Archivi categoria: Sismicità in aree vulcaniche

Evento sismico Ml 4.1 in provincia di Catania del 9 gennaio 2019

Il terremoto di magnitudo ML 4.1, avvenuto alle ore 00:50 italiane del 9 gennaio 2019 (ore 23:50 UTC dell’8 gennaio), si colloca nell’area di Piano Pernicana, sul versante nord-orientale dell’Etna nel comune di Linguaglossa (CT), a circa 10 km da Milo, Trecastagni e Sant’Alfio (CT). La scossa è stata localizzata ad una profondità di 2 km. Non ci sono state fino a questo momento (le ore 10:30 del 9 gennaio) repliche significative nella stessa area.

Va sottolineato che il terremoto odierno ha colpito una zona posta oltre 20 km a NNW della zona interessata dall’evento di magnitudo 4.9 del 26 dicembre scorso, localizzata in prossimità di Viagrande (CT), sul versante sud-orientale dell’Etna. Va però ricordato che queste attivazioni quasi contemporanee di aree diverse e periferiche rispetto all’edificio vulcanico rappresentano una caratteristica ricorrente dell’Etna. Nell’eruzione del 2002 si era verificato un fenomeno simile, ma a parti invertite. Allora i terremoti iniziarono sul versante nord-orientale il 27 ottobre, e furono seguiti il 29 ottobre da attività sul versante sud-orientale, culminata con una scossa di magnitudo 4.7 che causò crolli e danni diffusi a Bongiardo, una frazione di Santa Venerina (CT).

Epicentro del terremoto Ml 4.1 del 9 gennaio 2019 e la sismicità nell’area nelle ultime 24 ore (in arancione) e dal 1 gennaio 2018 (in blu).

Fino a questo momento (ore 10.30 del 9/1) dall’inizio dell’attività etnea (il 23 dicembre) sono avvenute complessivamente nell’area oltre 70 scosse con magnitudo superiore a 2.5 (di cui 5 con magnitudo pari o superiore a 4), la maggior parte delle quali sono localizzate a sud dell’epicentro odierno, come mostra la figura sopra.  Per quanto riguarda le numerose scosse di magnitudo inferiore che si sono verificate si rimanda agli aggiornamenti prodotti dall’Osservatorio Etneo dell’INGV, così come per tutte le informative riguardanti gli aspetti vulcanologici. Leggi il resto di questa voce

Approfondimento e aggiornamento sull’attività sismica e vulcanica in area etnea

Alle ore 03:19 italiane di oggi, 26 dicembre 2018, nel basso fianco sud-orientale dell’Etna, si è verificato uno dei terremoti più energetici mai registrati sul vulcano. L’evento sismico, di magnitudo Ml pari a 4.8, Mw 4.9, è stato localizzato 1 km a sud dall’abitato di Lavinaio (CT), alla profondità di circa 1 km sotto il livello del mare. Il terremoto è stato ampiamente avvertito dalle popolazioni residenti in quasi tutto il comprensorio catanese, provocando danni ed alcuni feriti nelle aree più prossime all’epicentro.

Figura 1 – Fleri: Danni alla Chiesa di Maria Santissima del Rosario (Foto INGV).

Circa un paio di ore prima, alle ore 01:09 italiane, il terremoto era stato anticipato da un’altra scossa, di magnitudo Ml 3.3, localizzata poco più a nord-est e alla stessa profondità.

Il terremoto delle ore 03:19 è verosimilmente legato all’attivazione della faglia Fiandaca e della faglia di Pennisi, due delle strutture più meridionali del sistema tettonico delle Timpe. Il danneggiamento maggiore è infatti distribuito lungo tali strutture vulcano-tettoniche, insieme ai vistosi effetti di fagliazione superficiale associati all’evento sismico. La distribuzione del danneggiamento e l’estensione della fagliazione sono molto simili a quelle riportate dalle fonti storiche per il terremoto dell’8 agosto 1894 (Int. max 8-9 EMS, Mw 4.6), che ha rotto la faglia di Fiandaca per l’intera lunghezza.

Altri eventi storici documentati dal catalogo sismico storico sono avvenuti nel 1875, 1907 e 1984, ma furono meno energetici e dovuti all’attivazione di parti della faglia di Fiandaca.

