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Terremoto in provincia di Catania del 6 ottobre 2018: aggiornamento delle ore 16:00

L’evento avvenuto alle ore 02:34 italiane del 6 ottobre 2018 (ore 00:34 UTC) di magnitudo ML 4.8 (Mw 4.6) si colloca nell’area etnea, a circa 15 km a SSW della parte sommitale del vulcano, a circa 1 km da Biancavilla (CT), 5 km da Adrano (CT), 6 km da Paternò (CT), e 10 km da Belpasso (CT), 23 km a NW di Catania. Il terremoto è stato rilocalizzato nelle ore successive: l’epicentro è pressoché invariato rispetto a quello calcolato nei minuti immediatamente successivi all’evento, mentre è cambiata la profondità, che è pari a circa 6 km.

Fino a questo momento (ore 16.00), dopo il terremoto di questa notte, sono stati localizzati 8 eventi sismici e solo 2 hanno superato magnitudo 2.0: quello di magnitudo 2.5 delle ore 2:29 italiane e quello di magnitudo 2.3 delle ore 12:21 italiane.

Terremoti localizzati da gennaio 2018 in blu ed eventi delle ultime 24 ore in giallo.

In questo settore dell’Etna la sismicità strumentale degli ultimi anni è stata modesta: si ricorda un evento di magnitudo 3.1 avvenuto il 6 dicembre 2000 ad ovest di Santa Maria di Licodia e più recentemente, il 25 agosto 2017, un evento di magnitudo 3.3 localizzato nelle vicinanze di Ragalna. In un raggio di 5 km centrato nel paese di Biancavilla, a partire dal 2000 il catalogo riporta 11 eventi di magnitudo superiore a 2.5.

La sismicità nell’area etnea avviene nella parte sommitale del vulcano ma anche lungo i suoi fianchi ed è caratterizzata da profondità ipocentrali molto variabili. Gli ipocentri variano solitamente da pochi chilometri in occasione di sciami sismici connessi all’attività eruttiva, fino a 10-15 km e talvolta raggiungono 25-35 km, delineando un complesso sistema di interazione tra crosta profonda e struttura superficiale del complesso vulcanico. L’evento odierno è avvenuto a profondità medie e il meccanismo focale calcolato è di tipo trascorrente, coerente con i terremoti già studiati all’Etna che, in questo settore del vulcano e a queste profondità ipocentrali, mostrano soluzioni focali trascorrenti con massima compressione diretta prevalentemente in direzione nordest-sudovest, nordnordest-sudsudovest.
Nelle aree peri-vulcaniche è sempre difficile distinguere tra terremoti tettonici e vulcanici. L’Etna è caratterizzato da una sismicità molto distribuita geograficamente, come profondità ipocentrali e meccanismi di rottura. Ci sono terremoti che avvengono all’interno dei condotti vulcanici che sono certamente associabili a movimenti di masse magmatiche, mentre altri più periferici sono terremoti con caratteristiche degli eventi tettonici, ma che certamente risentono del campo di sforzi indotti dal vulcano. In queste ore i sismologi e vulcanologi dell’INGV stanno raccogliendo e analizzando tutti i dati disponibili  (geofisica,  geochimici, delle deformazioni del suolo ecc.) per chiarire questi aspetti e verificare se questo evento sismico possa avere inciso sui meccanismi di ricarica del vulcano che sono in atto da mesi.

Gli eventi sismici localizzati oggi (in blu, aggiornati alle ore 16.00) sovrapposti al Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani (CPTI15).

Da un punto di vista della sismicità storica (catalogo CPTI15), l’area epicentrale dell’evento odierno non è stata caratterizzata da eventi di magnitudo elevata, sebbene i risentimenti siano fortemente connessi alla struttura vulcanica superficiale. In particolare si ricordano due eventi con localizzazione simile a quello odierno, l’evento del 14 maggio 1898 di magnitudo 4.0 e l’evento del 15 aprile 1984 di magnitudo M 3.5, che sono stati risentiti a Biancavilla con intensità rispettivamente di VI-VII e VI. L’evento di maggiore magnitudo in area etnea ha avuto magnitudo 6.3 e si è verificato il 20 febbraio 1818 sul versante di sud-est del vulcano. a circa 15-20 km a nord-nord-est di Catania e nell’area epicentrale odierna ebbe un risentimento di grado VII-VIII. Un simile risentimento è stato determinato dall’evento del 1 gennaio 1850, di magnitudo M 4.3, avvenuto nel settore sudest dell’Etna. Considerando gli eventi al di fuori dell’area vulcanica, un risentimento di grado VII-VIII è stato assegnato ad Adrano (5 km dall’epicentro attuale) per l’evento di magnitudo M 7.3, avvenuto l’11 gennaio 1693 nella Sicilia sud-orientale.

