivere con i terremoti, Amatrice 29-30 ottobre 2017

A più di un anno dall’inizio della sequenza sismica che ha colpito il Centro Italia, l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) incontra cittadini e studenti di Amatrice per presentare i risultati del lavoro svolto dall’Istituto durante questi mesi, la storia sismica dell’area, le prospettive di ricerca sui terremoti e le ultime novità sulle tecniche ricostruttive nel campo dell’edilizia. Una due giorni di conferenze, seminari, incontri e caffè scientifici.

Dopo il Festival del Cinema di Venezia 2017, sarà proiettato ad Amatrice il documentario di Gianni Amelio, Casa d’altri, girato e dedicato alla città reatina, prodotto da Bartleby con Rai Cinema. Gianni Amelio torna per la prima volta sui luoghi del set per presentare la sua opera alla città. Saranno presenti il Produttore Massimo Di Rocco e il Responsabile Rapporti Istituzionali Rai Cinema Carlo Brancaleoni.

Un percorso divulgativo descriverà le attività dell’Istituto durante l’emergenza, curato dai gruppi operativi e di ricerca INGV. Si parlerà degli effetti geologici prodotti in superficie da eventi sismici e di quelli di sito legati alla geologia del sottosuolo, del danneggiamento/risentimento, degli spostamenti del suolo visti da satellite e di cosa accade durante un processo sismico. Ampio spazio alle mappe e alle applicazioni multimediali per raccontare la sismicità e la pericolosità sismica del nostro territorio.

Infine, visite alla Sala di Sorveglianza Sismica, riprodotta all’interno della Tenda del Centro Operativo Emergenze Sismiche dell’INGV, per conoscere da vicino cosa fanno i sismologi durante il servizio di sorveglianza sismica e imparare a localizzare un terremoto.

Domenica 29 ottobre dalle 11.00 alle 17.00 – Conferenza, Tenda Cinema

A dare il benvenuto, il Sindaco di Amatrice Sergio Pirozzi e il Direttore Generale dell’INGV Maria Siclari.

Aprirà i lavori il Presidente dell’INGV, Carlo Doglioni, che introdurrà la sequenza sismica del 2016-2017 e il contributo dell’INGV.

Interverranno: i sismologi INGV Romano Camassi e Giovanna Cultrera (I terremoti del passato e gli effetti di sito); l’ingegnere dell’Università degli Studi di Roma “La Sapienza”, Sonia Giovinazzi (Il comportamento sismico degli edifici e le tecniche ricostruttive); il Direttore della Struttura Terremoti-INGV, Daniela Pantosti (Le prospettive di ricerca sui terremoti).

Nel pomeriggio, incontro con il regista Gianni Amelio e proiezione del suo documentario Casa d’altri (2017, 16 minuti), girato e dedicato ad Amatrice, prodotto da RAI Cinema.

A seguire, appuntamento al Caffè scientifico con gli esperti INGV.

Lunedì 30 ottobre, dalle 9.30 alle 16.30 – presso la scuola e la Tenda Cinema

Un programma interamente dedicato alle scuole. La mattina, appuntamento con i ragazzi del liceo scientifico nel laboratorio Le città invisibili. Tratto liberamente dall’omonimo libro di Italo Calvino, il laboratorio si focalizza su ciò che il terremoto ha trasformato, concentrandosi sui concetti di memoria, relazioni, desideri.

Nel pomeriggio, incontro introduttivo al progetto “EDURISK per RIETI” (Percorsi educativi per la riduzione del rischio), rivolto ai docenti.

Scarica la locandina dell’evento


Comunicato Stampa INGV del 25 ottobre 2017

 

Terremoti in provincia di Trapani, ottobre 2017

Una sequenza sismica ha interessato nei giorni scorsi l’area di Castelvetrano, in provincia di Trapani, e più precisamente dal 27 settembre scorso, quando un evento di magnitudo 2.6 si è verificato nei pressi del lago artificiale della Trinità, formato per lo sbarramento del fiume Delia. Da allora gli eventi di magnitudo superiore a 2 sono stati 5 in tutto, anche se moltissimi altri di magnitudo più piccola si sono succeduti e, a causa della loro modesta profondità ipocentrale (tra 2 e 8 km), sono stati a volte avvertiti dalla popolazione.

