Paolo Messina - Geologia del Quaternario e pericolosità sismica

Geologia del Quaternario e pericolosità sismica
I fenomeni cosismici: la fagliazione superficiale
Paolo Messina
18.02.2013
CNR – Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria
Corso di Microzonazione sismica e valutazione della risposta sismica locale per la ricostruzione post-terremoto – L’Aquila 18-22 Febbraio 2013

I SEDIMENTI CONTINENTALI IN ITALIA
CARATTERISTICHE E METODI DI STUDIO
La massima parte degli interventi antropici riguardano i terreni che costituiscono
il suolo e il sottosuolo più o meno profondo.
Rocce e terreni in profondità hanno un interesse limitato (idrogeologia, gallerie,
trasmissione onde sismiche, giacimenti).
La genesi dei terreni di superficie è in massima parte quaternaria e di ambiente
continentale.
Di qui la grande importanza che lo studio dei sedimenti
continentali quaternari ha in quasi tutti i problemi geologicoapplicativi.

L'interesse della Geologia del Quaternario risiede
principalmente nei contributi che essa può fornire in due
grandi settori:
a) Elaborazione di modelli geologici del sottosuolo
b) Valutazioni evolutive

a) Modelli geologici del sottosuolo
La realizzazione di modelli geologici di sottosuolo è essenziale per
ogni intervento antropico (anche l'interpretazione di un solo
sondaggio è sostanzialmente un modello di sottosuolo).
La loro affidabilità riveste una grande importanza nei riguardi di
tutte le forme di caratterizzazione del sottosuolo
Rappresentano la base per la razionale utilizzazione di indagini
specifiche (problema della significatività ed estrapolabilità delle
misure puntuali)

Il contributo della Geologia del Quaternario riguarda:
definizione e tracciamento delle discontinuità che separano i corpi geologici
che sono alla base del modello (limiti di primo ordine);
indicazioni sulla distribuzione delle litologie all’interno di un corpo geologico
(limiti di secondo ordine);
indicazione dei limiti dell'alterazione.
Il ruolo che può svolgere la Geologia del Quaternario
nell’elaborazione di questi modelli è determinante per tutte le zone di
pianura e, più in generale, per tutte quelle di più facile
antropizzazione (es.: bacini intermontani).

Campi applicativi interessati ai modelli geologici di sottosuolo:
fondazioni in campo statico e dinamico;
geometria degli acquiferi;
progettazione di opere sui versanti;
propagazione di onde sismiche (risposta sismica locale);
geoarcheologia;
gestione di cave;
ecc.
In questi campi la GQ interagisce con varie discipline fra le quali sono da citare:
- geotecnica
- meccanica delle rocce
- geofisica di esplorazione
- archeologia
- ecc.

) Valutazioni evolutive
In questo campo l'interesse della GQ sta principalmente nella possibilità che essa
ha di ricostruire la parte più recente della storia geologica nei suoi vari aspetti (con
particolare riguardo agli effetti dei processi geologici in atto) fornendo la base per
valutazioni sulla evoluzione a breve ed a medio termine (quelle a lungo termine
hanno generalmente una scarsa importanza in campo applicativo)

Campi applicativi interessati ai processi geologici in atto:
- stabilità degli alvei (pericolo di esondazione, pericolo di instabilità dei versanti)
- stabilità dei versanti in campo statico e dinamico
- stabilità delle coste
- subsidenza
- sfruttamento di acquiferi in zone di pianura
- variazioni climatiche
- tettonica attiva e sismotettonica
- pericolosità sismica
- fagliazione di superficie

In questi campi la GQ interagisce con numerose discipline, fra le quali sono da
citare:
- meccanica delle rocce
- geotecnica
- geofisica di esplorazione
- geochimica
- idrologia superficiale e sotterranea
- climatologia
- sismologia
- ecc.
Dall'integrazione dei modelli geologici di sottosuolo e dei processi
geologici in atto si sviluppa tutta la problematica dei c.d. "rischi
naturali" di natura geologica (inondazioni, frane, terremoti)
nonché quella della "pianificazione territoriale"

Importanza dei risultati ottenuti dall'integrazione dei modelli geologici di
sottosuolo e dei processi geologici in chiave evolutiva
S1
S2

Il territorio italiano è geologicamente giovane (principalmente a causa di una
tettonica quaternaria tuttora attiva)
Caratteristiche generali:
localmente ampi bacini di ambiente continentale e di transizione al marino
nelle zone di fossa (pianura padana, piana del Sele, Campidano, ecc.);
prevalenza delle aree in erosione in tutte le zone di catena;
presenza di piccoli bacini lacustri connessi tra loro da reticoli fluviali
molto articolati nelle zone di catena;
in vaste zone italiane i normali processi di erosione e sedimentazione sono
complicati da fenomeni vulcanici.

