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Il terremoto del 30 ottobre 2016: trincee paleosismologiche sulla faglia

La scorsa settimana l’INGV, in collaborazione con i colleghi francesi dell’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, ha aperto 3 trincee per studi paleosismologici lungo la faglia del terremoto del 30 ottobre 2016 (Mw 6.5), con l’obiettivo di individuare e datare i terremoti antenati di quest’ultimo che hanno a loro volta prodotto rotture dall’ipocentro fino alla superficie.

Infatti, il terremoto del 30 ottobre ha rotto la crosta terrestre dall’ipocentro alla superficie producendo sui versanti occidentali dei Monti Vettore-Bove e nelle piane sottostanti degli scalini che interrompono le morfologie e si estendono per circa 25 km (Rapporto di sintesi sul terremoto del 30 ottobre M 6.5 in Italia Centrale).

Questi effetti geologici prodotti dal terremoto in superficie sono avvenuti anche con i terremoti del passato e se conservati nel record geologico possono essere letti e interpretati dai paleosismologi. Ma perché questi studi? Il passato è una chiave per conoscere il futuro. Quindi per poter modellare il comportamento sismico nel futuro di una regione utilizziamo tutta la storia sismica precedente che si basa principalmente su dati di sismologia storica, recente, ma anche di “archeosismologia” e “paleosismologia” che ci permettono di estendere le informazioni sui grandi terremoti indietro nel tempo di alcune migliaia di anni.

Una quindicina di anni fa delle trincee erano state scavate nella piana di Castelluccio (Galadini e Galli, 2003) e vi erano state riconosciute le tracce di un evento più antico di 800 anni – di magnitudo probabilmente simile a quello del 30 ottobre – e di un paio di terremoti precedenti.

Le nuove trincee aperte ai piedi del Monte Vettore (in foto qui sotto) mostrano chiaramente l’andamento della faglia in profondità e le evidenze di dislocazioni prodotte da terremoti precedenti. Sono in corso rilievi accurati e datazioni che permetteranno di caratterizzare tali eventi.

Nei prossimi giorni queste trincee saranno visitate a un centinaio di geologi e sismologi italiani e stranieri che parteciperanno al Workshop internazionale itinerante «From 1997 to 2016: Three destructive earthquakes along the central apennine fault system” che abbiamo organizzato insieme all’Università di Camerino e ad altre Università e enti nazionali e internazionali.

Questo incontro ripercorrerà sul terreno le faglie responsabili dei terremoti del 1997, 2009 e 2016, per rianalizzare gli effetti prodotti in superficie (scarpate di faglia, subsidenza, frane, liquefazioni ecc.), discuterne affinità e differenze, congruenze e incongruenze con gli altri dati a disposizione e definire il ruolo delle conoscenze geologiche nella stima della pericolosità sismica.

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Pagina di approfondimenti sulla sequenza sismica di Amatrice, Norcia e Visso del 2016-2017.


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Sequenza sismica in Italia centrale: rapporto di sintesi sul terremoto del 30 ottobre

E’ stato pubblicato sul sito web dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), all’indirizzo www.ingv.it, il Rapporto di aggiornamento sul terremoto, di magnitudo 6.5, che ha colpito l’Italia centrale il 30 ottobre scorso (in italiano e in inglese). Nelle 49 pagine del rapporto sono descritti sia gli studi in corso sia i risultati preliminari basati sui dati dell’evento sismico in questione e sui rapporti tra questo e i precedenti terremoti del 24 agosto e del 26 ottobre.

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Mappa della sismicità della regione dal 1985 ad oggi: in blu gli epicentri dal 1985 al luglio 2016, in giallo gli epicentri dal 24 agosto al 25 ottobre 2016, in rosso quelli dal 26 ottobre al 3 novembre 2016. Le stelle sono gli eventi di magnitudo uguale o maggiore di 5.0.

Nel rapporto vengono descritte: le analisi dei dati sismologici, con mappe e sezioni verticali attraverso la zona epicentrale; i modelli di faglia basati sui dati sismometrici e accelerometrici, sui dati geodetici (GPS e da SAR – interferometria radar da satellite) con le prime indicazioni della distribuzione del movimento di dettaglio delle varie faglie; l’impatto del terremoto sul territorio, “visto” dai dati sismici e stimato in base alle Shake maps  e alle analisi sul terreno; la fagliazione, osservata in superficie in tutta l’area interessata dai terremoti più forti dal 24 agosto al 30 ottobre; e, infine, una stima delle probabilità di accadimento delle future repliche (aftershocks).

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Mappa degli spostamenti co-sismici GPS – orizzontali (frecce rosse) e verticali (frecce blu) – ottenuti dalla combinazione di tre soluzioni geodetiche indipendenti per l’evento del 30 Ottobre 2016. I quadrati bianchi mostrano la posizione delle stazioni GPS permanenti e quelli color magenta delle stazioni RING-INGV (doi:10.13127/RING). I quadrati arancioni mostrano le stazioni GPS permanenti gestite da DPC e ISPRA. I quadrati verdi e blu mostrano le stazioni della rete CaGeoNet e della rete IGM, rispettivamente, ri-occupati dopo il 24 Agosto.

Dall’analisi di tutti i dati analizzati finora stanno emergendo risultati interessanti sul sistema di faglie che attraversa la regione e che si è attivato in questa sequenza sismica che, lo ricordiamo, è tuttora in corso. Sono infatti ancora diverse centinaia le repliche che vengono localizzate ogni giorno dalla Rete Sismica Nazionale dell’INGV.

L’analisi dei dati geologici, di quelli geodetici e sismologici sono coerenti nell’individuazione delle faglie e della loro cinematica, sebbene siano stati osservati alcuni elementi che sono in corso di approfondimenti e che sono il sintomo della complessità del sistema.

