Premessa

La nostra ricerca è ancora in corso. Alcuni prodotti sono stati elaborati, ma sono ancora in fase preliminare. Li rendiamo comunque disponibili sul WEB, al fine di ricevere commenti, suggerimenti, critiche etc. che ci consentano di migliorare il nostro lavoro ed al contempo con la speranza di fornire possibili spunti alle altre U.R..

Metodologia di lavoro

Come noto, l'approccio della nostra U.R. all'analisi sismotettonica e sismogenetica è di tipo prevalentemente strutturale-cinematico. Riteniamo, infatti, che il contributo della geologia s.l. all'individuazione di strutture possibilmente sismogenetiche debba essere molto articolato e tenere nella dovuta considerazione sia l'analisi geomorfologica e morfotettonica delle strutture tardo-quaternarie, sia lo studio delle evidenze stratigrafiche di terremoti passati, sia l'analisi dell'evoluzione cinematica della regione appenninica nell'ambito di una storia deformativa più lunga nel tempo. Alcuni degli eventi sismici intra-appenninici degli ultimi anni hanno chiaramente dimostrato l'attivazione di strutture per le quali mancavano evidenze paleosismologiche e/o indizi d'attività tardo-quaternaria.

In particolare, il nostro lavoro in ambito GNDT si è articolato in varie fasi:

1. Definizione della geometria superficiale e profonda delle strutture distensive quaternarie sulla base di dati di rilevamento geologico-strutturale, di dati di sismica a riflessione e conseguente costruzione di sezioni geologiche bilanciate. Utilizzo di dati di letteratura per caratterizzare le strutture dal punto vista morfotettonico, paleosismologico, sismologico.
   
2. Per alcune aree campione, revisione dei dati sismologici strumentali registrati con reti sismiche locali (fisse e temporanee) mediante ri-localizzazione degli stessi utilizzando modelli di velocità costruiti sulla base dei dati geologico-strutturali e geofisici acquisiti al punto uno.
   
3. Confronto della geometria delle strutture così definite con la distribuzione superficiale e profonda dei terremoti strumentali d'energia medio-alta (>=5) e delle associate repliche, nonché con la distribuzione della microsismicità diffusa (ovviamente ciò è possibile solo qualora siano disponibili dati strumentali sufficientemente vincolati).
4. Confronto, sulla base dell'analisi tensoriale, fra la geometria del campo di sforzi tettonico e sismologico.
   
5. Individuazione e parametrizzazione, sulla base dei punti sopraddetti, delle strutture possibilmente sismogenetiche, ovverosia delle strutture per le quali si osserva una buona corrispondenza fra la geometria e la cinematica della deformazione definite su base geologica e su base sismologica.
   
6. Elaborazione di una zonazione sismotettonica basata sulla proiezione in superficie delle stutture tardo plioceniche-quaternarie associate a terremoti moderati e forti.

Prodotti previsti

1- Carta e Tabella delle faglie sismogenetiche intra-appenniche

La carta (contributo della U.R. Chieti 1 all'"Inventario delle faglie attive e dei terremoti ad esse associabili", progetto 5.1.2)  e la relativa tabella sono state elaborate prevalentemente sulla base di dati editi ed inediti degli Autori (dati geologico-strutturali, di superficie e profondi) per quanto riguarda il settore umbro-marchigiano e l'area Magnola-Fucino-Val di Sangro-Barrea (rif. bibl. 2, 3, 4, 5, 6 e relativa bibliografia), mentre sono state elaborate quasi esclusivamente su base compilativa per i restanti settori. Per tutta l'area i dati strutturali sono stati integrati con le informazioni resesi disponibili sul sito Web del progetto 5.1.2 (http://emidius.irrs.mi.cnr.it/GNDT/P512/home.html ) e del progetto 5.1.1 (http://emidius.irrs.mi.cnr.it/GNDT/P511/home.html).

I sistemi di faglie distensive ovest-immergenti con evidenze geologiche di attività quaternaria e con rilevante ruolo sismogenetico sono stati digitalizzati in scala 1:100.000 in ArcView GIS e sono stati proiettati su uno shaded relief dell'Italia centrale (rif. bibl. 9).

