Rapporto sull'Attività Scientifica 2002 - INGV Home Page

Rapporto attività scientifica 2002
Descrizione attività
Le attività di ricerca all’interno dell’Unità Funzionale Dinamica e reologia dell’interno della Terra (DRIT) nel corso del 2002
hanno proseguito il percorso di approfondimento, iniziato l’anno precedente, nello studio di una grande varietà di processi
che coinvolgono scale spaziali che vanno da 10 0 a 10 7 m e scale temporali che vanno da 10 -2 a 10 14 s.
Meccanica della sorgente sismica
Sono stati compiuti significativi progressi nella caratterizzazione energetica delle fasi di arresto dei terremoti e nella realizzazione
di modelli numerici che possano spiegare le proprietà meccaniche fondamentali della frattura impulsiva e che ne dimostrino
inequivocabilmente la compatibilità con le leggi dell’elastodinamica (Festa and Nielsen, BSSA). Si è studiato il fenomeno
di fault healing (cicatrizzazione di una rottura) nell’ambito di faglie piane 2 - D pure governate da diverse leggi di attrito
dipendenti dalla velocità e dallo stato. Si sono chiarite le differenze esistenti tra i diversi tipi di healing e le loro dipendenze
dai parametri costitutivi (Bizzarri and Cocco, JGR; Cocco and Bizzarri, GRL). È stato risolto il problema dinamico totalmente
spontaneo utilizzando configurazioni realistiche con reologia eterogenea: in questo modo si è evidenziato come anche
con un semplice modello planare 2 - D sia possibile simulare fenomeni reali, caratterizzati da interazione tra patch o regioni
con diverso comportamento sismico (Cocco et al., 2002).
È stato sviluppato un codice alle differenze finite per la risoluzione dell’equazione fondamentale dell’elastodinamica per
una faglia piana di tipo 3 - D. Il codice, vettorizzabile e parallelizzabile, implementa differenti leggi costitutive e consente
di considerare reologie eterogenee e di studiare interazioni tra faglie, anche non co-planari.
L’utilizzo di approcci numerici basati sulla tecnica degli elementi finiti ha permesso la modellazione di eventi dislocativi
in mezzi complessi con applicazioni ai terremoti di Landers ed Hector Mine (California) (Cianetti et al., GRL) e lo studio
teorico sul comportamento di faglie di tipo dip-slip in condizioni realistiche di sforzo.
Sono stati anche ottenuti nuovi importanti risultati nel campo dello stress triggering in regime dinamico (Antonioli et al.,
2002; Belardinelli et al., 2002).
Sismotettonica e sismicità italiana
Sono state affrontate una serie di problematiche legate alla comprensione del campo di sforzi agente nella catena
Appenninica. In particolare si sono messi a punto una serie di approcci integrati modellazione-numerica/analisi-dati per
affrontare i seguenti problemi: Verificare la compatibilità delle faglie sismogenetiche inverse attive contemporaneamente
alle faglie normali nell’Appennino; Valutare come la deformazione si distribuisce in corrispondenza di faglie parallele
normali ad alto angolo; Classificare le sequenze e determinare le weak zones in corrispondenza delle maggiori faglie
normali dell’Appennino; Verificare la predizione di un meccanismo di diffusione di sforzo su scala crostale negli Appennini;
Sviluppare un modello 1D della variazione del campo di sforzo in funzione della profondità nell’intervallo 0-20 km.
Particolare attenzione è stata rivolta all’integrazione di dati geologici e geofisici per la caratterizzazione geometrica,
cinematica e dinamica delle faglie sismogenetiche della catena umbro-marchigiana. Tali analisi sono state compiute
attraverso la rilocalizzazione di dettaglio, l’analisi di dati di micro-sismicità e attraverso lo studio di sezioni sottili di porzioni
di roccia campionati su faglie a basso angolo esumate (Collettini et al., 2002).
Infine, grazie soprattutto alla rilocalizzazione tramite l’algoritmo delle double differences degli eventi registrati durante il
terremoto di Colfiorito è stato possibile effettuare un’esaustiva analisi del sistema di faglie che ha dato origine alla
sequenza sismica e del ruolo svolto dai fluidi nel triggering degli aftershocks (Chiaraluce et al., 2002).
Sismotettonica globale
È stato portato avanti il lavoro di ricerca sull’interazione fra faglie su scala globale iniziato negli ultimi anni. Attraverso
una serie di simulazioni statistiche, rese possibili dalle nuove risorse di supercalcolo dell’INGV, è stata studiata l’influenza
del pattern di rilascio di momento sismico sulla rottura dei piani di faglia nella fascia circumpacifica (Melini et al.,
2002). Questo studio ha messo in evidenza un’interessante relazione fra la distribuzione spazio-temporale del pattern di
rilascio di energia e la percentuale di eventi sismici favoriti dal campo di stress postsismico.
È stata inoltre pressoché ultimata la messa a punto di un metodo di indagine completamente nuovo, basato sulle reti
neurali, per lo studio dei pattern di sismicità su scala globale.
In seguito al terremoto M = 8 del Perù del 2001 è stato analizzato il rilascio di sforzo postsismico della regione cilenoperuviana
con particolare attenzione agli effetti sulle zone interessate dagli eventi del 1868 e del 1870, indicate come
gap sismici “maturi” dalla letteratura scientifica (Casarotti and Piersanti, EPSL). I risultati indicano come la diffusione di
sforzo postsismico associata ai grandi terremoti possa giocare un ruolo di primo piano, a livello regionale, nel caratterizzare,
non solo in positivo ma anche in negativo i pattern di sismicità.
Reologia del mantello
È stata effettuata un’inversione dei dati di sea level nella baia di Hudson per ottenere indicazioni sul profilo di viscosità
del mantello. L’algoritmo di inversione utilizza un approccio montecarlo ottimizzato (simulated annealing) (Cianetti et al.,
JGR). È inoltre stato avviato lo sviluppo di benchmark per trattare eterogeneità laterali di viscosità tramite modelli numerici.
Nell’ambito di un progetto di inversione dei profili di viscosità del mantello utilizzando in maniera congiunta le informazioni
di deformazione postsismica e di post-glacial rebound, è stato implementato un nuovo modello numerico per il
calcolo delle deformazioni postsismiche. Questo modello estende quello proposto da Piersanti et al. (1995), che prevede
un modello a 4 strati, al caso generale di un modello a n strati.
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