E’ comunque ormai chiaro che le faglie responsabili dei terremoti sono quelle note in letteratura come faglia del Monte Vettore-Bove, faglie normali (ossia a carattere estensionale) orientate in senso NNW-SSE e immergenti verso ovest. Le faglie si sono attivate per l’intero spessore dello strato sismogenetico, da circa 10 km di profondità fino alla superficie, producendo rotture ben visibili in affioramento, con “rigetti” (ossia scalini) che raggiungono in qualche punto i due metri.

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Rottura cosismica del 30 Ottobre 2016: dislocazione lungo il piano di faglia in roccia.

Queste rotture osservate in superficie rappresentano la prosecuzione del movimento profondo sul piano di faglia, che si è originato intorno agli 8-10 km (l’ipocentro) e si è propagata lateralmente e verso l’alto. Sia i dati accelerometrici che quelli geodetici sono coerenti nell’individuazione delle zone di massimo spostamento della faglia del 30 ottobre, che si colloca tra le precedenti rotture del 24 agosto a sud e del 26 ottobre a nord, interessando principalmente il settore centrale del sistema di faglie e la sua parte più superficiale, dove vengono individuati spostamenti superiori ai 2.5 metri sul piano di faglia. È infatti evidente che lo spostamento lungo i diversi segmenti di faglia attivi in questi mesi non è avvenuto in maniera omogenea, ma ha avuto forti eterogeneità: spostamenti da pochi decimetri a 1-2 metri sul piano della stessa faglia. Questo potrebbe spiegare la complessità della sequenza, con l’attivazione successiva di segmenti di faglia di grandezza diversa e con spostamenti dei due lembi della faglia anche molto diversi. Sono visibili inoltre altre faglie “minori” che si sono mosse durante la sequenza.

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Modello preliminare della sorgente sismica del terremoto del 30 ottobre ottenuta da dati InSAR.

È in corso l’elaborazione di modelli più raffinati per identificare i dettagli di questa geometria e cinematica, confrontando e analizzando congiuntamente tutti i dati disponibili.

L’analisi dei dati accelerometrici del terremoto del 30 ottobre ad Amatrice, dove era stata installata una rete sismica temporanea per effettuare indagini propedeutiche alle attività di microzonazione sismica, ha evidenziato delle forti variazioni delle accelerazioni del suolo a distanze molto brevi, con amplificazioni fino a un fattore 5 rispetto a siti su roccia, dovute principalmente alla struttura geologica superficiale.

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Componente Z delle accelerazioni registrate nel paese di Amatrice – San Cipriano durante il terremoto Mw 6.5 del 30 ottobre 2016; per ogni stazione sono anche indicati i valori di PGA verticale.

Le analisi proseguono per seguire attentamente l’andamento delle repliche (il cui numero ha ormai superato quota 26000), per una mappatura di dettaglio degli effetti di superficie, per realizzare dei modelli di faglie che riescano a tener conto di tutti gli elementi osservati sul terreno e dal satellite.

Il report completo è disponibile al seguente link “RAPPORTO DI SINTESI SUL TERREMOTO IN CENTRO ITALIA MW 6.5 DEL 30 OTTOBRE 2016” a cura del Gruppo di Lavoro INGV sul Terremoto in centro Italia (2016).

Citare come: Gruppo di Lavoro INGV sul terremoto in centro Italia (2016). Rapporto di sintesi sul Terremoto in centro Italia Mw 6.5 del 30 ottobre 2016, doi: 10.5281/zenodo.166019


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Sequenza sismica in Italia centrale: i vulcanelli di fango in provincia di Fermo

Dopo la scossa di terremoto del 30 ottobre alle ore 7.40 di magnitudo M 6.5, sono state rilevate emissioni di fango (vulcanelli) in alcune località in provincia di Fermo. I geologi del Gruppo EMERGEO, uno dei gruppi operativi di emergenza sismica dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), si sono attivati per effettuare indagini preliminari di questo fenomeno che rappresenta uno degli effetti secondari dei terremoti sul territorio.

Cosa sono i vulcanelli di fango?

Sono un fenomeno poco noto ma estremamente diffuso in varie parti della Terra. I vulcani di fango sono presenti anche in Italia lungo tutto l’Appennino, con manifestazioni più spettacolari soprattutto in Emilia-Romagna e in Sicilia.
I vulcanelli di fango sono strutture geologiche che si formano in seguito alla fuoruscita di materiale argilloso sulla superficie terrestre, generalmente presenti in contesti tettonici compressivi. Il materiale emesso dai vulcani di fango è composto principalmente da argilla mista a una miscela di acqua e gas. L’emissione di questi fluidi verso la superficie è legata a un processo geologico noto come “vulcanismo sedimentario”.
Uno dei requisiti fondamentali per la formazione dei vulcani di fango è la presenza in profondità di spesse successioni di sedimento fine poco consolidato, ossia caratterizzato da una densità minore rispetto alle rocce sovrastanti, tale da permetterne la risalita. successioni di sedimento che, deposte in condizioni di veloce ed abbondante sedimentazione, non consentono la totale espulsione dei fluidi interstiziali presenti. Con la pressione litostatica, causata dal materiale soprastante, aumenta la pressione interstiziale che genera a sua volta la migrazione dei fluidi presenti nel sedimento stesso.
In natura esistono vari meccanismi in grado di produrre un aumento della pressione interstiziale tale da generare la formazione di un vulcano di fango: dalle spinte tettoniche, soprattutto quelle compressive, alla deidratazione della componente argillosa, fino alla formazione di idrocarburi. Gli idrocarburi gassosi, migrando dalla zona di produzione verso la superficie, vengono sottoposti ad una separazione in funzione della massa molecolare. Il metano, essendo dotato di una massa molto minore rispetto agli altri idrocarburi, raggiunge la superficie più velocemente. Quando questo avviene, il materiale sepolto e non consolidato tende a risalire fino a raggiungere la superficie, dando origine a vere e proprie colate assimilabili a quelle prodotte dai vulcani “veri”. In caso di forte emissione di metano l’attività dei vulcani di fango può essere accompagnata da esplosioni di gas.

