Analisi preliminare delle registrazioni accelerometriche del terremoto in Turchia (Mw 7.9) del 6 febbraio 2023

Il 6 febbraio 2023 alle 01:17 UTC (02:17 ora italiana, 04:17 ora locale) la Turchia è stata colpita da un terremoto di magnitudo momento Mw 7.9 (Mw 7.8 per USGS). Il terremoto ha interessato le regioni della Turchia meridionale e della Siria settentrionale con epicentro localizzato tra le città di Gaziantep e Kahramanmaraş. In seguito all’evento principale, nelle prime 24 ore, sono state localizzate oltre 200 repliche di magnitudo superiore a 4 tra cui un evento di magnitudo Mw 6.7 (USGS) alle 1:28 UTC. In Figura 1 sono mostrati gli eventi con magnitudo maggiore o uguale a 5 (USGS).

Come vedremo successivamente in dettaglio, la rottura si è propagata lungo la Faglia Anatolica Orientale (EAF, East Anatolian Fault), una frattura della crosta terreste orientata NE-SW, caratterizzata da una velocità di deformazione di circa 1 cm all’anno e responsabile di altri catastrofici eventi nel passato (articolo sui processi di deformazione nell’area). La rottura ha una lunghezza di circa 150-200 km e lo scorrimento stimato da USGS lungo il piano di faglia è di circa 3 m.

Alle 10:24 UTC (13:24 ora locale) si è verificato un altro evento di magnitudo Mw 7.5 (Mw 7.5 anche per USGS), che ha interessato un diverso segmento di faglia con orientazione EW, che interseca il primo in prossimità della località Nurhak, con epicentro localizzato tra le città di Elbistan e Kahramanmaraş, a nord dell’evento precedente. La rottura si è propagata per circa 100 km con uno scorrimento (slip) stimato da USGS superiore al precedente.

Entrambe le faglie sono caratterizzate da un meccanismo trascorrente (strike-slip), la prima con orientazione (strike) 228° rispetto al Nord e con una pendenza (dip) di 89° verso NW e la seconda con orientazione 277° verso Nord e pendenza di 78°, che implica uno spostamento orizzontale relativo delle masse rocciose lungo piani quasi verticali. I due eventi con magnitudo superiore a 7 hanno avuto profondità ipocentrali di circa 15-20 km; ciò ha causato uno scuotimento al suolo molto intenso in un’area al confine tra Turchia e Siria, con risentimento anche in parte del Libano, Israele e Cipro.

Le registrazioni degli eventi principali sono state raccolte e analizzate dalla sezione di Milano dell’INGV che si occupa dello sviluppo dell’Engineering Strong-Motion database, un’infrastruttura di ricerca che raccoglie in un unico database le registrazioni accelerometriche dei terremoti con magnitudo superiore a 4 in Europa e Medio Oriente, inserita nell’ambito delle attività di EPOS (European Plate Observing System). In caso di terremoti di magnitudo elevata gli unici strumenti in grado di registrare il moto del suolo a distanze brevi dalla faglia sono gli accelerometri, generalmente configurati per registrare fino a 2-4 volte l’accelerazione di gravità (g pari a 9.8 m/s²). In Turchia coesistono due principali reti di monitoraggio: la rete della protezione civile Turca (AFAD, Republic Of Turkey Ministry Of Interior Disaster And Emergency Management Presidency, codice TK) e quella del Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute (Boğaziçi University, codice KO). I dati accelerometrici sono distribuiti attraverso l’European Integrated Data Archive (EIDA) e il database dei dati accelerometrici dell’AFAD. Tali dati potrebbero essere aggiornati o modificati nelle prossime settimane.

I dati accelerometrici sono stati elaborati ed analizzati per ricavare i parametri che indicano l’intensità del moto del suolo, i più comuni dei quali sono il picco di accelerazione orizzontale (Peak Ground Acceleration, PGA), il picco di velocità (Peak ground velocity, PGV) e le ordinate dello spettro di risposta in accelerazione (SA, Spectral Acceleration) calcolato per valori di smorzamento pari al 5%, utilizzato dagli ingegneri per definire l’azione sismica nella progettazione strutturale.

Osservando la distribuzione dei valori della PGA orizzontali dell’evento di magnitudo 7.9, si evince che i valori più elevati sono distribuiti lungo la direzione del piano di faglia (NE-SW; Figura 2). I dati delle stazioni a breve distanza dal piano di faglia (< 30 km) sono stati anche elaborati con una tecnica che consente di ricavare lo spostamento permanente del suolo (D’Amico et al., 2018; Schiappapietra et al., 2020).

