A resampling approach to test stress-field uniformity from fault data

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Codice per il calcolo della pericolosità sismica da dati di sito: SASHA (Site Approach to Seismic Hazard Assessment)

Viene presentato il codice di calcolo SASHA che implementa l’approccio probabilistico proposto da Albarello e Mucciarelli (2002) alla stima della pericolosità sismica in termini di intensità macrosismica. Elemento chiave della metodologia è la storia sismica locale, ovvero i risentimenti documentati al sito dei terremoti passati eventualmente integrati da risentimenti “virtuali” dedotti a partire da dati epicentrali. La procedura (approccio “di sito”), appositamente sviluppata per l’analisi di dati di intensità, consente di utilizzare in modo formalmente corretto la grande quantità di informazioni macrosismiche disponibili in paesi come l’Italia. Oltre al presente testo, nel quale è descritto in dettaglio l’utilizzo del programma (metodologia, opzioni di calcolo, formato dei file di input/output), vengono allegati l’eseguibile di SASHA e un esempio dei file di input (catalogo epicentrale e dei risentimenti macrosismici, elenco di località) e output

Monitoring methane emission of mud volcanoes by seismic tremor measurements: a pilot study

Abstract. A new approach for estimating methane emission at mud volcanoes is here proposed based on measurements of the seismic tremor on their surface. Data obtained at the Dashgil mud volcano in Azerbaijan reveal the presence of energy bursts characterized by well-determined features (i.e. waveforms, spectra and polarization properties) that can be associated with bubbling at depth. Counting such events provides a possible tool for monitoring gas production in the reservoir, thus minimizing logistic troubles and representing a cheap and effective alternative to more complex approaches. Specifically, we model the energy bursts as the effect of resonant gas bubbles at depth. This modelling allows to estimate the dimension of the bubbles and, consequently, the gas outflow from the main conduit in the assumption that all emissions from depth occur by bubble uprising. The application of this model to seismic events detected at the Dashgil mud volcano during three sessions of measurements carried out in 2006 and 2007 provides gas flux estimates that are in line with those provided by independent measurements at the same structure. This encouraging result suggests that the one here proposed could be considered a new promising, cheap and easy to apply tool for gas flux measurements in bubbling gas seepage areas

Quantitative insights into the role of gravitational collapse in major orogenic belts

Abstract Previous works have proposed gravitational collapse as the driving mechanism of extensional deformation of thickened continental crust. In this work we investigate the physical plausibility of this interpretation for the most important orogenic belts of the world by computing the spreading force induced by lateral variations of crustal thickness and the possible resisting forces. Two collapse mechanisms, one involving the upper crust only and the other the whole crust, have been considered. Particular attention has been devoted to constrain the uncertainty affecting such computations, mostly due to the large variability of the thermal and mechanical properties of rocks. The results obtained show that gravitational collapse is not a plausible mechanism in the four Mediterranean orogens here considered (Northern Apennines, Calabrian Arc, Hellenic Arc and Carpathians). For the other orogenic zones we have taken into account (Western U.S. Cordillera, Central Andes, Himalayas and Central Alps), the large uncertainty that affects the estimate of spreading and resisting forces does not allow to firmly assess the feasibility of gravitational collapse

Confronto fra stime di pericolosità sismica in Italia

Allo scopo di valutare l’attendibilità delle stime di pericolosità sismica recentemente proposte per l’Italia sulla base di un approccio standard basato sull’impiego di informazioni geologiche (zone sismogenetiche) e sismologiche (catalogo sismico epicentrale), viene proposto un confronto con stime di pericolosità effettuate a partire dall’analisi statistica delle storie sismiche di sito relative alle 1401 località per le quali esistono informazioni circa glie effetti macrosismici osservati in occasione di almeno dieci terremoti del passato. In particolare, sono stati messi a confronto i valori dell’accelerazione massima orizzontale del moto del suolo corrispondente ad una probabilità di eccedenza del 10% in 50 anni dedotti con l’approccio standard, con i valori dell’intensità macrosismica corrispondente alle stesse probabilità di eccedenza per un tempo di ritorno di 50 anni. Il confronto, effettuato con una procedura non parametrica che non richiede l’impiego relazioni di conversione empiriche, indica che le differenze osservate sono fortemente correlate con la geometria delle zone sismotettoniche utilizzate nell’approccio standard. In particolare, la zonazione sembra incompleta (sembrano esistere zone “nascoste”) e a tratti troppo grossolana (a causa della scarsità dei dati disponibili) per rappresentare adeguatamente i processi sismogenici attivi nell’area italiana

Seismic monitoring of gas emissions at mud volcanoes: The case of Nirano (northern Italy)

Seismic signals generated at the Nirano mud volcanoes in Northern Italy have been monitored by deploying a set of small dimensions seismic arrays of vertical geophones and thee-directional sensors. During two seismic surveys campaigns, seismic signals characterized by sequences of short impulsive signals (lasting 0.1 s–0.2 s) were identified above the background seismic noise. The respective seismic sources have been identified at shallow depths (<30 m) and results sparsely distributed over a wide area. Estimated propagation velocities and polarization analysis indicate that detected pulses also include a significant S waves contribution. These findings have been interpreted as the effect of a stick-slip mechanism due to the interaction between exsolved gas bubbles, mud plugs and the vent walls. On the basis of this model, an estimate of the gas outflow was attempted and results in line with independent measurements of CH4 and CO2 emissions carried out in the area

Automatic identification of sites prone to topographic seismic amplification effects by the current seismic codes