Figura 1. Posizione dei punti di emissione e loro localizzazione rispetto all’epicentro del terremoto del 30 ottobre (stella nel riquadro in alto a destra).

Figura 1. Posizione dei punti di emissione e loro localizzazione rispetto all’epicentro del terremoto del 30 ottobre (stella nel riquadro in alto a destra).

Il sopralluogo alle emissioni di fango, effettuato il 3 novembre, ha interessato i territori comunali di Santa Vittoria in Matenano e Monteleone di Fermo (Figura 1), situati tra 38 e 44 km dall’epicentro del terremoto di magnitudo M 6.5 del 30 ottobre. Un nuovo punto di emissione di fango si è attivato in prossimità di alcune abitazioni in Contrada San Salvatore, nel comune di Santa Vittoria in Matenano.

Figura 2. Posizione dei punti di emissione in Contrada San Salvatore nel Comune di Santa Vittoria in Matenano.

I punti di emissione, indicati con SV1 e SV2 (Figure 2, 3 e 4), sono di neoformazione e sono ubicati in un terreno agricolo. Il punto di emissione SV2, la manifestazione più a monte (299 m s.l.m.), si trova 56 m a sud-sud ovest rispetto a SV1 (296 m s.l.m.), mentre il fabbricato a uso abitativo (298 m s.l.m.) più prossimo all’emissione di fango si trova 78 m a ovest di SV1. Manifestazioni di vulcanismo sedimentario simili a quelle di neoformazione osservate sono presenti da tempo 500 m a sud-est e poco più di 3 km in direzione nord-est.

Secondo le testimonianze raccolte durante il sopralluogo, l’attività di emissione di fango dal vulcanello SV1 è iniziata nella tarda mattinata del 1° novembre verso le ore 12.00. La prima documentazione diretta è delle ore 14.00, durante una fase di emissione di fango conclusasi alle 14.15 (video per gentile concessione di Alessandro Cameli). L’attività è poi ripresa alle 15.20 per circa 10 minuti e, ad intervalli irregolari, fino alla mattina del 3 novembre.

L’analisi delle immagini della telecamera, posta a monitoraggio di SV1 all’inizio del sopralluogo (per 64 minuti), ha permesso di individuare debolissime emissioni di fango denso quantificabili in circa 0.02 m3/ora.

I rilievi GPS (Figura 4) hanno permesso di quantificare in 994 m2 l’area ricoperta dai prodotti emessi da SV1 fino alle ore 13.30 del 3 novembre. Settantacinque misure di spessore del deposito di fango effettuate lungo numerosi transetti attraversanti la colata e nell’area circostante SV1 hanno permesso di stabilire uno spessore medio di circa 7 cm (min 3, max 43), per un volume totale di circa 75 m3 emessi al momento del sopralluogo.

La distanza massima percorsa dalla colata raggiunge i 94 m da SV1 a una quota di 283 m s.l.m. in direzione nord, verso un fosso, mentre la larghezza massima della stessa è di 12 m.

Il vulcanello di fango (SV1) è alto circa 85 cm rispetto al piano campagna ed è costituito quasi interamente da terreno fratturato e sollevato dalla pressione esercitata dal fango al momento dell’apertura. La deformazione dovuta alla costruzione del vulcanello interessa il settore a ovest del vulcanello per circa 5.70 m e a nord per circa 3.60 m. Non è possibile, invece, effettuare una stima per gli altri settori a causa del deposito di fango che ricopre tali aree.

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Figura 3. Dettaglio delle emissioni di fango in Contrada San Salvatore: a-b) vulcanello di fango di neoformazione SV1; c-g) colata di fango di SV1; h) SV2 in primo piano e SV1 sullo sfondo; i) SV2, dettaglio dei punti di emissione; j) colata di SV1 vista da nord; k) punto di emissione SV3; l) colata di SV3.

Durante il periodo di massima attività, presumibilmente nelle fasi iniziali dell’emissione, brandelli di fango sono stati espulsi dal vulcanello fino a circa 3 m dal punto di emissione, il cui diametro è di 26 cm. L’altezza massima raggiunta, stimata da tracce di fango presenti sulle foglie di un albero di ulivo immediatamente a ridosso del vulcanello, è di circa 1.10 m.

Il punto di emissione del secondo vulcanello (SV2), caratterizzato dall’assenza di deformazione del terreno e da tre punti di emissione di pochi centimetri (max 3 cm), presenta una debolissima fuoriuscita di acqua grigio marrone (stimata in meno di 0.10 l/minuto) e assorbita dal terreno entro 20 m all’interno di una canaletta di scolo pre-esistente.

Contestualmente sono stati effettuati (vedi Figura 4): campionamenti del fango in prossimità del vulcanello; campionamento di gas nei suoli per analisi di laboratorio; misure di flusso dal suolo di anidride carbonica e metano; misure di concentrazione nel suolo di anidride carbonica (CO2), metano (CH4), ossigeno (O2) e idrogeno (H2); misure di temperatura al suolo nei punti di emissione ed esternamente a essi e, infine, misure di attività nel suolo di radon (Rn) e thoron (Th).

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Figura 4. Dettaglio dei rilievi effettuati in Contrada San Salvatore. a) 1-10: ubicazione delle misure di flusso di CO2 e CH4 e temperatura del suolo (SV1-SV2). 6: misura delle attività di radon e thoron, ubicazione della telecamera di monitoraggio e prelievo di fango (SV1). Linea rossa continua: area invasa dalla colata (SV1). Linee bianche: transetti di misura dello spessore del deposito (SV1). Linea blu: posizione del fronte della colata alle ore 14.00 del 1° novembre (SV1). b) Linea rossa continua: area invasa dalla colata recente (SV3).

