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Terremoto in Italia centrale: le reti GPS misurano lo spostamento della faglia

Che la crosta terrestre in Italia si muova continuamente sotto l’azione delle placche continentali africana ed euroasiatica, causando terremoti anche disastrosi, non è cosa nuova. Ma riuscire a individuare la posizione e l’entità dei movimenti legati ad una singola faglia lunga pochi chilometri che si rompe durante un terremoto, è un risultato di particolare significato per migliorare le conoscenze sulla pericolosità sismica di una regione.

Una delle stazioni GPS usate per studiare il terremoto

Una stazione GPS installata vicino Norcia per studiare il terremoto (vedi la galleria fotografica delle attività INGV).

La deformazione permanente della crosta terrestre causata dal terremoto di magnitudo 6 che ha colpito la zona dell’Appennino tra Norcia e Amatrice lo scorso 24 agosto è stata misurata, oltre che dai satelliti con le tecniche radar, anche da stazioni GPS collocate a terra in un’ampia regione dell’Italia centrale. Tali stazioni appartengono alla Rete Integrata Nazionale GPS dell’INGV, all’ISPRA e al Dipartimento della Protezione Civile. Sono inoltre presenti caposaldi di reti GPS non permanenti, come la CA-GeoNet dell’INGV e l’IGM95. Altri dati GPS sono stati forniti dalle reti GNSS della Regione Abruzzo, Regione Lazio, ItalPos, NetGeo, Regione Umbria, ASI ed Euref. Le stazioni acquisiscono continuamente dati sulla loro posizione grazie ai segnali radio inviati dalla costellazione di satelliti USA in orbita intorno alla terra 24 ore al giorno da oltre 20 anni (GPS, Global Positioning System). Gli spostamenti del suolo registrati in ciascuna stazione sono stati calcolati dall’INGV analizzando i dati con differenti software scientifici (in particolare Bernese, Gamit e Gipsy) e successivamente combinati per fornire un unico risultato finale. Gli spostamenti sono stati calcolati come differenza tra le posizioni giornaliere delle stazioni nei giorni precedenti e successivi al terremoto. In questo modo sono stati ottenuti gli spostamenti massimi registrati nelle singole stazioni, compresa quella posta ad Amatrice che è la più vicina all’epicentro della scossa del 24 agosto, con un errore massimo di pochi millimetri (vedi figura sotto e il sito della Rete Integrata Nazionale GPS per maggiori dettagli sulle reti GPS presenti e i dati di spostamento cosismico alle singole stazioni).

Fig.1 Spostamenti cosismici orizzontali (frecce rosse) e verticali (frecce blu) rilevati dalla rete di stazioni GPS permanenti (quadrati neri e azzurri stazioni RING-INGV, http://ring.gm.ingv.it; quadrati arancioni stazioni ISPRA e Dipartimento della Protezione Civile) e da caposaldi di reti non permanenti (quadrati grigi caposaldi CA-GeoNet presenti in zona e in verde quelli in via misurazione; triangoli verdi caposaldi rete IGM95, http://www.igmi.org/geodetica/). Altri dati GPS sono stati forniti dalle seguenti reti GNSS: Regione Abruzzo (http://gnssnet.regione.abruzzo.it), Regione Lazio (http://gnss-regionelazio.dyndns.org), ItalPos (http://it.smartnet-eu.com), NetGeo (http://www.netgeo.it), Regione Umbria (http://www.umbriageo.regione.umbria.it), ASI (http://geodaf.mt.asi.it) ed Euref (http://www.epncb.oma.be). La stella gialla indica la posizione del terremoto di M=6.0, del 24 agosto 2016, ore 03:36.

Spostamenti cosismici orizzontali (frecce rosse) e verticali (frecce blu) rilevati dalla rete di stazioni GPS permanenti (quadrati neri e azzurri: stazioni RING-INGV; quadrati arancioni: stazioni ISPRA e Dipartimento della Protezione Civile) e da caposaldi di reti non permanenti (quadrati grigi: caposaldi CA-GeoNet presenti in zona e in verde quelli in via misurazione; triangoli verdi: caposaldi rete IGM95). Altri dati GPS sono stati forniti dalle seguenti reti GNSS: Regione Abruzzo, Regione Lazio, ItalPos, NetGeo, Regione Umbria, ASI ed Euref. La stella gialla indica l’epicentro del terremoto di magnitudo M6.0, del 24 agosto 2016 alle 03:36.

