The 346 A.D. earthquake( Central-Southern Italy): an archaeoseismological approach

The 346 A.D. earthquake is known through sparse historical sources. It is mentioned by Hyeronimus as felt in Rome and responsible for damage in the ancient Campania Province. Four epigraphs report the earthquake as the cause for the restorations of buildings at Aesernia-Isernia, Allifae-Alife, Telesia-Telese and Saepinum-Sepino. On this basis, an area possibly struck by the earthquake was already defined in the literature. Another seventeen epigraphs mentioning restoration or re-building of edifices in localities of central-southern Italy (without explicitly referring to the earthquake as the cause of the damage) are possibly related to the earthquake effects. We tried to enhance our knowledge on the 346 earthquake through archaeoseismological analyses. The investigation has benefited from specific fieldwork during archaeological excavations and a critical review of the available archaeological literature. However, a correct archaeoseismological interpretation is hindered by the occurrence of two earthquakes (346 and 375 A.D.) in a short time span and in adjacent areas (whose effects may be archaeo-chronologically undistinguishable) and the not always univocal evidence of the seismic origin of the detected collapses or restoration of structures. For this reason we propose a representation of the 346 A.D. effects through two extreme pictures: 1) the localities for which conclusive data on the earthquake effects are available and 2) the data of point 1 plus the localities for which archaeoseismological data consistent with the earthquake are available. The latter view defines an area of possible damage related to the 346 event larger than that previously known. In particular, the earthquake damage may result from a seismic sequence similar to that, which struck a part of the central and the southern Apennines in 1456, or from an event comparable to that which occurred in 1805, responsible for widespread damage in the northern sector of the southern Apennines

Le fonti sul terremoto del 10 settembre 1881 in provincia di Chieti: revisione critica e nuove conoscenze

Si e' provveduto ad una rivalutazione della distribuzione del danno legato al terremoto del 10 settembre 1881 nella provincia di Chieti, mediante una rilettura delle fonti e l'acquisizione di nuova documentazione d'archivio

Paleoseismology of silent faults in the Central Apennines (Italy): the Campo Imperatore Fault (Gran Sasso Range Fault System)

Paleoseismological analyses were performed along the Campo Imperatore Fault (part of the Gran Sasso Range Fault System) in order to define the seismogenic behaviour (recurrence interval for surface faulting events, elapsed time since the last activation, maximum expected magnitude). Four trenches were excavated across secondary faults which are related to the main fault zone. The youngest event (E1) occurred after 3480-3400 years BP; a previous event (E2) occurred between 7155-7120/7035-6790 years BP and 5590-5565/5545-5475 years BP, while the oldest one (E3) has a Late Pleistocene age. The chronological interval between the last two displacement events ranges between 1995 and 6405 years. The minimum elapsed time since the last activation is 800 years, due to the absence of historical earthquakes which may have been caused by the Campo Imperatore Fault and based on the completeness of the historical catalogues for the large magnitude events in the last eight centuries. Based on the length of the fault surficial expression, earthquakes with M 6.95 may be expected from the activation of the entire Gran Sasso Range Fault System. The effects of the fault activation were investigated through the simulation of a damage scenario obtained by means of the FaCES computer code, made by the National Seismic Survey for civil protection purposes. The damage scenario shows that the activation of the Gran Sasso Range Fault System may be responsible for an earthquake with epicentral intensity I0 10.5 MCS, with a number of collapsed buildings ranging between 7900 and 31100 and a number of damaged buildings ranging between 99 000 and 234 000. The investigated case defines, therefore, a high risk level for the region affected by the Campo Imperatore Fault

Tracce archeologiche di un terremoto tardo-antico nella Piana del Fucino (Italia centrale)

