Convenzione INGV-DPC 2012-2013
Progetti sismologici
(scheda Unità di Ricerca)
Progetto S1
Titolo Interdisciplinary research for implementing the seismogenic knowledge in southern
Apennines and Po Plain
1. Responsabile UR
Francesca Romana Cinti
Ricercatore di ruolo dal 1999 presso l’INGV di Roma, Sezione di Sismologia e
Tettonofisica
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Via di Vigna Murata 605, 00143 Roma, tel.
06-51860424, e-mail: [email protected]
TITOLI DI STUDIO
Luglio 1991. Laurea in Scienze Geologiche presso l’Università degli Studi di Roma “La
Sapienza”. Tesi in Rilevamento Geologico, svolta in collaborazione con l’ING (Relatore:
Prof. D. De Rita, Co-relatori: Dott. D. Pantosti, Dott. G. D’Addezio). “Attività sismica
olocenica e rapporti con l’evoluzione tettonica dell’area del Pantano di S. Gregorio Magno
(Sa)”.
Maggio 1996. Abilitazione all’esercizio della professione di Geologo. Università degli Studi
di Roma “La Sapienza”.
TEMATICHE DI RICERCA
Avvia la sua formazione presso l’Istituto Nazionale di Geofisica (poi INGV) nel 1991 con lo
svolgimento della tesi di laurea nell’area Irpina. La sua attività all’interno dell’Ente inizia
prima come collaboratrice volontaria e poi come borsista, fino al ruolo di Ricercatrice nel
1999 prendendo come indirizzo le discipline della Geologia del Terremoto, della Tettonica
Attiva e della Paleosismologia. Ha trascorso lunghi periodi presso istituzioni di ricerca
californiane sviluppando competenza ed esperienza principalmente nell’analisi
dell’espressione superficiale delle faglie, nella definizione della loro geometria e del loro
comportamento sismogenetico nel tempo e nello spazio. I metodi ed ambiti di indagine
sono diversi, primo fra tutti il rilevamento di campagna del Quaternario recente, quello da
immagini telerilevate, ed indagini del sottosuolo quali l’escavazione di trincee
paleosismologiche e la sperimentazione di tecnologie di prospezioni geofisiche come
contributo alla tettonica attiva. Ha studiato faglie sismogenetiche prevalentemente in
Appennino centrale e meridionale, e strutture attive negli Stati Uniti. Ha acquisito
particolare esperienza in rilievi di intervento post-terremoto, facendo parte di squadre di
rilevatori durante crisi sismiche in Italia ed all’Estero. Si è inoltre dedicata alla
caratterizzazione della deformazione recente a scala regionale tramite l’analisi di terrazzi
marini, al fine di valutarne il tasso di sollevamento. Elabora modelli sismotettonici
integrando il dato geologico-strutturale con l’analisi della sismicità storica e strumentale, e
con l’interpretazione di dati di geofisica crostale e geodetici (dati SAR). Recentemente
sviluppa l'interesse per la modellazione fisico-statistica del dato paleosismologico con lo
1
scopo di studiare le dinamiche che regolano la ricorrenza dei terremoti. Molte di queste
indagini sono sviluppate su progetti sia nazionali che internazionali e tramite collaborazioni
all’interno ed all’esterno dell’Ente. Parallelamente alle attività di ricerca s.s. svolge impegni
in ambito istituzionale.
COORDINAMENTO DI PROGETTI DI RICERCA
2009/2010. In qualità di Responsabile del Working Package 4.5 “Mapping of active faults
and characterizing their seismic behaviour” (co-responsabile dott. S. Pucci), partecipa al
Progetto sismologico INGV-DPC S5,. coord. Dott. A. Zollo e Dott.ssa L. Margheriti, Task 4:
test site "l'Aquila fault system".
dal 2006. Afferisce al Comitato di Coordinamento “Emergeo” (progetto nazionale INGV).
Gruppo di Lavoro INGV per rilievi geologici nell’immediato post-terremoto.
2005/2007. In qualità di Responsabile dell’unità di ricerca UR4.3 partecipa al Progetto
sismologico INGV-DPC S2 “Valutazione del potenziale sismogenetico e probabilità dei forti
terremoti in Italia”, coord. Dott. G. Valensise e Dott. D. Slejko.
2004/2005. Responsabile scientifico del Contratto di indagini geognostiche stipulato tra
l’Ufficio Extradipartimentale Protezione Civile del Comune di Roma e INGV (coresponsabile dott. F. Marra).
PARTECIPAZIONE A PROGETTI DI RICERCA
2010/2013. Partecipa al Progetto “Quantificazione del multi-rischio con approccio
bayesiano: un caso studio per i rischi naturali della città di Napoli”, MIUR-Futuro in
Ricerca. Coord. dott. J. Selva. (project web page: http://bymur.bo.ingv.it/)
2005/oggi. Partecipa al Progetto MIUR-FIRB “Sviluppo nuove tecnologie per la protezione
del territorio dai rischi naturali”, Modulo C3 – coord. Dott.ssa P. Montone.
2006/oggi. Afferente al Gruppo di Lavoro del MOLE Drilling project, Central Italy –
sottomesso all’ICDP.
2005/2007. Partecipa al Progetto vulcanologico INGV-DPC V3_1 – Colli Albani, coord.
Dott. M. Gaeta e Dott. P. Scarlato, nell’ambito delle attività svolte dall’unità di ricerca
UR13, resp. Dott. F. Marra. E’ coinvolta nella stesura delle relazioni tecnico-scientifiche
annuali.
2005/2006. Contribuisce alla proposizione e alla stesura dei temi geologici del progetto
“SICIS – Struttura interna della crosta in Sicilia” per lo studio delle relazioni fra struttura
crostale e movimenti verticali in Sicilia.
2005/2007. Partecipa al Progetto sismologico INGV-DPC S3 – Scenari di scuotimento e di
danno atteso in aree di interesse prioritario e/o strategico. Coord. Prof. Mucciarelli,
Dott.ssa F. Pacor. La tematica affrontata è quella della UR2 – resp. Dott.ssa G. Cultrera.
2003/2004. Partecipa al Progetto “CATSCAN” per l’investigazione della struttura dell’Arco
Calabro in collaborazione con il Lamon-Doherty Earth Observatory della Columbia
University. http://www.ldeo.columbia.edu/res/pi/catscan/project_desc.html
2
2000/2003. Partecipa al Progetto G.N.D.T. “Terremoti probabili in Italia tra l’anno 2000 e
2030: elementi per la definizione di priorità degli interventi di riduzione del rischio sismico”,
Coord. Dott. A. Amato, Task 1.4 – resp. Dott.ssa P.Montone.
2000/2003. Partecipa al Progetto G.N.D.T. “Traiano – Progetto per la Stima e la Riduzione
della Vulnerabilità dell’Ambiente Costruito”. Task 2.1, resp. Dott. A. Rovelli.
2000. Contribuisce all’ideazione e strutturazione di tre schede di progetto triennale
sottomesse all’ING aree tematiche “sismotettonica” e “sismologia storica e macrosismica”
da sviluppare in territorio italiano.
2000/2001. Partecipa al Progetto Agenzia Spaziale Italiana-ASI 2000 “Integrazione delle
tecniche GPS, DInSAR e di telerilevamento per la misura delle deformazioni crostali
regionali e locali nell’Appennino centro-meridionale” Task 2., resp. Dott. S.Salvi.
1997/1999. Partecipa al Progetto Agenzia Spaziale Italiana-ASI 1997 “Applicazione delle
tecniche spaziali per la valutazione del campo di deformazione crostale e della pericolosità
sismica dell’Appennino centro-meridionale”, coord. Prof. E. Boschi.
1996. Partecipa alla proposta e progettazione del Progetto finalizzato “Catalogo delle
Faglie Sismogenetiche Italiane”.
PARAMETRI BIBLIOMETRICI (da ISI web of knowledge, maggio 2012)
Articoli risultanti: 24
Citazioni totali: 447
Citazioni medie per articolo: 18.62
h-index: 13
n. 5 PUBBLICAZIONI RECENTI
Alfonsi L., F.R. Cinti, D. Di Mauro and S. Marco (2012). Archaeoseismic evidence of two
Neolithic (7500-6000 B.C.) earthquakes at Tell es-Sultan, ancient Jericho, Dead Sea Fault,
Seism. Res. Lett. (in press).
Brunori C.A., Civico R., Cinti F.R. and Ventura G. (2012). Characterization of active fault
scarps from LiDAR data: a case study from Central Apennines (Italy), Int. Journal of
Geographical Information Science, doi:10.1080/13658816.2012.684385.