In particolare, sono stati identificati tre allineamenti principali (fault system regionali) di faglie a cinematica diretta ed obliqua, che si sviluppano in direzione NNW-SSE con locali bending in direzione WNW-ESE. In carta gli allineamenti sono identificati con colori diversi (azzurro = faglia M. Subasio-Spoleto e fault system Rieti-Fucino-Val di Sangro; giallo = fault system Gubbio-Colfiorito-Norcia-Montereale-Aterno-Sulmona; rosso = faglia di M. San Vicino e fault system M. Vettore-Campotosto-Gran Sasso).

Ogni allineamento è costituito da master faults  che in superficie a volte presentano locali interruzioni e segmentazioni, mentre in profondità sono sostanzialmente continue per alcune decine di chilometri. Queste strutture, che il più delle volte mostrano evidenze di campagna di attività tardo-quaternaria, sono associabili a terremoti strumentali, storici e/o paleosismi (rif. bibl. in tabelle A e B). Il campo degli sforzi associato è sempre distensivo, con s₃ suborizzontale generalmente in direzione SW-NE (rif. bibl. 2 e 5).

Dati puntuali sulla geometria e cinematica delle master faults vengono dati in tabella A (in progress). Nella carta e nella tabella, la numerazione progressiva (1, 2 ...) identifica le singole master faults;  le lettere (a, b, c ...) si riferiscono ai diversi segmenti all'interno di una singola master fault.

Fig. 1- Carta delle faglie sismogenetiche

2- Carta e tabella delle box sismogenetiche  dell'area intra-appenninica

La carta delle "box" è stata realizzata partendo dalla carta delle faglie sismogenetiche sopradescritta, tenendo conto di quanto suggerito da Paolo Scandone e Max Stucchi nella nota del marzo 1999, di quanto emerso nell'ambito del teledibattito coordinato da Laura Peruzza (http://macisk1.ogs.trieste.it/MISHA _web/home.html) e di alcuni spunti forniti dalla riunione tenutasi a Roma il 16 aprile 1999.

Con il termine di "box sismogenetica" si è inteso definire un'area sostanzialmente omogenea dal punto di vista cinematico e sismotettonico, che rappresentasse la proiezione in superficie di una "master fault  sismogenetica".

La carta delle box  è, quindi, stata realizzata partendo dalla carta delle master faults  sismogenetiche sopradescritte. Le box sono infatti delimitate verso est dalle master faults, la cui geometria è stata semplificata, anche se sono state conservate le principali variazioni di direzione (linea colorata spessa). Solo nel caso della master fault  10, la box  è stata prolungata oltre la traccia di superficie principale al fine di includere la faglia Media Valle dell'Aterno (faglia 10b nella carta degli allineamenti).

La larghezza (Ws) delle box rappresenta la proiezione in superficie del piano di faglia ed è quindi funzione della inclinazione e profondità dello stesso. Per alcune box (n.1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 12, 20) questi dati sono stati ricavati con ragionevole approssimazione dall'analisi dei profili sismici e/o delle sequenze sismiche strumentali (rif.bibl. 1, 2, 4, 6). Negli altri casi la larghezza Ws è del tutto ipotetica, essendo stata estrapolata facendo riferimento alle profondità delle strutture note appartenenti allo stesso fault system regionale.

Nella tabella allegata (in progress) sono sintetizzati i dati relativi alle dimensioni delle box ed è proposta una preliminare analisi delle possibili associazioni terremoti-box. Sono, inoltre, indicate le dimensioni delle superfici di rottura profonda, calcolate tramite l'applicazione delle leggi di scala nel caso dei terremoti storici e misurate sulla base della distribuzione degli aftershocks nel caso dei maggiori terremoti strumentali. Vengono, infine, riportate le giaciture degli assi P e T dei meccanismi focali dei principali terremoti e le giaciture degli assi principali dei relativi tensori dello sforzo.

Fig.2 - Carta delle "box" sismogenetiche

Alcuni commenti alla carta delle "box" sismogenetiche

• L'elemento a nostro avviso più interessante che emerge dall'analisi della carta delle box è dato dalla sostanziale continuità longitudinale per alcune centinaia di chilometri delle strutture distensive umbro-marchigiano-abruzzesi, lungo i tre principali allineamenti identificati. E' evidente, infatti, come le master faults che delimitano le singole box si susseguano da NNW verso SSE senza sostanziale interruzione di continuità ed, in alcuni casi, con sovrapposizioni in pattern én échelon.