Le analisi preliminari basate sulle sole stazioni GPS attive al momento del terremoto mostrano che questo è stato generato da una faglia lunga oltre 18 km e inclinata di circa 50 gradi, che corre con direzione nord-nordovest – sud-sudest e che si immerge verso ovest al di sotto dell’Appennino. Il movimento di questa faglia ha causato un’estensione della catena appenninica di circa 3-4 centimetri tra il Tirreno e l’Adriatico.

Le registrazioni GPS ad alta frequenza (da 1 a 10 Hz) disponibili per alcune stazioni, mostrano chiaramente il passaggio delle onde sismiche e il conseguente movimento dinamico del suolo (vedi figura sotto).

Fig.2 Spostamento misurato dalla stazione GPS di Amatrice (AMAT, della regione Lazio), durante il terremoto di M=6.0, del 24 agosto 2016, ore 03:36. Sono mostrate le tre componenti del movimento: verticale (in rosso), in direzione Est (in verde) e Nord (blu). Il massimo movimento è stato di circa 15 cm, lungo la componente nord.

Spostamento misurato dalla stazione GPS di Amatrice (AMAT, della regione Lazio) durante il terremoto di magnitudo M6.0, del 24 agosto 2016, ore 03:36. Sono mostrate le tre componenti del movimento: verticale (in rosso), in direzione est (in verde) e nord (blu). Il massimo movimento è stato di circa 15 cm, lungo la componente nord.

In aggiunta a queste stazioni, che si trovano in gran parte in un’area più lontana dall’epicentro (far field), nell’area compresa tra Norcia e L’Aquila sono presenti oltre 120 caposaldi geodetici della Rete GPS Central Apennine Geodetic Network (CA-GeoNet), realizzata tra il 1999 e il 2000 dall’INGV proprio per studiare in dettaglio i movimenti delle faglie presenti in questa regione. Una parte di questi caposaldi si trova proprio nella zona epicentrale (near field). Questi dati permetteranno di ottenere nei prossimi giorni una immagine molto precisa sulla caratteristiche delle deformazioni avvenute nell’area più vicina all’epicentro (near field), non solo durante il terremoto, ma anche nella fase pre- e post-sismica. La figura sotto mostra una simulazione degli spostamenti cosismici attesi ai caposaldi di questa rete da un modello di faglia come quello descritto.

Fig. 3. Simulazione degli spostamenti cosismici orizzontali (frecce azzurre) attesi ai caposaldi GPS della rete CA-GeoNet presenti nella zona epicentrale (i triangoli verdi indicano le stazioni in misurazione; quelli bianchi le stazioni esistenti). Le stelle rosse rappresentano il mainshock del 24/08/2016 M=6.0, ore 03:36 italiane e le successive repliche principali. I palloni bianchi e rossi rappresentano il meccanismo focale dei terremoti, cioè alcune caratteristiche della faglia che ha generato il terremoto (in questo caso si tratta di una faglia normale o estensionale).

Simulazione degli spostamenti cosismici orizzontali (frecce azzurre) attesi ai caposaldi GPS della Rete CA-GeoNet presenti nella zona epicentrale (i triangoli verdi indicano le stazioni in misurazione; quelli bianchi le stazioni esistenti). Le stelle rosse rappresentano il terremoto principale del 24 agosto 2016, M6.0, ore 03:36 italiane e le successive repliche più forti. I meccanismi focali dei due terremoti più forti indicano che le faglie responsabili sono normali o estensionali.

I dati GPS acquisiti durante il terremoto del 24 agosto, come in occasione degli ultimi più forti terremoti italiani (Umbria-Marche nel 1997, Molise nel 2002 e L’Aquila nel 2009), permetteranno di comprendere sempre meglio l’evoluzione spazio-temporale delle deformazioni del suolo misurabili in superficie, in fase cosismica e inter-sismica, in vicinanza di faglie capaci di generare forti terremoti. L’analisi congiunta dei dati GPS con dati spaziali InSAR (vedi l’articolo del 30 agosto “La sequenza sismica in Italia centrale: un primo quadro interpretativo dell’INGV”), permetterà nei prossimi giorni di fornire un quadro originale e dettagliato delle deformazioni del suolo e delle caratteristiche della faglia, contribuendo a disegnare con sempre maggiore dettaglio il livello di pericolosità sismica dell’Appennino.