De Martini P.M., F.R. Cinti, L. Cucci, A. Smedile, S. Pinzi, C. A. Brunori, F. Molisso
(2012). Sand volcanoes induced by the April 6th 2009 Mw 6.3 L’Aquila earthquake: a case
study from the Fossa area, Italian Journal of Geosciences (accepted).
Cinti F.R., D. Pantosti, P.M. De Martini, S. Pucci, R. Civico, S. Pierdominici, L. Cucci,
C.A. Brunori, S. Pinzi, and A. Patera (2011). Evidence for surface faulting events along the
Paganica Fault prior to the April 6, 2009 L’Aquila earthquake (Central Italy), J. Geophys.
Res., 116, B07308, doi:10.1029/2010JB007988.
Cinti F.R., M. Moro, D. Pantosti, L. Cucci, and G. D'Addezio (2002). New constraints on
the seismic history of the Castrovillari fault in the Pollino gap (Calabria, southern Italy), J.
Seismology, 6 (2), 199-217.
3
2. Personale dell'UR
Nominativo
(Cognome e Nome)
Giorni/Persona
Qualifica
Ente/Istituzione
(personale non a carico del progetto)
I anno
Cinti Francesca R.
Ricercatore
INGV-RM1
60
Cucci Luigi
Ricercatore
INGV-RM1
30
Ventura Guido
Primo Ricercatore
INGV-RM1
30
Paolo M. De Martini
Ricercatore
INGV-RM1
30
Daniela Pantosti
Dirigente di ricerca
INGV-RM1
30
Flavia Molisso
Ricercatore
IAMC-CNR
15
Marchetti Marco
Primo Tecnologo
INGV-RM2
30
Stefano Pucci
Ricercatore
INGV-RM1
30
Stefania Pinzi
Tecnico
INGV-RM1
30
Laura Alfonsi
Primo Ricercatore
INGV-RM2
30
Tertulliani Andrea
Primo Ricercatore
INGV-RM1
30
Michetti Alessandro M.
Professore associato
Univ. Insubria
30
Livio Franz
Ricercatore
Univ. Insubria
30
Gambillara Roberto
Tecnico Laureato
Univ. Insubria
30
Brunori Carlo Alberto
Ricercatore
INGV-CNT
30
Patera Antonio
Tecnologo
INGV-RM1
20
Maria T. Mariucci
Ricercatore
INGV-RM1
30
Paola Montone
Dirigente di ricerca
INGV-RM1
30
Simona Pierdominici
Ricercatore
GFZ- Potsdam
20
Malagnini Luca
Dirigente di Ricerca
INGV-RM1
30
Irene Munafò
Dottoranda
INGV/UniBo
30
Berkeley Seism,
Kevin Mayeda
Ricercatore
Observatory, Univ.
15
California, USA
Dept. Earth and
Robert Herrmann
Ricercatore
Atmospheric Sci., Saint
Louis Univ., USA
4
15
D’Agostino Nicola
Avallone Antonio
D’Anastasio Elisabetta
Primo Ricercatore
Ricercatore a
Contratto
Ricercatore a
Contratto
INGV-CNT
60
INGV-CNT
30
INGV-CNT
30
Cecere Gianpaolo
Tecnologo
INGV-CNT
30
Stefano Cremonini
Ricercatore
Uni-Bo
30
Emanuela Falcucci
Assegno di ricerca
INGV-CNT
30
Giandomenico Fubelli
Ricercatore
Uni-RomaTre
30
Fabrizio Galadini
Dirigente di ricerca
INGV-RM1
30
Stefano Gori
Assegno di ricerca
INGV-CNT
30
Marco Moro
Ricercatore
INGV-CNT
30
Michele Saroli
Ricercatore
Uni-Cas
30
Giancarlo Scardia
Assegno di ricerca
Cnr-Igag
30
Sepe Vincenzo
Ricercatore geofisico INGV-CNT
90
Anzidei Marco
Primo Riercatore
INGV-CNT
Brandi Giuseppe
CTER VI
INGV-OV
90
90
Cubellis Elena
Ricercatore Geofisico INGV-OV
90
D’Alessandro Andrea
CTER V
INGV-OV
90
De Martino Prospero
Tecnologo
INGV-OV
90
Del Mese Sergio
CTER IV
INGV-CNT
90
Dolce Mario
CTER VI
INGV-OV
90
Esposito Alessandra
Ricercatore
INGV-CNT
90
Galvani Alessandro
Ricercatore
INGV-CNT
90
Massucci Angelo
CTER IV
INGV-CNT
90
Obrizzo Francesco
Primo Tecnologo
INGV-OV
90
Tammaro Umberto
Tecnologo
INGV-OV
90
Vilardo Giuseppe
Dirigente di Ricerca
INGV-OV
90
3. Descrizione del contributo
3a. Versione italiana
La UR è articolata in 7 attività finalizzate al miglioramento delle conoscenze del potenziale
sismogenetico di tre aree selezionate, confine Calabro-Lucano, Sannio, e Pianura
Padana. Le ricerche nei diversi ambiti disciplinari saranno sviluppate in maniera
indipendente dai diversi gruppi ed integrate nelle aree comuni.
attività i) creazione di un modello di velocità per la Pianura Padana (proponente Malagnini)
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attività ii) campo di stress attivo in Pianura Padana e confine Calabro-Lucano (proponente
Mariucci)
attività iii) analisi di depositi di liquefazione nell’area del terremoto Emiliano 2012
(proponente De Martini)
attività iv) deformazione e potenziale sismico dell’area di confine Calabro-Lucano da dati
geodetici (proponente D’Agostino)
attività v) caratterizzazione di faglie attive e di effetti cosismici nell’area di confine CalabroLucano (proponente Cinti)
attività vi) investigazioni paleosismologiche e geomorfotettoniche nell’area del terremoto
Emiliano 2012 (proponente Galadini)
attività vii) Contributo geodetico alle conoscenze sismotettoniche del Sannio (proponente
Sepe)
3a.1 Stato dell'arte
i) creazione di un modello di velocità per la Pianura Padana:
L’importanza della definizione di un modello di velocità per lo studio delle sorgenti
sismiche del bordo esterno dell’ Appennino Settentrionale è chiara a tutti. La presenza dei
sedimenti della Pianura Padana rende particolarmente difficoltosa sia la localizzazione
ipocentrale degli eventi che si verificano nella zona (con particolare riferimento alla
profondità degli eventi), sia la corretta definizione della magnitudo momento (le ampiezze
dello spostamento del terreno sono proporzionali al momento sismico diviso il cubo della
velocità delle onde) e la geometria dei meccanismi di frattura.
Per il calcolo delle curve di dispersione delle velocità di gruppo delle onde di superficie
(Love e Rayleigh) si rimanda ai lavori di Malagnini (1996) e Malagnini et al. (1997, 1996,
1995). La tecnica di base è quella dei phase-matched filters di Herrin e Goforth (1977).
Una recente e completa applicazione delle tecniche che intendiamo utilizzare è descritta in
Herrmann, Malagnini e Munafò (2011). Per la definizione del modello di velocità della
regione ed inversione dei tensori momento per gli eventi del data set, il lettore è rimandato
alla documentazione del pacchetto “Computer Programs in Seismology” di Robert B.
Herrmann (http://www.eas.slu.edu/eqc/eqccps.html), ed al lavoro di Herrmann, Malagnini
e Munafo’ (2011), realizzato dopo la sequenza de L’Aquila.
ii) campo di stress attivo in Pianura Padana e confine Calabro-Lucano:
La conoscenza dettagliata dell’orientazione e grandezza degli sforzi esistenti nella crosta
terrestre permette di valutare quali strutture attive sono più predisposte a muoversi e quali
sono le orientazioni di eventuali nuove, rappresentando un contributo fondamentale nella
definizione della pericolosità sismica di un’area. Il database aggiornato del campo di stress
attivo in Italia (Montone et al., 2012), considerando i dati di qualità migliore, comprende:
186 dati derivanti dall’analisi di breakout nei pozzi profondi, 278 da meccanismi focali di
terremoti con M>4.0, 23 dall’inversione di dati di sequenze sismiche e 11 da faglie attive.
Ma c’è ancora necessità di effettuare analisi ulteriori nel caso si vogliano dettagli in aree
particolari.
iii) analisi di depositi di liquefazione nell’area del terremoto Emiliano 2012:
La sequenza sismica del maggio-giugno 2012 dell’Emilia ha confermato come la Pianura
Padana sia particolarmente esposta al fenomeno della liquefazione cosismica, segnalato
anche per alcuni terremoti storici nell’area padana, come ad esempio quello del 1570 di
Ferrara, del 1802 di Soncino e del 1901 di Salò (Galli P., 2000).