• I dati sismologici, storici e strumentali, suggeriscono un possibile progressivo aumento della sismicità, in termini di massima magnitudo attesa, spostandosi dalle aree più settentrionali a quelle più meridionali. Se si tiene conto di quanto indicato delle leggi empiriche di scala, ciò dovrebbe implicare un aumento areale delle relative strutture sismogenetiche. Questo aumento non sembrerebbe relazionabile ad una maggiore lunghezza delle master fault coinvolte, ma al loro progressivo approfondimento verso sud-est. E' possibile stimare profondità sismogenetiche di circa 6 Km per la struttura di Gubbio (5), 8 Km per Colfiorito (6b), 6-7 Km per la struttura di S.Martino-M.Civitella (7a), circa 11 Km per le strutture di Preci-F. d'Ancarano (7b) e Nottoria-M. Pizzuto (7c), circa 13 Km per le strutture di M. San Vicino (1) e M. Bove-M. Vettore (2). Le profondità sismogenetiche raggiungono i 13-14 Km in corrispondenza delle strutture di M. Gorzano-Campotosto (3), di Montereale (8b), di Val di Sangro (19b) e di Barrea-Castelnuovo a Volturno (20).

• Dall'applicazione delle leggi di scala (Wells & Coppersmith, 1994) ai terremoti strumentali e storici dell'area appenninica emerge una duplice osservazione:
  

1. Il più delle volte, con l'eccezione dei terremoti di Norcia 1703 e del Fucino 1915, il massimo terremoto osservato non attiva l'intera master fault;
   
2. sia nel caso dei terremoti strumentali che di quelli storici si osserva una ragionevole corrispondenza tra le dimensioni della struttura sismogenetica calcolate empiricamente e/o misurate dagli aftershocks e le dimensioni valutate sulla base di criteri geologici s.l.

3- Proposta (MOLTO PRELIMINARE) di zonazione sismotettonica e sismogenetica

La zonazione sismotettonica alla quale stiamo lavorando è fortemente controllata dalla geometria di elementi tettonici quaternari rilevanti nel generare terremoti e/o nel definire il limite tra zone attualmente in deformazione rispetto a zone sostanzialmente stabili.

In particolare, nell'area umbra la distribuzione della sismicità strumentale e storica sembra fortemente controllata dalla geometria di una faglia diretta est-immergente, la Faglia Altotiberina, la cui esistenza è ben documentata da dati geologici di superficie integrati con dati di pozzo (Perugia 2, San Donato 1), di sismica a riflessione (profilo CROP 03 e profili commerciali) ed a rifrazione (profilo DSS 78) (rif. bibl. 6). La faglia ha una inclinazione media di 40° verso NE e rappresenta lo scollamento basale di faglie quaternarie sismogenetiche ovest-immergenti, quali la faglia di Gubbio.

La traccia di superficie della FA separa un settore quasi asismico ad ovest, al letto della FA, da un settore in distensione interessato da attività sismica ad est, al tetto della FA. Le faglie, sintetiche ed antitetiche al tetto della FA, a loro volta, consentono di suddividere il settore in distensione in una serie di blocchi strutturali che, presentando anche differenti caratteristiche nella distribuzione e nell'entità della sismicità, possono essere identificati con blocchi sismogenetici.

Fig. 3- Modello sismogenetico 3-D

Breve introduzione all'"Etrurian fault system"

La FA è ben vincolata per una lunghezza di almeno 60 km da San Sepolcro a M. Subasio. A nostro avviso, innumerevoli sono gli indizi geologici, geofisici e sismologici che suggeriscono un sviluppo longitudinale della struttura molto maggiore. Una possibile continuazione verso sud é rappresentata da una faglia diretta a basso angolo est-immergente evidenziata nella zona di Narni. In questo settore, le faglie ovest-immergenti di Norcia e del M. Vettore potrebbero rappresentare l'equivalente strutturale della faglia di Gubbio. Una possibile continuazione verso nord può essere individuata nella zona di taglio est-immergente che delimita ad ovest il graben della Val d'Arno, e poi ancora spostandosi verso nord nella faglia bordiera occidentale del bacino di Firenze, del graben della Garfagnana ed infine di quello della Lunigiana (rif. bibl. 0 ).

