Archivi Blog

Ricordando il terremoto del 6 aprile 2009: 3) Geologia e paleosismologia delle faglie abruzzesi

Il terremoto del 6 aprile 2009 è stato generato dall’attivazione di una faglia normale (estensionale), denominata faglia di Paganica in quanto l’evidenza in superficie di questa struttura tettonica attraversa l’abitato di Paganica. La faglia di Paganica era, in parte, nota prima del terremoto del 2009 nella letteratura scientifica (es. Bagnaia et al., 1992; Boncio et al., 2004) ed è riportata nella Carta Geologica della Regione Abruzzo di Vezzani e Ghisetti (1998) e nella Cartografia Geologica Ufficiale, Foglio CARG 359 “L’Aquila” (Figura 1a).

Gli studi geologici di terreno condotti nell’area epicentrale dopo l’evento del 6 aprile 2009 hanno riconosciuto l’occorrenza di fagliazione di superficie lungo la faglia di Paganica (es. Falcucci et al., 2009; Boncio et al., 2010; EMERGEO Working Group, 2010; Vittori et al. 2011). Ovvero, la rottura cosismica si era propagata dalla profondità dell’ipocentro (circa 9 km di profondità) fino alla superficie, dislocandola fino a un massimo di 10-15 cm sulla verticale (Figura 1b).

Studi geologici di dettaglio hanno inoltre chiarito la storia dei movimenti della faglia di Paganica nelle ultime centinaia di migliaia di anni, definendone il ruolo nella dislocazione di depositi alluvionali e lacustri quaternari di decine o centinaia di metri (es. Galli et al., 2010; Giaccio et al., 2012; Improta et al., 2012; Nocentini et al., 2018), con rigetti man mano crescenti all’aumentare dell’età dei depositi  (Figura 1c).

Fig. 1. a) Stralcio del Foglio CARG 359 “L’Aquila”; le frecce rosse indicano la traccia della faglia di Paganica, che pone a contatto sedimenti quaternari del Pleistocene Inferiore con altri del Pleistocene Superiore. b) fagliazione di superficie lungo la faglia di Paganica, indicata dalle frecce rosse. c) Schema geologico-strutturale della zona di faglia (Galli et al., 2010), distinta in tre rami principali (linee rosse).

A seguito dell’evento sismico del 2009, per meglio comprendere l’attività della faglia di Paganica nelle ultime migliaia di anni e riconoscere eventi di attivazione della faglia stessa precedenti a quello del 2009, sono state effettuate indagini “paleosismologiche” attraverso alcuni dei rami (splay) della faglia, allo scopo di definire ogni quanto tempo si attiva e l’entità della dislocazione in superficie determinata da ogni evento di attivazione. A titolo di esempio, analoghi studi sulla faglia del Monte Vettore-Monte Bove condotti prima dei terremoti del 2016 avevano permesso di ipotizzare che la faglia fosse in grado di generare eventi sismici di magnitudo intorno a 6.5 e che l’ultimo evento di dislocazione era precedente all’ultimo millennio (Galadini e Galli, 2003). Ipotesi poi verificata, appunto, dalla sequenza sismica del 2016 e in particolare dalla scossa del 30 ottobre di magnitudo 6.5. Va precisato che i tempi di ritorno dei terremoti stimati dalle indagini paleosismologiche sono tipicamente caratterizzati da incertezze dell’ordine di qualche secolo e non consentono quindi di effettuare delle “previsioni”, in merito ai futuri terremoti, che siano utilizzabili ai fini di protezione civile, ma sono tuttavia elementi preziosi per la valutazione della pericolosità sismica di una regione.

Gli studi paleosismologici condotti lungo la faglia di Paganica hanno definito che questa struttura tettonica si è attivata diverse volte nel tardo Olocene (Figura 2a e 2b). In particolare, la faglia si è probabilmente attivata nel passato insieme ad altre faglie adiacenti, generando terremoti più forti di quello del 6 aprile 2009 (es. Galli et al., 2010; Cinti et al., 2011; Moro et al., 2013). Nello specifico, aggregando diverse osservazioni geologiche alcuni autori hanno suggerito che la faglia di Paganica faccia parte di un sistema di faglie più grande che comprende le faglie del Monte Pettino e del Monte Marine (Galli et al., 2011; Moro et al., 2013) Falcucci et al., 2015), noto in letteratura come sistema di faglie dell’Alta Valle dell’Aterno (Galli et al., 2011; Moro et al., 2016). Secondo questi autori l’intero sistema di faglie, compresa la faglia di Paganica, si sarebbe attivato durante il terremoto del 2 febbraio del 1703 (M 6.7; Rovida et al., 2016) (Figura 2c). Tale evidenza non è stata identificata da altri autori (Cinti et al., 2011) i quali ipotizzano invece l’attivazione della faglia di Paganica insieme ad altre faglie quaternarie localizzate più a sud durante eventi sismici passati, non escludendo l’attivazione della stessa faglia in occasione di un evento sismico successivo al terremoto del 1461 (forse l’evento del 1762).