6
La grande quantità di siti con liquefazione cosismica legata agli eventi del maggio-giugno
2012 (EMERGEO W.G, 2012 rapporto interno) ci offre un’opportunità unica di affinare le
nostre conoscenze e metodologie per la caratterizzazione del fenomeno liquefazione.
La potenzialità di questi studi è chiaramente evidenziata nella ricostruzione della storia
sismica della New Madrid zone (Tuttle et al., 2002) e negli studi in corso nelle piane
costiere del Giappone e della Nuova Zelanda colpite dai noti terremoti del 2011. In Italia, ci
sono lavori recenti sulle paleoliquefazioni in piane costiere della Puglia e della Sicilia (De
Martini et al., 2003: Guarnieri et al., 2009) cosi come in piane alluvionali, come la valle
dell’Aterno colpita dal terremoto de L’Aquila del 2009 (De Martini et al., 2012).
iv) deformazione e potenziale sismico dell’area di confine Calabro-Lucano da dati
geodetici:
Il confine calabro-lucano e l'area del Pollino sono da tempo noti in letteratura per l'assenza
di forti (M>6) terremoti storici (Rovida et al., 2011) che caratterizzano invece la fascia di
sismicità che segue le massime elevazioni dell'Appennino meridionale e la Calabria
(D'Agostino et al., 2011). Questa caratteristica, insieme alle evidenze paleosismologiche di
tettonica attiva, ha suggerito che quest'area costituisse quindi un “gap” sismico (Cinti et al.,
1997; Michetti et al., 1997) in cui la deformazione accumulata non è stata rilasciata in
tempi sufficientemente prossimi a noi per essere conservata nei documenti storici. Studi
più recenti (Sabadini et al., 2009) hanno proposto, sulla base di dati InSAR e misure
episodiche GPS, un comportamento per creeping transiente della faglia del Pollino con
velocità di slip localmente maggiori della sua velocità (geologica) a lungo-termine. La
disponibilità di dati GPS in continuo appare particolarmente importante per verificare
l'ipotesi di comportamento a regime transiente della faglia del Pollino, definirne lo stato di
deformazione ed analizzarne le implicazioni in termini di potenziale sismico.
v) caratterizzazione di faglie attive e di effetti cosismici nell’area di confine CalabroLucano:
Il settore immediatamente a sud ed a nord del Massiccio del Pollino è caratterizzato da un
potenziale sismogenetico importante legato alla presenza di faglie attive ravvicinate.
Quest’area è nota in letteratura per l'assenza di forti (M>6) terremoti storici (Rovida et al.,
2011) che caratterizzano invece la fascia di sismicità che segue le massime elevazioni
dell'Appennino meridionale e la Calabria (D'Agostino et al., 2011). Tale caratteristica,
insieme alle evidenze paleosismologiche di tettonica attiva, ha suggerito che questa
regione costituisse quindi un “gap” sismico (Cinti et al., 1997; Michetti et al., 1997) in cui la
deformazione accumulata non è stata rilasciata in tempi sufficientemente prossimi a noi
per essere conservata nei documenti storici, così ponendola tra le zone più calde della
Penisola dal punto di vista della pericolosità sismica. Il versante calabro del Massiccio del
Pollino è paradigmatico da questo punto di vista. Infatti, esso è interessato dalla faglia del
Pollino estesa in direzione ca EW (Michetti et al., 1997), e dalla faglia di Castrovillari con
direzione ca NS (Cinti et al., 1995; 2002). Entrambe le strutture sono state riconosciute
come sismogenetiche grazie a studi paleosismologici e geomorfologici condotti nel 1997, i
quali hanno evidenziato l’occorrenza di eventi di fagliazione superficiale in epoca
medioevale, sebbene fonti storiche non riportino alcun evento di elevata magnitudo
attribuibile a queste sorgenti. L’interesse si accentua anche per l’attività sismica recente
(Maggio 2012) che ha registrato un incremento proprio in prossimità dell’abitato di
Castrovillari con un picco di M4.3. La seconda area di studio si localizza immediatamente
a nord del Massiccio del Pollino. Il suo potenziale sismogenetico è sicuramente meno
definito, e più dibattuto è il riconoscimento e parametrizzazione della struttura attiva.
Anche in questo caso, l’attenzione verso questo settore si è accentuata di recente
7
essendo stato interessato da una sequenza sismica iniziata a novembre del 2011, con
magnitudo prossima a 4.
vi) Investigazioni paleosismologiche e geomorfotettoniche nell’area del terremoto Emiliano
2012:
Per quanto concerne il settore Ferrarese-Modenese, le informazioni sulle caratteristiche
sismogenetiche, riportate nel database DISS (Basili et al., 2008), evidenziano una sola
sorgente individuale (Mirandola) e due “composite sources”, cioè poligoni tracciati in base
alle indicazioni strutturali, che includono più sorgenti individuali non definibili in dettaglio.
Inoltre, è da notare che non risulta siano stati avviati in passato studi paleosismologici. Per
quanto concerne le potenzialità di questo approccio, è noto che in caso di attivazione di
sorgenti da thrust ciechi in occasione di forti terremoti si registra il sollevamento di un
settore allungato parallelamente all’andamento della faglia inversa sepolta. In casi di
questo tipo è possibile che al processo di inarcamento si accompagni fagliazione
secondaria di estradosso (tipicamente estensionale) (es. Galadini et al., 2012). Questo
tipo di dislocazione è stato osservato inequivocabilmente in occasione di terremoti con
magnitudo più elevata di quelle degli eventi sismici della sequenza ferrarese-modenese, a
esempio nel caso di El Asnam del 1980 (Philip e Meghraoui, 1983). In area italiana,
all’integrale di lungo periodo di fenomeni di questo tipo è stata attribuita l’evoluzione del
settore sommitale del Monte Baldo, tra Veneto e Trentino (Galadini et al., 2001) e a singoli
o ad alcuni episodi di dislocazione cosismica quanto osservato in inedite trincee
paleosismologiche realizzate lungo la faglia attiva di Colle Villano, appartenente al sistema
di Susans-Tricesimo in Friuli (Falcucci et al., 2011) e in scavi in corrispondenza del rilievo
del M. Netto in provincia di Brescia (Livio et al., 2009). In caso di fratturazione di
estradosso, da considerarsi quindi come dislocazione cosismica secondaria, è possibile
che scavi di idonea lunghezza consentano di individuare tracce di analoghi episodi
avvenuti nel passato. In questo caso, data la relazione, definita a priori, tra fratturazione e
sorgente sismogenetica, sarebbe in teoria possibile derivare indicazioni sulla ricorrenza
dell’attivazione di una medesima sorgente. E’ evidente, in tutto ciò, l’aspetto quasi
pionieristico dell’approccio paleosismologico proposto. Tuttavia, l’ipotesi di lavoro nasce a
valle delle già citate positive esperienze di indagine paleosismologica relative
all’espressione superficiale di thrust ciechi nella regione friulana. Su tali basi, è lecito
coltivare un moderato ottimismo sull’esito delle ricerche proposte.
vii) Contributo geodetico alle conoscenze sismotettoniche del Sannio
I Monti del Sannio, ad est del massiccio del Matese, rappresentano il settore della catena
appenninica che degrada ad E verso la Fossa Bradanica. L’area è stata interessata in
epoca storica da numerosi eventi sismici distruttivi I≥IX MCS (Cubellis et al., 2005) e, più
recentemente da eventi isolati e da sequenze sismiche di bassa energia (max Ml=4.1, nel
1997 al confine tra le province di Benevento e Campobasso). Le distribuzioni epicentrali
delle sequenze sismiche di bassa energia mostrano allineamenti prevalentemente in
direzione anti-appenninica e quindi l'attivazione di strutture trasversali in direzione NE-SW
che raccorderebbero faglie adiacenti con direzione NW-SE, responsabili dei terremoti
distruttivi nell’area (1688, 1732 e 1805). Il ruolo della sismicità localizzata in
corrispondenza delle faglie con direzione NE-SW e l'eventuale correlazione spaziotemporale con l'attivazione delle faglie in direzione NW-SE sono tuttora materia di dibattito
e oggetto di specifiche analisi. Al fine di contribuire alla definizione delle caratteristiche
sismotettoniche dell’area, la cui conoscenza non è ancora soddisfacente, risulta essere di
notevole interesse lo studio delle deformazioni statiche nei periodi intersismici, come
quello che stiamo attraversando nelle aree del Sannio e dell’Irpinia.