Il tempo di ricorrenza definito dalle indagini paleosismologiche sulle faglie dell’Appennino abruzzese è nell’ordine dei 1500-2500 anni. Pertanto, in caso di terremoto storico, di elevata magnitudo, relativamente recente (es. il terremoto del 1703 nell’Aquilano o quello del 1915 nella Marsica), l’evento sismico precedente potrebbe essere stato causato dalla stessa sorgente sismogenetica in un’epoca per cui si ha carenza di informazione storica ma abbondanza di fonti archeologiche. Per questo motivo, accanto alle ricerche paleosismologiche, tradizionalmente indirizzate alla definizione del comportamento sismogenetico di una faglia, fin dalla metà degli anni 90 furono avviate ricerche archeosismologiche, mirate all’identificazione di tracce di terremoti distruttivi su emergenze archeologiche, prevalentemente di età classica (Galadini e Galli, 1996). Gli studi archeosismologici nella regione abruzzese hanno consentito di acquisire finora informazioni sugli effetti di tre terremoti distruttivi, noti ai cataloghi sismici (es. Boschi et al., 1995), di cui due (II sec. d.C. e 484-508 d.C.) con epicentro nella regione e un altro (346 d.C.) originato in area limitrofa (Galadini e Galli, 2001; 2004). Nel 2004, l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia ha avviato una collaborazione con la Soprintendenza per i Beni Archeologici dell’Abruzzo su tematiche geoarcheologiche, sia in prospettiva paleoambientale che per una migliore comprensione degli effetti delle catastrofi naturali del passato su siti archeologici dell’area appenninica. In questo ambito, è stato possibile effettuare indagini in prospettiva archeosismologica durante le fasi di scavo in alcuni siti archeologici della Marsica e della Valle Subequana, come l’anfiteatro di San Benedetto dei Marsi, la villa produttiva di Avezzano-Macerine, il tempio di Castel di Ieri, il piazzale antistante il santuario di Ercole, gli edifici prospicienti la via del Miliario e l’area del Foro ad Alba Fucens. Nel caso dell’anfiteatro di San Benedetto dei Marsi, le evidenze della distruzione sismica vengono dal crollo sincrono delle grandi lastre di pietra che delimitavano il balteo, dalla rotazione di blocchi attorno all’asse verticale, dall’espulsione di angolata in uno degli ambienti prossimi all’ingresso nord della struttura, oltre che dai crolli di ampie parti dell’edificio. Nella villa produttiva di Avezzano, ai crolli di muri di costruzione tarda si accompagnano vistose tracce di combustione, su resti pressoché integri delle travature. Le unità di crollo furono rinvenute al di sopra del piano di calpestio che era ancora in uso al momento della distruzione. La subitaneità dell’evento è testimoniata dal reperimento di una notevole quantità di materiali nelle unità di crollo stesse, a testimonianza di un abbandono improvviso, senza asportazione degli oggetti di uso comune. Ad Alba Fucens, le evidenze della distruzione cosismica erano già note grazie alle pubblicazioni relative alle campagne di scavo soprattutto degli anni 50 e 60. Le fotografie di archivio mostrano i pilastri della cosiddetta Via dei Pilastri in posizione di crollo attraverso la strada, la statua dell’Ercole Epitrapezio in giacitura sul piano di calpestio del sacello, colonne in posizione di crollo con capitello ancora giustapposto

Geomorphic signatures of recent normal fault activity versus geological evidence of inactivity: case studies from the central Apennines (Italy)

We have here analysed two normal faults of the central Apennines, one that affects the south-western slopes of theMontagna dei Fiori–Montagna di Campli relief, and the other that is located along the south-western border of the Leonessa intermontane depression. Through this analysis, we aim to better understand the reliability of geomorphic features, such as the fresh exposure of fault planes along bedrock scarps as certain evidence of active faulting in the Apennines, and to define the Quaternary kinematic history of these tectonic structures. The experience gathered from these two case studies suggests that the so-called ‘geomorphic signature’ of recent fault activity must be supported by wider geomorphologic and geologic investigations, such as the identification of displaced deposits and landforms not older than the Late Pleistocene, and/or an accurate definition of the slope instabilities. Our observations indicate that the fault planes studied are exposed exclusively because of the occurrence of non-tectonic processes, i.e. differential erosion and gravitational phenomena that have affected the portions of the slopes that are located in the hanging wall sectors. The geological evidence we have collected indicates that the Montagna dei Fiori–Montagna di Campli fault was probably not active during the whole of theuaternary, while the tectonic activity of the Leonessa fault ceased (or strongly reduced) at least during the Late Pleistocene, and probably since the Middle Pleistocene. The present lack of activity of these tectonic structures suggests that the fault activation for high magnitude earthquakes that produce surface faulting is improbable (i.e.Mw5.5–6.0, with reference to the Apennines, according toMichetti et al. [Michetti, A.M., Brunamonte, F., Serva, L.,Vittori, E. (1996), Trench investigations of the 1915 Fucino earthquake fault scarps (Abruzzo, Central Italy):geological evidence of large historical events, J. Geoph. Res.,101, 5921–5936; Michetti, A.M., Ferreli, L., Esposito, E.,Porfido, S., Blumetti, A.M., Vittori, E., Serva, L., Roberts, G.P. (2000)]). If, according to the current view, the shifting of the intra-Apennine extension towards the Adriatic sectors is still active, the Montagna dei Fiori–Montagna di Campli fault might be involved in active extensional deformation in the future