I valori di flusso di anidride carbonica dal suolo rientrano nell’ambito del fenomeno noto come respirazione del suolo. I valori di temperatura, trattandosi di manifestazioni fredde, sono piuttosto costanti e solo una misura di flusso di metano dal suolo, effettuata in prossimità del punto di emissione (SV2), mostra un valore al di sopra della media ma comunque basso. La temperatura del fango, misurata nel punto di emissione è 14.9 °C mentre quella dell’aria è 18.6 °C. Il valore di attività di radon (444 Bq/m3), misurato a 80 cm di profondità nel terreno in prossimità di SV1, è piuttosto basso mentre i valori elevati di thoron (6780 Bq/m3) e del rapporto thoron/radon (15.27) suggeriscono una origine e una circolazione piuttosto superficiali.

Contestualmente, altro personale INGV ha effettuato il campionamento delle acque e alcune misure speditive dei parametri chimico-fisici.

In Contrada San Salvatore è stato effettuato un sopralluogo presso un terzo vulcanetto (SV3 in Figura 2) attivo da circa 15 anni. Non è stato possibile effettuare stime di volumi del deposito connesso all’attività iniziata il 1° novembre, dal momento che il fango emesso nelle settimane precedenti il sopralluogo si è riversato in un fosso inaccessibile. È stata comunque stimata in 147 m2 la superficie ricoperta dai prodotti emessi dal vulcanello a partire dal 1° novembre fino al punto di immissione nel fosso situato a nord di SV3.

Ulteriori sopralluoghi, incluso un campionamento di fango, sono stati effettuati presso tre dei sei vulcanelli presenti nel territorio del Comune di Monteleone di Fermo (Figura 5). In questo caso il vulcanismo sedimentario è noto da tempo ma le manifestazioni si sono riattivate dopo il terremoto di magnitudo M 6.5 del 30 ottobre, in particolare il vulcanello di Santa Maria in Paganico (VSMP nelle Figure 5 e 6), che però al momento del sopralluogo mostrava una attività di modesta emissione di fango.

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Figura 5. Posizione dei punti di emissione nel Comune di Monteleone di Fermo.

Il vulcanello di Valle Corvone (VVC nelle Figure 5 e 6) dal giorno del terremoto ha mostrato una evidente inflazione (rigonfiamento) caratterizzata dall’apertura di fratture radiali lunghe fino a 14 m, larghe fino a 38 cm e profonde fino a 80 cm che attraversano tutta la struttura di emissione. Sono state prese misure di deformazione e sono state installate cinque coppie di capisaldi (punti di riferimento nel terreno) per verificare la dinamica delle fratture in questione.

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Figura 6. Dettaglio dei punti di emissione di Monteleone di Fermo: a) VSMP, collasso recente lungo fratture anulari intorno al punto di emissione; b) VSMP, percorso del fango tra VSMP e il fiume Ete Vivo; c) VSMP, punto di emissione; d-e) VVC; f-h) fratture del vulcano di fango formatesi dopo il sisma del 30 ottobre; j-k) VVC, particolare dei capisaldi; l) VF, emissione di fango sul letto del fiume Ete Vivo.

In considerazione dell’instabilità del vulcanello di Valle Corvone è stato consigliato al Sindaco di delimitare l’area e di apporre cartelli per segnalare la situazione di pericolo.

È stato infine osservato a distanza un terzo punto di emissione di fango (VF, Figure 5 e 6), apparentemente attivo, del quale però non è stato possibile effettuare il campionamento dei prodotti data l’impossibilità di avvicinarsi ulteriormente a causa della sua ubicazione sul letto del fiume Ete Vivo e della scarsa visibilità dovuta all’ora e alla pioggia.

a cura di Tullio Ricci, Alessandra Sciarra del Gruppo operativo EMERGEO (2016).


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La sequenza sismica in Italia centrale a un mese dal suo inizio: un aggiornamento sugli studi in corso

Un mese dopo l’inizio della sequenza dell’Italia centrale, attivata dal terremoto di magnitudo 6.0 avvenuto nella notte tra il 23 e il 24 agosto, continuano gli studi dei sismologi e dei geologi per delineare sempre meglio il quadro di quanto è accaduto e fare degli scenari sulla possibile evoluzione.

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La sequenza in Italia centrale dal 24 agosto al 23 settembre ore 12.

Anzitutto va detto che la sequenza è ancora in pieno svolgimento, pur con un numero minore di repliche (aftershocks) rispetto alle prime due settimane. Al momento la Rete Sismica Nazionale dell’INGV ha localizzato complessivamente circa 11500 repliche, in un’area che si estende per circa 40 chilometri in direzione NNO-SSE lungo la catena appenninica: 200 terremoti di magnitudo compresa tra 3 e 4, 14 quelli di magnitudo compresa tra 4 e 5 e uno di magnitudo maggiore di 5, oltre naturalmente a quello principale di magnitudo 6 del 24 agosto.

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Andamento temporale della sequenza sismica dal 24 agosto al 23 settembre. In blu i primi dieci giorni, in giallo i dieci giorni successivi, in arancio gli ultimi dieci giorni.

In questo articolo forniamo un aggiornamento sintetico su quanto si è capito finora su questo evento sismico, segnalando che gli studi sono ancora in pieno svolgimento, con i nuovi dati registrati dalle reti di monitoraggio e con quelli che continuano a essere raccolti dalle squadre sul terreno, con le immagini dal satellite e le modellazioni al computer e altro ancora. Un rapporto più esaustivo con maggiori dettagli è disponibile QUI.