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La rete GPS discreta esistente nell’area Sannio-Matese è la S.A.G.NET costituita da circa
40 vertici 3D, di cui il 90% è materializzato su roccia con una monumentazione realizzata
con sistema di autocentramento forzato 3D (Sepe et al. 2009) e si sviluppa tra le province
di Campobasso, Caserta, Isernia e L’Aquila, con una maglia media di circa 7 km. Scopo
principale della rete S.A.G.NET (alla cui realizzazione ha contribuito la U.R. 3.4 del
Progetto S2-DPC, 2005-2007) è di poter disporre nell’area di stazioni di rilevamento GPS
che per distribuzione, densità ed affidabilità siano idonee per lo studio della deformazione
crostale regionale. Di tutti i vertici sono state realizzate dettagliate schede monografiche. Il
database attuale si compone di dati relativi alle 4 campagne di misura effettuate nel
periodo 2002-2009 oltre ai dati delle stazioni GPS della rete RING INGV ricadenti nell’area
oggetto di studio.
3a.2 Obiettivi
i) creazione di un Modello di velocità per la Pianura Padana:
Creazione di un modello di velocita’ della Pianura Padana per la determinazione routinaria
di soluzioni focali complete.
ii) campo di stress attivo in Pianura Padana e confine Calabro-lucano:
Si propone di incrementare la conoscenza dello stato di stress nella Pianura Padana e
nella zona di confine Calabro-Lucano, soprattutto riguardo le orientazioni dello sforzo
(distribuzione sia areale che in profondità) ma anche, ove possibile, valutando
quantitativamente almeno una componente del tensore.
iii) analisi di depositi di liquefazione nell’area del terremoto Emiliano 2012:
Lo studio della liquefazione che ha caratterizzato la sequenza sismica del 2012 in Emilia è
di grande rilievo per: a) la definizione delle aree a maggiore o minore grado di pericolosità
da liquefazione e b) la ricerca delle tracce di paleoliquefazioni.
Obiettivo principale è il riconoscimento, la caratterizzazione e la datazione di
paleoliquefazioni. Questo obiettivo è di interesse per tutte le aree di pianura in zone
sismicamente attive ma, in una prima fase, sarà raggiunto focalizzando le ricerche su:
- riconoscimento e datazione degli eventi di liquefazione che predatano quelli del 1570 e
2012 nella Pianura Emiliana, ed eventuale correlazione con paleosismicità.
iv) deformazione e potenziale sismico dell’area di confine Calabro-Lucano da dati
geodetici:
Obiettivo di questo progetto di ricerca è di quantificare lo stato di deformazione tettonica
attiva nell’area del Pollino, riconosciuto in letteratura come “gap usando misure GPS in
continuo alle stazioni disponibili con almeno due anni di osservazioni.
v) caratterizzazione di faglie attive e di effetti cosismici nell’area di confine CalabroLucano:
-Riconoscimento dell’espressione in superficie a scala locale e regionale dei lineamenti
attivi
-Definizione dei parametri geometrici delle faglie e scansione temporale dell’attività a
medio e lungo termine
-Riconoscimento ed analisi di fenomeni sismo-indotti, tipo sismiti
-Analisi del record storico e approccio archeosismologico per individuare effetti di intenso
scuotimento nell’area
-Vincolo cronologico di paleoterremoti e/o paleoliquefazioni con datazioni assolute.
9
vi) Investigazioni paleosismologiche e geomorfotettoniche nell’area del terremoto Emiliano
2012:
Incremento delle conoscenze sul comportamento sismogenetico delle sorgenti ferraresi,
soprattutto in riferimento all’aspetto cruciale della ricorrenza, e alla loro segmentazione.
Ciò porterà all’aggiornamento del quadro sismotettonico che, attualmente, è da
considerarsi lacunoso.
vii) Contributo geodetico alle conoscenze sismotettoniche del Sannio
L’analisi dei dati ottenuti dal GPS consente di ottenere una buona risoluzione del campo
deformativo e la produzione della mappa di velocità relativa al periodo 2002-2012 per i
vertici che hanno una serie temporale con almeno tre misure. Inoltre, in considerazione
delle notevoli dimensioni dell’area oggetto di studio, l’integrazione GPS-PSInSAR
permetterà di indicare le zone a maggior deformazione ed una definizione dello strain-rate
agente.
3a.3 Attività
i) creazione di un Modello di velocità per la Pianura Padana:
Creazione di un modello di velocita’ per la Pianura Padana adatto all’inversione delle
forme d’onda broadband:
a) Creazione di un data set di forme d’onda degli eventi principali della sequenza di
Ferrara;
b) utilizzo della Multiple Filter Technique (MFT) per la misurazione delle velocità di gruppo
delle onde di superficie lungo percorsi caratteristici in Pianura Padana;
c) riconoscimento del modo di propagazione ed inversione per la struttura di velocità;
d) validazione del modello e calcolo delle soluzioni focali (Mw e geometria focale) degli
eventi più importanti della sequenza.
ii) campo di stress attivo in Pianura Padana e confine Calabro-lucano:
Verranno revisionati dati analizzati in precedenza per estrarne informazioni di maggior
dettaglio e saranno effettuate nuove analisi, compatibilmente con i tempi di reperimento
dei dati. Il confronto di questa analisi con altri dati a disposizione permetterà di vincolare
meglio e interpretare criticamente i risultati ottenuti, mettendo in luce eventuali variazioni
delle orientazioni di sforzo con la profondità. Inoltre, ove possibile, saranno analizzati altre
misure in foro (e.g. sonic log) che permetteranno di effettuare stime sulla grandezza della
componente verticale di sforzo. Potranno essere costruite mappe di interpolazione delle
orientazioni di sforzo per aree, che permetteranno di omogeneizzare le informazioni e
avere valutazioni affidabili anche nelle zone con minor densità di dati.
iii) analisi di depositi di liquefazione nell’area del terremoto Emiliano 2012:
a) Revisione ed interpretazione del rilievo delle liquefazioni del 2012
b) Revisione ed interpretazione del dato storico esistente nell’area sulle liquefazioni
c) Analisi geomorfologica di dettaglio dell’area epicentrale della sequenza 2012
d) Selezione siti e apertura di trincee e sondaggi esplorativi superficiali
e) Caratterizzazione e datazione eventi liquefazione tramite analisi di laboratorio.
iv) deformazione e potenziale sismico dell’area di confine Calabro-Lucano da dati
geodetici:
Stima geodetica dei tassi di deformazione tettonica nell'area del Pollino. Tale attività sarà
svolta in due fasi:
10
-Processamento dati GPS stazioni in continuo ed analisi serie temporali GPS
-Elaborazione del campo di strain rate e definizione tassi di accumulo
v) caratterizzazione di faglie attive e di effetti cosismici nell’area di confine CalabroLucano:
-Revisione dati acquisiti in campagne precedenti e non presenti necessariamente in
letteratura
-Attività di campagna per prospezioni geofisiche (sondaggi, ER, GPR) e scavi
paleosismologici al fine di analizzare la struttura nel sottosuolo
-Analisi di fenomeni sismo-indotti, tipo sismiti (es. la Piana di Sibari per le sue
caratteristiche può essere interessata da tali fenomeni; Cucci, 2005)
-Revisione ed interpretazione del dato storico e approccio archeosismologico per
individuare effetti di intenso scuotimento nell’area (tra i quali paleoliquefazioni) e su siti
archeologici nell’intorno delle sorgenti sismogenetiche (siti: Sibari, Metaponto, Policoro
sullo Ionio)
- Acquisizione di dati topografici ad alta risoluzione (es. terrestrial Lidar, Total Station) per
geomorfologia quantitativa alla scala della scarpata di faglia e delle anomalie sul
paesaggio
-Campionamenti per datazioni assolute di depositi al fine di vincolare l’età di
paleoterremoti o paleoliquefazioni
-Analisi e interpretazione dati in un quadro complessivo per la definizione del potenziale
sismogenetico dell’area.
vi) Investigazioni paleosismologiche e geomorfotettoniche nell’area del terremoto Emiliano
2012:
Indagini paleosismologiche mediante realizzazione di trincee geognostiche in siti ove è
stata osservata fratturazione cosismica in superficie con o senza emissione di sabbie
durante la sequenza sismica di maggio-giugno 2012. Indagini geomorfologiche finalizzate
alla definizione di un dettagliato schema paleoidrografico relativo al Pleistocene superioreOlocene e integrazione delle informazioni geologiche con dati archeologici in grado di
fornire informazioni sulla quota dei livelli di frequentazione del passato.