La disposizione, l’estensione e gli spessori dei depositi quaternari sono
fortemente condizionati dalle variazioni climatiche, in quanto esse
influiscono sul sistema erosione-sedimentazione, e dalla tettonica
prevalere di bacini di sedimentazione molto variabili per dimensioni
(superficie dalle poche centinaia alle decine di milioni di mq) e profondità
(da pochi m fino a qualche centinaia o migliaia di metri)
continua alternanza di erosione e sedimentazione
sedimentazione molto variabile per facies e velocità
le successioni sedimentarie sono spesso costituite da litosomi di spessori
modesti e con rapidi cambiamenti di facies

PERICOLOSITA’ SISMICA
La pericolosità (da: pericolo; H: hazard) è stata definita dall’UNESCO (United Nations
Educational Organization) (Varnes, 1984) come la probabilità del manifestarsi, entro un
certo periodo di tempo e in una determinata area, di un fenomeno potenzialmente dannoso.
Nel caso della pericolosità sismica l’evento dannoso è un terremoto.
La pericolosità sismica, la vulnerabilità e l’esposizione concorrono al calcolo del RISCHIO
SISMICO
• La vulnerabilità è invece direttamente legata alle caratteristiche costruttive degli edifici o
di qualsiasi altro manufatto e rappresenta una misura che indica la possibilità di subire
danni da parte degli edifici in caso di scosse sismiche. Molto alta, ad esempio, è la
vulnerabilità di antichi centri storici dove spesso sono stati utilizzati materiali da
costruzione e malte scadenti, mentre molto bassa è dove le costruzioni sono state
realizzate con moderni criteri antisismici.
• L’esposizione è una misura che tiene conto di vari elementi quali, ad esempio,
l’importanza ed il valore dei manufatti soggetti a danneggiamento, la densità di abitanti
presenti sul territorio, ecc. L’esposizione di un’area collocata in zona desertica risulta
quindi estremamente bassa, mentre è molto alto il valore in zone densamente popolate,
con edifici di pregio o maggiormente per i siti che ospitano strutture di protezione civile
o opere ad alto rischio ambientale (centrali per la produzione di energia, dighe, ponti, ...)

Numero di morti dovuti ai principali eventi sismici verificatisi nel XX secolo in zone abitate.

Epicentri di circa 30.000 terremoti registrati nel periodo 1961-1967

Le principali placche della litosfera e gli epicentri di circa 30.000 terremoti registrati nel periodo 1961-1967

Il terremoto è un movimento del terreno causato da onde meccaniche (sismiche) che
si propagano a partire dalla rottura di un volume di roccia
Sforzo
Sforzo
Sforzo
Deformazione
Rottura
Sforzo
Liberazione di energia
sotto forma di calore e onde
meccaniche
in pochi secondi al momento
della rottura lungo la faglia.

Le Faglie
Faglia normale (normal fault). Il movimento avviene
perpendicolarmente alla direzione della superficie di
faglia con uno spostamento verso il basso del tetto
rispetto al letto.
Faglia inversa (thrust fault). Il movimento avviene
perpendicolarmente alla direzione della superficie di
faglia con uno spostamento verso l'alto del tetto
rispetto al letto.
Da Accordi et Al., 1993
Faglia trascorrente (strike-slip fault). Il movimento
avviene lungo la direzione della superficie di faglia. Si
può distinguere in destra o sinistra secondo che ad un
osservatore posto su un blocco, l'altro apparirà essere
stato spostato rispettivamente verso la sua destra o
verso la sua sinistra. Spesso le faglie trascorrenti
presentano la superficie di scorrimento verticale o
molto inclinata.

