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Alcune riflessioni in caso di una sequenza sismica come quella di Sora-Balsorano del 7 novembre 2019

Ogni volta che si attiva una sequenza sismica da qualche parte in Italia, specialmente se accade in qualche area ad alta pericolosità, ci poniamo delle domande sulla sua possibile evoluzione. Spesso queste domande sono stimolate dalle persone impaurite che vivono vicino all’area epicentrale o che hanno vissuto in precedenza esperienze di forti terremoti, o ancora da giornalisti.

Abbiamo provato qui a raccogliere alcune delle riflessioni che facciamo in questi casi, provando a dare delle risposte ad alcuni quesiti ricorrenti. Molte delle domande che ci vengono poste sono purtroppo senza risposta, o hanno delle risposte caratterizzate da un elevato grado di incertezza. Alcune delle informazioni qui riassunte sono state riportate più in dettaglio in precedenti post sul terremoto del 7 novembre 2019, sull’inquadramento sismotettonico di questo evento, su un precedente evento sismico di qualche anno fa.

Cosa succede quando c’è uno sciame sismico come quello di questi giorni a Sora-Balsorano?

Si attiva una piccola faglia (o una porzione piccola di una faglia più grande), in un’area notoriamente sismica. Niente di anomalo, in fondo. Di terremoti e sequenze così ce ne sono molti ogni anno in Italia, soprattutto nelle zone più sismiche.

Quali sono le domande più ricorrenti in questi casi?

È normale che si verifichino terremoti? Sì, quell’area come tantissime altre del territorio nazionale sono sismiche.

È collegato con altri terremoti, per es. con quelli del 2016 o del 2009? No, in questo caso sono sistemi di faglia differenti e non collegati direttamente.

Cosa succederà? Non lo sappiamo. Nessuno lo sa … a parte tirare a indovinare.

Ce ne saranno altri? Sì. Dalla notte del 6 novembre ad oggi (ore 21.00, 11 novembre) sono stati 124 i terremoti localizzati in quell’area: oltre al più forte (magnitudo Mw 4.4) del 7 novembre alle ore 18:35 italiane, solo 1 ha avuto M>3, 13 hanno avuto magnitudo M>2.

Ce ne possono essere di più forti? Sì.

È probabile che ci siano terremoti più forti? È poco probabile.

È possibile che ci siano terremoti più forti? Sì. Anche se la probabilità è bassa, non possiamo escludere che avvengano.

Quando? Non si sa… allo stato delle conoscenze attuali non è possibile prevedere un terremoto.

È uno sciame precursore? Molto probabilmente no (si stima tra il 95% e il 99% la probabilità che non ci sia un terremoto più forte), ma potrebbe diventarlo. Da notare che si definirebbe precursore solo dopo un eventuale terremoto più forte. Non c’è modo di capirlo prima.

Cosa si può dire di questa sequenza?

Storia

In quest’area ci sono stati in passato terremoti di magnitudo anche superiore a 6, come nel 1654. Più a sud e a nord anche più forti (1349, 1915) di magnitudo vicina o superiore a 7. Non ci sono elementi sufficienti per calcolare un periodo di ritorno di questi eventi e fare previsioni anche a lungo termine sui futuri terremoti.

Geologia

Ci sono numerose faglie attive nella zona, studiate e catalogate (vedi post sull’inquadramento sismotettonico). Si tratta di faglie “normali” (o dirette), cioè faglie che rispondono a un processo di estensione crostale, ben noto in Appennino e misurato anche dai satelliti. Il terremoto del 7 novembre 2019 ha avuto un movimento per faglia normale appunto, con una piccola componente trascorrente (ossia di movimento laterale), coerente con la geologia recente nota e con altri terremoti dell’Appennino centrale (1984, 2009, 2016). Questo significa che questo pezzetto di faglia si comporta, in piccolo, come quelle più grandi e note. Maggiori dettagli sono disponibili nel post sull’inquadramento sismotettonico.

La profondità ipocentrale (~15 km) è caratteristica degli eventi di questo settore. Nel caso dei grandi terremoti, le faglie che si attivano lo fanno per la loro intera estensione, da 10-15 km in profondità fino a rompere la superficie.

Pericolosità

La pericolosità dell’area è molto alta, in conseguenza dei dati, sismici e geologici, descritti sopra. La pericolosità stimata non da però informazioni su quando potrebbe verificarsi il prossimo terremoto.

Le sequenze di questo tipo in Italia

La maggior parte delle sequenze in Italia con eventi di questa magnitudo (4-4.5) tende a durare da qualche giorno fino ad alcune settimane. La maggior parte finisce senza eventi più forti. In qualche raro caso, invece, si è osservata una scossa maggiore dopo qualche mese (es. L’Aquila 2009, ma ricordiamo che in altri casi, come ad Amatrice nel 2016, l’evento distruttivo iniziale, quello del 24 agosto, non è stato preceduto da alcun foreshock).

Precedenti recenti nella zona

Considerando il catalogo strumentale dei terremoti italiani dal 1985, in un’area di raggio 30 km centrato su Sora, si trovano 6 eventi di magnitudo M≥4, compreso l’ultimo del 7 novembre 2019. Tre di questi eventi, di magnitudo 4.0, 4.0 e 4.1, sono stati scosse isolate, senza repliche. In un caso, in occasione del terremoto del 1 gennaio 2019 (M 4.1) l’attività si è protratta per alcuni giorni, circa 5; in un altro, in occasione del terremoto del 16 febbraio 2013, il più forte del periodo (M 4.8), la sequenza è durata circa due settimane. In nessuno dei 5 casi precedenti si è osservato un aumento della magnitudo dopo gli eventi di M≥4.

Data e Ora (Italia) Magnitudo Zona Prof. Lat. Long.
07/11/2019 18:35  Mw 4.4 5 km SE Balsorano (AQ) 16 41.78 13.60
01/01/2019 19:37 Mw 4.1 3 km W Collelongo (AQ) 17 41.88 13.55
28/02/2015 04:16 Mw 4.1 1 km SW Trasacco (AQ) 11 41.95 13.53
16/02/2013 22:16 Mw 4.8 4 km W Sora (FR) 17 41.71 13.57
06/08/2009 17:36 Mw 4.0 3 km S Fontechiari (FR) 16 41.65 13.67
22/07/2007 19:26 ML 4.0 4 km SW LecceMarsi(AQ) 16 41.91 13.67

Se guardiamo una mappa degli epicentri localizzati finora, l’area interessata si estende per circa 3 km in senso est-ovest e circa 2 km in senso nord-sud.