Fig. 2. a) parete di scavo geognostico per finalità paleosismologica attraverso la faglia di Paganica (modificata da Moro et al., 2013); le frecce bianche indicano il piano della faglia. b) parete di scavo geognostico per finalità paleosismologica attraverso la faglia di Paganica e la fagliazione superficiale del terremoto del 2009 (modificata da Cinti et al., 2011). c) Schema strutturale della del settore aquilano dell’Appennino abruzzese (modificata da Falcucci et al., 2015); in colore i rami di faglia che appartengono allo stesso sistema. MMF, faglia del Monte Marine; MPF, faglia del Monte Pettino; PF, faglia di Paganica; AF, faglia di Assergi; CIF, faglia di Campo Imperatore; MVA, faglia della Media Valle dell’Aterno; VS, faglia della Valle Subequana. d) parete di scavo geognostico per finalità paleosismologica attraverso la faglia della Valle Subequana; le linee rosse indicano i piani di faglia (modificata da Falcucci et al., 2011).

Il settore aquilano dell’Appennino abruzzese è interessato anche da altri sistemi di faglie estensionali attivi, considerati come l’espressione in superficie di sorgenti sismogenetiche responsabili di terremoti di magnitudo compresa tra 6 e 7. Tra questi, il sistema di faglie Campo Imperatore-Assergi (es. Giraudi e Frezzotti, 1995; Galli et al., 2002), quello di Montereale (es. Civico et al., 2016; Cinti et al. 2018) e quello della Media Valle dell’Aterno-Valle Subequana (es. Bosi e Bertini, 1970; Galadini e Galli, 2000; Falcucci et al., 2011) (Figura 2c). Studi paleosismologici condotti lungo questi sistemi di faglia (Figura 2d) hanno permesso di definire eventi di attivazioni cronologicamente diversi di queste strutture rispetto a quelli della faglia di Paganica, suggerendo che tali sistemi abbiano storie di attivazioni indipendenti fra loro. Inoltre, per ciò che riguarda il sistema di faglie di Campo Imperatore-Assergi, dati preliminari sembrano suggerire un evento di attivazione in epoca medievale dell’intera struttura tettonica (Gori et al., 2015; Moro et al., in preparazione), con un evento di magnitudo stimata tra 6.5 e 7; il sistema di faglie di Montereale si potrebbe essere attivato in occasione del terremoto del 16 gennaio della sequenza del 1703; il sistema di faglie della Media Valle dell’Aterno-Valle Subequana si sarebbe attivato l’ultima volta fra il I e il II secolo a.C. (es. Falcucci et al., 2015), anch’esso con un evento sismico di magnitudo intorno a 6.5-7.

Fig. 3. Parete di scavo geognostico per finalità paleosismologica realizzato e studiato nel 2018-2019 attraverso la faglia del Monte Morrone nei pressi dell’abitato di Roccacasale. Le frecce nere indicano i principali piani di taglio osservati nei depositi di versante interessati dal movimento della faglia.

Infine, poco a sudest della faglia della Media Valle dell’Aterno-Valle Subequana è presente un’altra faglia attiva maggiore dell’Appennino abruzzese, quella che borda il fianco occidentale del Monte Morrone, rilievo che delimita ad oriente la piana di Sulmona. La faglia del Monte Morrone è stata investigata da diversi autori in passato e definita come attiva e sismogenetica (es. Vittori et al., 1995; Gori et al., 2011). Indagini archeosismologiche hanno suggerito che l’ultimo evento di attivazione di questa faglia sia avvenuto nel II secolo d.C. (Ceccaroni et al., 2009). Tale ipotesi sembrerebbe essere avvalorata da indagini paleosismologiche condotte dopo l’evento del 2009 (Galli et al., 2014). Ulteriori indagini di questo tipo (realizzate da INGV, Università di Chieti-Pescara e Università degli Studi di Cassino) sono attualmente in corso, allo scopo di verificare o meno i risultati delle indagini precedenti (Fig. 3).

