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La faglia Est Anatolica (Turchia): dal terremoto di Elazig, M 6.8, del 24 gennaio 2020 al terremoto di Pazarcik-Gaziantep, M 7.7, del 6 febbraio 2023

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Il 24 gennaio 2020, circa 3 anni prima del recente terremoto del 6 febbraio 2023 (04:17 ora locale) a Pazarcik-Gaziantep di magnitudo M 7.7 (secondo AFAD, Mw 7.9 secondo INGV) e di quello del 6 febbraio 2023 (13:24 ora locale) a Kahramanmaras di magnitudo M 7.6 (secondo AFAD, Mw 7.5 secondo INGV), si è verificato un evento sismico nella provincia di Elazıg di magnitudo Mw 6.8 (20:55 ora locale) localizzato in una porzione diversa della stessa faglia, la ben nota faglia Est Anatolica (East Anatolian Fault, EAF), nella parte orientale della Turchia dove ha causato notevoli danni (Figura 1).

Figura 1 – Quadro sismotettonico dell’area di studio. Le linee continue rappresentano i principali segmenti di faglia della zona di faglia dell’Anatolia orientale (EAFZ): (1) Amanos, (2) Pazarcik, (3) Erkenek, (4) Puturge, (5) Palu e (6) Ilica segmenti di faglia, rispettivamente (dopo Duman & Emre 2013); la linea rossa è il segmento di faglia attivato durante la sequenza sismica di Elazıg del 24 gennaio 2020. Sismicità: i pallini verdi rappresentano i terremoti  dei primi 3 mesi dopo l’evento sismico principale del terremoto di Elazig del 24 gennaio 2020, mentre i pallini rossi sono i terremoti dei primi 4 giorni dopo il terremoto di Kahramanmaras del 6 febbraio 2023 (disponibile su https://deprem.afad.gov.tr); le localizzazioni e i valori di magnitudo dell’evento del 24 gennaio 2020 (la stella rossa) e dei terremoti del 6 febbraio 2023 (stelle nere) sono fornite da AFAD, mentre le soluzioni del tensore di momento sono dell’U.S. Geological Survey; le stelle grigie e gialle rappresentano le localizzazioni dei terremoti storici e strumentali di magnitudo M > 6.6  (Ambraseys, 1989; Ambraseys & Jackson, 1998; Kondorskaya & Ulomov, 1999) con il relativo tensore del momento sismico (Taymaz et al. 1991). Le frecce bianche rappresentano la direzione del movimento delle placche. Il riquadro mostra i principali sistemi di faglie dentro e intorno alla Turchia (modificato da Cetin et al., 2003): NAFZ è la zona di faglia dell’Anatolia settentrionale; EAFZ è la zona di faglia Est anatolica. Il rettangolo tratteggiato è l’area della figura principale.

Nello studio pubblicato nel 2020 sulla rivista scientifica internazionale “Geophysical Journal International”, abbiamo analizzato le caratteristiche principali del processo di rottura a partire dalla caratterizzazione della sorgente sismica, alla propagazione delle onde sismiche e al loro impatto sulle caratteristiche del movimento del suolo.
In questo articolo presentiamo una sintesi dei risultati ottenuti in questo studio.
Per prima cosa, abbiamo utilizzato la tecnica dell’interferometria SAR (InSAR) per stimare da immagini satellitari* la deformazione indotta in superficie durante il terremoto di Elazıg del 24 gennaio 2020. Successivamente il dato interferometrico (mappe di spostamento superficiale) è stato modellato per ottenere i parametri della geometria della faglia e la distribuzione dello scorrimento cosismico sul piano di faglia stesso. La modellazione dei dati geodetici ha dimostrato che quel terremoto ha rotto solo una parte del segmento di Puturge (che appartiene alla faglia trascorrente sinistra, EAF), lungo quasi 40 km, con un massimo di spostamento di circa 2.3 metri e un momento geodetico stimato di 1.70 × 1019 Nm, equivalente ad un terremoto di magnitudo Mw 6.7 (Figura 1).
Una volta ottenuto il modello di sorgente, in assenza di registrazioni sismiche in campo vicino, abbiamo generato i sismogrammi sintetici (cioè simulati) per stimare le caratteristiche del moto sismico, in termini di accelerazione di picco al suolo (PGA), velocità di picco al suolo (PGV) e accelerazioni spettrali. Abbiamo dimostrato che gli spettri di progetto corrispondenti al periodo di ritorno di 475 anni, previsto dalla nuova normativa edilizia turca, non sono superati dalle accelerazioni simulate nell’area epicentrale.
È ben noto come lo scorrimento cosismico possa provocare delle variazioni di stress che, a loro volta, possono innescare ulteriori terremoti su porzioni ancora non rotte della faglia stessa e/o su faglie adiacenti (Lin & Stein, 2004). Nell’indagare tali variazioni, partendo dallo spostamento calcolato sul piano di faglia attivata durante il terremoto del 24 gennaio 2020, è stato possibile calcolare la variazione di stress statico, noto come stress di Coulomb, sulle faglie ubicate nell’intorno di quella del 24 gennaio e sul segmento di Puturge stesso. Da questa analisi è stato osservato un aumento dello stress di Coulomb ad entrambe le estremità del piano di faglia modellato, e in particolare verso ovest-sud-ovest in prossimità della parte più occidentale del segmento di faglia di Puturge e verso est-nord-est in prossimità dell’adiacente segmento di Palu (Figura 2).

