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Il terremoto del 7 ottobre 2019, Mw 4.0 in provincia di Catanzaro: approfondimento geologico

Il terremoto del 7 ottobre 2019, Mw 4.0, si è verificato circa 10 km ad ovest della città di Catanzaro ad una profondità di 27 km, nel contesto della zona di subduzione dell’Arco Calabro (Figura 1).

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Figura 1: La stella rossa rappresenta l’epicentro del terremoto del 7 ottobre 2019, Mw 4.0, nel contesto della subduzione dell’Arco Calabro. Il piano di subduzione è rappresentato con isolinee di profondità (il valore di profondità è indicato in bianco), è tratto da DISS v. 3.2.1 (DISS Working Group, 2018; http://diss.rm.ingv.it/diss/, il Database delle sorgenti sismogenetiche italiane è descritto in questo articolo del blog) e visualizzato attraverso Google Earth.

La subduzione è un processo che si instaura lungo il margine tra due placche che convergono, per cui una delle due scorre sotto l’altra, sprofondando nel mantello sottostante. La subduzione dell’Arco Calabro è il risultato della convergenza tra la placca euroasiatica -a nord- e la placca africana – a sud. Le misure geodetiche confermano che questo movimento relativo avviene ad una velocità di alcuni millimetri ogni anno.

Il processo di subduzione (ossia di immersione nel mantello terrestre) di crosta oceanica ionica (africana) al di sotto della placca euroasiatica è iniziato circa 80 milioni di anni fa ed è attualmente ancora in corso nella porzione dell’Arco Calabro compresa tra la Stretta di Catanzaro e lo Stretto di Messina, causando l’arretramento verso sud-est dell’Arco Calabro. La crosta oceanica subdotta (slab) raggiunge una profondità di circa 600 km. I terremoti che avvengono all’interno dello slab permettono di delinearne approssimativamente la geometria, rappresentata attraverso linee di uguale profondità in Figura 1. Per un approfondimento sulla sismicità profonda dell’Arco Calabro è possibile leggere questo post e vedere il video:

Studi recenti hanno definito la geometria dell’interfaccia tra le due placche e le principali caratteristiche della placca in subduzione (vedi Neri et al., 2009; Maesano et al., 2017 e bibliografia relativa). 

L’insieme dei processi geodinamici in atto nella zona di subduzione controlla la sismotettonica dell’area, cioè l’insieme dei processi dovuti all’interazione tra la tettonica attiva e la sismicità.

In generale, nelle zone di subduzione si possono verificare diversi tipi di terremoti in funzione della posizione in cui avvengono rispetto alla subduzione stessa (Figura 2). Avremo quindi terremoti caratterizzati da cinematica inversa sia sull’interfaccia al contatto tra le due placche che sulle faglie che si propagano all’interno della placca superiore partendo dall’interfaccia in prossimità del margine (dette megasplays). All’interno della placca superiore avremo invece terremoti caratterizzati da cinematica normale ed eventualmente anche trascorrente.  Anche la placca subdotta è sottoposta a forze che generano terremoti (detti intra-slab) con cinematica variabile in funzione di profondità e posizione relativa.

Considerando l’intera storia sismica italiana a nostra disposizione, la Calabria è stata interessata da alcuni dei terremoti più forti, le cui faglie responsabili sono spesso poco evidenti nella geologia di superficie o addirittura cieche (che non intersecano la superficie topografica). Sebbene molte faglie siano state individuate come sorgenti sismogenetiche di forti terremoti, ad oggi è possibile che in questa regione alcune faglie attive e responsabili di forti terremoti storici possano non essere state ancora identificate (vedi Tiberti et al., 2017). 

Figura 2: In alto, rappresentazione schematica di una zona di subduzione (modificata da Doglioni et al., 1999). In basso, schema della subduzione in Calabria, con la posizione delle tipologie di sorgenti sismogenetiche note (A1 e A2 faglie normali, B faglie inverse).  La stella rossa rappresenta l’epicentro del terremoto del 7 ottobre 2019. Figura modificata da Tiberti et al., 2017.

Torniamo al terremoto del 7 ottobre. Il meccanismo focale calcolato indica che si tratta di un terremoto generato da una faglia con cinematica normale. Sappiamo che le faglie normali si collocano agevolmente nel contesto generale della sismicità presente nelle zone di subduzione. Considerando le incertezze relative alla posizione dell’interfaccia di subduzione, possiamo collocare la faglia responsabile del terremoto del 7 ottobre sia all’interno della placca superiore, sia all’interno dello slab subdotto (Figura 2).

a cura di Paola Vannoli e Mara Tiberti, INGV-Roma1.


Bibliografia

DISS Working Group (2018). Database of Individual Seismogenic Sources (DISS), Version 3.2.1: A compilation of potential sources for earthquakes larger than M 5.5 in Italy and surrounding areas. http://diss.rm.ingv.it/diss/, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia; doi:10.6092/INGV.IT-DISS3.2.1.