L’area colpita

Epicentri della sequenza iniziata il 6 novembre 2019 al confine tra Lazio e Abruzzo. Sono riportati gli epicentri di 124 eventi di magnitudo compresa tra 0.5 e 4.4 (dati da terremoti.ingv.it)

Considerando che le localizzazioni epicentrali mostrano sempre una dispersione degli epicentri maggiore del reale (pur avendo in quest’area la rete nazionale INGV un’ottima performance, con errori sui parametri contenuti), l’area interessata è verosimilmente anche più piccola di 3 km x 2 km, una dimensione appropriata per un evento di magnitudo 4.4 (sia la magnitudo ML che quella Mw hanno questo valore). Stiamo quindi osservando l’attivazione di una porzione di faglia molto piccola; non sappiamo come questa sia collegata con le grandi faglie presenti nel sottosuolo e visibili in superficie che sono probabilmente l’origine dei grandi terremoti del passato (come quello del 1349, del 1654 ecc.). Queste devono avere avuto un’estensione di centinaia di km2. Questo non significa che non possano “rompersi” per intero nuovamente (anzi prima o poi lo faranno di sicuro), ma per il momento l’attività è confinata in un volume piuttosto ristretto. Va detto comunque che nei casi di forti terremoti preceduti da altri eventi sismici (foreshocks), l’attività precedente i forti terremoti è generalmente contenuta in un volume ristretto. In sostanza quindi la sequenza di questi giorni non può dirci molto più di quello che sappiamo sull’attivazione di un eventuale forte terremoto. Secondo alcuni modelli statistici c’è un aumento di probabilità di un forte terremoto quando avviene un evento anche piccolo come quello del 7 novembre, ma le probabilità calcolate restano comunque basse. È assodato che la stragrande maggioranza di queste sequenze (tra il 95% e il 99%) finisce dopo alcuni giorni o settimane senza un forte terremoto.

Cosa fare?

Comprensibile la paura. L’unico modo per vincerla è essere sicuri delle case in cui si vive, delle scuole dove mandiamo i nostri figli, dei posti di lavoro, ecc. Approfittiamo di queste occasioni (eventi forti ma sotto la soglia del danno) per ricordarci che viviamo in una terra sismica e mettiamoci in sicurezza prima che arrivi quello forte (che prima o poi arriva, speriamo tra un po’ di anni così abbiamo il tempo per ridurre il rischio).

A cura di Alessandro Amato, INGV-ONT.


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Inquadramento sismotettonico del terremoto di magnitudo Mw 4.4 del 7 novembre 2019

L’area epicentrale dell’evento sismico del 7 novembre 2019 (Mw 4.4), posta fra gli abitati di Balsorano (AQ), Pescosolido (FR) e Sora (FR), è caratterizzata da faglie potenzialmente sismogenetiche, responsabili della sismicità maggiore che ha interessato la regione in epoca storica, con eventi di magnitudo Mw stimata di poco superiore a 5, come quelli del 1922 e del 1927, e altri con magnitudo superiore a 6-6.5, come quelli del 1654 e 1349 (CPTI15).

Sismicità storica dell’area epicentrale dell’evento sismico del 7 novembre 2019 (Mw 4.4), posta fra gli abitati di Balsorano (AQ), Pescosolido (FR) e Sora (FR).

L’area interessata dai terremoti di questi giorni è situata nella parte centro-meridionale della Val Roveto, corrispondente al tratto settentrionale del corso del fiume Liri. La valle ha andamento NO-SE e congiunge idrograficamente il settore meridionale della piana del Fucino, nella Marsica, e la piana di Sora, nel Lazio meridionale. La depressione della valle si è impostata lungo una faglia che si segue per circa 40 km (es. Mostardini e Merlini, 1986; Montone e Salvini, 1991; Saroli et al., 2003). A questa struttura tettonica va riferita l’evoluzione geologica neogenica di un ampio settore occidentale della catena appenninica, legata anche al suo ruolo di discontinuità litosferica (es. Locardi e Nicolich, 1992; Saroli et al., 2006). La presenza di tale struttura è testimoniata dalla giustapposizione di unità diverse del substrato meso-cenozoico, e da scarpate di faglia, con il relativo piano esposto, presenti in più luoghi lungo il fianco orientale della valle (es. Carrara et al., 1995; Saroli et al., 2003; Galadini e Messina, 2004).

Mappa delle faglie quaternarie (linee bianche e rosse): OPF, Faglia Ovindoli-Pezza; MF, Faglia della Magnola; TMFZ, Zona di faglia dei Tre Monti; ACF, Faglia di Avezzano-Celano; SVF, Faglia di San Vittorino; LFF, Faglia La Foce; PSF, Faglia di Pescina; SMF, Faglia della Strada Statale Marsicana; PFZ, Zona di faglia del M. Parasano; SBGF, Faglia di San Benedetto dei Marsi-Gioia dei Marsi; TF, Faglia di Trasacco; LMF, Faglia di Luco dei Marsi; VLF, Faglia della Vallelonga fault; ASFZ, Faglia dell’Alta Valle del Sangro. Le stelle indicano gli epicentri dei terremoti storici avvenuti nell’area con l’indicazione della magnitudo stimata Mw e dell’anno di occorrenza (CPTI15). L’epicentro del terremoto di magnitudo Mw 4.4 del 7 novembre 2019 è indicato dalla stella gialla.

La complessità della storia cinematica della faglia, nota in letteratura come “Linea Val Roveto-Atina-Caserta” (es. Funiciello et al., 1981), è riconducibile alle evidenze di movimenti prima trascorrenti e poi, più recentemente, distensivi (Serafini e Vittori, 1995; Galadini e Messina, 2004). In particolare, l’inizio della tettonica estensionale nella zona della Valle del Liri e nelle aree circostanti è da riferirsi al Pliocene superiore. Per ciò che concerne l’attività quaternaria (ultimi 2,6 milioni di anni) della struttura tettonica, ovvero la storia evolutiva “recente” di questo settore, alcuni autori hanno riconosciuto evidenze di deformazione di sedimenti alluvionali relativi almeno al Pleistocene Inferiore (es. Carrara et al., 1995), lungo il tratto centro-meridionale della faglia nella Val Roveto. Nel settore più meridionale, in prossimità degli abitati di Pescosolido e Campoli Appennino, sono state individuate tracce dell’attività anche in tempi più recenti, riferibili alla dislocazione di sedimenti del Pleistocene Superiore-Olocene (quindi con deposizione inquadrabile negli ultimi millenni) (Saroli et al., 2006). Tali evidenze di attività recente sono presenti anche più a sud, nella zona di Posta Fibreno.