vii) Contributo geodetico alle conoscenze sismotettoniche del Sannio
- Sopralluogo vertici esistenti (settembre 2012);
-N° 1 Campagna di misure (ottobre 2012);
-Elaborazione dati GPS; (Febbraio 2013);
-Elaborazione dati PSInSAR; (Marzo 2013);
-Integrazione dati GPS - PSInSAR (Giugno 2013);
3a.4 Metodologia
i) creazione di un Modello di velocità per la Pianura Padana:
L’importanza della definizione di un modello di velocità per lo studio delle sorgenti
sismiche del bordo esterno dell’ Appennino Settentrionale è chiara a tutti. La presenza dei
sedimenti della Pianura Padana rende particolarmente difficoltosa sia la localizzazione
ipocentrale degli eventi che si verificano nella zona (con particolare riferimento alla
profondità degli eventi), sia la corretta definizione della magnitudo momento (le ampiezze
dello spostamento del terreno sono proporzionali al momento sismico diviso il cubo della
velocita’ delle onde) e la geometria dei meccanismi di frattura.
11
La sequenza sismica di Ferrara e Mirandola ha generato un’imponente mole di dati
broadband di altissima qualità che verranno utilizzati per lo studio della dispersione delle
onde di superficie e per la successiva inversione delle curve di dispersione ottenute
(velocità di gruppo). La tecnica di base è quella dei phase-matched filters di Herrin e
Goforth (1977). Una recente e completa applicazione delle tecniche che intendiamo
utilizzare è descritta in Herrmann, Malagnini e Munafò (2011).
ii) campo di stress attivo in Pianura Padana e confine Calabro-lucano:
Riguardo le orientazioni degli sforzi sul piano orizzontale verrà utilizzata l’analisi di
breakout nei pozzi profondi. I breakout sono uno degli indicatori di stress attivo più
attendibili e forniscono informazioni a profondità complementari a quelle indagate con i
dati dei meccanismi focali e di faglie attive affioranti. Il metodo è ormai ben conosciuto e si
avvale di misurazioni effettuate nel corso di perforazioni profonde per ricavarne
informazioni sull’orientazione della componente di sforzo orizzontale. Si possono utilizzare
dati acquisiti da strumenti orientati quali dipmeter (e.g. SHDT, HDT) o altri che forniscono
“immagini” del foro (e.g. FMI, BHTV).
iii) analisi di depositi di liquefazione nell’area del terremoto Emiliano 2012:
Il caso della Pianura Emiliana sarà usato per affinare le tecniche di studio di identificazione
e di caratterizzazione di liquefazioni. La geomorfologia (analisi foto aeree, immagini
satellite, termiche ecc) e la ricerca storica, oltre al rilievo completo degli effetti del 2012,
saranno alla base della scelta dei siti di liquefazione da investigare; carotaggi superficiali e
trincee esplorative saranno utilizzati per lo studio delle stratigrafie e delle strutture
deformative (si veda De Martini et al. 2012 per maggiori dettagli). Diverse analisi di
laboratorio (sedimentogia, proprietà fisiche e chimiche dei sedimenti, analisi
microstrutturali ecc.) saranno usate per la caratterizzazione dei sedimenti. La stima dei
ratei di sedimentazione e la datazione di eventuali evidenze di liquefazione del passato
saranno basati principalmente su radionuclidi Pb210 e Cs137, radiocarbonio, OSL e
paleomagnetismo (var. secolare).
iv) deformazione e potenziale sismico dell’area di confine Calabro-Lucano da dati
geodetici:
In questo progetto verrano usate le serie temporali delle stazioni GPS permanenti con
almeno due anni di osservazioni, per determinare il campo di velocità in un sistema di
riferimento eurasiatico. Questo campo di velocità verrà successivamente utilizzato per
ricavare il campo di deformazione e lo strain rate accumulato sulle principali strutture
sismogenetiche. Il campo di velocità intersismico verrà modellato in termini di dislocazioni
sepolte per ricavare in maniera diretta lo slip rate (tasso accumulo di deformazione) per le
strutture in esame.
v) caratterizzazione di faglie attive e di effetti cosismici nell’area di confine CalabroLucano:
-Prospezioni geofisiche (sondaggi, ER, GPR) e scavi paleosismologici
-Approccio storico e archeosismologico
-Geomorfologia quantitativa da dati topografici ad alta risoluzione (es. terrestrial Lidar,
Total Station)
-Datazioni assolute di depositi, la cui tecnica varierà a seconda del deposito da datare (es.
C14, OSL, Cl36, Ar/Ar).
vi) Investigazioni paleosismologiche e geomorfotettoniche nell’area del terremoto Emiliano
2012:
12
-Realizzazione di trincee paleosismologiche
-Indagini geomorfologiche finalizzate alla definizione di un
paleoidrografico
-Integrazione delle informazioni geologiche con dati archeologici.
dettagliato
schema
vii) Contributo geodetico alle conoscenze sismotettoniche del Sannio
La tecnica che si intende utilizzare per la determinazione delle deformazioni nell’area del
Sannio è quella del GPS con acquisizione dati in modalità statica. La prima fase del lavoro
riguarderà la verifica dello stato attuale dei vertici della rete SAGNet e la validazione dei
dati disponibili con l’aggiornamento delle monografie, procedendo anche all’installazione di
nuovi vertici GPS 3D laddove risultassero distrutti o non misurabili. Successivamente,
avendo a disposizione i dati RING INGV, la SAGNet sarà rimisurata agganciandola alle
reti GPS esistenti in Irpinia, a Sud, alla rete CA.Geo.Net a Nord (Anzidei et al., 2008) e a
Nord-Est alla rete GPS di Bojano (CB) (Dolce et al., 2008).
I dati relativi all’intero database (2002-2012) saranno processati con il software scientifico
Bernese 5.0 secondo i più recenti standard IGS ed adottando le strategie di analisi
maggiormente utilizzate [Sepe et al., 2009]. Inoltre, il dato puntuale del GPS potrà essere
integrato dal dato areale derivante dall’applicazione della tecnica PSInSAR al fine di avere
un quadro deformativo completo. Infatti, la possibilità di post-processare ed analizzare dati
SAR interferometrici, già disponibili a copertura del territorio della regione Campania
relativamente ai periodi 1992-2001 (Satellite ERS) 2003-2007 (Satellite Radarsat) [Vilardo
et al., 2009], ed i dati SAR a minore risoluzione spaziale ma a copertura dell'intero
territorio nazionale acquisiti dal satellite Envisat nel periodo 2000-2008 ed elaborati
nell'ambito delle attività del Piano Straordinario del Telerilevamento del MATTM,
permetterà la produzione di mappe di deformazione verticale ed Est-Ovest che andranno
ad integrare ed arricchire le informazioni prodotte dall'analisi delle misure GPS.
3a.5 Cronoprogramma
I anno
Fase
Semestre
1
2
Attività i)
Creazione del data base delle forme d’onda;
Analisi MFT
Inversione e validazione del modello di velocità
X
Produzione delle soluzioni focali per un certo numero di eventi che
soddisfano i requisiti necessari all’inversione
Attività ii)
Revisione dati di stress esistenti; selezione e reperimento dati per
nuove analisi
Elaborazione dei nuovi dati; confronto con altri dati e interpretazione
Attività iii)
Revisione ed interpretazione del rilievo delle liquefazioni del 2012
Revisione ed interpretazione del dato storico esistente nell’area sulle
liquefazioni
Analisi geomorfologica di dettaglio dell’area epicentrale della sequenza
2012
Selezione siti e apertura di trincee e sondaggi esplorativi superficiali
Caratterizzazione e datazione eventi liquefazione tramite analisi di
13
X
X
X
X
X
laboratorio
Attività iv)
processamento dati GPS stazioni in continuo ed analisi serie temporali
GPS
X
Elaborazione del campo di strain rate e definizione tassi di accumulo
intersismico sulle faglie attive
Attività v)
Revisione dati
Revisione ed interpretazione del dato storico e approccio
archeosismologico
Indagini di campagna, prospezioni geofisiche, scavi e campionamenti
Analisi di fenomeni sismo-indotti
Acquisizione di dati topografici ad alta risoluzione
X
X
Analisi e interpretazione dati in un quadro complessivo
X
X
Attività vi)
Realizzazione di tre trincee paleosismologiche
Redazione di una mappa geomorfotettonica prototipale
X
Realizzazione di una trincea paleosismologica
Elaborazione dei dati acquisiti
X
Attività vii)
Sopralluogo vertici esistenti
N° 1 Campagna di misure su vertici della rete SAGNet
X
Elaborazione dati GPS (SAGNet + RING)
Elaborazione dati PSInSAR
Integrazione dati GPS PS-InSAR
X
X
3b. English version
3b.1 State of the art
i) Creation of a Velocity Model for the Po Plain:
Defining the regional velocity structure of the crust represents a necessary step for a study
of the seismogenic sources of the external border of the Northern Apennines. The thick
sediments of the Po flood plain make particularly difficult both the location of seismic
sources and the correct estimation of the moment magnitude, and the correct geometry of
the fault motion. For the calculation of the dispersion curves for the group velocity of Love
and of Rayleigh waves, the technique is that described by Herrin and Goforth (1977).