Doglioni C., P. Harabaglia, S. Merlini, F. Mongelli, A. Peccerillo, C. Piromallo (1999). Orogens and slabs vs. their direction of subduction. Earth-Sci. Rev., 45, 167-208.

Maesano F.E., M.M. Tiberti, R. Basili (2017). The Calabrian Arc: three-dimensional modelling of the subduction interface. Scientific reports, 7, 8887, doi:10.1038/s41598-017-09074-8.

Neri G., B. Orecchio, C. Totaro, G. Falcone, D. Presti (2009). Subduction Beneath Southern Italy Close the Ending: Results from Seismic Tomography. Seismological Research Letters, 80, 63-70, doi:10.1785/gssrl.80.1.63.

Tiberti M.M., P. Vannoli, U. Fracassi, P. Burrato, V. Kastelic, G. Valensise (2017). Understanding seismogenic processes in the Southern Calabrian Arc: a geodynamic perspective. Ital. J. Geosci., 136, 3, 365-388, doi:10.3301/IJG.2016.12.

DISS, ovvero il Database delle sorgenti sismogenetiche italiane

Il Database delle sorgenti sismogenetiche italiane (DISS Working Group, 2018) è un repository georiferito di informazioni di natura sismotettonica. Con il termine sismotettonica si intende il settore disciplinare che si interessa dei rapporti tra la geologia, la tettonica attiva e la sismicità di una data area, e che ha come obiettivo principale l’individuazione delle strutture che generano terremoti – le sorgenti sismogenetiche – e la stima del loro potenziale (per un approfondimento si veda un articolo recente di P. Vannoli e P. Burrato, pubblicato su Geologia dell’Ambiente).

Figura 1: Ultima versione (v. 3.2.1) del Database DISS accessibile online dalla pagina http://diss.rm.ingv.it/diss/

Perché “sorgenti sismogenetiche”? In cosa il Database delle sorgenti sismogenetiche italiane si differenzia da una normale mappa di faglie attive?

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La GEOLOGIA dei terremoti: Il terremoto della Val d’Agri del 16 dicembre 1857, storia e geologia si interrogano per comprendere un grande terremoto di epoca pre-strumentale

Nonostante l’enorme vulnerabilità del patrimonio edilizio delle zone che ha colpito, quello del 16 dicembre 1857 fu certamente un terremoto molto forte. A questo terremoto e alla figura di Robert Mallet, l’ingegnere-sismologo irlandese che ne fece un formidabile oggetto di studio, è stato dedicato l’articolo “I terremoti nella Storia: il terremoto del 16 dicembre 1857 in Basilicata…”, pubblicato il 16 dicembre scorso. Oggi il terremoto è ben compreso dal punto di vista geodinamico, essendo stato riconosciuto come causato da una delle numerose grandi faglie estensionali che interessano la dorsale appenninica dalla Toscana alla Calabria: ma quale fu esattamente la sua magnitudo? Quanto era lunga la faglia responsabile del terremoto? Quanto è durato lo scuotimento?

E’ noto che la magnitudo non è l’unico parametro sismologico che influenza la severità di un terremoto, così come non tutti i terreni di fondazione rispondono nello stesso modo alla sollecitazione sismica e non tutti gli edifici si danneggiano con le stesse modalità a parità di scuotimento. Capire a fondo tutte queste circostanze è cruciale per stimare lo scuotimento atteso in ogni singola porzione del territorio e per progettare edifici in grado di resistergli. Ma come si è ripetuto tante volte su queste pagine, disponiamo di dati di dettaglio solo per i forti terremoti degli ultimi 20-30 anni, un intervallo che rappresenta una frazione minima della plurisecolare storia sismica italiana.

Il terremoto del 1857 causò danni notevoli in un’area eccezionalmente grande: la regione caratterizzata da intensità macrosismiche (MCS) pari al X grado o superiore si estende per circa 900 km2 . La maggior concentrazione dei danni fu riscontrata nell’Alta Val d’Agri a monte della diga del Pertusillo, ma intensità di IX e X grado MCS furono registrate in una regione estesa della parte settentrionale del Vallo di Diano fino al bacino di Sant’Arcangelo.