Gli studi paleosismologici consentono di estendere all’indietro di alcune migliaia di anni le nostre conoscenze sulla storia sismica delle principali faglie dell’Appennino centrale, fornendo inoltre importanti indicazioni sull’evoluzione recente della catena montuosa e sulla pericolosità sismica in Italia.

a cura di Stefano Gori, Emanuela Falcucci, Fabrizio Galadini (INGV-Rm1).


Bibliografia

Bagnaia, R., A. D’Epifanio, and S. Sylos Labini (1992). Aquila and Subequan basins: An example of Quaternary evolution in central Apennines, Italy. Quaternaria Nova 2, 187–209.

Boncio, P., Lavecchia, G., Pace, B. (2004). Defining a model of 3D seismogenic sources for seismic hazard assessment applications: The case of central Apennines (Italy). Journal of Seismology, 8(3), 407–425. https://doi.org/10.1023/B:JOSE.0000038449.78801.05

Boncio, P., Pizzi, A., Brozzetti, F., Pomposo, G., Lavecchia, G., Di Naccio, D., Ferrarini, F. (2010). Coseismic ground deformation of the 6 April 2009 L’Aquila earthquake (central Italy, Mw 6.3). Geophysical Research. Letters, 37.

Bosi, C., Bertini, T. (1970). Geologia della media valle dell’Aterno. Mem. Soc. Geol. Ital. 9, 719–777.

Ceccaroni, E., Ameri, G., Gomez Capera, A.A., Galadini, F. (2009). The 2nd century AD earthquake in central Italy: archeoseismological data and seismological implications. Nat Hazards, 50, 335–359. doi: 10.1007/s11069-009-9343-x

Cinti, F. R., Civico, R., Blumetti, A. M., Chiarini, E., La Posta, E., Pantosti, D., et al. (2018). Evidence for surface faulting earthquakes on the Montereale fault system (Abruzzi Apennines, central Italy). Tectonics, 37, 2758–2776. https://doi.org/10.1029/2017TC004780

Cinti, F.R., Pantosti, D., DeMartini, P.M., Pucci, S., Civico, R., Pierdominici, S., Cucci, L. (2011). Evidence for surface faulting events along the Paganica Fault prior to the April 6, 2009 L’Aquila earthquake (Central Italy). Journal of Geophysical Research 116. http://dx.doi.org/10.1029/2010JB007988

Civico, R., Blumetti, A. M., Chiarini, E., Cinti, F. R., La Posta, E., Papasodaro, F., et al. (2016). Traces of the active Capitignano and San Giovanni Faults (Abruzzi Apennines, Italy). Journal of Maps, 12(sup1), 453–459. https://doi.org/10.1080/17445647.2016.1239229

EMERGEO WORKING GROUP (2010). Evidence for surface rupture associated with the Mw 6.3 L’Aquila earthquake sequence of April 2009 (central Italy). Terra Nova, 22, 43-51.

Falcucci, E., Gori, S., Moro, M., Fubelli, G., Saroli, M., Chiarabba, C., Galadini, F. (2015). Deep reaching versus vertically restricted Quaternary normal faults: Implications on seismic potential assessment in tectonically active regions: Lessons from the middle Aterno valley fault system, central Italy. Tectonophysics 651–652 (2015), 186–198.

Falcucci, E., Gori, S., Moro, M., Pisani, A.R., Melini, D., Galadini, F., Fredi, P. (2011). The 2009 L’Aquila earthquake (Italy): what next in the region? Hints fromstress diffusion analysis and normal fault activity. Earth Planet. Sci. Lett. 305, 350–358.

Falcucci, E., Gori, S., Peronace, E., Fubelli, G., Moro, M., Saroli, M., Giaccio, B., Messina, P., Naso, G., Scardia, G., Sposato, A., Voltaggio, M., Galli, P., Galadini, F. (2009). The Paganica fault and surface coseismic ruptures caused by the 6 April, 2009, earthquake (L’Aquila, central Italy). Seismological Research Letters, 80, 940–950.

Galadini, F., Galli, P. (2000). Active tectonics in the central Apennines (Italy)—input data for seismic hazard assessment. Nat. Hazards, 22, 225–270.

Galadini, F., Galli, P. (2003). Paleoseismology of silent faults in the Central Apennines (Italy): the Mt. Vettore and Laga Mts. Faults. Annals of Geophysics, 46 (5), 815-836, ISSN 2037-416X.

Foglio CARG (2009). Cartografia geologica ufficiale Foglio CARG 1:50,000 N. 359, L’Aquila.

Galli, P., Giaccio, B., Messina, P. (2010). The 2009 central Italy earthquake seen through 0.5 myr-long tectonic history of the L’Aquila faults system. Quaternary Science Reviews, 29, 3768-3789.