Sequenza sismica tra le province di L’Aquila e Frosinone. Dal 6 novembre ad oggi (9 novembre alle ore 11.30) sono localizzati circa 100 terremoti: il più forte è quello del 7 novembre di magnitudo pari a 4.4, uno di magnitudo pari a 3.5, 12 eventi di magnitudo compresa tra 2.0 e 3.0, tutti gli altri di magnitudo inferiore a 2.0.

Nel settore appenninico interessato dalla sequenza sismica sono presenti altre faglie a est della Val Roveto, di interesse per l’inquadramento sismotettonico, in particolare quella della Vallelonga e quella dell’Alta Valle del Sangro. La prima interessa la lunga depressione della Vallelonga, con asse NO-SE, che si sviluppa parallelamente alla Val Roveto, a circa 8 km a nord-est. Lungo il suo fianco orientale affiora a luoghi la scarpata di faglia, immergente verso SO, sia nella parte alta che al piede dei versanti. La faglia sarebbe stata responsabile della formazione della depressione della Vallelonga e sarebbe stata attiva nella parte iniziale del Quaternario (Galadini e Messina, 2001). Successivamente, la sua attività si sarebbe ridotta nel tempo (Galadini e Messina, 2001): a partire dal Pleistocene Medio questa non sarebbe in grado di generare eventi sismici di magnitudo superiore a Mw 6.0±0.2, ovvero in grado di determinare significativa fagliazione di superficie (es. Michetti et al., 2000; Falcucci et al., 2016). Ciò sarebbe testimoniato dalla mancanza di evidenze geologicamente recenti (Pleistocene Superiore-Olocene) di movimenti in superficie, conseguenza della limitata capacità sismogenetica della struttura tettonica. Inoltre, ad oggi non è ancora del tutto chiarito il rapporto tra la faglia della Vallelonga e quella di Trasacco che ne rappresenta il proseguimento verso NO, certamente attiva nel corso degli ultimi millenni e facente parte del sistema di faglie del Fucino (es. Galadini e Galli, 1999), responsabile del grande terremoto del 1915 (Mw 7; CPTI15).

Il sistema di faglie che borda sul fianco sinistro l’alta Valle del fiume Sangro è individuabile a est-sudest della zona epicentrale dell’evento del 7 Novembre 2019. Questo consiste in più segmenti, orientati NO-SE, caratterizzati da cinematica normale e trascorrente sinistra (Galadini e Messina, 1993). Uno dei segmenti più occidentali interessa la zona dell’abitato di Pescasseroli. Gli autori citati hanno riconosciuto evidenze di deformazione di sedimenti di età pliocenica e del Pleistocene Inferiore (Bosi et al., 2003). Evidenze di movimenti più recenti di questa struttura tettonica sono rappresentate dalla deformazione di sedimenti di versante riferibili al Pleistocene Superiore-Olocene (Galadini e Messina, 1993; Galadini et al., 1998). Quindi, l’attività del sistema di faglie che interessa l’alta Valle del Sangro è iniziata nel Pliocene ed è proseguita sicuramente fino al tardo Quaternario.

Gli epicentri della sequenza sismica si collocano a ridosso dell’espressione superficiale della faglia della Val Roveto. Tuttavia, considerata la profondità e la magnitudo, quindi la dimensione della faglia attivatasi con la scossa di M4.4, definire la faglia responsabile della sismicità presenta ampi margini di incertezza, anche in considerazione della complessità strutturale definita dalle conoscenze di superficie sopra descritte. A questo proposito, è opportuno sottolineare che nel caso in cui gli ipocentri della sequenza si distribuissero con andamento sub-verticale, l’elemento tettonico di riferimento potrebbe essere la citata faglia della Val Roveto o strutture a essa associate. Qualora la stessa distribuzione mostrasse un andamento con inclinazione minore e verso ovest, allora si osserverebbe una compatibilità con le descritte faglie poste a est del Liri (faglia della Vallelonga e faglia dell’alta valle del Sangro).

Quanto sopra descritto evidenzia che gli eventi sismici che stanno interessando la zona di Balsorano e le aree circostanti si collocano in un’area che rappresenta il “crocevia” di diverse strutture tettoniche che mostrano attività significativa nel Quaternario, cioè in un ambito cronologico, corrispondente agli ultimi 2.6 milioni di anni, di riferimento per l’individuazione di faglie attive e potenzialmente sismogenetiche.

A cura di Emanuela Falcucci, Stefano Gori, Marco Moro, Fabrizio Galadini (INGV), e Michele Saroli (Università degli Studi di Cassino).


Bibliografia

Carrara, C., Dai Pra, G., Giraudi, C. (1995). Lineamenti di tettonica plio-quaternaria dell’area. In: Lazio Meridionale, Sintesi Delle Ricerche Geologiche Multidisciplinari. ENEA Dipartimento Ambiente, Roma, 151-155.

Falcucci, E., Gori, S., Galadini, F., Fubelli, G., Moro, M., Saroli, M. (2016). Active faults in the epicentral and mesoseismal Ml 6.0 24, 2016 Amatrice earthquake region, central Italy. Methodological and seismotectonic issues. Annals of Geophysics, 59 (5), 59(5). https://doi.org/10.4401/ag-7266.

Funiciello R., Parotto M., Praturlon A. (1981). Carta tettonica d’Italia alla scala 1:1.500.000. Pubbl. n. 269 del Progetto Finalizzato Geodinamica, C.N.R., Roma.

Galadini F., Galli P. (1999). The Holocene paleoearthquakes on the 1915 Avezzano earthquake faults (central Italy): implications for active tectonics. Tectonophysics, 308, 143-170.

Galadini F., Messina P. (1993). Stratigrafia dei depositi continentali, tettonica ed evoluzione geologica quaternaria dell’alta valle del F. Sangro (Abruzzo meridionale). Bollettino della Società Geologica Italiana., 112: 877-892.