Tutti i dati acquisiti dalle reti sismiche e accelerometriche sono stati messi a disposizione della comunità scientifica per studi e ricerche. I dati registrati dalle stazioni della Rete Sismica Nazionale (RSN) e dalle stazioni temporanee installate dopo il terremoto sono disponibili nell’archivio EIDA (European Integrated Data Archive). Tutte le registrazioni accelerometriche della RSN e delle stazioni di emergenza per tutti i terremoti da magnitudo 3 in su avvenuti durante la recente sequenza (oltre 21.000 forme d’onda dal 24 agosto ad oggi) sono pubblicate a scaricabili dal portale web ISMD, ovvero dalla banca dati accelerometrica real time dell’INGV. Al pari, una selezione di forme d’onde processate manualmente, circa 200, è inoltre disponibile su ESM (Engineering Strong Motion Database). Per quanto riguarda le stazioni della Rete Accelerometrica Nazionale (RAN) del DPC, i dati originali sono disponibili sul sito web della RAN.

L’evento principale di ML 6.0 del 24 agosto è stato causato dallo scorrimento di una faglia distensiva (o faglia normale) orientata in direzione NNO-SSE (azimut ~156°) inclinata verso SO con una pendenza di circa 50°. La lunghezza della faglia che si è attivata con questo terremoto è di 20-25 km. A partire dal punto di nucleazione del terremoto, localizzato a circa 8 km di profondità in prossimità di Accumoli, la rottura della faglia è stata bilaterale (propagandosi sia verso NO sia verso SE, ossia verso Norcia e verso Amatrice). Sia i dati accelerometrici che quelli SAR indicano che la faglia non si è dislocata in maniera omogenea lungo la sua estensione ma è caratterizzata da due zone principali di concentrazione dello spostamento sul piano di faglia stesso, con valori massimi di circa un metro.  La durata della rottura, ricavata dai dati accelerometrici, è stata di circa 6 secondi.

Il risultato della modellazione mostra due aree di rottura principali sul piano di faglia uno sopra l’ipocentro ed uno a NW

Il piano di faglia del terremoto del 24 agosto in una vista frontale. Il risultato della modellazione mostra due aree di rottura principali sul piano di faglia, uno sopra l’ipocentro ed uno verso nordovest. La stella rossa indica la posizione del punto di origine della rottura sulla faglia (l’ipocentro), le frecce lo spostamento sulla faglia.

Le aree della faglia caratterizzate dai maggiori valori di slip (movimento lungo il piano di faglia) sono quelle meno popolate dagli aftershocks della sequenza sismica (in particolare questo è vero per l’area con una maggiore concentrazione di slip nel parte più meridionale, vedi figura sotto, pannello a sinistra). Si nota anche come gli aftershocks di magnitudo più elevata (ML>3.0) tendano a concentrarsi lungo i bordi delle aree di maggior slip (figura sotto, pannello a destra).

. Confronto tra la distribuzione degli aftershock e la distribuzione di slip sul piano di faglia principale. Il modello di sorgente riportato in figura è quello derivante dall’inversione dei dati accelerometrici (doi 105281/zenodo.61460) le localizzazioni degli aftershcoks sono mostrate a sinistra tutte, a destra solo quelle con magnitudo superiore a 3.

Confronto tra la distribuzione degli aftershocks e la distribuzione di slip sul piano di faglia principale (proiezione sulla superficie). Il modello di sorgente riportato in figura è quello derivante dall’inversione dei dati accelerometrici (doi 105281/zenodo.61460). Nel pannello di sinistra sono riportate le localizzazioni di tutti gli aftershocks – indipendentemente dalla magnitudo – mentre nel pannello di destra sono graficate solo quelle con magnitudo superiore a 3.

I dati SAR e GPS hanno evidenziato le deformazioni superficiali dell’area dovute al terremoto del 24 agosto, come già descritto in altri articoli del blog. I dati di altri satelliti analizzati in questi giorni hanno permesso di modellare le deformazioni visibili dal SAR con una faglia a slip eterogeneo o con due faglie adiacenti con geometria leggermente differente e analoga distribuzione di slip.

Rappresentazione 3D del modello di slip a due faglie. La linea arancione rappresenta l'intersezione della faglia Nord con la superficie; la linea viola è l'intersezione della faglia Sud. Il simbolo rosso è il mainshock, i simboli verdi sono gli altri eventi maggiori fino al 29/8.

Rappresentazione 3D del modello di slip a due faglie ricavato dai dati SAR. La linea arancione rappresenta l’intersezione della faglia nord con la superficie; la linea viola è l’intersezione della faglia sud. Il simbolo rosso è l’ipocentro dell’evento principale, i simboli verdi sono gli altri eventi maggiori fino al 29 agosto.

Le deformazioni del terreno visibili dai dati SAR analizzati finora sembrano suggerire che il movimento sulla faglia non sia arrivato a interessare direttamente la superficie. Gli spostamenti del terreno osservati dal satellite sembrano piuttosto legati a due fenomeni deformativi a una scala diversa: uno “profondo” legato al movimento sulla faglia a profondità tra i 10 e i 5 km (le aree colorate in blu e celeste nella figura sopra), e un altro, più circoscritto, che produce delle frange caratteristiche negli interferogrammi e che sarebbe legato a deformazioni più superficiali, forse attribuibili a fenomeni gravitativi. Sono in corso verifiche e confronti tra questi dati e quelli di terreno (v. sotto) per discriminare la natura delle rotture evidenziate sul terreno, se queste siano cioè diretta espressione in superficie della faglia responsabile del terremoto del 24 agosto, o, alternativamente, siano degli elementi deformativi secondari.