Per questo terremoto, l’USGS ha recentemente reso disponibile la soluzione del piano di faglia (Figura 3) che fornisce i valori di scorrimento lungo il piano di faglia (slip) e i tempi di rottura, rappresentati dalle isocrone, linee che uniscono i punti del piano di faglia raggiunti dal fronte di rottura nello stesso tempo.

La Figura 3 mostra che la rottura si è verificata lungo due diversi segmenti di faglia e che la zona con maggiore scorrimento (slip circa 3m) si trova a Nord dell’epicentro (rappresentato in figura da una stella), nei pressi della città di Kahramanmaraş.  La rottura si è propagata in due direzioni (SW e NE) nei primi 10 secondi, con uno slip maggiore in direzione NW (3 m), dove si è evoluta per circa 50 km con uno slip medio di 3 m. Una terza rottura si è verificata lungo un segmento meridionale, orientato NS, 70 secondi dopo il tempo origine, con uno slip medio di circa 1 m.

La Figura 4 mostra alcune registrazioni, che evidenziano l’arrivo delle fasi che corrispondono ai diversi episodi di rottura (descritti nella Figura 3) alle stazioni TK.4406, TK.4615, TK.2712 e TK.3145. Le stazioni più vicine all’epicentro (es. TK.2712 e TK.4615) hanno registrato distintamente i diversi episodi di rottura avvenuti a 20s e 40s dal tempo origine dell’evento. In particolare, la stazione più vicina alla zona di massimo slip (TK.4615) ha registrato un picco di accelerazione di circa 0.6 g, mentre alle stazioni più lontane, come la TK.4406, i diversi episodi di rottura non sono più distinguibili e le tracce hanno un andamento continuo, caratterizzato da ampiezze  inferiori (PGA = 131 cm/s² o gal). Le stazioni più a sud, come la TK.3145, hanno percepito l’ultimo episodio di rottura avvenuto a distanza di circa 70 secondi  rispetto al tempo origine dell’evento.

In Figura 5 sono mostrati lo spostamento orizzontale che risulta dalla soluzione della faglia finita calcolato con il metodo di Okada (1985), la proiezione dello slip lungo la faglia, e il valore del picco di accelerazione orizzontale registrato alle diverse stazioni, che evidenziano una corrispondenza diretta tra i valori di PGA registrata ed il livello di deformazione del suolo. La figura indica, inoltre, che si è verificata una deformazione del suolo maggiore di 20 cm in un’area di circa 300 x 150 km.

La Figura 6 mostra invece l’andamento dell’Arias Intensity, che è l’integrale del quadrato dell’accelerazione orizzontale del suolo nel tempo e un buon indicatore dell’energia liberata dallo scuotimento (un parametro che può essere correlato con il danneggiamento delle infrastrutture). La mappa di Figura 6 è stata ottenuta interpolando i valori registrati utilizzando la tecnica del Kriging. Anche in questo caso c’è una buona corrispondenza con i valori di deformazione osservati e con lo slip lungo la faglia, anche se la parte meridionale dell’area colpita dall’evento non sembrerebbe in buon accordo con l’ipotesi della faglia composita.

Infine, in Figura 7, sono mostrati gli spostamenti permanenti del suolo, calcolati processando i segnali accelerometrici con la tecnica della linea di base a tratti (D’Amico et al., 2018; Schiappapietra et al., 2021). I risultati indicano uno spostamento permanente di circa 2 metri alla stazione TK.2708 e di circa un metro alla stazione KO.KHMN. Questi spostamenti sono in buon accordo con la soluzione di faglia fornita dall’USGS.

a cura di Lucia Luzi, Chiara Felicetta, Maria D’Amico, Fadel Ramadan , Claudia Mascandola, Francesca Pacor, Sara Sgobba, Giovanni Lanzano, Giulio Brunelli, Leonardo Colavitti, Lorenzo Vitrano, INGV Milano.

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Bibliografia

D’Amico, M., Felicetta, C., Schiappapietra, E., Pacor, F., Gallovič, F., Paolucci, R., Puglia, R., Lanzano, G., Sgobba, S., Luzi, L. (2018). Fling Effects from Near-Source Strong-Motion Records: Insights from the 2016 Mw 6.5 Norcia, Central Italy, Earthquake. Seism. Res. Lett. 2018, 90, 659–671.

Okada Y (1985). Surface deformation due to shear and tensile faults in a half space. Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 75, No. 4, pp. 1135-1154.

Schiappapietra, E, Felicetta C, D’Amico M (2021). Fling-Step Recovering from Near-Source Waveforms Database, Geosciences 11, no. 2: 67. https://doi.org/10.3390/geosciences11020067

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