Galadini F., Messina P. (2001). Plio-Quaternary changes of the normal fault architecture in the Central Apennines (Italy). Geodinamica Acta., 14: 321-344.

Galadini F., Messina P. (2004). Early- Middle Pleistocene eastward migration of the Abruzzi Apennine (central Italy) extensional domain. Journal of Geodynamics., 37: 57-81.

Galadini F., Ceccaroni E., Falcucci E. (2010). Archaeo-seismological evidence of a disruptive Late Antique earthquake at Alba Fucens (central Italy). Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata, 51 (2-3), 143-161.

Galadini F., Giraudi C., Messina. P. (1998). Nuovi dati sulla tettonica tardo-pleistocenica dell’alta valle del Sangro: implicazioni sismotettoniche. Il Quaternario., 11: 347-356.

Locardi E., Nicolich R. (1992). Geodinamica del Tirreno e dell’Appennino centro-meridionale: la nuova carta della Moho. Mem. Soc. Geol. It., 41, 121-140.

Michetti, A.M., Ferreli, L., Esposito, E., Por-fido, S., Blumetti, A.M., Vittori, E., Serva, L., Roberts, G.P. (2000). Ground effects during the September 9, 1998, Mw=5.6, Lauria earthquake and the seismic potential of the aseismic Pollino region in Southern Italy. Seism. Res. Letts., 71, 31-46.

Montone P., Salvini F. (1991). Evidence of strike-slip tectonics in the Apennine chain near Tagliacozzo (L’Aquila), Abruzzi, central Italy. Boll. Soc. Geol. It., 110 (3-4), 707-716.

Mostardini F., Merlini S. (1986). Appennino centro-meridionale. Sezioni geologiche e proposta di modello strutturale. Mem. Soc. Geol. It., 35, 177-202.

Rovida A., Locati M., Camassi R., Lolli B., Gasperini P. (eds) (2016). Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani (CPTI15). Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV).

Saroli M., Moro M. (2012). Campoli Appennino. Field-trip Guidebook, 16th Joint Geomorphological Meeting, Rome, Italy, July 1-5, 2012; ISBN 978-88-548-4916-7.

Saroli M., Biasini A., Cavinato G.P., Di Luzio E. (2003). Geological setting of the southern sector of the Roveto Valley (Central Apennines, Italy). Boll. Soc. Geol. It., 122, 467-481.

Saroli M., Moro M., Cinti F., Montone P. (2006). La linea Val Roveto-Atina-Caserta: evidenze di attività tettonica. Parte prima: la Faglia Val Roveto-Atina (FVA). Responsabile Scientifico Dott.ssa P. Montone. INGV-Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia-Roma. Progetto MIUR-FIRB “Sviluppo di nuove tecnologie per la protezione e la difesa del territorio dai rischi naturali” – Unità di Ricerca “Indagine multidisciplinare per l’imaging crostale”, Rapporto Finale del 10-08-2006.

Saroli M., Moro M., Gori S., Falcucci E., Salvatore M.C. (2011). Tectonics, hydrology and karstic morphogenesis: a new multidisciplinary approach to investigate active faults? From the examples of the 1980 Irpinia earthquake to the Western Marsica case study (southern Latium region). Geoitalia, VIII Forum Italiano di Scienze della Terra, Torino, 19-23 settembre 2011.

Serafini S., Vittori E. (1995). Analisi delle mesostrutture tettoniche di tipo fragile nella Val Roveto, nella piana di Sora e in Val di Comino. In: Carra C. (Ed.) “Lazio Meridionale. Sintesi Delle Ricerche Geologiche Multidisciplinari”. ENEA Dipartimento Ambiente, Serie Studi e Ricerche, 93-107.


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I terremoti del ‘900: la sequenza sismica in Umbria-Marche del 1997

Il 26 settembre 1997  due eventi sismici di magnitudo Mw 5.7 e 6.0 colpirono l’area di Colfiorito (al confine tra Umbria e Marche) a distanza di nove ore l’uno dall’altro (alle 2:33 e alle 11:40 ore italiane).

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La sequenza sismica del 1997 al confine tra Umbria e Marche rappresenta uno spartiacque per la sismologia italiana. Si è trattato del primo terremoto nel nostro Paese per il quale furono disponibili dati di alta qualità rilevati dalle reti di monitoraggio a terra e dai satelliti. Il quadro che questi dati fornirono permise di delineare con una precisione mai raggiunta prima le caratteristiche delle faglie che si erano attivate e dei meccanismi di generazione dei terremoti appenninici. Gli eventi sismici degli anni successivi, quelli del 2009 all’Aquila e la recente sequenza del 2016-2017, hanno confermato molte delle interpretazioni tratte dagli studi sui terremoti del 1997, evidenziando ulteriori elementi caratteristici. La galleria fotografica mostra alcune immagini della Rete Sismica Mobile dell’ING (Istituto Nazionale di Geofisica, poi confluito nell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia), installata nelle prime ore dopo i terremoti del 26 settembre, che ha rappresentato uno degli strumenti più importanti per la ricerca sismologica, nonché un punto di riferimento informativo molto importante per la comunità locale colpita dal terremoto nel 1997.

Mappa epicentrale delle sequenze sismiche in Italia centrale dal 1997 al 2017. I terremoti del 1997 sono rappresentati in blu. Le tre stelle blu in alto a sinistra sono gli epicentri dei terremoti del 26 settembre e del 14 ottobre 1997. In giallo la sequenza dell’Aquila del 2009, in arancione e rosso la sismicità del 2016-2017.

Un tratto molto importante emerso dagli studi sulla sequenza del 1997 è la tendenza dei terremoti appenninici a manifestarsi con la migrazione dell’attività tra segmenti di faglia vicini, come accadde proprio il 26 settembre 1997. Al primo terremoto di magnitudo Mw 5.7, avvenuto nella notte alle ore 02:33 italiane, seguì un secondo evento più forte nove ore dopo, di magnitudo Mw 6.0, alle ore 11:40 italiane, che provocò ulteriori crolli e vittime. Studi successivi permisero di comprendere le cause di questa migrazione di sismicità (Cocco et al., 2000; Miller et al., 2004; Antonioli et al., 2005), anche se un unico modello in grado di spiegare la variegata casistica registrata in tutti i successivi terremoti appenninici (per es. L’Aquila, 2009, Amatrice-Norcia-Visso, 2016; Campotosto, 2017) non è ancora stato definito.