Da Simpson (1992)

Le faglie
Scarpata di faglia
Epicentro
Piano di faglia
Ipocentro

NEOTETTONICA
Una definizione di neotettonica particolarmente adatta al caso italiano
è: "insieme integrato di ricerche avente come scopo la definizione della
evoluzione tettonica pliocenico-quaternaria, ricostruita con scansione
temporale dell'ordine delle centinaia di migliaia di anni" (Bosi, 1992).
Lo stesso autore osserva che "i punti qualificanti di una definizione di
questo tipo, rappresentati dalla prospettiva evolutiva nella quale essa
si pone e dal dettaglio temporale con cui si intende operare,
conferirebbero alla neotettonica una individualità propria e un carattere
marcatamente interdisciplinare".

TETTONICA ATTIVA
Effetto dell'attuale regime di sforzi che interessa la crosta terrestre; ad
esso sono riferibili i movimenti tettonici attesi in un intervallo
temporale futuro di interesse per la società.
in sostanza, si tratta di
presente attività tettonica
ma l'attività che porta ad eventi catastrofici può non necessariamente
essere delineata sulla base di fenomeni registrati per intervalli
temporali di pochi anni o per più ampi periodi storici.

FAGLIA ATTIVA (1)
L'abbondanza di definizioni riflette in certo modo la difficoltà di definire in maniera
univoca il significato di tettonica attiva, di cui le faglie attive sono l'espressione
più evidente.
Willis (1923) - Faglia attiva è una faglia lungo la quale è probabile il movimento in
futuro ... Sono faglie attive tutte quelle faglie lungo le quali c'è stato movimento
in epoca storica ed anche tutte quelle faglie per le quali può essere definita
l'evidenza fisiografica di recenti dislocazioni superficiali.
Louderback (1950) - Le faglie attive sono interessate da movimenti attuali o si
sono mosse in tempi geologici recenti o storici e saranno interessate da
movimenti ripetuti nel futuro.
Bonilla (1967 e 1970) - Faglia attiva è quella faglia che si è mossa nel passato
recente e potrebbe muoversi nel futuro prossimo. Il "passato recente" include
l'ora attuale e si estende all'indietro per un tempo indefinito nel quale molti
geologi includono almeno l'Olocene. Il "futuro prossimo" include un intervallo
temporale nell'ordine della vita utile di strutture ingegneristiche o l'intervallo
temporale considerato in pianificazioni di lungo periodo per il futuro.
Wentworth et al. (1969) - Una faglia è attiva se a causa delle sue attuali
caratteristiche tettoniche, può essere interessata da movimento nell'immediato
futuro geologico. Questo stato di attività esiste indipendentemente dalla capacità
del geologo di riconoscerlo.

FAGLIA ATTIVA (2)
Grant-Taylor et al. (1974) - Una faglia attiva mostra evidenze di movimenti
ripetuti negli ultimi 5.000 anni, ma potrebbe anche avere avuto un solo
movimento in questo periodo e ripetuti movimenti negli ultimi 50.000 anni.
Sherard et al. (1974) - Una faglia attiva (o potenzialmente attiva) è tale da
mostrare sufficiente evidenza di dislocazione nel passato geologico recente da
rendere ragionevole anticipare che dislocazioni superficiali future potrebbero
avvenire nel corso della vita di una diga (circa 100 anni).
U.S. Bureau of Reclamation (1976) - Vengono considerate faglie attive quelle
che mostrano dislocazioni negli ultimi 100.000 anni.
Slemmons e McKinney (1977) - Si definisce attiva una faglia che si è
mossa nel corso dell'attuale regime sismotettonico e che quindi avrà
probabilmente nuove dislocazioni in futuro.
La definizione si adatta alla realtà italiana.
Questa compatibilità di "faglia attiva" con il concetto di "regime sismotettonico
attuale" è particolarmente funzionale anche nell'ottica della definizione
precedentemente data di "tettonica attiva", vale a dire l'effetto dell'attuale
regime tettonico. In questo senso "faglia attiva" rappresenta la manifestazione
per eccellenza della "tettonica attiva": l'attivazione della faglia in occasione di
forti terremoti è in grado di lasciare tracce indelebili sulla superficie terrestre che
costituiscono l'evidenza più diretta della tettonica attiva.