 

a cura del Gruppo di Lavoro INGV-CNT Centro Analisi Dati GPS: Marco Anzidei, Antonio Avallone, Adriano Cavaliere, Giampaolo Cecere, Daniele Cheloni, Nicola D’Agostino, Ciriaco D’Ambrosio, Roberto Devoti, Alessandra Esposito, Luigi Falco, Alessandro Galvani, Grazia Pietrantonio, Federica Riguzzi, Giulio Selvaggi, Vincenzo Sepe, Enrico Serpelloni.


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Terremoto in Nepal: modello di faglia e repliche più forti

Il 12 maggio la zona di confine tra Nepal e Cina è stata colpita da una forte replica (aftershock), di magnitudo 7.3, localizzato circa 150 km a est dell’epicentro del terremoto principale della sequenza, quello di magnitudo 7.8 del 25 aprile.

La faglia del terremoto del 25 aprile

Per comprendere in che rapporto sia il forte aftershock del 12 maggio rispetto alla faglia attivata il 25 aprile, presentiamo i risultati di uno studio condotto dai ricercatori dell’INGV per determinare un modello di faglia della zona. Sono stati utilizzati i dati dello spostamento del terreno durante il terremoto del 25 aprile ottenuti da diversi satelliti (dettagli sotto). La faglia ottenuta dal modello si estende per circa 180 km da ovest verso est, e per circa 130 km (in senso nord – sud) dalla superficie a una profondità di 18 km al di sotto della catena himalayana (figura sotto). La distribuzione del movimento sul piano di faglia risulta molto eterogenea, con un massimo di quasi 6 metri di spostamento tra i due lati della faglia (zone rosse in figura). Il momento sismico calcolato è pari a 6.82E+20 Nm e la corrispondente magnitudo momento Mw risulta 7.86.

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Figura 1. Distribuzione del movimento sul piano di faglia, aftershock e terremoti storici. Sono mostrati i risultati della modellazione della distribuzione dello spostamento (slip) sul piano di faglia a partire dai dati geodetici (InSAR e GPS). L’area rettangolare reppresenta la proiezione in superficie del piano di faglia, mentre i colori mostrano l’entità dello spostamento (in metri) secondo la legenda in basso a sinistra. La stella rossa rappresenta l’epicentro della scossa principale del 25 Aprile (Mw 7.9), mentre i cerchi grigi indicano gli epicentri degli aftershock (le stelle grigie indicano quelli più forti (agg.to 13/05; fonte USGS). Sono inoltre mostrati i terremoti storici più significativi avvenuti nelle aree circostanti (simboli viola).

Ricordando che la faglia attivata il 25 aprile è il contatto tra la placca indiana che si infila sotto quella euroasiatica con una debole pendenza (~10°) verso nord, vediamo dalla figura 1 che il suo bordo meridionale coincide con il limite di tale contatto mappato in superficie dai geologi (la riga rossa con i triangolini indicata come Main Himalayan Thrust). La faglia si immerge verso nord Leggi il resto di questa voce

GPS e faglie attive: Daniele Cheloni premiato dall’Associazione per la Geofisica “Licio Cernobori”

L’Associazione per la Geofisica Licio Cernobori – AGLC, nata il 30 Ottobre del 2000 per ricordare Licio Cernobori, ricercatore dell’OGS prematuramente scomparso, ha come fine la promozione degli studi geofisici, e soprattutto la formazione scientifica e la crescita dei più giovani. Oltre all’attività didattica/divulgativa che i componenti dell’Associazione svolgono in diverse occasioni, sono stati finanziati negli anni diversi convegni, scuole, progetti, iniziative in Italia e all’estero. Dal 2010 l’Associazione ha istituito un premio per i giovani relatori al Congresso annuale GNGTS nell’ambito delle tre tematiche “Geodinamica”, “Caratterizzazione sismica del territorio” e “Geofisica Applicata”.

Quest’anno (2014), il vincitore per il Tema 1 “Geodinamica” è Daniele Cheloni dell’INGV, che è stato premiato nel corso dell’ultimo Convegno nazionale del GNGTS (Gruppo Nazionale di Geofisica per la Terra Solida) tenutosi a Bologna dal 25 al 27 novembre. Daniele è stato premiato per il lavoro “Interseismic coupling along the southern front of the Eastern Alps and implications for seismic hazard assessment in NE Italy”, nel quale documenta l’accumulo di deformazione lungo il fronte meridionale delle Alpi Orientali (NE dell’Italia) attraverso misure di geodesia spaziale (GPS) e discute il possibile contributo della deformazione asismica, la magnitudo e i tempi di ricorrenza dei forti terremoti necessari per bilanciare la deformazione attiva osservata, con interessanti implicazioni in termini di pericolosità sismica.