Il crollo della Basilica di Assisi la mattina del 26 settembre 1997.

La sequenza si manifestò con sette terremoti principali di magnitudo momento Mw compresa tra 5.0 e 6.0 nel primo mese di attività e migliaia di terremoti di magnitudo minore che in 40 giorni attivarono un sistema di faglie esteso per circa 45 chilometri lungo l’Appennino.

Data Ora (UTC) Zona Mw
26/09/1997 0:33 Appennino umbro-marchigiano 5.7
26/09/1997 9:40 Appennino umbro-marchigiano 6.0
26/09/1997 9:47 Appennino umbro-marchigiano 5.0
03/10/1997 8:55 Appennino umbro-marchigiano 5.2
06/10/1997 23:24 Appennino umbro-marchigiano 5.5
12/10/1997 11:08 Valnerina 5.2
14/10/1997 15:23 Valnerina 5.6
21/03/1998 16:45 Appennino umbro-marchigiano 5.0
26/03/1998 16:26 Appennino umbro-marchigiano 5.3
03/04/1998 7:26 Appennino umbro-marchigiano 5.1

I due eventi principali della sequenza (Mw 5.7 e 6.0) colpirono l’area di Colfiorito, rompendo due faglie con meccanismo distensivo (faglie normali) con opposta direttività. Uno degli elementi più significativi della sequenza fu la migrazione della sismicità da Nord-Ovest a Sud-Est e la conseguente attivazione di segmenti di faglia adiacenti, un meccanismo poi ritrovato in altri terremoti appenninici. Altri due eventi di magnitudo maggiore di 5.0 si verificarono il 3 e il 6 ottobre 1997: magnitudo Mw 5.2 e 5.5, rispettivamente.

Successivamente, l’attività interessò il settore meridionale, verso Sellano e Preci (PG), e culminò con due forti eventi il 12 ottobre di magnitudo Mw 5.2 e il 14 ottobre, magnitudo 5.6. Nel mese di aprile del 1998 un altro terremoto di magnitudo Mw 5.1 interessò l’area di Gualdo Tadino, estendendo così l’area attiva ancora più a Nord.

I terremoti della sequenza hanno interessato faglie normali (o estensionali) che dislocarono la porzione più superficiale della crosta fino a 8 km di profondità, con pendenza verso Sud-Ovest. Queste caratteristiche furono individuate grazie ai dati delle reti sismiche, in particolare della Rete Sismica Mobile che fu installata lo stesso 26 settembre 1997 nell’area epicentrale. Nella figura sotto, tratta da un articolo pubblicato nel 1998 sul GRL (Geophysical Research Letters), si vede, in mappa e in una sezione verticale attraverso l’area di Colfiorito, la distribuzione spaziale degli eventi sismici che delineano la faglia responsabile del terremoto, con un andamento parallelo alla catena e immersione di circa 40° da Nord-Est a Sud-Ovest.

Mappa (in alto) e sezione verticale (in basso) dei terremoti del 1997 (da Amato et al., 1998)

L’analisi delle migliaia di eventi sismici registrati dalle reti sismiche portò poi a delineare in modo dettagliato la notevole complessità del sistema di faglie che si erano attivate nella regione, come evidente nella figura sotto.

Sezioni Ovest-Est attraverso il sistema di faglie di Colfiorito. A destra gli eventi sismici rilocalizzati, a sinistra l’interpretazione delle faglie coinvolte (da Chiaraluce et al., 2004)

I terremoti del 1997 inaugurarono anche l’era della “sismologia spaziale” in Italia. Gli eventi del 26 settembre sono stati infatti i primi terremoti italiani per i quali i satelliti permisero di evidenziare gli spostamenti della superficie e realizzare così un modello di faglia (Stramondo et al., 1999). Anche i dati GPS furono molto utili per la caratterizzazione delle sorgenti sismiche interessate (Anzidei et al., 1999).

Interferogrammi calcolati con i satelliti ERS per i terremoti del 1997 (Lundrgren and Stramondo, 2002).

Gli interferogrammi mostrati sopra, unitamente ai dati GPS misurati prima e dopo i terremoti principali, furono molto utili per calcolare lo spostamento cosismico del terreno e ricavare quindi un modello di faglia per gli eventi principali della sequenza del 1997. Altri modelli di faglia vennero proposti da Capuano et al. (2000) e Hernandez et al. (2004).

Spostamento del terreno (i colori indicano i cm) ricavato dal modello di faglia ottenuto con i dati SAR e GPS. Le linee nere rappresentano le frange di interferenza ottenute dagli interferogrammi della figura precedente. Le frecce mostrano gli spostamenti orizzontali del terreno misurati dai dati GPS e quelli calcolati dal modello di faglia (Lundrgren and Stramondo, 2002)

Nel 1997 la Rete Sismica Nazionale non era ancora stata aggiornata agli standard internazionali più elevati (come accadde a partire dal 2001), ma le reti sismiche digitali euro-mediterranee (come la Rete MedNet dell’ING) e quelle globali cominciavano a fornire dati di elevata qualità per calcolare i meccanismi focali dei terremoti più forti della sequenza. I dati mostrarono inequivocabilmente, per la prima volta in maniera così chiara e diffusa, la predominanza che rivestono le faglie normali nella deformazione della penisola italiana (Ekstrom et al., 1998).

I terremoti del 26 settembre 1997 aprirono una nuova fase anche per la geologia del terremoto in Italia. Dopo il forte evento sismico del 1980 in Irpinia, infatti, quello dell’Umbria-Marche fu il primo terremoto a lasciare una traccia evidente, sebbene molto labile, di fagliazione superficiale. Le tracce della faglia furono seguite e studiate dai geologi con grande attenzione e nei minimi dettagli, aprendo nuove ipotesi sul rapporto tra faglie geologiche note, faglie cosismiche e fagliazione superficiale (si vedano tra gli altri Basili et al., 1998; Cinti et al., 1999).