La mappa di pericolosità sismica (espressa in termini di accelerazione orizzontale del suolo con probabilità di eccedenza del 10% in 50 anni, riferita a suoli rigidi) include l’area epicentrale attuale in una zona a pericolosità alta con valori di accelerazione orizzontale compresi nell’intervallo 0.175-0.200 g, in prossimità di un settore a pericolosità molto alta che si estende dalla Calabria fino alla zona iblea.

Localizzazione dell’evento sismico (stella bianca) di magnitudo ML 4.8 (Mw 4.6) sovrapposta alla mappa di pericolosità sismica del territorio nazionale.

Secondo i dati accelerometrici disponibili al momento, l’evento ha fatto registrare accelerazioni di picco che corrispondono ad un’intensità strumentale su terreno roccioso pari al VII grado della scala MCS (vedi mappa di scuotimento aggiornata).

La mappa del risentimento sismico (aggiornata alle ore 15:48 del 6 ottobre 2018), realizzata utilizzando gli oltre 1000 questionari arrivati a www.haisentitoilterremoto.it mostrano che l’evento è stato avvertito in tutta la Sicilia orientale, da Messina all’area siracusana, con massimo risentimento del VI-VII grado nell’area epicentrale, in buon accordo con la mappa di scuotimento calcolata.

Mappa del risentimento sismico in scala MCS che mostra la distribuzione degli effetti del terremoto (secondo la legenda colorata) sul territorio come ricostruito dai questionari on line. Con la stella viene indicato l’epicentro del terremoto, i cerchi colorati si riferiscono alle intensità associate a ogni comune. Viene inoltre indicato il numero dei questionari elaborati per ottenere la mappa stessa. (http://www.haisentitoilterremoto.it/repository/20845861/index.html)


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Evento sismico di Ml 4.8 in provincia di Catania del 6 ottobre 2018

Alle ore 2:34 del 6 ottobre 2018 un terremoto di magnitudo Ml 4.8 è stato registrato nella provincia di Catania. L’epicentro è localizzato nel comune di Santa Maria di Licodia ad una profondità di 9 chilometri e ha interessato tutta la Sicilia Orientale.

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La sismicità registrata dalla Rete Sismica Nazionale dell’INGV negli ultimi 90 giorni

 

I comuni più vicini all’epicentro (entro 20 km) sono riportati nella tabella che segue.

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Nelle 2 ore successive all’evento, è stata localizzata una sola replica, alle ore 2:59, di magnitudo 2.5. L’evoluzione della sismicità dell’area può essere seguita nella pagina del ONT, a questo link.

L’evento ha avuto una vasta area di risentimento, come visibile nella mappa delle segnalazioni arrivate attraverso il questionario macrosismico online di Hai Sentito Il Terremoto.

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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.

La mappa del risentimento viene aggiornata in tempo reale con le segnalazioni degli utenti. La versione aggiornata può essere visualizzata a questo link.

Il terremoto è avvenuto in una zona ad alta pericolosità sismica, interessata sia dalla sismicità legata all’attività del vulcano Etna sia da eventi di origine tettonica che possono raggiungere magnitudo elevata, come nel caso del 1818 quando si ebbe un evento di magnitudo pari a 6.3. Il catalogo macrosismico dell’Etna ci offre l’immagine della sismicità dell’area.

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Sismicità storica dell’area etnea dal 1832 al 2013. I colori e la dimensione dei simboli si riferiscono all’intensità massima dei terremoti.

Per maggiori informazioni sull’evento: http://cnt.rm.ingv.it/event/20845861

Aggiornamenti sull’evoluzione saranno pubblicati appena disponibili.