Parametri geometrici
Coordinate delle terminazioni della faglia attiva
Lunghezza dell'espressione superficiale
Giacitura del piano di faglia in superficie e nel sottosuolo
Spessore dello strato sismogenetico
Parametri cinematici
Tipo del movimento lungo faglia (normale, inverso, trascorrente)
Entità della dislocazione
Cronologia della dislocazione
Rateo di movimento lungo faglia
Tempo di ricorrenza per eventi di fagliazione di superficie
Tempo intercorso dall'ultimo evento di fagliazione superficiale

SEGMENTAZIONE
La segmentazione implica l'identificazione e caratterizzazione delle
discontinuità lungo una zona di faglia che potrebbero potenzialmente
agire come barriera alla rottura cosismica. Discontinuità lungo zone di
faglia sono suggerite da aspetti geometrici, strutturali,
paleosismologici, geomorfologici, geologici, geofisici e reologici. Le
principali discontinuità in una zona di faglia possono essere
raggruppate in tre categorie: discontinuità geometriche, strutturali e
cinematiche. Le prime includono cambiamenti nell'orientazione di una
faglia, zone di sovrapposizione per relazioni strutturali di tipo enechelon
e aree di non fagliazione.
Le discontinuità strutturali includono intersezioni con altre faglie o
pieghe e terminazioni in corrispondenza di strutture trasversali alla
principale. Poiché la terminazione di una faglia può essere
considerata come una discontinuità strutturale, singole faglie
caratterizzate dall'uniformità dell'espressione geomorfologica possono
essere classificate come segmenti.
Le discontinuità cinematiche includono cambiamenti nel rateo di
movimento, nel tempo di ricorrenza tra un evento di fagliazione e un
altro, nella direzione della dislocazione.

ESEMPI DI SEGMENTAZIONE

LUNGHEZZA DI UNA FAGLIA ATTIVA
La lunghezza di una faglia attiva o di un segmento di faglia costituisce
un parametro fondamentale ai fini della pericolosità sismica. Essa è
infatti utilizzata comunemente per la valutazione della magnitudo
attesa lungo una determinata faglia, in base all'utilizzo di equazioni
derivate dall'elaborazione di dati geologico-sismologici mondiali (per
es. Wells e Coppersmith, 1994). L'equazione che lega la rottura
superficiale alla magnitudo, così come derivata dal lavoro dei
menzionati autori è:
M = a + b * log (SRL)
dove M è la magnitudo momento, a e b sono due coefficienti funzione
della cinematica della faglia, SRL è la lunghezza della rottura
superficiale. Nel caso di faglie normali a=4.86 e b=1.32; per faglie
inverse a=5.00 e b=1.22; per faglie trascorrenti a=5.16 e b=1.12.
Sebbene l'equazione si riferisca alla fagliazione di superficie dovuta a
singoli eventi sismici, essa può essere applicata all'espressione
geomorfologica della faglia o del segmento di faglia attiva assumendo
che questa/o rappresenti l'integrale delle rotture cosismiche dovute a
numerosi terremoti.

TIPO DI MOVIMENTO
Il tipo di movimento lungo faglia è definibile mediante:
1) analisi strutturale, tramite campionamento di indicatori cinematici
recenti;
2) indicazioni geologiche, tramite la valutazione della dislocazione di
limiti geologici di unità stratigrafiche recenti (almeno quaternarie);
3) indicazioni morfologiche, ad esempio tramite la valutazione della
dislocazione di forme lineari (incisioni fluviali), planari (terrazzi
fluviali, superfici di conoidi) o circolari (circhi glaciali, doline,
nicchie di frana) attraversate da una faglia.

ENTITA' DELLA DISLOCAZIONE
Esempio:
la faglia è stata responsabile della dislocazione verticale di circa 550 m di
depositi della parte alta del Pleistocene inferiore,
oppure di circa 10 m di una superficie di erosione scolpita su depositi
datati a ca. 25000 anni BP,
oppure di 3 m di depositi datati a ca. 6000 BP.

Appennino abruzzese:Monti della Magnola

Appennino abruzzese:Monti della Magnola
Galli et al., 2011

Appennino umbro: Monte Vettore

ENTITA' DELLA DISLOCAZIONE
Esempio:
la faglia è stata responsabile della dislocazione verticale di circa 550 m
di depositi della parte alta del Pleistocene inferiore,
oppure di circa 10 m di una superficie di erosione scolpita su depositi
datati a ca. 25000 anni BP,
oppure di 3 m di depositi datati a ca. 6000 BP.