Uno degli effetti in superficie del terremoto del 26 settembre

Altri studi molto importanti riguardarono gli effetti di amplificazione delle onde sismiche al variare della geologia di superficie (es. Gaffet et al., 2000). Nell’esempio riportato sotto si vede la differenza tra una registrazione effettuata sui rilievi calcarei al bordo del bacino e da un array di sismometri ubicato nel bacino stesso; si nota la forte amplificazione, sia come ampiezza che come durata, rilevata da questi ultimi a causa della spessa coltre di sedimenti lacustri presenti nell’area.

Molte attività di studio dei terremoti vennero avviate o sistematizzate dopo i terremoti del 1997. Tra queste, una novità importante è stata la nascita del Gruppo “QUEST” (QUick Earthquake Survey Team), in collaborazione tra ING (Istituto Nazionale di Geofisica, poi confluito nell’INGV), GNDT (Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti, le cui funzioni rientrarono poi nell’INGV), SSN (Servizio Sismico Nazionale, confluito poi nel Dipartimento Nazionale della Protezione Civile) e alcune università.


Bibliografia selezionata

Numerosissimi sono gli articoli scientifici pubblicati sulla sequenza del 1997. Nella lista seguente sono riportati solo alcuni tra quelli pubblicati dopo il terremoto che trattano i vari aspetti degli studi effettuati. Per una bibliografia aggiornata e una rassegna più esaustiva si veda qui.

Amato, A., Azzara, R., Chiarabba, C., Cimini, G., Cocco, M., Di Bona, M., Margheriti, L., Mazza, S., Mele, F., Selvaggi, G., Basili, A., Boschi, E., Courboulex, F., Deschamps, A., Gaffet, S., Bittarelli, G., Chiaraluce, L., Piccinini, G. and Ripepe, M. (1998). The 1997 Umbria-Marche, Italy earthquake sequence: a first look at the main shocks and aftershocks. Geophysical Research Letters, 25:2861- 2864

Antonioli A., Piccinini D, Chiaraluce L, Cocco M. (2005). Fluid flow and seismicity pattern:Evidence from the 1997 Umbria Marche (central Italy) seismic sequence, Geophys. Res. Lett., 32, doi:10.1029/2004GL022256

Anzidei M., Baldi P., Galvani A., Pesci A., Hunstad I. and Boschi E., (1999). Coseismic displacement of the 26th september 1997 Umbria – Marche (Italy) earthquakes detected by GPS: campaigns and data. Annali di Geofisica, vol.42, n.4, 597-607

Basili, R, Bosi, C., Bosi, V., Galadini, F., Galli, P., Meghraoui, M., Messina, P., Moro, M. and Sposato, A., (1998). The Colfiorito earthquake sequence of September-October 1997. Surface breaks and seismotectonic implications for the central Apennines (Italy). J. of Earthquake Engineering, 102(2), pp. 291-302

Capuano, P., Zollo, A., Emolo, A., Marcucci, S. and Milana, G. (2000). Rupture mechanism and source parameters of the Umbria-Marche main shocks from strong motion data. J. Seism., 4, 436-478

Chiarabba C. and Amato A (2003). Vp and Vp/Vs images of the Colfiorito fault region (Central Italy): a contribute to understand seismotectonic and seismogenic processes, J. Geophys. Res., 108, 10.1029/2001JB001665

Chiaraluce L., Chiarabba C., Cocco M., and Ellsworth W.L. (2003). Imaging the complexity of a normal fault system: The 1997 Colfiorito (Central Italy) case study, J. Geophys. Res., 108, 10.1029/2002JB00216

Cinti, F.R., Cucci, L., Marra, F. and Montone, P., (1999). The 1997 Umbria-Marche (Italy) earthquake sequence: relationship between ground deformation and seismogenic structure. Geophys. Res. Lett. 26(7), pp. 895-898

Cocco, M., Nostro, C., Ekstrom, G. (2000). Static stress changes and fault interaction during the 1997 Umbria-Marche earthquake sequence. J. Seismol., 4, 501–516

Cultrera, G., Rovelli, A., Mele, G., Azzara, R.M., Caserta, A. and Marra, F. (2003). Azimuth-dependent amplification of weak and strong ground motions within a fault zone (Nocera Umbra, central Italy), J. Geophys. Res., 108 (B3), 2156

Ekström, G., Morelli, A., Boschi, E. and Dziewonski A.M., (1998). Moment tensor analysis of the central Italy earthquake sequence of September-October 1997, Geophys. Res. Let., 25, 1971-1974

Gaffet, S., Cultrera, G., Dietrich, M., Courboulex, F., Marra, F., Bouchon, M., Caserta, A., Cornou, C.,Daschamps, A., Glot, J.P, and Guiguet, R. (2000). A site effect study in the Verchiano valley during the 1997 Umbria-Marche (Central Italy) earthquakes, Journal of Seismology Vol. 4

Hernandez, B., Cocco, M., Cotton, F., Stramondo, S., Scotti, O., Courboulex, F. and Campillo, M., (2004). Rupture history of the 1997 Umbria-Marche (central Italy) mainshocks from the inversion of GPS, DInSAR and near field strong motion data. Ann. Geophys., 47, 4, 1355-1376

Lundgren, P. and Stramondo, S., (2002). Slip distribution of the 1997 Umbria-Marche earthquake sequence: Joint inversion of GPS and synthetic aperture radar interferometry data, J. Geophys. Res., 107(B11), 2316, doi:10.1029/2000JB000103

Miller, S.A:, Collettini C., Chiaraluce, L., Cocco, M., Barchi, M., Kaus, B.J.P. (2004). Aftershocks driven by a high-pressure CO2 source at depth. Nature, 427, 724-727

Stramondo S., Tesauro M., Briole P., Sansosti E., Salvi S., Lanari R., Anzidei M., Baldi P., Fornaro G., Avallone A., Buongiorno M.F., Franceschetti G., Boschi E., (1999). The September 26,1997 Central Italy earthquakes: coseismic surface displacement detected by sar interferometry and GPS, and fault modeling. Geophysical Research Letters, vol.26, n.7, pp.883-886 April, 1

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.

Link

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


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I satelliti osservano la deformazione degli acquiferi carsici

I grandi acquiferi carsici dell’Appennino si deformano in relazione alle variazioni stagionali e multi-annuali di piovosità. Questo il risultato principale di un articolo pubblicato di recente sul Journal of Geophysical Research dal titolo Transient deformation of karst aquifers due to seasonal and multi-year groundwater variations observed by GPS in southern Apennines, di Francesca Silverii et al., che è stato premiato (motivazione) all’ultimo Convegno annuale del GNGTS (Lecce, novembre 2016). La ricerca sfrutta l’analisi integrata di dati satellitari e dati idrologici di vario tipo per ricostruire le deformazioni periodiche. Nel lavoro vengono indagate le cause e indicate le possibili implicazioni del fenomeno osservato.