Galli, P., F. Galadini, M. Moro, Giraudi, C. (2002), New paleoseismological data from the Gran Sasso d’Italia area (central Apennines), Geophys. Res. Lett., 29(7), 1134, doi: 10.1029/2001GL013292

Galli, P., Giaccio, B., Messina, P., Peronace, E., Maria Zuppi, G. (2011). Palaeoseismology of the L’Aquila faults (central Italy, 2009,Mw 6.3 earthquake): implications for active fault linkage. Geophysical Journal International 187 (3), 1119–1134.

Galli, P., Giaccio, B., Peronace, E., Messina, P. (2014). Holocene paleoearthquakes and early–Late Pleistocene slip rate on the Sulmona fault (Central Apennines, Italy). Bulletin of the Seismological Society of America, 105, doi: 10.1785/0120140029

Giaccio, B., Galli, P., Messina, P., Peronace, E., Scardia, G., Sottili, G., Sposato, A., Chiarini, E., Jicha, B., Silvestri, S. (2012). Fault and basin depocentre migration over the last 2 Ma in the L’Aquila 2009 earthquake region, central Italian Apennines, Quaternary Sci. Rev., 56, 69‐88, doi: 10.1016/j.quascirev.2012.08.016

Giraudi, C., Frezzotti, M. (1995). Paleoseismicity in the Gran Sasso Massif (Abruzzo, central Italy). Quaternary International, 25, 81-93.

Gori, S., Falcucci, E., Moro, M., Saroli, M., Fubelli, G., Chiarabba, C., Galadini, F. (2015). Recent advances in the comprehension of the central Apennine seismotectonics, by crosschecking Quaternary geology, paleoseismological and seismological data. Miscellanea INGV, 6th International INQUA Meeting on Paleoseismology, Active Tectonics and Archaeoseismology, 19-24 April 2015, Pescina, Fucino Basin, Italy (2015), ISSN 2039-6651.

Gori, S., Giaccio, B., Galadini, F., Falcucci, E., Messina, P., Sposato, A., Dramis, F. (2011). Active normal faulting along the Mt. Morrone south-western slopes (central Apennines, Italy). Int. J. Earth Sci. 100, 157–171.

Improta, L., Villani, F., Bruno, P.P., Castiello, A., De Rosa, D., Varriale, F., Punzo, M., Brunori, C.A., Civico, R., Pierdominici, S., Berlusconi, A. (2012). High‐resolution controlled‐source seismic tomography across the Middle Aterno basin in the epicentral area of the 2009, Mw 6.3, L’Aquila earthquake (central Apennines, Italy), Italian Journal of Geosciences, 131(3), 373‐388, doi: 10.3301/IJG.2011.35

Moro, M., Falcucci, E., Gori, S., Saroli, M., Galadini, F. (2016). New paleoseismologic data in the sector between the 2016 Amatrice and 2009 L’Aquila seismic sequences (central Apennines): the Mt. Marine Fault. Annals of Geophysics, 59, fast track n. 5, DOI: 10.4401/ag-7260.

Moro, M., Gori, S., Falcucci, E., Saroli, M., Galadini, F., Salvi, S. (2013). Historical earthquakes and variable kinematic behaviour of the 2009 L’Aquila seismic event (central Italy) causative fault, revealed by paleoseismological investigations. Tectonophysics, 583, 131-144.

Nocentini M., Cosentino D., Spadi M., Tallini M. (2018). Plio-Quaternary geology of the Paganica-San Demetrio-Castelnuovo Basin (Central Italy). Journal of Maps, 14(2), 411-420. https://doi.org/10.1080/17445647.2018.1481774

Rovida, A., Locati, M., Camassi, R., Lolli, B., Gasperini P., (eds.) (2016). CPTI15, Catalogo parametrico dei terremoti italiani, http://emidius.mi.ingv.it/CPTI15-DBMI15/

Valoroso, L., Chiaraluce, L., Piccinini, D., Di Stefano, R., Schaff, D., Waldhauser, F. (2013). Radiography of a normal fault systemby 64,000 high-precision earthquake locations: The 2009 L’Aquila (central Italy) case study. J. Geophys. Res. 118 (1–21), 2013. http://dx.doi.org/10.1002/jgrb.50130

Vezzani, L., Ghisetti, F. (1998). Carta geologica dell’Abruzzo, Scala 1:100.000, S.El.Ca., Firenze.