In sintesi un sistema distensivo a basso angolo est-immergente, qui denominato ETRURIAN FAULT (EF) system, che delimita bacini plio-quaternari, può essere identificata, almeno come ipotesi di lavoro (Boncio et al, in prep.), in tutto il settore che si estende dalla Lunigiana alla Conca di Rieti, per una estensione di circa 350 Km.

Carta delle zone sismotettoniche per l'area Appenninica in distensione

Come noto, in Italia centro-settentrionale possono essere identificate, da ovest verso est 3 principali settori crostali con differenti caratteristiche strutturali e di sismicità:

• Zona A: a crosta già assottigliata e solo moderatamente sismica
  
• Zona B: attualmente in distensione (meccanismi distensivi e transtensivi con sforzo principale minimo sub-orizzontale in direzione SW-NE)
  
• Zona C: attualmente in compressione (meccanismi compressivi e transpressivi con sforzo principale massimo sub-orizzontale in direzione SW-NE).

La zonazione che abbiamo elaborato riguarda la zona B e, come sopradetto, è basata sull'utilizzo della geometria degli elementi strutturali che controllano il campo deformativo attivo e la distribuzione della relativa sismicità. E', quindi, fortemente controllata sia dalla geometria delle box sismogenetiche, sia dalla geometria dell'EF system.

La "qualità" della zonazione proposta non è omogenea. Infatti, per il settore umbro-marchigiano è sufficientemente vincolata, mentre per il settore settentrionale va considerata esclusivamente come una ipotesi di lavoro molto preliminare.

Da ovest verso est, i limiti identificati sono:

• Limite tra zona A e B1 = traccia di superficie della più occidentale delle faglie est-immergenti appartenenti all' EF system.
  
• Limite orientale della zona B1 = proiezione in superficie della linea di intersezione profonda tra il sistema distensivo est-immergente (EFS) e le faglie ovest-immergenti dell'allineamento Lunigiana-Garfagnana-Mugello-Casentino-Alta Valtiberina-Gubbio-Cofiorito-Norcia. La profondità della linea di intersezione nel settore umbro è definita sulla base di dati di sismica a riflessione e sismologici; nel settore settentrionale è stato ipotizzato per analogia.
  
• Limite orientale della zona B2 = traccia di superficie del sistema di faglie dirette ovest-immergenti lungo l'allineamento Lunigiana-Garfagnana-Mugello-Casentino-Alta Valtiberina-Gubbio-Cofiorito-Norcia.
  
• Limite orientale della zona B3 = traccia di superficie dell'allineamento ovest-immergente M. Vettore-Campotosto e sua prosecuzione fino alla struttura di M. San Vicino. La prosecuzione del limite a nord del M. Vettore è molto incerto. La posizione sismotettonica dell'area di M. San Vicino necessita di ulteriori approfondimenti.
  
• Limite orientale della zona B4 = molto incerto, localizzato in corrispondenza della proiezione in superficie della linea di intersezione tra la EF e la penultima delle zone di taglio crostali ovest-immergenti identificabili lungo il profilo CROP 03 ed il DSS 78.

Le zone B1, B2, B3 e B4, corrispondenti tutte a blocchi in distensione al tetto della EF, presentano caratteristiche di sismicità differenti nelle modalità ed entità di rilascio di energia:

• Zona B1 (comprensiva nel settore U.M. delle box 12 e 13): microsimicità diffusa e localmente terremoti moderati, con massima magnitudo attesa < 5.5.
• Zona B2 (comprensiva nel settore U.M. delle box 5-6-7-8): sismicità strumentale e storica intensa quasi dappertutto con terremoti di magnitudo medio-alta (fino a M = 6.7).
• Zona B3 (comprensiva nel settore U.M. delle box 2 e 3): sismicità strumentale relativamente scarsa, ma indizi di significativa attività sismica in epoca storica nel settore più settentrionale ed evidenze paleosismologiche di forti terremoti nel settore meridionale.
• Zona B4 è quella dal significato strutturale e sismotettonico più incerto. Ad essa potrebbero essere associati i terremoti distensivi localizzati ad est delle più orientali faglie dirette affioranti in superficie.