Uomo seduto e vortici d'acqua, Leonardo da Vinci, Windsor, Royal Library, c. 1513. "Acqua è fra i quattro elementi il secondo men greve e di seconda volubilità. Questa non ha mai requie insino che si congiunge al suo marittimo elemento [...]. Volentieri si leva per lo caldo in sottile vapore per l'aria. Il freddo la congela, stabilità la corrompe. [...] Piglia ogni odore, colore e sapore e da sé non ha niente.[...]". Parigi, Manoscritto C, f. 26v

Uomo seduto e vortici d’acqua, Leonardo da Vinci. “Acqua è fra i quattro elementi il secondo men greve e di seconda volubilità. Questa non ha mai requie insino che si congiunge al suo marittimo elemento […]. Volentieri si leva per lo caldo in sottile vapore per l’aria. Il freddo la congela, stabilità la corrompe. […] Piglia ogni odore, colore e sapore e da sé non ha niente.[…]”. Parigi, Manoscritto C, f. 26v (da: http://www.michelemossa.it/ )

Introduzione

Da alcuni decenni la geofisica si avvale di strumenti innovativi per studiare la deformazione della superficie terrestre. Grazie a osservazioni molto accurate ottenute tramite l’utilizzo dei satelliti appartenenti al Global Positionig System (GPS) si è oggi in grado di registrare deformazioni di ampiezza variabile (da pochi millimetri a svariati metri) che coinvolgono scale spaziali (da decine di metri a centinaia di chilometri) e temporali (dai secondi agli anni) molto diverse. In particolare, sfruttando tecnologie avanzate e complesse tecniche di processamento dei dati, i satelliti GPS permettono di registrare la posizione di un punto a terra (dove si trova l’antenna) con incertezze di pochi millimetri. Questa posizione, riferita a un definito sistema di coordinate, viene espressa tramite tre componenti (nord, est, verticale) e registrata con continuità nel tempo, dando luogo alle cosiddette “serie temporali”.

Come è ben noto, i terremoti sono in grado di deformare la superficie terrestre in modo più o meno visibile a seconda della loro entità. Le osservazioni ottenute tramite la tecnica GPS sono ormai largamente usate in tutto il mondo per studiare le deformazioni associate al ciclo sismico (qui) e hanno fornito un contributo molto importante per capire meglio la natura di questo fenomeno. Negli ultimi anni, inoltre, si è notata l’utilità delle osservazioni geodetiche per studiare l’effetto della redistribuzione delle grandi masse d’acqua sulla superficie terrestre. Ad esempio, le stazioni GPS installate in California hanno registrato un chiaro andamento di sollevamento associato alla forte siccità che ha colpito l’area californiana dal 2012 (link). Lo studio delle deformazioni idrologiche transienti (cioè variabili nel tempo) di origine non tettonica si sta rivelando di grande interesse in quanto può fornire informazioni uniche circa i trend climatici e il comportamento degli acquiferi, che rappresentano una risorsa indispensabile per l’uomo. L’individuazione dei segnali transienti non tettonici è inoltre fondamentale per la corretta stima delle deformazioni di origine tettonica e per lo studio delle eventuali interazioni con la sismicità.

I dati e la rete RING

In Italia è presente una rete di stazioni GPS permanenti, gestite in gran parte dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (Rete RING), che registrano continuamente la deformazione del suolo. Nel questo lavoro sono state analizzate le osservazioni GPS dell’Italia centro-meridionale ed è stato individuato un segnale transiente multi-annuale. Questo segnale è particolarmente forte nelle componenti orizzontali (ampiezza massima ≈ 1 cm) delle stazioni localizzate in prossimità degli acquiferi carsici degli Appennini e diminuisce con la distanza da essi (Fig. 1).

fig1

Fig 1. Serie temporali (posizione nel tempo) GPS osservate (punti colorati) relative a vari siti dell’Italia centro-meridionale. Le linee nere tratteggiate rappresentano un filtro gaussiano di 6 mesi di ampiezza. Le serie sono ordinate a partire dai siti sulla costa tirrenica (in basso) verso quelli sulla costa adriatica (in alto). Sinistra: componente orizzontale proiettata lungo una direzione perpendicolare all’asse degli Appennini (N45E); centro: componente orizzontale proiettata lungo una direzione parallela all’asse degli Appennini (N135E); destra: componente verticale. Si noti la simmetria per la componente N45E tra le serie sotto e sopra CDRU e SAL1. T1 e T2 si riferiscono a due intervalli di 2.5 anni in cui il segnale multi-annuale ha andamento opposto e per cui sono state stimate le velocità rappresentate in Fig. 2.

Risultati

Gran parte degli Appennini è costituita da rocce calcaree in cui per effetto del carsismo e della fratturazione si verifica l’infiltrazione e l’immagazzinamento di ingenti quantità d’acqua. Il segnale individuato presenta una caratteristica simmetria tra le stazioni a cavallo degli acquiferi, che si ritrova anche al livello delle oscillazioni stagionali: a intervalli alterni gli acquiferi subiscono espansione e contrazione (una sorta di andamento “a fisarmonica”), come evidenziato per gli intervalli temporali T1 e T2 in Fig. 2.

fig2

Fig 2. Velocità osservate (frecce nere) e modellate (frecce rosse) stimate dalle serie temporali GPS, le ellisse rappresentano l’errore al 95% dell’intervallo di confidenza. Le velocità sono state stimate come deviazioni rispetto al trend a lungo termine in un periodo di diminuzione della piovosità (T1) e in un periodo di aumento della piovosità (T2). Le aree ombreggiate in blu indicano gli acquiferi carsici. I segmenti blu indicano la posizione delle dislocazioni tensili verticali utilizzate per simulare l’apertura/chiusura delle fratture all’interno degli acquiferi. I grafici sulla destra rappresentano una sezione lungo la linea punteggiata nera in mappa. Sono mostrate la topografia (area grigia), le velocità osservate (cerchi neri) e modellate lungo il profilo (linea rossa) e la posizione della dislocazione (linea verticale blu).