Il terremoto di questa notte si è verificato il terzo giorno dall’inizio dell’eruzione vulcanica in atto all’Etna, che sta interessando le porzioni sommitali del vulcano e la valle del Bove. In particolare, una fessura eruttiva apertasi alla base del Nuovo Cratere di Sud-Est nella mattinata di giorno 24 dicembre ha prodotto una nube di cenere ricaduta prevalentemente nei dintorni di Zafferana Etnea (CT) ed una colata lavica che si riversa in Valle del Bove dopo aver attraversato la sua parete occidentale (Figure 2 e 3).

Figura 2. – La nuova fessura eruttiva e le bocche che hanno alimentato, e ancora alimentano debolmente, del colate di lava (Foto INGV).

Figura 3. – Colate laviche in avanzamento all’interno della Valle del Bove (Foto INGV).

Questo fenomeno vulcanico è stato preceduto di alcune ore ed è accompagnato fino a tutt’oggi da un’importante attività deformativa e sismica, che ha generato circa 1.100 terremoti di cui circa 60 superano magnitudo Ml 2.5 (Fig. 4); inoltre, è stato registrato un significativo incremento dell’ampiezza media del tremore vulcanico durante la giornata del 24 dicembre e attualmente, seppur in diminuzione, i valori restano al di sopra della norma.

Figura 4. – Mappa epicentrale dei terremoti più energetici registrati a partire dal 24 dicembre 2018. Il terremoto registrato alle 03:19 di oggi, di magnitudo Ml 4.8, è riportato con il rombo blu.

Nel corso degli ultimi tre giorni la sismicità registrata ha coinvolto diversi settori del vulcano: in particolare, nelle prime ore del 24 dicembre si è manifestata in area sommitale in coincidenza del teatro eruttivo, dalla superficie fino a 2 km di profondità sotto il livello del mare. Successivamente, si è posizionata lungo la parete occidentale e meridionale della Valle del Bove, fino a profondità di 4-5 km sotto il livello del mare.

E’ opportuno segnalare che il terremoto di oggi non risulta generato da movimenti di masse magmatiche presenti in area epicentrale, bensì rappresenta, probabilmente, la risposta fragile del fianco orientale del vulcano ad uno stress indotto dal sistema magmatico che in questo momento è sorgente dell’eruzione. Spesso accade, infatti, che l’intrusione di un dicco magmatico trasferisca uno stress alle strutture tettoniche circostanti provocando terremoti anche di elevata magnitudo.

L’attuale situazione eruttiva poco si discosta dalla casistica più riconosciuta per le eruzioni effusive etnee, in occasione delle quali un trasferimento di stress dalle masse intruse verso le porzioni più superficiali dei fianchi del vulcano può generare l’innesco di terremoti anche diversi chilometri lontano dai centri eruttivi.

Sulla base delle attuali manifestazioni dell’attività eruttiva, sono esclusi, al momento, problemi alle popolazioni ed alle principali infrastrutture: infatti, l’effusione lavica prodotta si riversa dalla base del Nuovo Cratere di Sud-Est entro l’ambiente desertico dell’ampia Valle del Bove. Tuttavia, sebbene le evidenze vulcanologiche più superficiali indichino una diminuzione dell’attività eruttiva generale, le informazioni desunte dai segnali geofisici non permettono di escludere una possibile alimentazione, tuttora in corso, del dicco che si è intruso. Sulla base della distribuzione della sismicità attuale, tale dicco potrebbe interessare un settore diverso dall’attuale teatro eruttivo, con l’apertura di nuove fratture eruttive a quote più basse di 2400 metri, in coincidenza della parete occidentale ed in quella meridionale della Valle del Bove.

L’Osservatorio Etneo dell’INGV sta continuamente monitorando l’evolversi dei fenomeni in stretto contatto con il Dipartimento della Protezione Civile (DPC) e tutte le Autorità di Protezione Civile.


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Evento sismico Ml 4.8 (Mw 4.9) in provincia di Catania del 26 dicembre 2018

L’evento avvenuto alle ore 03:19 italiane del 26 dicembre 2018 (ore 02:19 UTC) di magnitudo ML 4.8 (Mw 4.9) si colloca nell’area etnea, a circa 2 km a N di Viagrande (CT) e Trecastagni (CT), leggermente a Sud Est rispetto alle scosse che si sono verificate nei giorni precendenti sull’Etna. Il terremoto è a 5-6 km dalla costa ed è superficiale con una profondità stimata intorno a 1.2 Km. L’ubicazione dell’evento è molto simile a quella del terremoto del Catanese del 20 febbraio 1818.