Informazioni sulla geometria e cinematica delle strutture sismogenetiche e sui terremoti associati nelle zone sismotettoniche dell'area umbro-marchigiana possono essere desunte dalle tabelle A e B allegate alla carta delle master faults e delle box.

Fig. 4 - Carta delle zone sismotettoniche

4- Geometria della struttura crostal e possibile modello geodinamico di riferimento

In alternativa al modello subduttivo le relazioni geometriche e cinematiche tra strutture compressive e distensive plio-quaternarie possono essere interpretate in un'ottica di rift continentale passivo, considerando la compressione come un effetto secondario della distensione della litosfera continentale tirrenica (rif. bibl. 8). Tale ipotesi è in particolare modo supportata dalla presenza lungo l'asse della catena appenninica di piccoli centri magmatici, carbonatitici-melilititici, la cui affiliazione geodinamica è tipica ed esclusiva di rift continentale in assenza di piano di subduzione. La presenza di quest'ultimo, infatti, genererebbe condizioni di temperatura, di pressione e di fusione parziale del tutto incompatibili con la produzione dei magmi ultra-alcalini.

La nostra interpretazione, nell'ottica del modello sopraddetto, della possibile geometria della struttura crostale in Italia centrale è sintetizzata nella sezione che segue, realizzata lungo la traccia del DSS 1978 (Ponziani et al., 1995) tenendo anche conto delle strutture e delle zone di taglio indicate dal profili CROP 03 (Barchi et al.1998).

Fig. 5 - Profili crostali

5- Problemi aperti

Innumerevoli e su più fronti. In parte risolvibili sulla base del confronto con le altre U.R..

Lavori citati

Artoni A., Bernini M., Papani G., Vescovi P. & Zanzucchi C. (1992)- Sezione geologica schematica Bonassola (SP) - Felino (PR).Studi Geologici Camerti, Vol. Spec. CROP 1-1A, 61-63.
Bagnaia R., Blumetti A.M., De Luca G., Gorini A., Marcucci S., Marsan P., Milana G., Salvucci R., Zambonelli E. (1996) - Morfotettonica dei rilievi a nord della conca aquilana. Il Quaternario, 9(1), 287-292.
Boncio P. & Lavecchia G. (1999) - A structural model for active extension in Central Italy. Journal of Geodynamics, in stampa.
Boncio P. & Lavecchia G. (1999) - I terremoti di Colfiorito (Appennino umbro-marchigiano) del Settembre-Ottobre 1997: contesto tettonico e prime considerazioni sismogenetiche. Boll. Soc. Geol. It., 118.
Boncio P., Brozzetti F., Di Matteo P., Lavecchia G., & Pace B. (1999) - Il controllo dell'interazione fra strutture sincinematiche a diversa orientazione nella genesi ed evoluzione dei processi sismogenetici: l'esempio della Val Di Sangro (Abruzzo). Atti del XVII GNGTS, in stampa.
Boncio P., Brozzetti F. and Lavecchia G. (1996) - State of stress in the northern Umbria-Marche Apennines (central Italy): inferences from microearthquake and fault kinematics analyses. Annales Tectonicae, 10/1-2, 80-97.
Boncio P., Brozzetti F., Ponziani F., Barchi M., Lavecchia G. and Pialli G. (1998) - Seismicity and extensional tectonics in the northern Umbria-Marche Apennines. Mem. Soc. Geol. It., 52, 539-555.
Gruppo Naz. per la Difesa dai Terremoti (1999) - http://emidius.irrs.mi.cnr.it/GNDT
Lavecchia G. & Stoppa F. (1996) - The tectonic significance of Italian magmatism: an alternative view. Terra Nova, 8, 435-343
Reichenbach P. Acevedo W., Mark R.K. & Pike R.J. (1992) - Landforms of Italy, scale 1:1.200.000. National Group for Prevention of Hydrogeologic Hazards, GNDCI publ.n.581, Rome, Italy.

ALTRI RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI SONO RIPORTATI IN FONDO ALLE TABELLE A e B, ed in fondo alle figure.