La componente verticale delle osservazioni GPS è, per ragioni intrinseche alla tecnica, più rumorosa rispetto alle componenti orizzontali (Fig. 1). Un segnale transiente con andamento temporale simile a quello delle componenti orizzontali è però visibile anche nella componente verticale, soprattutto dopo aver mediato (“stacking”) le osservazioni di diverse stazioni. Questa operazione permette infatti di evidenziare le eventuali caratteristiche comuni a più serie temporali GPS. A differenza delle componenti orizzontali, il segnale transiente sulla componente verticale è presente con caratteristiche analoghe anche nei siti lontani dagli acquiferi carsici.

La correlazione spaziale con la distribuzione geografica degli acquiferi e l’analogia con il comportamento stagionale suggeriscono che il segnale transiente individuato abbia cause non tettoniche, in particolare associate alle variazioni stagionali e inter-annuali della quantità di acqua nella crosta terrestre. Negli Appennini centro-meridionali il clima è quello tipico delle zone montuose dell’area mediterranea, con estati secche e periodi autunnali e invernali caratterizzati da precipitazioni abbondanti. L’andamento multi-annuale delle precipitazioni nell’area mediterranea risente inoltre di processi climatici a grande scala, come l’Oscillazione Nord Atlantica. Per verificare l’ipotesi circa l’origine del segnale transiente, sono stati analizzati diversi tipi di dati che forniscono indicazioni sulle variazioni del contenuto di acqua sulla/nella crosta terrestre. L’informazione più immediata in questo senso è data dalla misura della pioggia. Le osservazioni della rete pluviometrica della Protezione Civile-Regione Campania indicano un chiaro andamento multi-annuale delle precipitazioni con “periodicità” analoga a quella evidenziata nei dati GPS (Fig. 3).

La variabilità temporale delle precipitazioni sugli Appennini influenza la ricarica degli acquiferi, che si ripercuote sull’andamento dello scarico delle principali sorgenti. Ciò è evidente nella serie temporale di scarico della sorgente Sanità (Caposele), una delle principali sorgenti dell’Italia meridionale (Fig. 3). A periodi caratterizzati da precipitazioni scarse, come gli anni 2007-2008 (intervallo T1) corrisponde uno scarso scarico da parte della sorgente, viceversa accade in periodi ad elevata piovosità (intervallo T2). Sono state analizzate infine le osservazioni dei satelliti GRACE i quali, tramite misure delle variazioni del campo di gravità terrestre, forniscono indicazioni sulle variazioni del contenuto d’acqua totale (Terrestrial Water Storage, TWS) nella crosta terrestre superficiale (come acqua superficiale, sotterranea, umidità del suolo). La stima del TWS mediata sull’area in esame (Fig. 3) mostra un chiaro andamento multi-annuale con caratteristiche simili agli altri tipi di dati, come il periodo a basso TWS negli anni 2007-2008 (intervallo T1).

fig3

Fig. 3. Confronto tra le serie temporali orizzontali GPS (componente N45E) e i dati idrologici. I dati GPS (punti grigi e viola) sono le componenti orizzontali proiettate in direzione N45E di alcuni siti selezionati in area carsica e a cui è stato rimosso un trend a lungo termine (CDRU invertito per chiarezza). I dati di pioggia relativi alle due stazioni Gioi Cilento (linea rossa) e Senerchia (linea arancione) sono rappresentati come pioggia cumulata (sommata nel tempo) a cui è stato successivamente rimosso il trend a lungo termine. Questo tipo di rappresentazione mette in evidenza le deviazioni rispetto a un andamento costante della piovosità. La linea blu rappresenta lo scarico giornaliero della sorgente Caposele. La linea verde (con incertezza ±1-sigma) rappresenta la stima di TWS dai satelliti GRACE. Questa è espressa come altezza di acqua equivalente (EWH) e rappresenta una media sull’area in esame. I cerchi rossi rappresentano la serie verticale GPS “stacked” utilizzando stazioni dentro e fuori l’area carsica. La serie è campionata mensilmente alle stesse epoche del satellite GRACE (si noti l’asse verticale invertito).

Dal confronto tra i dati GPS e i dati idrologici emergono due caratteristiche principali. La componente verticale GPS è notevolmente anticorrelata con il dato di TWS dei satelliti GRACE (Fig. 3). Questo indica che a periodi a basso contenuto d’acqua (come l’intervallo T1) corrisponde un andamento di sollevamento che coinvolge tutta l’area e viceversa accade in periodi ad elevato contenuto d’acqua (come l’intervallo T2). Questo comportamento è tipicamente dovuto alla risposta elastica della crosta a un carico imposto in superficie, che, in questo caso, è dovuto principalmente all’acqua. La componente orizzontale GPS dei siti attorno agli acquiferi carsici è invece fortemente correlata con lo scarico della sorgente Caposele (Fig. 3). In particolare a periodi a scarico elevato (come l’intervallo T2) corrisponde un andamento di espansione degli acquiferi, mentre a periodi di siccità corrisponde un andamento di contrazione (come l’intervallo T2). La spiegazione proposta nel lavoro è che la deformazione orizzontale sia legata alla variazione dell’altezza della tavola d’acqua all’interno degli acquiferi che comporta una variazione della pressione idrostatica all’interno della fitta rete di fratture che caratterizza gli acquiferi. Nei periodi ad elevata ricarica degli acquiferi (come l’intervallo T2) l’aumento di pressione idrostatica provoca l’apertura delle fratture e, a sua volta, una deformazione di tutto l’acquifero. Visti i numerosi e non noti parametri in gioco, la vastità dell’area in esame e la complessità del fenomeno, nel lavoro è presentato un modello molto semplificato che simula le principali caratteristiche della deformazione osservata (Fig. 2).

Oltre all’interesse per la comprensione delle caratteristiche e la gestione ottimale delle grandi riserve d’acqua dell’Appennino, il lavoro mette in evidenza un forte segnale non-tettonico che ha implicazioni potenzialmente significative per l’analisi accurata dei processi tettonici da serie geodetiche.

A cura di Francesca Silverii (INGV, attualmente presso l’Università della California-San Diego).

L’articolo può essere visualizzato al seguente link o richiesto via e-mail all’autrice principale: francesca.silverii@ingv.it, fsilverii@ucsd.edu .

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