TEMA DI RICERCA: 1

TITOLO DEL PROGETTO: Uno studio per la valutazione della pericolosità derivante da processi geologici sottomarini nei mari italiani: terremoti, maremoti e frane

DURATA DEL PROGETTO: 36 mesi

Programma annuale di attività

Nel presente progetto si cercherà di  evidenziare alcuni dei contributi che la geologia marina puo' fornire per la caratterizzazione della pericolosità naturale dei mari circostanti l'Italia. Fra i vari approcci possibili sono stati individuati due aspetti che sono ritenuti di potenziale interesse. Un primo aspetto riguarda l'individuazione e la caratterizzazione di strutture tettoniche rilevanti che presentano un potenziale sismogenico ed eventualmente tsunamigenico, contribuendo quindi ad una miglior definizione della zonazione sismogenetica nazionale e fornendo elementi per una piu' attendibile stima della pericolosità. Tale aspetto verrà trattato dall'Unità di Ricerca IGM1. Il secondo aspetto riguarda il rischio leagto ai franamenti sottomarini, sia come effetto diretto dell'instabilità, sia come possibile innesco di onde di maremoto e verrà trattato dall'Unità di Ricerca IGM2. Sebbene esista fra questi due aspetti  una ovvia relazione, in quanto in vari casi le frane sottomarine sono a loro volta innescate da terremoti, i due aspetti dei cui sopra sono trattatti in due parti separate del progetto, che insistono ciascuna su aree geografiche particolarmente esemplificative per le situazioni geologiche presenti e nelle quali lo stato avanzamento delle conoscenze scientifiche consente delle aspettative di risultato. Come esempio di una possile applicazione alla valutazione della pericolosità i dati raccolti dai due sottoprogetti verranno utilizzati per la modellizzazione numerica dei maremoti dall'Unità di Ricerca dell'Università di Bologna.

Programma Annuale

dell'Unità di Ricerca dell'IGM1

(A. Argnani, IGM-Bologna)

La ripida scarpata della Sicilia orientale mette a contatto, nello spazio di pochi chilometri, la stretta piattaforma marina siciliana e il profondo bacino ionico. Questo elemento morfologico, la cui origine tettonica è stata da tempo riconosciuta è sede di una intensa sismicità, documentata sia nei cataloghi storici sia dalle recenti registrazioni strumentali. I disastrosi terremoti che hanno colpito a piu' riprese Catania, Messina e le città' della Calabria meridionale sono quasi certamente da associarsi al sistema di strutture tettoniche presenti in mare. In aggiunta, i maggiori tsunami che hanno interessato le coste italiane, con onde alte fino a 13 metri (Dicembre 1908), hanno avuto origine in quest'area.

Recenti acquisizioni di dati morfobatimetrici hanno messo in luce la presenza di rotture che interessano il fondale marino e che sono imputabili a fagliazione attiva. Tuttavia, il sistema di faglie nella zona è piuttosto complesso e la geometria delle strutture è nota solo a grandi linee. Lungo la scarpata della Sicilia orientale sono stati infatti acquisiti alcuni profili sismici a riflessione di profondità, finalizzati ad investigare aspetti particolari, quali la struttura crostale della scarpata e le sue relazioni col bacino ionico (STREAMERS e CROP Mare) o la natura delle aree antistanti l'Etna (ETNASEIS). Tuttavia, manca un rilevo organico e omogeneo che consenta di mappare le strutture esistenti con un dettaglio adeguato, anche perchè la maggior parte delle linee sismiche è ubicata davanti e a nord di Catania, ossia in un'area lontana dalla Scarpata di Malta, dove invece si concentra l'attività sismica. Una ricerca di geologia marina, specificamente pianificata per evidenziare le strutture potenzialmente attive e per dettagliare la morfobatimetria dell'area, fornirebbe elementi utili per effettuare piu' correttamente le valutazioni della pericolosità e offrirebbe vincoli piu' solidi per la modellistica degli eventi catastrofici. Attraverso uno studio sismo-stratigrafico e strutturale è infatti possibile evidenziare la geometria delle strutture tettoniche che caratterizzano l'area e valutare la loro attività nel tempo. La definizione del quadro strutturale dovrebbe consentire di ricostruire la cinematica del sistema e permettere di collocare l'attività sismica in un contesto tettonico coerente. L'attività neotettonica verrebbe poi ulteriormente documentata dai dati morfobatimetrici disponibili e dai profili acustici ad alta risoluzione. Oltre all'individuazione di strutture tettoniche a potenziale sismogenico, i vincoli geometrici delle strutture tettoniche e la morfobatimetria di dettaglio serviranno come base per la valutazione del potenziale tsunamigenico di una data area.

L'area in esame misura circa 2 gradi quadrati. Il rilievo multicanale (MCS) proposto prevede una campagna di acquisizione sismica multicanale, da effettuarsi nel 2001 utilizzando la N/O Urania con reticolo di linee spaziate a cinque miglia. I profili acquisiti durante tale campagna verranno interpretati con l'obiettivo di definire le geometrie principali delle strutture sismogeniche e l'architettura del sistema di faglie. I profili Chirp sonar ad alta risoluzione, acquisti congiuntamente, consentiranno di verificare le caratteristiche neotettoniche delle strutture e le loro relazioni con la sedimentazione recente.

Per l'anno 2000 si prevede di raccogliere e studiare i dati geologici e geofisici esistenti  riguardanti l'area di studio e la letteratura specifica. Verranno prodotte  mappe con l'ubicazione dei dati esistenti e carte preliminari delle strutture tettoniche presenti. Attraverso di dati morfobatimetrici si cercherà di identificare le rotture morfologiche imputabili a emergenza dei piani di faglia.