Come noto, molte “rotture superficiali” del terreno sono state rilevate e mappate lungo la faglia del monte Vettore: si tratta di una zona di fratturazione superficiale continua che si estende per circa 5.2 km lungo il fianco sud-occidentale del monte. Le squadre dei rilevatori stanno tuttora investigando l’area epicentrale per un’estensione totale di circa 40 km tra Castelluccio di Norcia, a Nord, e la Località Ortolano posta a sud del lago artificiale di Campotosto. Al momento, sono state catalogate informazioni geologiche su oltre 3000 punti di osservazione. In generale, nell’intera area investigata sono state segnalate numerose fratture lungo i versanti montuosi e i campi coltivati (questi elementi deformativi risultano spesso ben visibili sul manto stradale), insieme a frane, scoscendimenti e crolli di massi, di piccole-medie dimensioni. Le caratteristiche geometriche degli elementi deformativi osservati sono descritte sinteticamente nella figura sotto.

diagramma a rosa delle direzioni delle rotture cosismiche sui depositi non consolidati (in rosso) e lungo il piano di faglia in roccia del Monte Vettore e del Monte Vettoretto

Diagramma a rosa delle direzioni delle rotture cosismiche sui depositi non consolidati (in rosso) e lungo il piano di faglia in roccia del Monte Vettore e del Monte Vettoretto.

 

Rilievi macrosismici

A seguito del terremoto del 24 agosto, seguito poco dopo dalla forte replica di magnitudo Ml 5.4 (Mw 5.3), le squadre del DPC, CNR‐IGAG e INGV sono partite per effettuare il rilievo macrosismico dell’area epicentrale. Le diverse squadre hanno intrapreso il rilievo nell’area di Norcia, Arquata e Antrodoco, frazione per frazione, talvolta anche nelle stesse località ed in tempi diversi, al fine di confrontare e tarare le osservazioni macrosismiche. Le squadre si sono quindi incontrate più volte sul campo per scambiarsi dati, impressioni e pareri. In remoto hanno operato altri colleghi che raccoglievano notizie e segnalazioni, comunicandole alle squadre.

È opportuno ricordare che il rilievo macrosismico in scala MCS in fase di emergenza è di carattere speditivo, e ha l’obiettivo precipuo di definire al meglio la distribuzione del danneggiamento medio‐grave nell’immediato (2 giorni) e ‐ più in generale ‐ di fornire i limiti dell’area di danno in un tempo ragionevolmente breve (15 giorni) e con un criterio omogeneo e di immediata applicazione, quale quello fornito dalla scala MCS. In particolare, il rilievo viene eseguito utilizzando le percentuali di danneggiamento della scala MCS (1930) quantificate da Molin (2009) in progressione crescente per i gradi di intensità ≥ V MCS e secondo i cinque livelli di danno previsti dalla scala originaria.

D’altro canto, l’applicazione della scala macrosismica europea EMS (Grünthal, 1998), presentando difficoltà collegate alla suddivisione degli edifici di un centro abitato secondo le classi di vulnerabilità proposte dalla scala stessa, è inapplicabile in fase di emergenza. Anche in occasione del terremoto dell’Aquila nel 2009, non è risultato possibile assegnare con sicurezza e con la rapidità generalmente richiesta dai rilievi macrosismici in emergenza la classe di vulnerabilità agli edifici, se non a seguito di sopralluoghi prolungati nei mesi successivi (p.e., Molin et al., 2010).

Dal presente rapporto sono al momento escluse le informazioni di effetti di risentimento che non siano stati direttamente verificati dalle squadre. Alle ore 20 del 15 Settembre sono state rilevate direttamente un totale di 283 località distribuite in 76 comuni. Nella figura sotto sono mostrate le intensità attribuite.

Figura 7. Distribuzione delle intensità rilevate per località in termini di scala macrosismica MCS (cerchi bianchi proporzionali alla intensità di sito). Isosisme dal VI al IX MCS a tratteggio nero. Stelle rosse, eventi con Ml>4 (INGV). Le campiture colorate indicano approssimativamente la distribuzione areale dell'intensità. Sullo sfondo DTM a 20 metri. Le linee blu sono le faglie del Vettore a nord e della Laga a sud. In rosso la rottura superficiale del 2016

Distribuzione delle intensità rilevate per località in termini di scala macrosismica MCS (cerchi bianchi proporzionali alla intensità di sito). Isosisme dal VI al IX MCS a tratteggio nero. Stelle rosse, eventi con Ml>4 (INGV). Le campiture colorate indicano approssimativamente la distribuzione areale dell’intensità. Sullo sfondo DTM a 20 metri. Le linee blu sono le faglie del Vettore a nord e della Laga a sud. In rosso la rottura superficiale del 2016

Queste qui riportate sono solo alcune delle informazioni che si trovano nel “SECONDO RAPPORTO DI SINTESI SUL TERREMOTO DI AMATRICE ML 6.0 DEL 24 AGOSTO 2016 (ITALIA CENTRALE)” a cura del Gruppo di Lavoro INGV sul terremoto di Amatrice (2016).

Citare come: Gruppo di Lavoro INGV sul terremoto di Amatrice (2016). Secondo rapporto di sintesi sul Terremoto di Amatrice Ml 6.0 del 24 Agosto 2016 (Italia Centrale), doi: 10.5281/zenodo.154400


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Terremoto in Italia centrale: Modellazione della sorgente sismica e trasferimento di stress sulle faglie limitrofe

Secondo articolo del Gruppo di Lavoro INGV/IREA-CNR, (Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente, CNR-IREA di Napoli) sull’analisi di dati satellitari volta allo studio delle sorgenti sismiche.


Partendo dalle mappe di spostamento della superficie terrestre è possibile effettuare una modellazione della sorgente sismica del terremoto.