Intensità macrosismiche del terremoto del 16 dicembre 1857 (scala MCS) riprese dal Catalogo CPTI11 (Rovoda et al., 2011) e basate su di uno studio nel Catalogo dei Forti Terremoti in Italia (Guidoboni et al., 2007). La mappa è centrata sull'alta Val d'Agri e non comprende le zone periferiche del campo macrosismico. In nero è rappresentata la proiezione in superficie delle sorgenti sismogenetiche Melandro-Pergola (a nordovest) e Val d’Agri (a sud-est) del database DISS (link http://diss.rm.ingv.it/diss/). La zona che ha subito intensità di X grado o superiori è definita dalla linea blu a tratteggio. Il rettangolo nero tratteggiato è la sorgente macrosismica derivata dalle analisi automatiche dei dati di intensità (Gasperini et al., 1999). Le stelle rosse con i numeri 1 e 2 indicano rispettivamente l’epicentro proposto da Mallet e quello ottenuto dalle analisi automatiche (Gasperini et al., 1999). La linea bianca/blu mostra il percorso seguito da Mallet nel Vallo di Diano e nell’Alta Val d’Agri (tratto da Ferrari, 2004-2009, vedi anche

Figura 1 – Intensità macrosismiche del terremoto del 16 dicembre 1857 (scala MCS) riprese dal Catalogo CPTI11 (Rovida et al., 2011) e basate su di uno studio nel Catalogo dei Forti Terremoti in Italia (Guidoboni et al., 2007). La mappa è centrata sull’alta Val d’Agri e non comprende le zone periferiche del campo macrosismico. In nero è rappresentata la proiezione in superficie delle sorgenti sismogenetiche Melandro-Pergola (a nord-ovest) e Agri Valley (a sud-est) del database DISS . La zona che ha subito intensità di X grado o superiori è definita dalla linea blu a tratteggio. Il rettangolo nero tratteggiato è la sorgente macrosismica derivata dalle analisi automatiche dei dati di intensità (Gasperini et al., 1999). Le stelle rosse con i numeri 1 e 2 indicano rispettivamente l’epicentro proposto da Mallet e quello ottenuto dalle analisi automatiche (Gasperini et al., 1999). La linea bianca mostra il percorso seguito da Mallet nel Vallo di Diano e nell’Alta Val d’Agri (tratto da Ferrari, 2004-2009, vedi anche “Il terremoto del 16 dicembre 1857“).

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SPECIALE Due anni dal terremoto in Emilia

Per questa occasione abbiamo pensato di proporre 10 domande ai ricercatori dell’INGV che stanno studiando questo terremoto e cercare quindi di fare il punto su quanto è stato compreso finora.

1) Dal punto di vista geologico, i terremoti del 20 e 29 maggio 2012 sono stati una sorpresa?

No, perché i terremoti del maggio 2012 sono accaduti in un’area geologicamente attiva, ben conosciuta e descritta in tutti i modelli geologici e sismologici. Il settore esterno dell’Appennino settentrionale (cioè tutta la porzione a Nord e a Est dello spartiacque in direzione dell’Adriatico, compreso il margine sepolto sotto i depositi della Pianura Padana) è caratterizzato da una tettonica compressiva. Le strutture, conosciute anche nel loro andamento in sottosuolo grazie all’esplorazione per la ricerca di idrocarburi, mostrano evidenze di deformazione in atto le cui caratteristiche sono confermate dai dati delle reti sismiche, dai meccanismi focali dei terremoti recenti, delle reti di stazioni GPS, dai dati del campo di stress. Il Database delle sorgenti sismogenetiche DISS proponeva per l’area, già prima del 2012, strutture in grado di generare terremoti fino a magnitudo 6.2.

 

2) E dal punto di vista storico? Leggi il resto di questa voce

Il terremoto in Garfagnana del 25 gennaio 2013 visto dal geologo

Come si accorda il terremoto della Garfagnana del 25 gennaio 2013, ML 4.8, con le conoscenze della geologia dell’Appennino di cui disponiamo? Qui proponiamo una possibile interpretazione.

L’epicentro del terremoto del 25 gennaio, è localizzato in corrispondenza di una struttura ben nota ai geologi, il cosiddetto Etrurian Fault System. Cos’è? E’ un’importante sistema di faglie dirette o estensionali, ossia quelle faglie create da una tendenza della crosta terrestre ad estendersi. Oggi sappiamo da dati satellitari (GPS) che tutto l’Appennino è soggetto a estensione in direzione perpendicolare alla catena montuosa. L’Etrurian Fault System si sviluppa dall’Umbria sino alla Toscana, comprendendo le aree del Mugello e della Garfagnana e terminando a nord in corrispondenza della Lunigiana. Questo sistema di faglie, per lo più continuo, rappresenta il limite occidentale dell’area in estensione dell’Appennino centro-settentrionale.

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Figura 1. L’epicentro del terremoto del 25 gennaio 2013 (stella rossa); le aree in arancione sono le proiezioni in superficie dei sistemi di faglie che possono generare terremoti con magnitudo superiore a 5.5, contenuti nel DISS; in giallo l’Etrurian Fault System; la linea rossa rappresenta il margine più vicino alla superficie dell’Etrurian Fault System.

In figura 1 la stella rossa rappresenta l’epicentro del terremoto del 25 gennaio 2013; le aree in arancione sono le proiezioni in superficie dei sistemi di faglie che Leggi il resto di questa voce

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