Figura 2. Distribuzione del movimento sul piano di faglia e variazione dello stress di Coulomb causato dal terremoto del 24 gennaio 2020. (a) Distribuzione dello scorrimento sul piano di faglia: i pallini verdi rappresentano i terremoti della sequenza sismica di Elazig, mentre i pallini rossi rappresentano quelli della sequenza sismica iniziata il 6 febbraio 2023 con il terremoto di magnitudo M 7.7; la stella viola rappresenta l’epicentro del 24 gennaio 2020 fornito dall’ AFAD, mentre le stelle grigie sono gli eventi sismici storici e strumentali più rilevanti (M> 6.6) avvenuti lungo la EAFZ. Le linee continue rappresentano i principali segmenti di faglia. (b) Variazione dello stress di Coulomb (coefficiente di attrito = 0.4) calcolata alla profondità di riferimento di 10 km. Il colore rosso indica l’area dove il livello di stress è aumentato, mentre il colore blu indica dove lo stress è diminuito. L’ellisse rossa corrisponde all’area di deficit di scorrimento suggerito in questo studio dove ci si può aspettare l’occorrenza di futuri terremoti. Gli altri simboli sono come nel pannello (a). La mappa è disegnata secondo la stessa proiezione della Figura 1.

In questa zona, tettonicamente molto attiva, si sono verificati negli ultimi secoli una serie di terremoti molto forti (Figura 1). Da nord-est a sud-ovest:

  • il terremoto del 1866 di magnitudo Ms 7.0 che può essere correlato al segmento di Karlıova (Ambraseys & Jackson, 1998);
  • il terremoto di Bingol del 1971 di magnitudo Ms 6.8 avvenuto tra Karlıova e Bingol (McKenzie, 1972);
  • il terremoto del 1874 di magnitudo Ms 7.1 avvenuto nel segmento Palu (Ambraseys & Jackson, 1998; Cetin et al., 2003);
  • il terremoto del 1875 di magnitudo Ms 6.7 che potrebbe essere avvenuto lungo l’estremità più orientale del segmento Puturge (Ambraseys, 1989; Cetin et al., 2003) o all’interno del lago Hazar (Duman & Emre, 2013);
  • il terremoto del 1905 di magnitudo Ms 6.8 che si trova all’estremità occidentale del segmento Puturge (Ambraseys, 1989);
  • il terremoto del 1893 di magnitudo Ms 7.2 avvenuto lungo il segmento Erkenek (Ambraseys & Jackson, 1998);
  • il terremoto del 1513 di magnitudo Ms 7.4, attribuito al segmento Pazarcık (Herece, 2008);
  • il terremoto del 1822 di magnitudo Ms 7.5 che potrebbe essere avvenuto  sul segmento di faglia di Amonos (Ambraseys & Jackson, 1998; Seyrek et al., 2007).