Ma cosa vuol dire “modellazione di una sorgente sismica”? La modellazione consiste nel riprodurre il campo di spostamento misurato dal satellite con un campo di spostamento teorico, facendo variare, di volta in volta, i parametri che caratterizzano la sorgente sismica (faglia sismogenetica), sino ad ottenere una sorgente sismica teorica il cui campo di spostamento in superficie risulta essere molto simile a quello osservato dal satellite. Tale approccio alla modellazione è chiamato “inversione del dato”, proprio perché partendo dal dato osservato si cerca di identificare e caratterizzare la sorgente della deformazione.

L’obiettivo è quello di individuare, tra le faglie note o ancora non note, quella che probabilmente ha generato il terremoto e capire la distribuzione del movimento (slip) lungo il piano della faglia stessa. Naturalmente, individuata la faglia che ha generato il terremoto, geologi e sismologi confrontano i dati di tale modellazione con i dati ottenuti dai rilievi di campagna e le faglie già note in letteratura al fine di caratterizzare i movimenti attuali e possibilmente anche la storia sismica della faglia stessa. Oltre alla geometria del piano di faglia è importante simulare (e quindi ipotizzare il più realisticamente possibile) il movimento della faglia stessa andando a determinare quali porzioni di faglia si sono attivate durante il terremoto e di quanto si sono mosse.

La geologia ci insegna che le faglie non sono dei piani regolari che tagliano la crosta terrestre, ma piuttosto delle superfici articolate che mostrano anche grandi variazione della loro orientazione nello spazio e nel loro angolo di inclinazione rispetto alla verticale. Tuttavia, per poter risolvere in tempi brevi (quelle di un’emergenza sismica) un problema numerico, ovvero quello di riprodurre, con simulazioni al computer, il campo di spostamento prodotto dal movimento di una faglia, c’è bisogno introdurre delle semplificazioni. In particolare, nei modelli presentati in seguito, le faglie vengono semplificate come dei piani e la crosta terrestre come un mezzo perfettamente elastico, tralasciando complicazioni geometriche e comportamenti anelastici della crosta.

Risultati della modellazione della sorgente sismica:

I dati utilizzati nel procedimento di inversione sono: un totale di circa 20 mila valori di spostamento del suolo in linea di vista ricavati dallo srotolamento di 5 interferogrammi (due ALOS, due Sentinel e uno COSMO-SkyMed) e 107 valori di spostamento provenienti da stazioni CGPS (Gruppo di Lavoro INGV-CNT Centro Analisi Dati GPS, 2016).

Il processo di inversione segue due step principali. Il primo è quello di invertire i dati SAR e GPS per ottenere i parametri geometrici della faglia stessa (lunghezza, larghezza, profondità, angolo di inclinazione e orientazione nello spazio), ipotizzando uno scorrimento costante e uniforme su tutto il piano di faglia. Il secondo step consiste nel simulare la distribuzione del movimento (slip) nelle singole porzioni di faglia, tenendo fissi i parametri geometrici ottenuti con il primo step.

Ipotizzando l’attivazione di un singolo piano di faglia, con il primo e il secondo step è stato ottenuto il modello di faglia mostrato in Figura 1.

Figura 1: Distribuzione del movimento (slip) lungo il piano della faglia per il modello a faglia singola. Sono mostrati anche i due eventi maggiori della sequenza al 25 agosto (pentagoni rossi) e le repliche rilocalizzate fino al 29 agosto (puntini neri). Localizzazione delle repliche fornita da INGV AMA_LOC Working Group – DOI: 10.5281/zenodo.61404

Per simulare le possibili variazioni nello spazio (inclinazione e orientazione rispetto al nord) del piano di faglia o la non completa continuità di questo in tutta la sua estensione, è stata effettuata una modellazione con due piani di faglia contigui, caratterizzati da geometrie leggermente differenti l’uno dall’altro. Il risultato è mostrato in Figura 2.

Figura 2: Distribuzione del movimento (slip) lungo il piano della faglia per il modello a due faglie. Sono mostrati i due eventi maggiori della sequenza al 25 agosto (pentagoni rossi) e le repliche rilocalizzate fino al 29 agosto (puntini neri). Localizzazione delle repliche fornita da INGV AMA_LOC Working Group – DOI: 10.5281/zenodo.61404

Per avere una visione più chiara del piano di faglia ottenuto dall’inversione dei dati di deformazione, nelle figure 3 e 4, viene mostrata una rappresentazione 3D dei due modelli a singola e doppia faglia.

Figura 8: Rappresentazione 3D del modello di slip a una faglia. La linea gialla rappresenta l'intersezione del piano del modello con la superficie. Le linee rosse sono tracce di faglie dalla bibliografia geologica. Il simbolo rosso è l’evento principale, i simboli verdi sono gli altri eventi maggiori fino al 29/8.

Figura 3: Rappresentazione 3D del modello di slip a una faglia. La linea gialla rappresenta l’intersezione del piano del modello con la superficie. Le linee rosse sono tracce di faglie dalla bibliografia geologica. Il simbolo rosso è l’evento principale, i simboli verdi sono gli altri eventi maggiori fino al 29 agosto. Ogni quadratino colorato ha il lato di 1 km.

 

Figura 9: Rappresentazione 3D del modello di slip a due faglie. La linea arancione rappresenta l'intersezione della faglia Nord con la superficie; la linea viola è l'intersezione della faglia Sud. Il simbolo rosso è l’evento principale, i simboli verdi sono gli altri eventi maggiori fino al 29/8.

Figura 4: Rappresentazione 3D del modello di slip a due faglie. La linea arancione rappresenta l’intersezione della faglia nord con la superficie; la linea viola è l’intersezione della faglia sud. Il simbolo rosso è l’evento principale, i simboli verdi sono gli altri eventi maggiori fino al 29 agosto. Ogni quadratino colorato ha il lato di 1 km.