On line il blog INGVvulcani

E’ da oggi on line il nuovo canale di comunicazione sui VULCANI con cui l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, e in particolare il suo Dipartimento Vulcani, si rivolge al pubblico. Il blog INGVvulcani si affianca così ai due blog INGVterremoti e INGVambiente con l’obiettivo di rendere ancora più fruibili e alla portata di tutti i risultati delle attività di ricerca e di monitoraggio che l’INGV svolge da decenni sul territorio nazionale.

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Il blog ospiterà aggiornamenti sull’attività e sullo stato dei vulcani in Italia nel mondo e approfondimenti su aspetti specifici della ricerca vulcanologica e del monitoraggio vulcanico. Saranno inoltre pubblicate notizie sui principali eventi iniziative nazionali e internazionali organizzati dall’Istituto nonché sui principali progetti scientifici riguardanti le tematiche vulcanologiche. Non mancheranno le curiosità legate al mondo dei vulcani.

Il blog INGVvulcani intende essere uno strumento per far conoscere il lavoro che quotidianamente viene svolto da tutti coloro che nell’Istituto operano nel campo della ricerca e del monitoraggio dei vulcani, e nello stesso tempo evidenziare gli aspetti spettacolari dei fenomeni vulcanici, in tutta la loro bellezza e potenza. Sarà, inoltre, affrontato il delicato rapporto tra i vulcani, le loro manifestazioni e l’uomo. Un rapporto particolarmente complesso per il nostro territorio, tra i più esposti al mondo a questo tipo di fenomeni. Se ne parlerà con chiarezza, anche con l’obiettivo di fare luce su eventuali notizie distorte o false. I risultati della ricerca scientifica dell’Istituto saranno comunicati al grande pubblico, spiegando come i fenomeni vulcanici siano ancora in gran parte sconosciuti e come nascono nuove ipotesi e modelli sulla base dei dati a disposizione.

Si comincia dando uno sguardo all’attualità. I primi articoli riguarderanno infatti l’eruzione del Volcán de Fuego, in Guatemala, e quella del vulcano Kīlauea, nelle isola Hawaii, ancora in corso.


A cura della redazione di INGVvulcani: Augusto Neri, Boris Behncke, Giorgio Capasso, Matteo Cerminara, Gianfilippo De Astis, Maddalena De Lucia, Sandro De Vita, Mauro Di Vito, Massimo Musacchio, Rosella Nave, Marco Neri, Tullio Ricci, Piergiorgio Scarlato, Micol Todesco

L’analisi della sequenza sismica del Sannio-Matese del 2013-2014 in un articolo su Science Advances

L’articolo scientifico pubblicato qualche giorno fa su Science Advances (Di Luccio et al., 2018, Seismic signature of active intrusions in mountain chains Sci. Adv. 2018; 4 : e1701825) ha sollevato grande interesse nei media e ha generato numerosi dibattiti.

Tuttavia, come talvolta accade in queste occasioni, ci sono state imprecisioni che hanno generato paure e allarmi ingiustificati. Cerchiamo quindi di chiarire alcuni punti importanti per una corretta comprensione dei risultati e del significato di questa ricerca.

Lo studio si basa sull’analisi della sequenza sismica del Sannio-Matese che è iniziata il 29 dicembre 2013. Il terremoto più forte ha avuto una magnitudo (Mw) pari a 5.0 ed una profondità di 22 km.

La sequenza sismica nel Sannio-Matese del 2013-2014. In rosso gli eventi del dicembre 2013, in giallo quelli del 2014.

Questo ed altri eventi registrati durante la sequenza presentavano delle caratteristiche atipiche rispetto ai segnali che si è soliti osservare in Appennino. Innanzitutto la loro profondità ben oltre i 10 km, mentre in quest’area sono generalmente più superficiali, e poi la presenza di basse frequenze nei sismogrammi, in analogia con quanto accade per i terremoti che si registrano in aree vulcaniche e/o idrotermali dovuti al movimento di fluidi. Inoltre, l’evoluzione temporale della sequenza dimostra che le repliche dell’evento principale migrano verso l’alto e si spostano verso sud-est nelle prime ore/giorni dopo l’evento di magnitudo 5 del 29 dicembre, disponendosi ai bordi di una zona priva di terremoti.