Prima della sequenza del terremoto di Elazıg del 24 gennaio 2020, tenendo conto del tempo trascorso dall’ultimo evento, del tasso di scorrimento lungo la faglia (slip rate) e dei dati sismologici e paleosismologici, alcuni autori hanno identificato importanti lacune sismiche (in inglese seismic gap, cioè assenza di sismicità), lungo la faglia EAF, relativamente ad alcune sue porzioni: il segmento Pazarcık lungo circa 80 km (Nalbant et al., 2002; Karabacak et al., 2011), il segmento Amanos lungo ∼100 km e quello di Puturge lungo ∼95 km (Duman & Emre, 2013; Aktug et al., 2016, Figura 1). Secondo questi autori questi segmenti di faglia avevano anche il potenziale per produrre terremoti distruttivi nel futuro.
In conclusione, questo lavoro, grazie alla modellazione dei dati geodetici, al modello di scorrimento di faglia, ai calcoli della ridistribuzione dello stress Coulomb e alla posizione dei terremoti storici avvenuti lungo la EAF indica alcune caratteristiche interessanti che sono rilevanti per la valutazione del rischio sismico nella regione. In particolare, questo lavoro suggerisce che la parte più sud-occidentale del segmento di faglia di Puturge possa rappresentare una parte di faglia rimasta intatta durante il terremoto del 24 gennaio 2020 e con un aumento dello stress di Coulomb, con la possibilità quindi dell’occorrenza di futuri forti terremoti associati alla rottura della parte occidentale del segmento Puturge.
Nelle Figure 1 e 2 abbiamo presentato anche la sismicità della sequenza del 2023 (pallini rossi), mentre in Figura 3 abbiamo presentato lo spostamento superficiale avvenuto durante il terremoto del 24 gennaio 2020 e durante i terremoti del 6 febbraio 2023, utilizzando i dati di deformazione del suolo derivanti dall’interferometria SAR (InSAR), per aiutare il confronto tra questi eventi.

Figura 3. Mappa di spostamento superficiale avvenuto durante il terremoto del 24 gennaio 2020 (area B) e durante i recenti terremoti del 6 febbraio 2023 (area A). I pallini viola mostrano la sismicità della sequenza del 2023. Lo spostamento è rappresentato sotto forma di frange colorate risultanti dall’interferometria. Ogni ciclo di colore rappresenta uno spostamento di circa 3 cm lungo la linea di vista del satellite (Line-Of-Sight). Dove le frange si concentrano si concentra lo spostamento maggiore. Gli interferogrammi sono stati elaborati dal centro di ricerca COMET (Centre for the Observation and Modelling of Earthquakes, Volcanoes and Tectonics) e scaricati dal portale COMET-LiCS Sentinel-1 InSAR portal (LiCSAR contains modified Copernicus Sentinel data [2020 and 2023] analysed by the Centre for the Observation and Modelling of Earthquakes, Volcanoes and Tectonics (COMET). LiCSAR uses JASMIN, the UK’s collaborative data analysis environment (http://jasmin.ac.uk)).
In particolare, nella Figura 3 sono sovrapposti due interferogrammi Sentinel-1 acquisiti con orbita discendente (track 123 per il terremoto di Elazig del 2020 e track 021 per i terremoti del 2023), elaborati dal centro di ricerca COMET (Centre for the Observation and Modelling of Earthquakes, Volcanoes and Tectonics). Lo spostamento cosismico per entrambi i terremoti è rappresentato sotto forma di frange colorate risultanti dall’interferometria, dove ogni ciclo di colore rappresenta uno spostamento di circa 3 cm lungo la linea di vista del satellite (Line-Of-Sight). Dove le frange si concentrano si concentra lo spostamento maggiore. E’ quindi evidente come, l’area interessata dalla sequenza sismica del 2023 (area A) sia caratterizzata da spostamenti superficiali di entità molto maggiore (frange interferometriche molto concentrate) rispetto agli spostamenti associati al terremoto di Elazig del 2020 (area B). E’ inoltre interessante notare come la sequenza sismica del 2023 sembri per adesso interrompersi verso est-nord-est in corrispondenza della terminazione sud-occidentale della sequenza sismica di Elazig del 24 gennaio 2020.

A cura di Aybige Akinci (INGV-Rm1) e Daniele Cheloni (INGV-ONT).