Vittori, E., G. P. Cavinato, Miccadei E. (1995). Active faulting along the northeastern edge of the Sulmona basin, central Apennines, Italy, in Perspective in Paleoseismology, L. Serva and B. D. Slemmons (Editors), Special Publication, Vol. 6, Association of Engineering Geologists, Sudbury, Washington, 115–126.

Vittori, E., Di Manna, P., Blumetti, A.M., Comerci, V., Guerrieri, L., Esposito, E., Michetti, A.M., Porfido, S., Piccardi, L., Roberts, G.P., Berlusconi, A., Livio, F., Sileo, G., Wilkinson, M., McCaffrey, K.J.W., Phillips, R.J., Cowie, P.A. (2011). Surface Faulting of the 6 April 2009 Mw 6.3 L’Aquila Earthquake in Central Italy. Bulletin of the Seismological Society of America, 101 (4), 1507-1530.


Licenza

Licenza Creative Commons

Quest’opera è distribuita con Licenza Creative Commons Attribuzione – Non opere derivate 4.0 Internazionale.

Giù al nord: l’ultima (rapida) inversione dei poli magnetici della Terra

Per questa volta ci occupiamo di un tema che non è correlato direttamente ai terremoti. Prendendo spunto da un’importante ricerca pubblicata in questi giorni dal Geophysical Journal International, abbiamo chiesto a Leonardo Sagnotti (INGV), primo firmatario dell’articolo, di raccontarcela. La scoperta si basa sullo studio delle proprietà paleomagnetiche di una sequenza sedimentaria di un antico lago appenninico formatosi a causa dell’attività tettonica e dei terremoti della regione. Si tratta del Bacino di Sulmona, di cui proprio ieri si ricordava un forte terremoto avvenuto il 3 novembre del 1706, che causò migliaia di vittime. Nei sedimenti del bacino di Sulmona era nascosta la chiave per leggere la storia dell’ultima inversione del campo magnetico, avvenuta 786.000 anni fa. Un cambio molto più rapido di quanto si pensasse.

La storia della Terra è ricca di inversioni del campo magnetico. In media il fenomeno avviene quattro volte ogni milione di anni. L’ultima inversione risale a 786.000 anni fa e per questo c’è chi pensa che un’inversione sia imminente. Geologicamente parlando, si intende.


 

La successione sedimentaria studiata è costituita da sedimenti lacustri che affiorano nei pressi di Popoli, nel bacino di Sulmona. I sedimenti sono limi calcarei omogenei in cui sono intercalati sottli livelli di ceneri vulcaniche che contengono la registrazione dell'inversione geomagnetica. Nella foto, Leonardo Sagnotti (in piedi) e Giancarlo Scardia, primi firmatari della ricerca.

La successione sedimentaria studiata è costituita da sedimenti lacustri che affiorano nei pressi di Popoli, nel bacino di Sulmona. I sedimenti sono limi calcarei omogenei, che contengono la registrazione dell’inversione geomagnetica, in cui sono intercalati sottili livelli di ceneri vulcaniche. Nella foto Leonardo Sagnotti (in piedi) e Giancarlo Scardia, primi firmatari della ricerca.

Lo studio ha messo in evidenza che la transizione del polo geomagnetico da un’area polare all’altra avviene istantaneamente nella registrazione geologica, ad una scala temporale inferiore a quella che è possibile risolvere nella successione di sedimenti lacustri, ovvero in meno di un secolo – probabilmente molto meno – e rende questo fenomeno potenzialmente osservabile nell’arco temporale tipico di una vita umana.

La ricerca si basa sulle misure delle proprietà magnetiche dei sedimenti, effettuate nel laboratorio di paleomagnetismo dell’INGV e sulla datazione di diversi sottili livelli di ceneri vulcaniche emesse durante violente eruzioni esplosive avvenute nella provincia vulcanica romana, lungo il versante tirrenico della penisola italiana. Le datazioni sono state effettuate con metodi radiometrici nei laboratori di Gif-sur-Yvette (Francia) e Berkeley (USA). I dati paleomagnetici hanno dimostrato come questi sedimenti siano caratterizzati da eccellenti proprietà di memorizzazione e conservazione del campo magnetico del passato nel corso del tempo geologico; le analisi radiometriche hanno permesso di datare la successione stratigrafica e di stimarne i tassi medi di deposizione, che sono risultati pari a circa 2 cm al secolo per l’intervallo di tempo compreso tra 792.000 e 781.000 anni fa. In pratica, sul fondo dell’antico lago “di Sulmona” ogni 10.000 anni si deponeva con continuità uno spessore di 2 metri di limi calcarei occasionalmente intercalati da livelli di ceneri vulcaniche. Leggi il resto di questa voce

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: