Programma Quadro 2000 - 2002: prodotti Argnani

Scopo del progetto

Le aree marine che circondano l'Italia sono sede di processi geologici che possono rappresentare un potenziale rischio civile, ambientale ed ecologico. Il presente programma di geologia marina è finalizzato all'individuazione di strutture e contesti geologici associabili a processi che presentano una potenziale pericolosità legata a improvviso ed elevato rilascio energetico. La valutazione del rischio associato ad un evento geologico è relativa alla densità di popolazione o alle opere civili presenti nell'aree sulla quale i processi legati all'evento impattano. Tuttavia, per effettuare una valutazione accettabile è necessario conoscere in quale contesto e con quale modalità l'evento si origina e in che modo i suoi effetti si propagano. In quest'ottica, la comprensione dell'assetto geologico dei fondali marini e dell'attività tettonica recente può fornire un contributo significativo alla valutazione della pericolosità dalle aree marine.

L'attività delle tre unità che partecipano a questo progetto è stata svolta in questo ambito.

L'unità IGM1 ha investigato le caratteristiche neotettoniche della scarpata della Sicilia orientale, un'area che è stata sede di grandi terremoti storici e per la quale mancavano studi adeguati. L'unità IGM2 ha investigato le relazioni che intercorrono fra terremoti e instabilità sedimentaria nell'Adriatico centrale, nei dintorni del promontorio Garganico. Infine, gli aspetti concernenti le potenzialità tsunamigeniche delle deformazioni del fondali marini investigati sono stati trattati dell'unità UNIBO attraverso modelli numerici che riproducono sia rotture del fondale per fagliazione, sia frane sottomarine.

Le ricerche effettuate lungo la scarpata della Sicilia orientale hanno permesso di definire con un dettaglio considerevole la geometria del sistema di faglie presenti, fornendo, per altro, un quadro sostanzialmente diverso da quanto precedentemente descritto in letteratura. I nuovi risultati rendono possibile una migliore caratterizzazione sismotettonica dell'area e consentono di mettere a punto modelli più realistici per la simulazione degli tsunami.

Nel Mar Adriatico centro-meridionale sono state individuate, utilizzando carotaggi e profili sismici di ultra-alta risoluzione, le principali aree nelle quali i sedimenti del fondale mostrano caratteristiche di deformazione. In alcuni casi, gli indizi di neotettonica riconosciuti possono consentire di estendere nel passato le informazioni ottenute dalla sismologia storica.

Il lavoro sulla simulazione degli tsunami ha invece portato alla messa a punto di modelli numerici che riproducono tsunami indotti da terremoti che causano rotture del fondale marino

Prodotto 1 Mappe geologico-strutturali della scarpata della Sicilia orientale
Descrizione	Nell'ambito del progetto è stata appositamente effettuata l'acquisizione di un rilievo sismico lungo l'area del Mar Ionio che sottende la scarpata della Sicilia orientale. Le informazioni geologico strutturali ottenute dall'interpretazioni dei profili sismici sono state compilate in alcune mappe gelogico-strutturali che illustrano la geometria delle principali strutture tettoniche individuate
Versione finale	Le mappe prodotte verranno presentate sia su supporto cartaceo sia su CD in formato post-script, con annesse le relative note illustrative
Utilità per la protezione civile	Le caratteristiche delle strutture tettoniche individuate consentiranno una migliore classificazione sismo-tettonica dell'area di mare adiacente Catania e la regione Iblea. Inoltre, sarà possibile effettuare con migliore approssimazione le valutazioni e i modelli degli scenari di pericolosità sismica, sia dovuta direttamente ai terremoti sia legata a possibili maremoti
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Prodotto 2 Sezioni geo-sismiche lungo la scarpata della Sicilia orientale
Descrizione	Le interpretazioni geologiche dei profili sismici acquisiti nell'area posta al largo della Sicilia orientale servono ad illustrare la geometria tridimensionale delle principali strutture tettoniche individuate ed a caratterizzarne la tipologia strutturale. Sebbene le immagini ottenute si riferiscano a profondità massime di 5-6 km, le geometrie delle strutture sono comunque importanti per meglio vincolare i modelli numerici che si propongono di riprodurre scenari di possibili terremoti e maremoti
Versione finale	Verrano presentate le interpretazioni dei profili sismici sia per le sezioni in tempi, sia, nei casi di interesse, per sezioni migrate in profondità. Le sezioni prodotte verranno presentate sia su supporto cartaceo sia su CD, in formato post-script, con annesse le relative note illustrative
Utilità per la protezione civile	Le sezioni geo-sismiche sono a complemento delle mappe geologico-strutturali per la caratterizzazione delle strutture tettoniche. Servono quindi come vincolo ulteriore agli scopi di modellazioni numeriche ed alla definizione di scenari di pericolosità
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Prodotto 3 Mappe dei depositi gravitativi e e delle aree caratterizzate da deformazione dei sedimenti nell'Adriatico centro-meridionale
Descrizione	Nel Mare Adriatico centrale e meridionale sono state identificate e descritte varie tipologie di deformazione dei sedimenti, basandosi su carotaggi e profili sismici di ultra-alta risoluzione. Queste deformazioni a piccola scala indicano la presenza di una tettonica attiva negli ultimi 400 ky. In base alla distribuzione ed all'età dei sedimenti deformati è stato possibile distinguere tre gruppi di deformazioni, che sono state opportunamente mappate: a) pieghe e faglie che interessano unità più vecchie di 400 ky; b) pieghe e faglie che interessano unità di età compresa fra 400 e 18-20 ky; e c) faglie che interessano unità più recenti di 18-20 ky. Inoltre, è stata mappata sia la distribuzione dei corpi sedimentari la cui deposizione è imputabile a processi di franamento sottomarino, sia l'ubicazione dei sedimenti che hanno subito una deformazione in situ durante periodi di rapida deposizione
Versione finale	Le mappe prodotte verranno presentate sia su supporto cartaceo sia su CD in formato post-script, con annesse le relative note illustrative
Utilità per la protezione civile	Il legame esistente fra le strutture tettoniche maggiori e le deformazioni recenti fornisce un'ulteriore informazione per estrapolare nel passato i dati di sismologia storica. Questo, a sua volta, consente di migliorare le caratterizzazione delle zone sismogenetiche e di valutare la potenziale pericolosità di processi di instabilità in aree di rapido accumulo di sedimenti
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Prodotto 4 Simulazione della propagazione e impatto del maremoto dell'11 gennaio 1693 sotto l'ipotesi di faglie generatrici IGM1
Descrizione	è stato preso in esame un sistema di faglie normali, che indicheremo come IGM1, individuato sulla base di dati di sismica a riflessione multi-canale raccolti durante la missione scientifica MESC2001, svolta dall'ISMAR-CNR di Bologna (i risultati sono descritti in Argnani et al., Boll. Geof. Teor. Appl., 2002). Le faglie si estendono per una lunghezza di circa 45 km lungo una porzione della Scarpata Ibleo-Maltese. è stata studiata la possibilità che il sistema di faglie possa essere responsabile del terremoto tsunamigenico dell'11 gennaio 1693. Allo scopo, sono state esaminate diverse possibili scelte per la geometria delle faglie e per la ripartizione del momento sismico fra ciascuna di esse, tenendo conto sia dei risultati preliminari pubblicati in Argnani et al. (2002), sia di più recenti rielaborazioni riguardanti, in particolare, gli angoli di dip delle faglie. In ciascun caso, la condizione iniziale per il maremoto, coincidente con lo spostamento verticale cosismico del fondale marino, è stata calcolata sia attraverso il classico modello a semispazio (per esempio Okada, 1992) sia attraverso un algoritmo più sofisticato che permette di includere l'effetto della topografia irregolare del fondale marino, almeno in prima approssimazione. La simulazione della propagazione delle onde di maremoto e del loro impatto sulle coste sicule è stata effettuata tramite un codice agli elementi finiti che risolve le equazioni non-lineari di Navier-Stokes nell'approssimazione di shallow-water. I risultati delle simulazioni sono stati confrontati con le osservazioni storiche disponibili, in particolare per quel che riguarda l'impatto delle onde di tsunami nelle città di Augusta, Catania e Siracusa