Studies describing such kind of applicatios are those by di Malagnini (1996) and Malagnini
et al. (1997, 1996, 1995). A recent application is that by Herrmann, Malagnini, and Munafo’
(2011). About the definition of a velocity structure, the reader is referred to the Tutorial to
the package named: “Computer Programs in Seismology” by Robert B. Herrmann
(http://www.eas.slu.edu/eqc/eqccps.html), and to the paper by Herrmann, Malagnini and
Munafò (2011). The latter describes the L’Aquila seismic sequence.
ii) Contemporary stress field in the Po Plain and Calabria-Lucania region:
A detailed knowledge of stress orientation and magnitude in the earth crust allow
estimating the active structure more favourable to move and the orientation of new ones,
representing a fundamental contribution in defining the seismic hazard of a region. The
14
update Italian database of active stress field (Montone et al., 2012), concerning the best
quality data, consist of: 186 borehole breakouts in deep wells, 278 earthquake focal
mechanisms (M>4.0), 23 inversions of seismic sequences, 11 active faults. Nevertheless,
further analysis still need to detail specific areas of interest.
iii) analysis of liquefactions in the area of 2012 Emilia earthquake:
The may-june 2012 seismic sequence in Emilia region confirmed how the Po Plain is
particularly prone to coseismic liquefaction phenomena, mentioned also for some historical
earthquakes of the area, like the Ferrara 1570, Soncino 1802 and Salò 1901 events (Galli
P., 2000). The huge amount of data on coseismic liquefaction related to the may-june
2012 events (EMERGEO W.G, 2012 internal report) offers a unique opportunity to refine
our knowledge and methodologies to characterize the liquefaction phenomena.
The potential of these studies is clearly highlighted by the New Madrid zone seimic history
reconstruction (Tuttle et al., 2002) and by ongoing studies on the coastal plains of Japan
and New Zealand, hit by the well known 2011earthquakes . In Italy, recent papers on
paleoliquefactions include the coastal plains of Puglia and Sicilia regions (De Martini et al.,
2003: Guarnieri et al., 2009) as well as alluvial plais, like the Aterno River Valley hit by the
2009 L’Aquila earthquake (De Martini et al., 2012).
iv) deformation and seismic potential in the Calabria-Lucania border area from geodetic
data:
The Calabria-Lucania border and the Pollino area are well-known for the absence of large
(M > 6) historical earthquakes (Rovida et al., 2011) that characterize the recent history of
large part of Southern Apennines and Calabria. This evidence, together with the
paleoseismological investigations (Cinti et al., 1997), thus point the Pollino area as a
seismic gap where seismic events have not released tectonic strain in sufficiently recent
times. Recent studies (Sabadini et al., 2009) based on InSAR and GPS, suggest that the
Pollino fault is characterized by transient creep with slip rates episodically higher than the
long-term value. The availability of continuous GPS stations offer the opportunity to
investigate the state of tectonic activity in this area and obtain robust estimates on the rate
of seismic moment accumulation available to be released in future seismic events.
v) characterization of the active faults and of coseismic effects in the Calabria-Lucania
border area:
The area just south and north of the Pollino Range is characterized by a high seismogenic
potential associated to the presence of closely-spaced active faults. This area is known as
a seismic gap, based on paleoseismological evidence and on the absence of large
historical earthquake (M>6) in the seismic catalog. Then, it is considered among one of the
most hazardous zone of the Peninsula. The Calabrian side of the Pollino range includes
the Castrovillari and Pollino faults. Both faults were recognized as active faults based on
paleoseismic and geomorphic studies in 1997 that shed light on the occurrence of surface
faulting events in medioeval time, whose traces are not reported in the historical sources.
Moreover, on May 2012 there was an increase of the seismicity with a M4.3 event
occurred close to Castrovillari village. The second area of study is located just north of the
Pollino Range. Its seismogenic potential is surely less defined and the recognition and
characterization of the active fault is debated. Also in this area, a seismic swarm occurred
in 2011 with magnitude close to 4.
vi) palaeo-seismological and geomorphotectonic investigations in the area of the 2012
Emilia earthquake:
15
As far as the Ferrara-Modena sector is concerned, the information about the seismogenic
characteristics reported on the DISS database show the presence of an individual
seismogenic source (Mirandola) and of two “composite-sources”, that is, polygons that are
drawn basing on structural evidence and that include a number of individual sources not
defined in detail. Moreover, it is worth noting that paleoseismological investigations have
not been carried out in this area to date. As for the potential of the proposed approach, the
activation of blind thrust faults during large magnitude earthquakes determines the uplift of
a region paralleling the buried tectonic structure. In such cases, the bending may
determine the occurrence of secondary, extrados surface faulting (typically extensional)
(e.g. Galadini et al., 2012). This kind of displacement has been unequivocally observed
during seismic events of magnitudes larger than those of the Ferrara-Modena seismic
sequence, as in the case of El Asnam, 1980 (Philip e Meghraoui, 1983). In the Italian
case, the structural and geomorphic characteristics of the uppermost portion of Mt. Baldo
(located between the Veneto and Trentino Alto Adige regions) are considered as the result
of the long-term evolution of such structural processes (Galadini et al., 2001); whereas the
evidence collected by means of unpublished paleoseismological investigations performed
along the Colle Villano active thrust fault (pertaining to the Susans-Tricesimo fault system,
in the Friuli region) (Falcucci et al., 2011) as well as the observations performed along the
Mt. Netto anticline (in the Brescia province, in northern Italy) (Livio et al., 2009) can be
related to the occurrence of a single or few episodes of extrados surface faulting. In the
case of extrados faulting – which has to be considered as secondary, coseismic
displacement – excavations of adequate length may allow to identify the “traces” of
displacement events occurred in the past. Hence, assuming an a priori relation between
fractures and seismogenic source movements, information about the recurrence interval of
activation of the considered seismogenic structure may be therefore achieved. What
exposed above highlights the almost pioneering vision of the proposed paleoseismological
approach, although it derived from the successful experiences of the above mentioned
paleoseismological investigations performed along the surface expression of blind thrust in
the Friuli region. On these bases, we foster optimism about the success of the proposed
studies.
vii) Geodetic contribution to understanding the Sannio seismotectonics
The Sannio mountains, mainly composed of terrigenous deposits, are located to the East
of the Matese Chain and represent the sector of the Apennine Chain, sloping gently to the
East toward the Bradanica pit.The area has been interested in historical times by several
destructive earthquakes of intensity I≥IX MCS [Cubellis et al., 2005] and most recently by
isolated events and seismic sequences of low energy (ML = 4.1 occurred on March 19
1997 on the border between the provinces of Benevento and Campobasso). The
distributions of epicentral seismic sequences of low energy (M ≤ 4.0) show alignments
predominantly in the anti-Apennine direction suggesting the activation of active faults in
the NE-SW direction. These structures transverse faults link up with adjacent Apennine
direction (NW-SE) in charge of highly destructive earthquakes such as those that occurred
in 1688, 1732 and 1805. The role of seismicity located in correspondence of NE-SW faults
and the possible space-time correlation with the activation of the faults in the direction NWSE are still a matter of discussion and the subject of specific analyzes. In order to define
the seismotectonic characteristics of the area appears to be of considerable interest to
study the static deformation during interseismic period, like the one we are experiencing in
the Sannio and Irpinia. The existing discrete GPS network is the SAGNET; it consists of
about 40 GPS 3D vertices, of which 90% of the 3D vertices are materialized in the rock, by
self-centering forced 3D system [Sepe et al. 2009] developing among the provinces of
Campobasso, Caserta and Isernia and L ' Aquila, with average baselines of about 7 km.