Fino a questo momento (ore 10.00) dall’inizio dell’attività etnea (il 23 dicembre), complessivamente nella zona sono avvenute quasi 60 scosse con magnitudo superiore a 2.5 (3 dopo il terremoto di questa notte), la maggior parte sono localizzate nelle vicinanze delle scosse di magnitudo fra 4.0 e 4.3 avvenute il 24 dicembre.  Per quanto riguarda le numerose scosse di magnitudo inferiore che si sono verificate si rimanda ai costanti aggiornamenti prodotti dall’Osservatorio Etneo, così come per tutte le informative riguardanti gli aspetti vulcanologici.

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Da un punto di vista della sismicità storica (catalogo CPTI15), nell’area epicentrale attuale si è verificato il 20 febbraio 1818 in posizione molto simile, un terremoto cui è attributa una magnitudo Mw pari a 6.3. Nell’area le intensità massime per tale evento sono state valutate intorno al IX e IX-X in varie località della zona (Aci Sant’Antonio, Aci Santa Lucia, Aci Consolazione, Aci Catena, etc.). Inoltre questa regione ha sperimentato risentimenti massimi fino al X grado, a causa però dell’evento di magnitudo M 7.3, avvenuto l’11 gennaio 1693 nella Sicilia sud-orientale, con epicentro vicino a Siracusa.

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Terremoti storici nella regione con magnitudo stimata maggiore o uguale a 4.0. Dati: https://emidius.mi.ingv.it/CPTI15-DBMI15/

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 molto alta con valori di accelerazione orizzontale compresi nell’intervallo 0.225-0.250 g, in prossimità di un settore a pericolosità molto alta che si estende dalla Calabria fino alla zona iblea.

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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).

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La mappa del risentimento sismico (aggiornata alle ore 9.45 del 26 dicembre 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.

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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.


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L’eruzione laterale etnea iniziata il 24 dicembre 2018

da https://ingvvulcani.wordpress.com

La mattina del 24 dicembre 2018 è iniziata una nuova eruzione laterale dell’Etna. Il fenomeno è stato caratterizzato dall’intrusione di un dicco magmatico nell’alto fianco orientale del vulcano, che ha generato un intenso sciame sismico e vistose deformazioni del suolo.

Lo sciame sismico è iniziato alle ore 8:30 UTC, corrispondenti alle ore 9.30 locali, ed ha interessato l’edificio etneo in diversi settori, con epicentri prevalentemente localizzati in prossimità dei crateri sommitali e nella Valle del Bove, ed ipocentri a profondità comprese tra 0 e 3 km sotto il livello del mare. Nelle prime tre ore sono avvenute circa 300 scosse (figura 1); di queste gli eventi a maggiore energia sono stati localizzati principalmente in area sommitale. Successivamente la sismicità ha interessato la Valle del Bove con alcune scosse di magnitudo pari o superiore a 4.0.

Sala Operativa Figura 1
Figura 1 – Pannello di controllo della Sala Operativa dell’Istituto nazionale di Geofisica e Vulcanologia – Osservatorio Etneo, che riprende lo sciame sismico (pannelli in basso) e le telecamere di videosorveglianza (pannelli in alto), la mattina del 24 dicembre 2018 (Foto di M. Neri).

L’inizio dello sciame sismico è coinciso con un aumento di intensità delle emissioni gassose dai crateri sommitali. Nel corso della mattinata, dalla Bocca Nuova e dal Cratere di Nord‐Est sono avvenute alcune isolate emissioni di cenere di colore bruno‐rossastro e grigio. Verso le ore 11.00 UTC (12 ora italiana) si è aperta una fessura eruttiva lunga circa 2 km ed orientata in direzione NNO-SSE (Figura 2).

Fessura eruttiva 24 dic 2018 Figura 2
Figura 2 – Fessura eruttiva apertasi in prossimità dell’orlo della parete occidentale della Valle del Bove, ripresa il 24 dicembre 2018 (foto di B. Behncke).