RATEO DI MOVIMENTO
Avendo a disposizione entità e cronologia della dislocazione, è possibile definire
il rateo di movimento di una faglia. La semplice relazione che lega i tre
parametri è:
R=D/T
dove, R è il rateo di movimento, D l'entità della dislocazione, T l'intervallo
cronologico cui si riferisce la dislocazione. R si esprime solitamente in mm o
cm/anno.
Ad esempio, nei casi precedentemente citati, se si danno riferimenti cronologici
assoluti ai depositi del Pleistocene inferiore (es. 1.0-0.8 Ma), i 550 metri di
rigetto verticale forniscono un rateo variabile tra 0.7 e 0.5 mm/anno. Nel caso
della superficie dislocata di 10 m, abbiamo soltanto un riferimento post quem
per l'età della superficie. In sostanza sappiamo che la superficie è più recente
di 25000 BP, età dei depositi su cui essa è scolpita. Questo significa che se noi
dividiamo il rigetto di 10 m per l'intervallo cronologico di 25000 anni, otteniamo
un rateo minimo (pari a 0.4 mm/anno) cioè un limite inferiore per il rateo di
movimento reale. In pratica, dato che l'età della superficie è più recente di
25000 anni, il rateo è sicuramente più elevato di 0.4 mm/anno. Nel caso della
dislocazione di 3 m di depositi datati a 6000 BP, possiamo calcolare un rateo
assoluto, poiché la dislocazione riguarda direttamente un'unità deposizionale
datata. In questo caso il rateo di movimento è pari a 0.5 mm/anno.

RATEO DI MOVIMENTO E TEMPO DI RICORRENZA
Dal rateo di movimento di una faglia è possibile avere indicazioni sul
tempo di ricorrenza degli eventi di dislocazione (ovvero sul tempo che
intercorre tra eventi di fagliazione di superficie successivi e pertanto
tra eventi sismici di elevata magnitudo), avendo a disposizione
indicazioni sull'entità del rigetto per evento. In questo caso, la
relazione che lega tempo di ricorrenza, rateo di movimento e rigetto
per evento è:
TR=D e /R
Dove TR è il tempo di ricorrenza in anni, D e è l'entità della dislocazione
per evento in mm, R è il rateo di movimento in mm/anno. Nel caso di
una faglia normale con rigetto per evento pari a 1 m (entità che può
essere riferita a casi di terremoti di magnitudo 6.5-7), con un rateo
pari a 0.5 mm/anno, si ottiene un tempo di ritorno pari a 2000 anni.
Con questa procedura si assume che possano avvenire soltanto
terremoti di una determinata magnitudo, solitamente la massima
possibile lungo una determinata faglia, e che pertanto il rateo di
movimento sia rappresentativo di questi terremoti.

TEMPO DI RICORRENZA
Intervallo temporale che intercorre tra eventi di dislocazione (e quindi
terremoti di elevata magnitudo) successivi lungo una determinata
faglia.
Il tempo di ricorrenza di solito si valuta a partire da una successione
completa e cronologicamente vincolata di eventi di dislocazione lungo
una faglia.
Una delle conquiste dell'analisi paleosismologica in Italia è stata la
definizione di tempi di ricorrenza che solitamente sono superiori al
millennio. Questo aspetto ha delle ricadute immediate in termini di
pericolosità sismica. E' evidente, ad esempio, che la pericolosità sarà
minima in un'area interessata da una faglia lungo la quale è occorso
un evento di dislocazione (e quindi un terremoto di magnitudo
elevata) in tempi recenti (ad esempio durante il XIX secolo). Al
contrario la pericolosità sarà elevata per quelle aree interessate da
faglie la cui ultima attivazione è occorsa 1000 o 2000 anni fa.