Sismogramma della stazione sismica CAVT di Castelvetrano (TP) tra il 17 e il 19 ottobre. Sono visibili molti piccoli terremoti e quello di magnitudo 2.4 avvenuto il 19 ottobre alle ore 06.16 italiane (ora 04.16 UTC).

L’area di Castelvetrano è stata tra quelle colpite dalla disastrosa sequenza sismica iniziata il 14 gennaio 1968, che provocò danni ingenti e vittime in molti paesi della Valle del Belice.

Sismogramma del terremoto del Belice del 15 Gennaio 1968 (Mw 6.4, CPTI15), registrato dalla stazione di Messina

I modelli sismotettonici di questa regione sono stati inizialmente condizionati dall’ipotesi di faglie trascorrenti attive orientate N-S presenti nell’avampaese siciliano. Secondo questa ipotesi, tali faglie sono state considerate responsabili dei maggiori terremoti della Sicilia occidentale (es. l’evento del Belice nel 1968, Gasparini et al., 1985; Meletti et al., 2008). L’ultima zonazione del territorio nazionale (ZS9) segue questo schema sismotettonico. In essa la Sicilia appare nella parte centro-occidentale come un grande dominio asismico, con la sola esclusione di una fascia N-S comprendente l’area del Belice (Zona 934 della ZS9, Meletti et al., 2008).

In maniera alternativa, altri ricercatori (Lavecchia et al., 2007) hanno proposto come sorgente principale dei maggiori eventi sismici che hanno colpito la Sicilia centro-meridionale il sovrascorrimento alla base della catena orogenica (Sicilian Basal Thrust, si veda figura sotto).

Schema strutturale semplificato della struttura a thrust presente nell’area del Belice-Castelvetrano.

In questo studio hanno diviso la provincia sismogenetica compressiva in due sotto province, una superficiale e una profonda, sulla base dell’analisi dei terremoti storici e strumentali (di magnitudo M>4) con ipocentro compreso tra 0 e 30 km di profondità, e la realizzazione di sezioni geologiche e geofisiche regionali. La parte più superficiale, fino a 10 km di profondità, sarebbe strutturalmente caratterizzata dalla presenza di pieghe, faglie inverse (thrust) e faglie trascorrenti (strike-slip) originatesi a partire dal Pliocene superiore. La porzione profonda, tra 10 e 25 km di profondità, è caratterizzata da terremoti con meccanismi focali compressivi da thrust e trascorrenti con assi P orientati circa N-S (Anderson e Jackson, 1987; Frepoli e Amato, 2000; Neri et al., 2005; Pondrelli et al., 2006; Montone et al., 2012). A tale sub-provincia questi ricercatori attribuiscono l’origine di 11 terremoti con magnitudo compresa tra 4.5 e 5.5 avvenuti in Sicilia occidentale, fra cui quello dell’area del Belice del 1968.

Attraverso l’integrazione di dati SAR, GPS, morfotettonici, archeosismologici e di geofisica marina, lo studio multidisciplinare di Barreca et al. (2014) ha evidenziato l’attività di una faglia orientata NE-SO tra Castelvetrano e Campobello di Mazara come rampa di thrust obliqua (si intende un sovrascorrimento la cui direzione forma un angolo acuto rispetto alla direzione di trasporto tettonico; al contrario, in una rampa frontale le due direzioni sono ortogonali) immergente a NO, che potrebbe essere responsabile della sismicità storica dell’area. Tale attività coinvolge anche un insediamento archeologico di età greco-romana e potrebbe avere avuto un ruolo sia nei terremoti connessi alla distruzione della città greca di Selinunte, che nella sequenza simica del 1968 (figura sotto).

La sequenza sismica della Valle del Belice ed i terremoti di Selinunte. In blu la localizzazione e il meccanismo focale dell’ultimo terremoto di magnitudo Mw 4.9 verificatosi in Sicilia sudoccidentale il 7 giugno 1981 (da Barreca et al., 2014 che erroneamente riporta la data del 22 giugno 1981).