Queste caratteristiche, insieme ad altri fenomeni come il rilascio, negli acquiferi presenti nelle vicinanze dell’area della sequenza, di anidride carbonica (CO2) di origine profonda, ovvero che viene dal mantello e non legata alle reazioni che coinvolgono i carbonati presenti nella zona, una significativa anomalia geotermica e un’elevata attenuazione sismica (riduzione dell’ampiezza dell’onda sismica con la distanza) dell’area hanno portato a ipotizzare che ci sia stata un’intrusione di magma (roccia fusa) alla base della crosta in Appennino meridionale, sotto il massiccio del Matese. La presenza di fluidi magmatici di origine profonda (mantello) in Appennino Meridionale era stata già ipotizzata 18 anni fa in uno studio di Italiano et al. (2000) basato su rapporti isotopici dell’elio riscontrato nelle emissioni gassose e dei flussi di calore.  

I movimenti associati al rilascio di CO2 dall’intrusione possono aver prodotto la sequenza sismica in oggetto. Questo studio non ha affrontato le problematiche legate, anche indirettamente, alla valutazione e quantificazione della pericolosità sismica, già nota per l’area.

Il Sannio-Matese rientra nella zona a più elevata pericolosità sismica d’Italia sulla base dell’Ordinanza del Consiglio dei Ministri del 28 aprile 2006 (G.U. n.108 del 11/05/2006), in cui vengono specificati i valori di accelerazione per ogni area del territorio nazionale. Sono numerosi i terremoti storici di magnitudo elevata (anche con una energia 1000 volte maggiore di quella del terremoto qui studiato) che hanno colpito quest’area, tra questi il terremoto del 5 giugno 1688, (Mw=7.06) e i terremoti del 1456 (Mw=7.19), come ben evidenziato dal Catalogo Parametrico dei terremoti Italiani CPTI15.

Questo studio quindi non cambia la pericolosità sismica dell’area che è molto elevata.

Per quanto riguarda la pericolosità vulcanica, si esclude che il processo che registrato nel dicembre 2013 sia riconducibile alle fasi, anche iniziali, di formazione di un vulcano nel Sannio-Matese. Non vi è sismicità superficiale, non vi sono manifestazioni idrotermali come quelle presenti, invece, ai Campi Flegrei, non vi sono deformazioni del suolo significative e rapide a scala chilometrica, non vi sono cambi morfologici dovuti a sollevamenti repentini e non vi sono, infine, segnali riconducibili alla continua alimentazione di magmi, anche in profondità.

Su una scala dei tempi geologici, e cioè tra decine di migliaia o centinaia di migliaia di anni, è possibile che un’attività vulcanica si sviluppi in questa area. Ma le condizioni geologiche perché ciò avvenga non sono, al momento, soddisfatte poiché la pressione del magma da noi determinata sulla base dei dati sismici e strutturali disponibili, cioè sui meccanismi di rottura delle rocce e sullo stress cui è sottoposta la crosta del Matese, è di gran lunga inferiore di quella richiesta per una risalita verticale da 15-20 km di profondità fino alla superficie.

Concludendo, la novità scientifica di questo articolo  può essere così sintetizzata: per la prima volta si sono registrati in un catena montuosa i segnali di una risalita, alla base della crosta, di fluidi profondi possibilmente associati a magma. Il passo successivo è studiare altre catene montuose (Himalaya, Ande, Zagros, etc.) dove i processi che abbiamo ipotizzato avvenirein Appennino meridionale potrebbero essere rilevati a più grande scala.

a cura di Guido Ventura e Francesca di Luccio (INGV – Roma 1).


Bibiografia

Catalogo Parametrico dei terremoti Italiani CPTI15 (Rovida A., Locati M., Camassi R., Lolli B., Gasperini P. (eds), 2016. CPTI15, the 2015 version of the Parametric Catalogue of Italian Earthquakes; Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia).

Italiano et al. – Geochemical evidence of melt intrusions along lithospheric faults of the Southern Apennines, Italy: Geodynamic and seismogenic implications, J. Geophys. Res., 105(B6), 2000,  13569–13578, doi:10.1029/2000JB900047

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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.


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