Note: * Immagini satellitari acquisite dalle missioni Sentinel-1 dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA)

Bibliografia

Aktug, B., Ozener, H., Dogru, A., Sanbucu, A., Turgut, B., Halicioglu, K.,Yilmaz, O. & Havazli, E., 2016. Slip rates and seismic potential on the East Anatolian Fault System using an improved GPS velocity field, J.Geod., 94–95, 1–12.

Ambraseys, N., 2009. Earthquakes in the Mediterranean and the Middle East: A Multidisciplinary Study of Seismicity up to 1900. Cambridge Univ. Press, 968pp.

Ambraseys, N.N., 1989. Temporary seismic quiescence: SE Turkey, Geophys. J. Int., 96, 311–331.

Ambraseys, N.N. & Jackson, J.A., 1998. Faulting associated with historical and recent earthquakes in the Eastern Mediterranean region, Geophys. J. Int., 133, 390–406.

Cetin, H., Guneyli, H. & Mayer, K., 2003. Paleoseismology of the Palu-Lake Hazar segment of the East Anatolian Fault Zone, Turkey, Tectonophysics, 374, 163–197.

Cheloni, D. & Akinci, A., 2020. Source modelling and strong ground motion simulations for the 24 January 2020, Mw 6.8 Elazığ earthquake, Turkey, Geophysical Journal International, Volume 223, Issue 2, November 2020, Pages 1054–1068, https://doi.org/10.1093/gji/ggaa350

Duman, T.Y. & Emre, O., 2013. The East Anatolian Fault: geometry, segmentation and jog characteristics, Geol. Soc., Lond., Spec. Publ., 372, 495–529.

Herece, E., 2008. Dogu Anadolu Fayi (DAF) Atlasi. General Directorate of Mineral Research and Exploration. Special Publications, Ankara, Serial Number, 14, 359.

Karabacak, V., Onder, Y., Altunel, E., Yalciner, C.C., Akyuz, H.S. & Kiyak, N.G., 2011. Dogu Anadolu Fay Zonunun guney bati uzaniminin paleosismolojisi ve ilk kayma hizi. Proceeding of the Aktif Tektonik Arastirma Grubu Onbesinci Calistayi (ATAG-15), 19–22 Ekim 2011, Cukurova Universitesi, Karatas-Adana, 17.

Lazecký, M. Spaans, K. González, P.J. Maghsoudi, Y. Morishita, Y. Albino, F. Elliott, J. Greenall, N. Hatton, E.L.Hooper, A. Juncu, D. McDougall, A. Walters, R.J. Watson, C. Weiss, J.R. and Wright, T. 2020. LiCSAR: An Automatic InSAR Tool for Measuring and Monitoring Tectonic and Volcanic Activity. Remote. Sens.

Lin, J. & Stein, R.S., 2004. Stress triggering in thrusts and subduction earthquakes, and stress interaction between the southern San Andreas and nearby thrust and strike-slip faults, J. geophys. Res., 109(B02303),doi:10.1029/2003JB002607.

Nalbat, S.S., McCluskey, J., Steacy, S. & Barka, A.A., 2002. Stress accumulation and increased seismic risk in eastern Turkey, Earth. Planet. Sci.Lett., 195, 291–298.

Kondorskaya, N.V. & Ulomov, V.I., 1999. Special catalogue of earthquakes of the Northern Eurasia (SECNE). http://www.seismo.ethz.ch/static/gsha p/neurasia/nordasiacat.txt.

McKenzie, D.P., 1972. Active tectonics of the Mediterranean region, Geophys. J. R. astr. Soc., 30, 109–185.

Seyrek, A., Demir, T., Pringle, M.S., Yurtem, S., Westway, R.W.C., Beck, A. & Rowbotham, G., 2007. Kinematics of the Amos Fault, southern Turkey, from Ar/Ar dating of offset Pleistocene basalt plates, in Tectonics of Strike-Slip Restraining and releasing Bends, Vol. 290, pp. 255–284, eds Cunningham, W.D. & Mann, P., Geological Society London Special Publications.

Taymaz, T., Eyidogan, H. & Jackson, J., 1991. Source parameters of large earthquakes in the East Anatolian Fault Zone (Turkey), Geophys. J. Int., 106, 537–550.