Quello che si evince da queste analisi è che stiamo parlando di un’area caratterizzata da una geodinamica particolarmente importante e che è dunque soggetta a crisi sismiche di varia entità. Nelle figure che seguono vengono rappresentate le distribuzioni, nel tempo e nello spazio, degli eventi che hanno interessato l’area della Sicilia sudoccidentale negli ultimi 30 anni. Sono chiaramente visibili quattro raggruppamenti temporali negli anni 1998, 2005-2006, 2010-2012, 2014-2015.

Distribuzione spaziale dei terremoti avvenuti in Sicilia sud-occidentale dal 1985 ad oggi (fonte dati http://info.terremoti.ingv.it/). Utilizzando colori diversi per evidenziare i diversi periodi temporali.

Andamento temporale delle sequenze sismiche che hanno interessato la Sicilia sudoccidentale dal 1985 in poi. In figura sono anche riportate le profondità ipocentrali degli eventi e la loro magnitudo.

L’attuale sequenza sembrerebbe aver avuto inizio alla fine del 2016, con alcuni eventi localizzati intorno alla città di Calatafimi, seguiti a maggio di quest’anno da un altra serie di terremoti con epicentro intorno a Menfi. La generale variabilità della distribuzione degli epicentri è da ricollegare a diversi fattori (non ultimi la disponibilità di dati e la qualità della rete sismica), ma certamente sono stati attivati vari sistemi faglie che hanno in comune un prevalente rilascio energetico a livello superficiale, tra i 5 e i 15 km di profondità.

Anche la sequenza che si sta verificando in questi giorni presenta questa caratteristica e ciò spiegherebbe anche la marcata percettibilità dei terremoti nell’area più prossima alle localizzazioni epicentrali. In estrema sintesi, dunque, tale sismicità sarebbe da associare alle strutture di “accomodamento” (splays frontali rappresentate nella terza figura) delle pieghe profonde, che si manifestano in superficie anche con fessurazioni sul terreno e fenomeni di creeping (movimenti della superficie lenti e asismici) rilevabili con reti geodetiche o telerilevamento SAR.

a cura di Mario Mattia  (INGV, Sezione di Catania) e Paolo Madonia (INGV, Sezione di Palermo).


Bibliografia

Anderson, H., J. Jackson (1987), Active tectonics of the Adriatic region. Geophys, J. R. Astron. Soc., 91, 937-983.

Barreca G., V. Bruno, C. Cocorullo, F. Cultrera, L. Ferranti, F. Guglielmino, L. Guzzetta, M. Mattia, C. Monaco, F. Pepe (2014), Geodetic and geological evidence of active tectonics in south-westernSicily (Italy). J. Geodyn., doi: 10.1016/j.jog.2014.03.004.

Frepoli, A., A. Amato (2000), Spatial variation in stresses in peninsular Italy and Sicily from background seismicity. Tectonophysics, 317, 109-124.

Gasparini, C., G. Iannaccone, R. Scarpa (1985), Fault-plane solutions and seismicity of the Italian peninsula. Tectonophysics, 117, 59-78.

Lavecchia, G., F. Ferrarini, R. de Nardis, F. Visini, M. S. Barbano (2007), Active thrusting as a possible seismogenic source in Sicily (Southern Italy): Some insights from integrated structural-kinematic and seismological data. Tectonophysics, 445, 145-167. doi:10.1016/j.tecto.2007.07.007.

Meletti, C., F. Galadini, G. Valensise, M. Stucchi, R. Basili, S. Barba, G. Vannucci, E. Boschi (2008), A seismic source zone model for the seismic hazard assessment of the Italian territory. Tectonophysics, 450, 85–108, doi:10.1016/j.tecto.2008.01.003.

Montone, P., M. T. Mariucci, S. Pierdominici (2012), The Italian present-day stress map, Geophys. J. Int., 189, 705-716, doi:10.1111/j.1365-246X.2012.05391.x.

Neri, G., G. Barberi, G. Oliva, B. Orecchio (2005), Spatial variations of seismogenic stress orientations in Sicily, south Italy. Phys. Earth Planet. Int., 148, 175-191.

Pondrelli, S., S. Salimbeni, G. Ekström, A. Morelli, P. Gasperini and G. Vannucci, 2006, The Italian CMT dataset from 1977 to the present, Phys. Earth Planet. Int.doi:10.1016/j.pepi.2006.07.008,159/3-4, pp. 286-303.

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