TEMPO INTERCORSO DALL'ULTIMO EVENTO DI DISLOCAZIONE
In genere anche questo intervallo temporale è definito tramite l'analisi
paleosismologica. In pratica, l'aspetto fondamentale che consente la
definizione di questo parametro è la datazione di unità stratigrafiche o
forme che sigillano la faglia. Se, ad esempio, una determinata faglia è
stata responsabile della dislocazione di unità stratigrafiche datate a 18000
BP, 14000 BP e 8000 BP, ma è sigillata da un'unità datata a 3000 BP, si
potrà dire che essa è stata sicuramente caratterizzata da attività nel corso
della parte finale del Pleistocene superiore e durante l'Olocene e che il
tempo intercorso dall'ultimo evento di fagliazione è pari ad almeno 3000
anni. In termini di pericolosità sismica, se quello descritto fosse un caso di
faglia appenninica (per cui i tempi di ricorrenza sono al massimo di poche
migliaia di anni), ci si troverebbe in un ambito di elevata pericolosità. Se
invece la faglia fosse responsabile della dislocazione di livelli storici (ad
esempio contenenti reperti ceramici medievali) e fosse sigillata da altri
livelli storici (ad esempio contenenti ceramica settecentesca), allora il
livello di pericolosità sismica sarebbe sicuramente più basso.

TERREMOTO CARATTERISTICO
(Schwartz e Coppersmith, 1984 e 1986; Schwartz, 1988; Sieh, 1996)
Secondo questo modello molte faglie individuali e segmenti di faglia
tendono a generare essenzialmente terremoti della stessa entità o
caratteristici, con una scarsa variabilità dei valori di magnitudo. Questi
valori sono corrispondenti o prossimi alla magnitudo massima che può
essere prodotta sulla base della geometria, proprietà meccaniche e stato
di stress di quella faglia o segmento. Schwartz e Coppersmith (1984)
sono giunti a questa conclusione usando dati di dislocazione per evento.
Le analisi paleosismologiche lungo faglie normali e trascorrenti negli
Stati Uniti occidentali hanno evidenziato, infatti, che i vari eventi di
dislocazione identificati sono caratterizzati da una pressoché costante
entità della dislocazione.
In Italia:
nel caso della faglia dell'Irpinia (Appennino meridionale), responsabile
del terremoto del 1980 (Ms 6.9), i dati paleosismologici disponibili
evidenziano la costanza del rigetto per evento nel tempo. Ciò ha portato
ad ipotizzare un comportamento caratteristico della faglia. Un tale
comportamento è ritenuto possibile per le faglie della Piana del Fucino,
ed ipotizzato per la faglia dello Stretto di Messina.

Effetti geologici cosismici
Disegno di P. Galli

Caratteristiche della deformazione cosismica in superficie in relazione alla magnitudo del terremoto; 1,
fagliazione di superficie; 2, rotture subordinate; 3, cedimenti del terreno. (Da Michetti, 1994).

Rischio da fagliazione di superficie
La fagliazione di superficie potrebbe avere un impatto
significativo su edifici strategici e lifeline.
L’importanza sociale che può essere attribuita a questo
fenomeno naturale è evidenziata dall’attuale legislazione che, in
alcuni paesi, condiziona la pianificazione dell’uso del territorio.
Ciò significa che l’individuazione e la caratterizzazione di faglie
attive hanno implicazioni sociali.

Fagliazione di superficie dovuta al terremoto di Kokoxili (Tibet)
del 14 novembre 2001 (Mw 7.9).

Fagliazione di superficie del terremoto di Taiwan del 1999. La dislocazione ha interessato il letto di
un fiume (creando una cascata) e le strutture di un ponte.

Terremoto di Borah Peak (Idaho) del 1983 (Ms 7.3). La fagliazione di superficie ha interessato un
canale di irrigazione. (Da Crone et al., 1987).

I terremoti in Italia
Sismicità storica (1000-1992)
tratta dal catalogo NT
(Camassi e Stucchi, 1997)

Rischio di fagliazione di superficie: faglie attive in Italia
Faglie attive in Italia: in rosso, evidenze di attività tardo pleistocenica - olocenica;
blu, evidenze di attività genericamente quaternaria; verde, faglie nascoste
potenzialmente attive (Meletti et al., 2000).