Versione finale	Verrà presentata una relazione finale contenente: 1) grafici di distribuzione delle massime elevazioni delle onde lungo le coste della Sicilia orientale; 2) mareogrammi sintetici calcolati in più punti nelle principali città costiere (Augusta, Catania, Siracusa); 3) campi di propagazione delle onde di maremoto a diversi istanti
Utilità per la protezione civile	Indicazioni sulle massime ampiezze delle onde di maremoto prodotte da faglie generatrici tipo IGM1 lungo le coste della Sicilia orientale
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Prodotto 5 Confronto tra simulazioni del maremoto dell'11 gennaio 1693 relative a diverse ipotesi di sorgente
Descrizione	Sono stati messi a confronto i risultati delle simulazioni di propagazione e di impatto delle onde di maremoto effettuate a partire da diversi tipi di faglie generatrici. Le sorgenti prese in considerazione sono state proposte da diversi autori sulla base di differenti tipi di dati o di evidenze, e possono essere distinte fondamentalmente in base alla posizione geografica e al meccanismo focale caratteristico: 1) faglie normali localizzate lungo la Scarpata Ibleo-Maltese; 2) faglie normali poste in corrispondenza del graben di Scordia-Lentini; 3) faglie trascorrenti poste quasi completamente in terraferma in corrispondenza della struttura Scicli-Ragusa-Monte Lauro. I risultati principali del confronto possono essere così riassunti: a) le faglie poste lungo la scarpata Ibleo-Maltese sono in grado di produrre effetti di maremoto significativi; inoltre, la capacità di sorgenti tipo IGM1 di riprodurre le osservazioni storiche sul maremoto del 1693 è comparabile a quella delle altre faglie mappate lungo la Scarpata Ibleo-Maltese, ed è pertanto difficile scegliere fra queste una che possa essere indicata inequivocabilmente come la sorgente del terremoto-maremoto dell'11 gennaio 1693; 2) le simulazioni di maremoto hanno confermato che solo le strutture sismogenetiche poste totalmente in mare, come le faglie Ibleo-Maltesi, o con rilevante estensione in mare aperto, come ipotizzato per le sorgenti tipo Scordia-Lentini, sono in grado di generare maremoti significativi, al contrario delle faglie sulla terraferma (come la struttura trascorrente Scicli-Ragusa-Monte Lauro), il cui potenziale tsunamigenico è da considerarsi trascurabile
Versione finale	Verrà presentata una relazione finale contenente: 1) grafici comparativi di distribuzione delle massime elevazioni delle onde lungo le coste della Sicilia orientale relativi alle diverse faglie; 2) mareogrammi sintetici relativi alle diverse sorgenti calcolati in diversi punti lungo la costa, e in particolare in corrispondenza di Augusta, Catania e Siracusa
Utilità per la protezione civile	Stima del potenziale tsunamigenico di diverse tipologie di faglie e indicazioni di massima sull'entità dell'impatto dei relativi maremoti lungo le coste della Sicilia orientale
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Prodotto 6 Studio dell'impatto di maremoti futuri generati da sorgenti tipo 1693
Descrizione	La modellazione dei maremoti lungo la costa ionica della Sicilia è utile non solo per l'identificazione della sorgente del terremoto del 1693, ma anche per ricavare indicazioni importanti riguardo all'interazione fra le onde di maremoto e la morfologia e le opere civili costiere odierne. In particolare, si è rivelato interessante, e al tempo stesso impegnativo dal punto di vista modellistico, studiare gli effetti prodotti dalla morfologia delle penisole su cui sono costruiti i centri storici di Augusta e di Siracusa sull'evoluzione e sull'impatto delle onde marine. Lo stesso dicasi per le opere portuali della baia di Augusta, in particolare per i tre grandi frangiflutti costruiti in mare aperto a protezione del porto
Versione finale	Verrà presentata una relazione finale che descrive i risultati dello studio applicato alla penisola e al porto di Augusta, con mareogrammi sintetici e valori massimi delle elevazioni delle onde marine calcolati all'interno e all'esterno del bacino portuale, a partire da una faglia selezionata fra quelle Ibleo-Maltesi
Utilità per la protezione civile	Stima dell'impatto di onde di maremoto nella baia di Augusta tenendo conto delle attuali opere di protezione
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