Gli attuali processi sismo-tettonici attivi dell’Italia nord-orientale sono dominati dalla convergenza della microplacca Adriatica rispetto a quella Eurasiatica, la quale si muove in senso antiorario ad una velocità di pochi millimetri all’anno (circa 1.5-2.0 mm/anno) rispetto a quella Eurasiatica stabile (Figura 1). Questo movimento viene quasi totalmente assorbito lungo il fronte meridionale delle Alpi Orientali, le quali rappresentano quindi il margine nord-orientale della zona di collisione, dove la microplacca Adriatica, andando a collidere contro la placca Eurasiatica stabile, si immerge al di sotto del fronte montuoso.

Figura 1: Schema sismotettonico dell'Italia nord-orientale. Le ellissi, con dimensione proporzionale alla magnitudo, indicano i terremoti più forti (M > 6) riportati nel Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani (CPTI11, Rovida et al., 2011), mentre le stelle bianche e le beach-balls mostrano la localizzazione del terremoto del Bosco del Cansiglio del 1936 (M 6.1) e della sequence sismica del Friuli del 1976 (M 6.4). Le linee rosso rappresentano invece le principali strutture tettoniche (faglie) attive. Infine, le freccie bianche indicano il movimento relativo della microplacca Adriatica rispetto alla placca Eurasiatica stabile, che avviene in senso antiorario con tassi di convergenza tra 1.5 e 2.0 mm/anno. (modificata da Cheloni et al., 2014 JGR – Solid Earth)

Figura 1: Schema sismotettonico dell’Italia nord-orientale. Le ellissi, con dimensione proporzionale alla magnitudo, indicano i terremoti più forti (M>6) riportati nel Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani (CPTI11, Rovida et al., 2011), mentre le stelle bianche mostrano la localizzazione del terremoto del Bosco del Cansiglio del 1936 (M 6.1) e della sequenza sismica del Friuli del 1976 (M 6.4); in bianco e rosso i meccanismi focali (beach-balls) relativi. Le linee rosse rappresentano invece le principali strutture tettoniche (faglie) attive. Infine, le frecce bianche indicano il movimento relativo della microplacca Adriatica rispetto alla placca Eurasiatica stabile, che avviene in senso antiorario (v. box in alto a sin.) con tassi di convergenza tra 1.5 e 2.0 mm/anno (fig. modificata da Cheloni et al., 2014)

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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

Gli Speciali I terremoti del ’900: il terremoto del 23 novembre 1980

Il 23 novembre del 1980, alle ore 19:34, un forte terremoto (magnitudo 6.9) colpì una zona dell’Appennino Campano-Lucano, un’area estesa tra le province di Avellino, Salerno e Potenza.

macrosismica1980

Distribuzione degli effetti prodotti dal terremoto del 1980. L’area di danneggiamento si estende per quasi tutto il territorio campano, in Basilicata e in Puglia (Fonte: DBMI11). I comuni classificati con intensità MCS ≥ 6 sono 422, la maggior parte dei quali (303) in Campania, 55 in Basilicata e i restanti in Puglia e Molise. Sono 6 i comuni con intensità MCS pari a 10, nelle province di Avellino e Salerno e 9 i comuni con intensità MCS pari a 9 in provincia di Avellino.

 

Eravamo agli albori della Protezione Civile, e per avere un quadro di cosa fosse avvenuto si dovettero attendere giorni e giorni. Emblematico rimase il titolo del Mattino di Napoli del 26 novembre, tre giorni dopo il terremoto, con il grido FATE PRESTO in prima pagina. Quel titolo è diventato addirittura un’opera d’arte.

Andy Warhol: Fate presto

Andy Warhol: Fate Presto, 1981, Palazzo Reale di Caserta – Collezione Terrae Motus © 2011

Da allora molte cose sono cambiate per noi sismologi, sia per gli aspetti di sorveglianza sismica in Italia che delle conoscenze sui terremoti. Una ricostruzione degli aspetti normativi sulla pericolosità e sulla normativa si può trovare qui. Sembra che Leggi il resto di questa voce

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