Current seismic codes provide proxies to estimate seismic amplification effects expected in correspondence of some morphological features. To make possible any empirical validation of these proxies, these features must be univocally identified on the basis of an automatic procedure. To this purpose, based on geomorphological considerations, a GIS-based numerical approach has been developed. The results of a morphometric analysis allowed the correct identification and mapping of the landforms of concern, at a detail corresponding to the resolution of the available digital elevation model (DEM). Some case-studies are provided to show the feasibility of the proposed approach. © 2023 The Author

Simulating H/V spectral ratios (HVSR) of ambient vibrations: a comparison among numerical models

The use of H/V spectral ratios (HVSR) of ambient vibrations to constrain the local seismo-stratigraphical configuration relies on numerical forward models able to connect observations with subsoil seismic properties. Several models were proposed to this purpose in the last decades, which are based on different assumptions about the nature of the ambient vibration wavefield. Performances of nine numerical tools implementing these models have been checked by considering 1600 realistic 1-D subsoil configurations mostly relative to A, B and C Eurocode8 soil classes. Resultant HVSR curves predicted by the models are quite similar both in their general shape and in predicting the resonant soil frequencies, possibly because all of them share the same basic representation of the subsoil as a 1-D stack of flat uniform viscoelastic layers. The common sensitivity to transmission/reflection matrices resulting from that representation explains the well-known correspondence of HVSR maxima to 1-D resonance frequency estimates, regardless of the physical assumptions (about source distribution, radiation pattern, dominating seismic phases, etc.) behind the computational model adopted for simulating HVSR curves. On the other hand, the computational models here considered provide quite different amplitudes for HVSR values corresponding to the resonance frequencies. However, since experimental HVSR amplitudes at the same site are affected by an inherent variability (e.g. due to the possible lack of ergodicity of the ambient vibration stochastic wavefield, non-ideal experimental settings, etc.) and uncertainty about the local seismo-stratigraphical profile (attenuation, 2-D/3-D effects, etc.) observations cannot be used for general scoring of the considered computational models on empirical basis. In this situation, the ‘optimal’ numerical tool to be considered for the forward HVSR modelling must be defined case by case

Cos’è successo a Siena il 26 maggio 1798 ? Un’iniziativa interdisciplinare per la valutazione del possibile impatto di un futuro «massimo sismico» su una città-monumento

L’importanza di un terremoto non dipende solo dalla sua intensità epicentrale. Quello del 26 maggio 1798 (Io VII MCS secondo CPTI04) non si può dire una catastrofe ma è di certo un evento «strategico». Si tratta, infatti, del massimo terremoto storico conosciuto per Siena, che è una delle maggiori attrazioni turistiche e quindi uno dei luoghi più frequentati di questo paese. Nell’ultimo ventennio il terremoto del 1798 è stato più volte studiato, sia da sismologi storici nell’ambito delle attività di revisione del catalogo PFG promosse dal GNDT e dall’ING/INGV (Castelli e Camassi, 1995; Castelli et al., 1996; Boschi et al., 1997; Boschi et al., 2000), sia da storici dell’architettura (Gennari, 2005). Siamo ancora lontani dall’aver completamente esplorato la copiosissima documentazione storica potenzialmente utile per una ricostruzione degli effetti di questo terremoto nel centro urbano senese. Tuttavia il campione reso disponibile dagli studi fatti finora è abbastanza significativo da rendere possibile l’avvio di un progetto di microzonazione del centro storico senese e di una serie di indagini miranti a comprendere cosa realmente successe a Siena il 26 maggio 1798 e, per conseguenza, quali effetti ci si possa attendere in occasione di un futuro terremoto di analoga portata. Il centro storico senese ha infatti conservato, almeno nelle grandi linee, una fisionomia molto simile a quella che aveva del 1798 e questa circostanza offre l’opportunità di attualizzare l’esperienza del terremoto del 1798 contribuendo alla identificazione delle eventuali criticità attese in caso di terremoti futuri. Si è perciò creato un gruppo di studio interdisciplinare (geofisica, architettura, sismologia storica, ingegneria sismica, geologia, ecc.) che ha cominciato a predisporre gli elementi necessari per questa ricostruzione. La base di dati storici di cui si dispone comprende descrizioni di danno più o meno dettagliate per circa seicento edifici senesi, su un migliaio da cui era composto il centro urbano nel 1798. Questo campione comprende sia edifici monumentali o comunque di vaste proporzioni (palazzi gentilizi e case di abitazione multipla, chiese, conventi, opifici) sia edifici non monumentali. Il nostro primo scopo è una ricostruzione dettagliata della distribuzione del danno del terremoto del 1798 nell’area urbana. Utilizzando cartografia storica pressoché coeva al terremoto (cfr. Gennari, 2005) e grazie all’impiego di un GIS, è stato possibile trasporre le informazioni storiche sottoforma di carte tematiche (Danno, Vulnerabilità, Interventi richiesti, eccetera). Le Figg. 1 e 2 presentano due esempi di tematismi derivati da dati archivistici. In parallelo a questa analisi verrà svolta una indagine a campione su una ventina di edifici rappresentativi per i quali si eseguiranno stime di comportamento dinamico con la tecnica del tremore sismico ambientale. A completamento della caratterizzazione della risposta sismica dei terreni nell’area del centro storico saranno svolte analisi geologiche e sismiche per definire le aree in cui l’assetto del sottosuolo rende ipotizzabili fenomeni di amplificazione del moto sismico del suolo. Tutti i risultati verranno raccolti in una base dati comune e implementati nel GIS (Figura 2) L’analisi congiunta dei dati di danno (opportunamente interpretati in termini di risposta sismica locale utilizzando il metodo proposto da Goretti e Dolce, 2004; Goretti, 2006) e delle analisi geofisiche e geologiche permetterà di individuare quelle parti del patrimonio edilizio storico più esposte a danno in caso di futuri eventi sismici