FAULT GEOMETRY AND SEISMIC BEHAVIOUR
#
Faults
Slip
rate
mm/y
W
(km)
L
(km)
Mw
1a,b,
c, 3
Gubbio,
G. Tadino,
Colfiorito,
Norcia
0.15 14 139 5.9
1a
Gubbio only
(floating fault)
0.15 12 22 6.2
1b
G. Tadino only
(floating fault)
0.15 15 16 6.2
1c
Colfiorito
only
(floating fault)
0.15 20 23 6.2
2 Fabrianese
(t. floating
fault)
0.15 15 51 5.9
3 Norcia 0.65 15 32 6.7
4 M. Vettore 0.50 15 22 6.5
5 Laga Mts.
(Campotosto)
0.65 14 29 6.6
6 C. Imperatore 0.6 15 44 6.8
7 L’Aquila 0.65 15 26 6.6
8 Ovindoli-Pezza 0.65 15 25 6.6
9 Fucino 0.7 17 36 6.9
10 M.Valle Aterno 0.6 15 21 6.5
11 Sulmona
Basin
0.6 15 21 6.5
12 Maiella 0.6 15 28 6.6
13 Aremogna
Cinquemiglia
0.6 15 20 6.5
Akinci et al. (2004)
14 Sangro 0.4 15 22 6.5
15 Martani sud
Salto velino
0.10 14 47 6.0

L’analisi geologica e sismologico-storica per la caratterizzazione della
tettonica attiva e per valutazioni di pericolosità sismica :
1) ricostruzione dell'evoluzione tettonica quaternaria al fine dell'identificazione di
faglie “primarie” attive nel Pleistocene superiore-Olocene (e quindi, molto
probabilmente, diretta espressione del regime sismotettonico attuale):
“Neotettonica” auct.;
2) caratterizzazione dell'attività recente di una faglia (entità del rigetto recente,
rateo di movimento), mediante indagini geomorfologiche lungo la struttura;
3) individuazione e datazione di singoli eventi di dislocazione cosismici (analisi
paleosismologiche), da alcuni secoli BP a millenni BP; le stesse indagini
consentono la definizione di parametri che descrivono il comportamento delle
faglie (rateo di movimento, massima magnitudo attesa, tempo di ritorno per
eventi di fagliazione di superficie, tempo intercorso dall'ultima attivazione,
ecc....);
4) completamento delle conoscenze sulle caratteristiche sismogenetiche,
mediante indagini sui terremoti storici che hanno interessato una determinata
area e indagini archeosismologiche (fagliazione in corrispondenza di siti
archeologici e crolli sincroni in diversi siti) nella prospettiva di associare
terremoti storici o archeoterremoti alle faglie.

Indagini geologiche e geomorfologiche su depositi e forme quaternarie
Pescina
N
S. Benedetto
dei Marsi
Venere
Piana del
Fucino
Ortucchio
Gioia dei Marsi

Bosi et al. (2003, modificato)

Indagini paleosismologiche
Esempi di schemi geologici di trincee paleosismologiche (da Galadini et al., 1999)

Indagini archeosismologiche
Nella foto di sinistra è evidente la rotazione attorno
ad un asse verticale mentre in quella di destra la
rotazione alla base di uno dei ritti verso l'esterno
accompagnata da lesioni nell'arco dovute
generalmente a rototraslazione alle reni e/o in chiave
Molto problematica è invece l’interpretazione,
in chiave sismologica, dei crolli di colonnati
di antiche costruzioni

Scarpate di faglia in roccia
Scarpate di faglia in roccia in Appennino centrale.
A – Monti della Magnola (bordo settentrionale del bacino del Fucino, AQ)
B – Monte Cefalone (bordo settentrionale della Piana di Campo Felice, AQ)
C – Monte Serrone (bordo meridionale del bacino del Fucino, AQ)
D – Monte Parasano (bordo orientale del bacino del Fucino, AQ).
Galadini, 1999