Per l'anno 2001 si  preparerà la  crociera di acquisizione MCS nell'area della Scarpata di Malta  e si procederà all'elaborazione dei dati e alla loro interpretazione geologica. Si prevede di riuscire a produrre delle mappe preliminari geologico-strutturali relativamente dettagliate.

Per il 2002 si procederà con l'interpretazione dei dati perfezionando le mappe geologico-strutturali. Nel caso risulti l'esigenza potrebbe essere programmato un ulteriore rilievo MCS di dettaglio nell'area della Scarpata di Malta. Si prevede di definire l'architettura del sistema di faglie e di ricostruire le relazioni fra tettonica e sismicità nelle aree di studio.

Programma Annuale

dell'Unità di Ricerca dell'IGM2

(F. Trincardi, IGM-Bologna)

Durante il primo anno del progetto l'unità operativa IGM che studia i rapporti tra frane sottomarine e sismicità si concentrerà su due obiettivi.

Censimento e rappresentazione cartografica (obiettivo 1) di tutti i corpi di frana e nicchie di distacco che sono stati attivi sui margini continentali (incluse le aree costiere) del nostro territorio negli ultimi 20.000 anni, cioè a partire dall'ultimo massimo glaciale. La ricorrenza di frane in vari settori geografici verrà messa in relazione alla geometria iniziale dei depositi coinvolti, al contesto geologico del margine ed alla presenza di strutture tettoniche attive durante l'intervallo indagato. Allo scopo si avvierà la costruzione di un semplice database che raccolga i principali parametri per il maggior numero di depositi gravitativi anche allo scopo di identificare quali dati siano necessari in altre possibili aree di studio in futuro. Poichè i dati geotecnici su frane sottomarine nel nostro territorio sono pochi e puntiformi (e potenzialmente molto variabili anche in funzione dell'eterogeneità spaziale di uno stesso deposito) il censimento si concentrerà sui dati di tipo stratigrafico, sedimentologico e geometrico (a scala di indagine sismica ad alta risoluzione e morfobatimetrica nel caso di depositi non sepolti). Il lavoro si baserà su una revisione di dati pubblicati e di dati sismostratigrafici acquisiti dall'IGM. Questa attività ha lo scopo di fornire una base reale di dati esistenti per valutare i legami tra sismicità, deformazione neotettonica e rischi di frane sottomarine. Sarà inoltre possibile individuare aree dove ci sono indicazioni di instabilità sottomarina recente che possono diventare oggetto di studi futuri.

Studio delle caratteristiche geometriche (obiettivo 2) delle aree di deformazione gravitativa in Adriatico caratterizzate da traslazione orizzontale ridotta di depositi fangosi di grande spessore (fino a 35 m accumulati negli ultimi 5 mila anni). Le geometrie deformative sono indicative di condizioni iniziali di deformazione e saranno studiate attraverso l'interpretazione di profili sismici ad altissima risoluzione (già in parte acquisiti) e una campagna di studio morfobatimetrici attraverso l'utilizzo della N/O Urania e di un multibeam ad alta risoluzione.

Programma Annuale

dell'Unità di Ricerca dell'Università di Bologna

(S. Tinti, Università di Bologna)

Il programma di ricerca dell'Unità di Ricerca dell'Università di Bologna (URBO) nell'ambito del progetto si articola in due fasi distinte: la prima relativa alla simulazione di maremoti generati da terremoti, la seconda relativa a maremoti generati da corpi di frana. Le fasi vengono condotte in parallelo.

Lo studio dei maggiori maremoti che hanno colpito le coste calabro sicule, già da tempo avviato dal gruppo di ricerca verrà integrato con lo studio del maremoto del 1905, maremoto su cui nessuna indagine di tipo numerico è stata mai compiuta. Il terremoto con epicentro in prossimità del  Golfo di S.Eufemia fu disastroso e provocò più di 550 vittime. Il maremoto ebbe effetti visibili in tutta la Calabria tirrenica e nella parte settentrionale dello Stretto di Messina. Come spesso accade per terremoti associati a sorgenti marine o vicino a costa, la determinazione della faglia sorgente con metodi sismici tradizionali è problematica, e le simulazioni numeriche possono dare al riguardo un contributo significativo.  Si continuerà inoltre lo studio di eventi con sorgente in corrispondenza della Scarpata Ibleo-Maltese, perché gli studi compiuti fino ad ora non sono riusciti a determinare con certezza la faglia sismica responsabile del tremendo maremoto e conseguente maremoto del 1693. Tali ricerche verranno compiute utilizzando il modello numerico già sviluppato e applicato dall'URBO. Il programma richiede comunque modifiche marginali relative al calcolo della densità e del flusso di energia del maremoto, e per la presentazione grafica dei campi.

La seconda fase relativa allo studio di maremoti generati da frane richiede lo sviluppo di un programma lagrangiano per l'evoluzione dinamica di un corpo franoso. Attualmente l'URBO utilizza un programma 1D sviluppato negli anni scorsi. L'obiettivo del primo anno è di sviluppare un programma 2D. Il corpo verrà idealmente suddiviso in elementi quadrangolari che si muovono per effetto delle forze esterne e per effetto delle forze di reciproca interazione. Il passaggio da un codice numerico 1D ad uno 2D comporta modifiche sostanziali, ma in particolare lo sviluppo di un algoritmo di gridding (la “quadriangolazione” della frana) ed di un algoritmo per il calcolo e la gestione delle forze interne. I programmi verranno testati su casi teorici.

Unità di ricerca partecipanti