16
The SAGNET took place in 2007, integrating and expanding networks built under other
science projects since the mid-90s [Cubellis et al., 1995], and develops. The main purpose
of the SAGNET (supported by S2-DPC, 2004-2006 Project, RU 3.4) is to have available of
an enough number of GPS stations so to cover the whole area and carry out an
appropriate study of the regional deformation. For each vertex there is a detailed
monographic. The database consist of data related to the 4 surveys carried out in the
period 2002-2009 and the Continous GPS data from the RING stations covering the
Sannio area.
3b.2 Goals
i) Creation of a Velocity Model for the Po Plain:
Obtaining the shallow crustal structure of the Po Plain, in order to be used for earthquake
moment tensor studies.
ii) Contemporary stress field in the Po Plain and Calabria-Lucania region:
We propose to increase the knowledge about active stress field in the Po Plain and the
Calabria –Lucania region, concerning stress orientations (areal and depth distribution) but
also, where possible, evaluating the magnitude of at least a component of the stress
tensor.
iii) analysis of liquefactions in the area of 2012 Emilia earthquake:
The study of the liquefactions characterizing the 2012 Emilia seismic sequence is
particularly important to: a) define the areas with high, medium or low liquefaction hazard,
b) find evidence for paloliquefactions.
The main goal is the recognition, characterization and dating of paloeliquefactions. This
target is of interest for all the alluvial plains located in seismically active areas but, in a first
stage, our research will focus on:
- recognition and dating of liquefaction events predating those related to the 1570 and
2012 in the Emilia area, and correlation to earthquakes of the past
iv) deformation and seismic potential in the Calabria-Lucania border area from geodetic
data:
The goal of this project is to provide robust estimates of tectonic strain rate in the Pollino
area. We will obtain estimates of accumulated strain on seismogenetic structures in the
Pollino area, a well known “seismic gap” between Southern Apennines and Calabria, using
continuous GPS measurements with at least two years pf continuous GPS measurements.
v) characterization of the active faults and of coseismic effects in the Calabria-Lucania
border area:
-Recognition of the surface expression at local and regional scale of the active lineaments
-Definition of the geometric parameters of the faults and temporal behaviour in the medium
and long term
-Recognition and analysis of the earthquake-induced effects, such as seismites
-Analysis of the historical record and archaeoseismological approach to evidence the high
seismic shaking effects in the area
-Chronological constraints of palaeo-earthquakes and/or palaeoliquefactions with absolute
dating techniques.
vi) palaeo-seismological and geomorpho-tectonic investigations in the area of the 2012
Emilia earthquake:
17
Improvement of the knowledge on the seismogenic sources of the Ferrara Arc, particularly
on the issue of the recurrence time and the segmentation. An update of the presently
unconclusive seismotectonic framework is expected.
vii) Geodetic contribution to understanding the Sannio seismotectonics
The analysis of the data obtained from the GPS allows to obtain a good resolution of the
deformation field and the production of the Velocity Field Map relative to the period 20022012 for the vertices which have a time series with at least three measures. Moreover, in
view of the considerable area size, integrating GPS - PSInSAR We could show the areas
in greatest deformation and a definition of the strain-rate of the country.
3b.3 Activity (with timetable for each phase)
i) Creation of a Velocity Model for the Po Plain:
a) gathering a data set of waveforms (two weeks);
b) use of the Multiple Filter Technique (MFT) for estimating group velocities along certain
crustal paths acros the Po flood plain (two weeks);
c) mode recognition and inversion of the velocity structure (two weeks);
d) Calculation of the Moment tensor solutions for a number of events of the sequence
(three weeks).
ii) Contemporary stress field in the Po Plain and Calabria-Lucania region:
We will revise previously analized data to extract more detailed information and new
analysis will be performed, new data acquisition permitting. Comparison of stress analysis
with other data will allow to better constrain our results and to interpret them critically,
pointing out possible differences in stress orientations with depth. Moreover, where
possible, different borehole logs will be analysed to estimate the vertical stress magnitude.
Orientation smoothed maps will allow to get reliable information where data are poor.
iii) analysis of liquefactions in the area of 2012 Emilia earthquake:
a) Revision and interpretation of 2012 liquefaction surveys
b) Revision and interpretation of available liquefaction historical record
c) Detailed geomorphological analysis of the 2012 epicentral area
d) Sites selection and exploratory trenching and coring
e) Liquefaction events characterization and dating by laboratory analyses
iv) deformation and seismic potential in the Calabria-Lucania border area from geodetic
data:
Geodetic Assessment of active tectonic strain rate in the Pollino region
v) characterization of the active faults and of coseismic effects in the Calabria-Lucania
border area:
-Review of the data from previous field surveys and from literature.
-Field campaigns for geophysical prospections (coring, ER, GPR) and palaeoseismological
excavations to analyze the fault at the subsurface
-Analysis of earthquake-induced effects, such as seismites (e.g. the Sibari Plain, Cucci
2005)
-Review and interpretation of the historical data, and archaeoseismological study to
evidence the effects of intense seismic shaking in the area (e.g. palaeoliquefactions) and
on archaeological sites close to faults (sites: Sibari, Metaponto, Policoro sullo Ionio)
-High resolution topographic data acquisition (e.g. terrestrial Lidar, Total Station) to
quantitative geomorphology purposes at the fault scarp and regional scale.
18
-Sampling for absolute dating of palaeoearthquakes and palaeoliquefactions
-Analysis and interpretation of the whole dataset to define the seismogenic potential of the
area.
vi) Palaeo-seismological and geomorphotectonic investigations in the area of the 2012
Emilia earthquake:
Paleoseismological investigations at sites where coseismic surface ruptures have been
observed, related or not to events of liquefaction, during the seismic sequence of MayJune 2012. Geomorphological investigations to define a paleo-hydrographic network
related to the Late Pleistocene-Holocene. Merger of the geomorphological data with
archaeological information on the altitude of the past levels of frequentation.
vii) Contributo geodetico alle conoscenze sismotettoniche del Sannio
Network Check (September 2012);
GPS Survey (October 2012);
GPS Data Processing (February 2013)
PSInSAR Data Processing (March 2013)
GPS Data Integration PS-InSAR (June 2013)
3b.4 Methodology
i) Creation of a Velocity Model for the Po Plain:
The Mirandola seismic sequence generated so far a great deal of broadband recordings
that will be used for the definition of a crustal velocity structure to be used for the inversion
of the moment tensor in routine applications; The crustal structure will fit the dispersion of
surface wave group velocities in the 0.01 – 0.1 frequency band. The base technique for
the dispersion study is that of the Multiple Filter Technique (MFT), as defined by Herrin
and Goforth (1977). Th eimplementation of the technique is that by Herrmann (Computer
Programs in Seismology). A recent, complete application is that by Herrmann, Malagnini e
Munafo’ (2011). In the present case, however, due to fund shortage, we will limit our
deliverable to the definition of a velocity structure, and to the calculation of a number of
moment tensor solutions.
ii) Contemporary stress field in the Po Plain and Calabria-Lucania region:
Concerning the horizontal stress orientations borehole breakout analysis in deep wells will
be used. Breakouts are one the most reliable active stress indicators and provide
information about depths complementary to those investigated with focal mechanism data
and outcropping active faults. The method is wellknown and uses downhole
measurements to obtain information about horizontal stress orientations. Data from
oriented tools such as dipmeter (e.g. SHDT, HDT) or others that provide borehole
“images” (e.g. FMI, BHTV).
iii) Analysis of liquefactions in the area of 2012 Emilia earthquake:
The case study of the Emilian plain will be used to refine identification and characterization
techniques applicable on liquefactions. Geomorphology (air photos analysis, satellite and
thermal images interpretation, etc) and historical research, together with a full survey of
the coseismic effects related to the 2012 sequence, will guide liquefaction site selection;
exploratory trenches and cores will be used to study the stratigraphy and the deformational
structures (see De Martini et al. 2012 for more details). Different laboratory analyses (grain
size, chemical and physical properties, microstructural, etc) will be of use for the sediment
19
characterization. Estimate of sedimentation rate and datings of paleoliquefaction deposits
will rely mainly on Pb210 and Cs137, C14, OSL and paleomagnetism (secular variations).
iv) Deformation and seismic potential in the Calabria-Lucania border area from geodetic
data:
In this project we will use GPS time series of continuous stations to obtain reliable
interseismic velocity with at least 2 years of observations in a Eurasia reference frames.