Appennino abruzzese - Campo Felice
Giaccio et al., 2002

Appennino abruzzese - Campo Felice
Giaccio et al., 2002

Giaccio et al., 2002

Appennino abruzzese - Campo Felice

Elementi cosmogenici

Da Palumbo et al. 2004

Da Palumbo et al. 2004

Modello geologico evolutivo
Schema dell’evoluzione geologica quaternaria e rappresentazione degli
elementi stratigrafici, morfologici, strutturali, ecc. con scansioni temporali
medie dell’ordine di alcune centinaia o decine di migliaia di anni.
• Ricostruzione dell'evoluzione tettonica quaternaria al fine dell'identificazione
di faglie “primarie” attive nel Pleistocene superiore-Olocene (e quindi, molto
probabilmente, diretta espressione del regime sismotettonico attuale):
“Neotettonica” auct.;
• Caratterizzazione dell'attività recente di una faglia (entità del rigetto recente,
rateo di movimento, lunghezza della faglia, ecc.), mediante indagini
stratigrafiche e geomorfologiche lungo la struttura.
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• Individuazione e datazione di singoli eventi di dislocazione cosismici (analisi
paleosismologiche), da alcuni secoli BP a millenni BP; le stesse indagini
consentono la definizione di parametri che descrivono il comportamento delle
faglie (rateo di movimento, massima magnitudo attesa, tempo di ritorno per
eventi di fagliazione di superficie, tempo intercorso dall'ultima attivazione,
ecc....).

Questo tipo di approccio non può in ogni caso essere limitato ad indagini
speditive (es.: solo rilievi geomorfologici) o a carattere locale (es.: isolati scavi
paleosismologici in assenza di dettagliati studi geologici a carattere areale).
Scarpate di faglia in roccia
Scarpate di faglia in roccia in Appennino centrale.
A – Monti della Magnola (bordo settentrionale del bacino del Fucino, AQ)
B – Monte Cefalone (bordo settentrionale della Piana di Campo Felice, AQ)
C – Monte Serrone (bordo meridionale del bacino del Fucino, AQ)
D – Monte Parasano (bordo orientale del bacino del Fucino, AQ).
Galadini, 1999

Questo tipo di approccio non può in ogni caso essere limitato ad indagini
speditive (es.: solo rilievi geomorfologici) o a carattere locale (es.: isolati scavi
paleosismologici in assenza di dettagliati studi geologici a carattere areale).
Faglia di Anversa degli Abruzzi

Appennino abruzzese - Piana del Fucino
Giraudi, Messina et al. (2007)

Evoluzione tettonica del “terrazzo” Pescina - Collarmele
Superficie Pescina - Collarmele
Superficie Pescina - Collarmele
Messina, 1996

1
2

3
4

Il terremoto abruzzese del 6 Aprile 2009

Acquedotto del Gran Sasso (6/4/2009)
Tempera (6/4/2009)

The Paganica structure, is a 18 km-long normal fault,
not recognized by the geologists as active fault before
the April 6, 2009 L’Aquila earthquake, during which it
produced a modest, but evident, surface faulting.

Galli, Giaccio e Messina (2010)

Giaccio et al. (2012)

Galli, Giaccio e Messina (2010)

Galli, Giaccio e Messina (2010)

Giaccio et al. (2012)

Messina et al. (2011)

Galli et al. (2011)

Galli et al. (2011)

Galli et al. (2011)

Galli et al. (2011)

Conclusioni
Gli studi di geologia del Quaternario integrati con i risultati delle analisi
paleosismologiche sono di fondamentale importanza per la caratterizzazione
della tettonica attiva e quindi della pericolosità sismica:
1) ricostruzione dell'evoluzione tettonica quaternaria al fine di identificare le
faglie “primarie” attive nel Pleistocene superiore-Olocene (e quindi, molto
probabilmente, diretta espressione del regime sismotettonico attuale):
“Neotettonica” auct.;
2) caratterizzazione dell'attività recente di una faglia (entità del rigetto recente,
rateo di movimento), mediante indagini stratigrafiche e geomorfologiche
lungo la struttura;
3) individuazione e datazione di singoli eventi di dislocazione cosismici (analisi
paleosismologiche), da alcuni secoli BP a millenni BP; le stesse indagini
consentono la definizione di parametri che descrivono il comportamento delle
faglie (rateo di movimento, massima magnitudo attesa, tempo di ritorno per
eventi di fagliazione di superficie, tempo intercorso dall'ultima attivazione,
ecc....);
4) completamento delle conoscenze sulle caratteristiche sismogenetiche,
mediante indagini sui terremoti storici che hanno interessato una determinata
area e indagini archeosismologiche (fagliazione in corrispondenza di siti
archeologici e crolli sincroni in diversi siti) nella prospettiva di associare
terremoti storici alle faglie.