La fessura eruttiva si è estesa dalla base sud‐orientale del Nuovo Cratere di Sud‐Est alla parete occidentale della Valle del Bove, raggiungendo una quota minima di circa 2400 metri sul livello del mare. Una seconda, piccola fessura eruttiva si è aperta poco più a nord, a circa 3000 metri di quota, tra il Nuovo Cratere di Sud‐Est e il Cratere di Nord‐Est, ed ha prodotto quasi esclusivamente una debole attività stromboliana durata poche decine di minuti. Contestualmente, anche il Cratere di Nord‐Est e la Bocca Nuova hanno prodotto una continua attività stromboliana di intensità variabile. Nel complesso, la nube di cenere (figura 3) generata dall’insieme delle bocche eruttive ha prodotto un pennacchio di cenere scura molto consistente, spinto dal vento nel quadrante sud‐orientale del vulcano.

Nube eruttiva del 24 dic 2018 figura 3
Figura 3 – Nube eruttiva prodotta dall’apertura della frattura eruttiva, ripresa da Sud il 24 dicembre 2018 (foto di B. Behncke).

La cenere vulcanica è ricaduta prevalentemente nei dintorni di Zafferana Etnea e Santa Venerina (figura 4).

Cenere al suolo 24 dic 2018 figura 4
Figura 4 – Ricaduta di cenere vulcanica su un marciapiede di Zafferana Etnea, il 24 dicembre 2018 (Foto di B. Behncke).

Nel corso della sua propagazione, la fessura eruttiva apertasi in Valle del Bove ha alimentato alcune colate di lava che hanno attraversato interamente la parete occidentale della valle stessa, raggiungendone il fondo ed attestandosi, verso le ore 17.00 UTC del 24 dicembre, a quote variabili tra 1650 e 1800 metri circa (figura 5).

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Figura 5 – Colate laviche alimentate da una fessura eruttiva apertasi il 24 dicembre 2018 lungo la parete occidentale della Valle del Bove. (Foto di B. Behncke).

Nelle prime ore del 25 dicembre l’eruzione è ancora in corso. Una colata di lava continua a riversarsi nella Valle del Bove, alimentata dalla frattura eruttiva la cui bocca più bassa si trova a circa 2400 m di quota, lungo la parete occidentale della valle stessa. I Crateri Sommitali, ed in particolare la Bocca Nuova e il Cratere di Nord-Est, producono una continua attività stromboliana che alimenta un pennacchio gassoso ricco di cenere vulcanica. Continua anche lo sciame sismico che accompagna l’eruzione; da ieri mattina, in circa ventiquattro ore, sono avvenute oltre settecentocinquanta scosse sismiche registrate dalla rete sismica dell’INGV Osservatorio Etneo.

Cenni storici sulle eruzioni laterali in Valle del Bove

La  Valle del Bove è un’imponente depressione erosiva formatasi circa 10 mila anni fa attraverso un collasso di settore  che ha interessato il fianco orientale del vulcano. La valle è profonda oltre 1000 metri (lungo la sua parete occidentale), è larga poco più di 5 km e lunga circa 7.5 km, con asse allungato in senso ONO-ESE. Per la sua posizione e morfologia, la valle accoglie facilmente le colate laviche che sono eruttate dalla zona sommitale del vulcano, ed in particolare dal Nuovo Cratere di Sud‐Est e dalle sue bocche circostanti. Inoltre, la parete occidentale della valle ospita molte delle fratture eruttive che possono ascriversi, dal punto di vista strutturale, alle attività eruttive laterali dei settori settentrionali e meridionali dell’Etna, ovvero fratture eruttive orientale rispettivamente in senso SO‐NE e NE‐SO. Quando le eruzioni durano abbastanza a lungo (mesi o anni), le colate laviche hanno la possibilità di estendersi oltre il limite orientale della valle del Bove, minacciando quindi i centri urbani ivi ubicati.

In questa zona, la più recente eruzione importante è avvenuta nel 1991-1993, quando le lave hanno sepolto per intero la porzione meridionale della valle, colmato completamente la sottostante Val Calanna e poi minacciato seriamente l’abitato di Zafferana Etnea, arrivando a lambirne la periferia. In precedenza, altre eruzioni laterali pericolose per i centri abitati che sorgono sul versante orientale etneo sono avvenute nel 1989, 1979, 1950‐1951, 1851‐1853, 1689, 1446 e 1285.

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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