This velocity field will be used to calculate the strain rate field and the rate of strain
accumulation on known active faults. The interseismic velocity field will be modeled in
terms of creeping dislocation to reproduce the interseismic strain accumulation and slip
rates on seismogenetic structures.
v) characterization of the active faults and of coseismic effects in the Calabria-Lucania
border area:
-Geophysical prospections (cores, ER, GPR) and palaeoseismological excavations
-Historical and archaeoseismological studies
-Quantitative geomorphology from high resolution topographic data (e.g. terrestrial Lidar,
Total Station)
-Absolute dating techniques (e.g. C14, OSL, Cl36, Ar/Ar).
vi) Palaeo-seismological and geomorphotectonic investigations in the area of the 2012
Emilia earthquake:
-Palaeoseismological trenching
-Geomorphological studies to define a detailed paleo-hydrographic scheme
-Geological and archaeoseismological data merging.
vii) Contributo geodetico alle conoscenze sismotettoniche del Sannio
The Static GPS technique will be used to define the deformations in the Sannio area. The
first phase of work will be to check the existing vertices and dataset validation with the
upgrade of monographs, proceeding to the installation of new 3D vertices where found to
be destroyed or not measurable. Having available RING data, the SAGNet will be remeasured, joining it to the existing GPS networks in Irpinia to the South, to the network
CA.Geo.Net [Anzidei et al., 2008] to the North and to the GPS network of Bojano (CB) to
the North-East [Dolce et al., 2008]. The data from the whole database (2002-2012) will be
processed with the Bernese 5.0 scientific software to the latest standards and adopting the
IGS analysis strategies most commonly used [Sepe et al., 2009].
In addition, the GPS data will be integrated with the data resulting from the application of
the areal PSInSAR technique in order to have a complete deformation framework.
The possibility of post-process and analyze SAR interferometric data already available to
cover the territories of the Campania region relative to the periods 1992-2001 (Satellite
ERS) 2003-2007 (Radarsat Satellite) [Vilardo et al., 2009], and SAR data at lower spatial
resolution but covering the entire national territory acquired by the Envisat satellite in
2000-2008 and processed within the activities of the Remote Sensing of MATTM
Extraordinary Plan, will enable the production of maps of the vertical deflection and EastWest displacements, which will complement and enrich the information produced by the
GPS data analysis.
3b.5 Timetable
Phase
20
I anno
Semester
1
2
Activity i)
Creating the data base of selected waveforms
MFT analysis
Inverting for the velocity structure
X
Producing moment tensor solutions for a number of
events of the sequence
Activity ii)
Revision of stress data; selection and acquisition of new
data
Analysis of new data; comparison with other data and
interpretation
Activity iii)
Revision and interpretation of 2012 liquefaction surveys
Revision and interpretation of available liquefaction
historical record
Detailed geomorphological analysis of the 2012 epicentral
area
Sites selection and exploratory trenching and coring
Liquefaction events characterization and dating by
laboratory analyses
Activity iv)
CGPS data processing and GPS time series analysis
X
X
X
X
X
X
elaboration of the strain rate field and definition of the
interseismic accumulation rate on the active faults
Attività v)
Review of geological data
Review and interpretation of historical data and
archaeoseismological study
Field survey, geophysical prospections, trenches and
sampling
Analysis of earthquake induced-effects
High resolution topographic data acquisition
Analysis and interpretation of the collected dataset
Attività vi)
Excavation of three palaeoseismological thenches
Compilation of a geomorphological map
X
X
X
X
X
Palaeoseismological trenching (one excavation)
Data elaboration
X
Attività vii)
Network Check;
GPS Survey.
X
GPS Data Processing;
PSInSAR Data Processing;
GPS Data Integration PS-InSAR.
X
4a. Prodotti
21
i) creazione di un Modello di velocità per la Pianura Padana:
-modello di velocita’ per il calcolo delle funzioni di Green in Pianura Padana
-Meccanismi focali eventi sequenza ferrarese (intervallo di frequenze: 0.01 – 0.05 Hz)
ii) campo di stress attivo in Pianura Padana e confine Calabro-lucano:
-Mappa degli sforzi in atto nella Pianura Padana e nell’area di confine Calabro-Lucano
(direzione di sforzo min/max sul piano orizzontale)
-andamento in profondità degli sforzi e stime della grandezza della componente verticale
dello stress in settori selezionati.
iii) analisi di depositi di liquefazione nell’area del terremoto Emiliano 2012:
Identificazione e datazione di eventi di liquefazione nell’area della sequenza del maggiogiugno 2012 in Emilia e correlazione con i terremoti del passato.
iv) deformazione e potenziale sismico dell’area di confine Calabro-Lucano da dati
geodetici:
-Campo di velocità (in vari sistemi di riferimento) dell'area calabro lucano ed associate
serie temporali
-Campo di deformazione, tasso di accumulo e modello di slip rate per le strutture
sismogenetiche considerate.
-Potenziale sismico in termini di ricorrenza di eventi sismici per determinate classi di
magnitudo
v) caratterizzazione di faglie attive e di effetti cosismici nell’area di confine CalabroLucano:
-Mappa delle faglie sismogenetiche (in sistema georefenziato, vedi geodatabase in Prog.
S5 DPC-INGV, 2007-2009)
-Parametrizzazione delle faglie (stime di slip per evento, tassi di slip per diverse finestre
temporali, ricorrenze) (vedi lista di parametri nel Geodatabase in Prog. S5 DPC-INGV,
2007-2009)
-Mappa degli effetti sismo-indotti individuati sul terreno e da analisi archeosismologica
vi) Investigazioni paleosismologiche e geomorfotettoniche nell’area del terremoto Emiliano
2012:
Schema di sorgenti e indicazioni sul comportamento sismogenetico dell’area di studio.
vii) Contributo geodetico alle conoscenze sismotettoniche del Sannio
Campo di Velocità relativo al periodo 2002-2012;
Definizione delle aree a maggior Strain dall’integrazione di dati GPS e InSAR;
4b. Deliverables
i) Creation of a Velocity Model for the Po Plain:
Moment tensors for events that fulfill the inversion test requirements and crustal velocity
model for inverting momet tensors in the frequency band 0.01-0.05 Hz
ii) contemporary stress field in the Po Plain and Calabria-Lucania region:
22
Areal distribution of active stress in the Po Plain and in the Calabro-Lucania area (min. and
max. horizontal stress axes); stress distribution with depth and estimates of vertical stress
magnitude in selected sectors.
iii) analysis of liquefactions in the area of 2012 Emilia earthquake:
Identification and dating of liquefaction events in the area of the May-June 2012 Emilia
seismic sequence and correlation to earthquakes of the past.
iv) deformation and seismic potential in the Calabria-Lucania border area from geodetic
data:
-GPS velocity field in different reference frames (Eurasia, Apulia)
-Strain rate field, strain accumulation rate on seismogenetic structures
-Seismogenetic potential of the area based on geodetic data expressed as recurrence
times for various classes of magnitudes.
v) characterization of active faults and of coseismic effects in the Calabria-Lucania border
area:
-Map of the seismogenic faults (Geodatabase as Prog. S5 DPC-INGV, 2007-2009)
-Fault Parameters (estimation of slip per event, slip-rates , recurrence) (parameters list as
in Prog. S5 DPC-INGV, 2007-2009)
-Map of seismo-induced effects recognized in the field and from archaeoseismological
analysis.
vi) Palaeo-seismological and geomorphotectonic investigations in the area of the 2012
Emilia earthquake:
Identification and dating of past coseismic deformative events through palaeogeomorphotectonic investigations in the area of the May-June 2012 Finale Emilia
earthquake
vii) Contributo geodetico alle conoscenze sismotettoniche del Sannio
- GPS-derived velocity field and deformation field for 2002-2012 time interval in the Sannio
region.
- Definition of major strain areas by GPS and InSAR integrating data in the Sannio region.
5. Interazioni con altri Enti/Istituzioni
(elenco e descrizione sintetica delle modalità di interazione)
6. Possibili interazioni con altri Progetti DPC (indicare quali progetti)
(elenco e descrizione sintetica delle modalità di interazione)
7. Piano finanziario (in Euro)
23
Categoria di spesa
Importo previsto
1) Spese di personale
7750
2) Spese per missioni
32200
3) Costi amministrativi (solo per i responsabili di programma)
4) Spese per studi, ricerche ed altre prestazioni professionali
17700
5) Spese per servizi
6) Materiale tecnico durevole e di consumo
12100
7) Spese indirette (spese generali)
7750
Totale
77500
LAVORI CITATI
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