I parametri dei due modelli sono riportati nella tabella sottostante:

Modello Lunghezza Larghezza Profondità del tetto della faglia Strike Dip Rake Slip max
Singola faglia ~21 km ~9 km ~1500 m 164° 46° -73° 120 cm
Doppia faglia -Nord ~8 km ~8 km ~3000 m 175° 39° -65° 140 cm
Doppia faglia -Sud ~12 km ~5 km ~2500 m 165° 51° -70° 130 cm

Come spiegato precedentemente, l’utilizzo di un modello con una o due faglie serve a riprodurre (in maniera semplificata) eventuali variazioni nello spazio dei parametri geometrici della faglia e non necessariamente sta a significare l’attivazione di due piani di faglia distinti. I due modelli sono sostanzialmente equivalenti, se confrontati con il dato di spostamento misurato in superficie.

E’ possibile tentare di attribuire la rottura a piani di faglia visibili in superficie, prolungando i piani dei modelli fino ad intersecare la topografia. La traccia superficiale del modello a singola faglia corre parallela e quasi coincidente (entro ±800 m) con la traccia del sistema di faglie Gorzano-Laga-Vettore (Figura 3). Nel modello a due faglie si nota un andamento identico per la faglia sud, mentre la traccia della faglia nord ruota verso NE e dovrebbe emergere circa 3 km ad est del Monte Vettore.

Entrambi i modelli sono compatibili con gli andamenti delle repliche, nei limiti delle incertezze, con un leggero miglior accordo nella parte nord del modello a due faglie rispetto a quello con faglia singola.

La tabella sopra riporta la dimensione della rottura ricavabile dai valori di slip per i due modelli. In entrambi i modelli, andando verso sud dall’ipocentro, la rottura si ferma poco prima di Amatrice, mentre verso nord i valori di slip del modello a doppia faglia vanno a zero circa a metà della Piana di Castelluccio (o poco più a nord per la faglia singola). Le due maggiori concentrazioni di slip sono localizzate a profondità intorno a 6 km nella parte nord e 4 km a sud. A seconda dei modelli, i valori di slip sono circa uguali a zero a profondità minori di 1.5-3 km (a nord) o 700 m (a sud). Nelle parti più superficiali delle faglie vengono modellati in maniera discontinua valori di slip intorno a pochi cm.

Calcolo del trasferimento di stress alla faglie limitrofe

Partendo dal movimento calcolato sui piani di faglia attivatisi durante il terremoto del 24 agosto 2016, è possibile calcolare la variazione di stress statico, noto come Coulomb Failure Function (CFF) sulle faglie note ubicate nell’intorno di quella del 24 agosto.

E’ importante sottolineare che il calcolo delle CFF può dare informazioni utili e interessanti per comprendere quali faglie, nell’intorno dell’ipocentro, possono aver subito delle variazioni di stress e quindi capire meglio l’evoluzione della sequenza. È evidente però che tale calcolo non ha nulla a che vedere con la previsione dei terremoti o con l’individuazione di aree più pericolose rispetto ad altre. Infatti il calcolo delle CFF viene effettuato sulla base di numerose assunzioni circa le caratteristiche reologiche della crosta, i meccanismi di fagliazione e le geometrie dei piani stessi. Assunzioni che possono essere anche molto diverse dalla situazione reale che non possiamo conoscere, ma solo immaginare. Inoltre, lo stesso risultato finale del calcolo delle CFF fornisce la sola variazione dei valori di stress; al contrario non è possibile conoscere il valore di partenza dello stress cui il singolo piano di faglia è sottoposto. Risulta perciò evidente che tale calcolo non può fornirci una previsione sull’evoluzione della sequenza sismica, ma il suo valore è puramente scientifico, come ulteriore elemento utile agli scienziati per studiare i terremoti.

Figura 10: Distribuzione delle differenze della Coulomb Failure Function (CFF), causate dalla dislocazione del modello a due faglie sulle strutture circostanti. Piani di faglia delle strutture vicine forniti dal Gruppo Emergeo.

Figura 5: Distribuzione delle differenze della Coulomb Failure Function (CFF), causate dalla dislocazione del modello a due faglie sulle strutture circostanti. Piani di faglia delle strutture vicine forniti dal Gruppo Emergeo.

Nella simulazione è stato utilizzato il modello a due faglie. La Figura 5 mostra il risultato di tale calcolo sui piani delle sei faglie più vicine (EMERGEO Working Group 2016; Terremoto di Amatrice del 24 agosto 2016: Effetti Cosismici, doi: 10.5281/zenodo.61566). Valori positivi considerevoli di variazione di CFF, fino a 0.5-0.6 MPa si riscontrano al limite NW della faglia del Monte Gorzano, interessata dopo l’evento principale da una intensa attività di bassa magnitudo su una struttura esterna ai modelli presentati. A nord i valori sulla faglia del Vettore-Bove sembrano molto più bassi, tuttavia si evidenzia come sia possibile che il piano utilizzato per il calcolo non sia del tutto rappresentativo, in quanto non è in continuità con la faglia del Monte Vettore. Se il piano proseguisse a SE si avrebbero concentrazioni di CFF probabilmente analoghe a quelle calcolate per la faglia del Gorzano.

a cura del Gruppo di Lavoro INGV/IREA-CNRGiuseppe Pezzo, Christian Bignami, Cristiano Tolomei, Simone Atzori, Andrea Antonioli, Salvatore Stramondo, Stefano Salvi (INGV-CNT); Manuela Bonano, Raffaele Castaldo, Francesco Casu, Claudio De Luca, Vincenzo De Novellis, Riccardo Lanari, Mariarosaria Manzo, Michele Manunta, Antonio Pepe, Susi Pepe, Pietro Tizzani, Ivana Zinno (IREA-CNR)


Articolo estratto da: Gruppo di lavoro IREA-CNR & INGV, 2016, Sequenza sismica di Amatrice: aggiornamento delle analisi interferometriche satellitari e modelli di sorgente, DOI: 10.5281/zenodo.61682


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