Analisi dell’attività quaternaria delle faglie normali della Montagna dei Fiori e del bacino di Leonessa

La definizione dell’attività di strutture tettoniche è un pre-requisito fondamentale per la comprensione delle caratteristiche sismotettoniche di un settore del territorio italiano che, come l’Appennino centrale, è stato interessato in tempi storici da eventi sismici di elevata magnitudo. Dunque, l’individuazione e la caratterizzazione dell’attività tardopleistocenica-olocenica di faglie potenzialmente responsabili di forti terremoti è di cruciale importanza in un’ottica di valutazione della pericolosità sismica. Nel presente lavoro vengono analizzate due faglie normali che interessano l’Appennino centrale, la faglia normale che delimita ad ovest la Montagna dei Fiori, uno dei rilievi più esterni della catena, e quella che borda a sud-ovest il bacino di Leonessa, con l’obiettivo di dare un contributo per una migliore definizione delle caratteristiche sismotettoniche di questo settore del territorio nazionale. La faglia normale della Montagna dei Fiori è una struttura lunga almeno 15 km la cui attività è stata responsabile della dislocazione di circa 900 m del substrato carbonatico. Il piano di faglia e la scarpata ad esso associata sono visibili in modo discontinuo lungo il versante. I rilevamenti geologici e geomorfologici effettuati chiariscono come l’esposizione del piano di faglia sia esclusivamente legata a fenomeni gravitativi, anche di grandi dimensioni, che interessano le formazioni calcareo-marnose (Scaglia Cinerea, Marne con Bisciaro, Marne con Cerrogna) affioranti al tetto della struttura, e a fenomeni di erosione selettiva fra le formazione della successione umbro-marchigiana affioranti al letto ed al tetto. La faglia, inoltre, è sigillata da una paleosuperficie di origine erosiva sospesa varie centinaia di metri al di sopra del fondovalle attuale del fiume Salinello (in località Colle Osso Caprino) e da brecce di versante (in località Pozzoranno) associabili a quelle riconosciute in modo ubiquitario in Appennino entrale ed attribuite al Pleistocene inferiore. Come per il caso della Montagna dei Fiori, il piano della faglia bordiera del bacino di Leonessa è visibile in modo discontinuo lungo i versanti che delimitano il settore meridionale della depressione. I nostri rilevamenti di terreno ci consentono di attribuire l’esposizione del piano i) a fenomeni gravitativi che interessano la fascia detritica depostasi alla base della scarpata di faglia e ii) a fenomeni di erosione selettiva fra i detriti ed il substrato carbonatico affiorante al letto della struttura tettonica, ad opera di corsi d’acqua perpendicolari al versante. Depositi di conoide alluvionale (“conoide alluvionale di Leonessa”) attribuiti da alcuni autori ad un contesto cronologico compreso fra la fine del Pleistocene inferiore ed il Pleistocene medio e che determinano una superficie terrazzata chiaramente visibile in tutto il bacino, non sembrano essere stati interessati (né dislocati né basculati) dall’attività di tale faglia. Inoltre, ulteriori due ordini di conoide alluvionale depostisi al di sopra di quello sopra citato ed attribuibili tentativamente al Pleistocene superiore, sigillano chiaramente la struttura tettonica. Dunque, dalle nostre osservazioni si evince che, per quello che riguarda la faglia normale della Montagna dei Fiori, tale struttura tettonica non risulta essere attiva almeno a partire dal Pleistocene inferiore e che l’esposizione del piano di faglia è esclusivamente legata a fenomeni gravitativi e di morfoselezione. Ciò corroborerebbe quanto proposto da altri autori che attribuiscono a questa struttura tettonica esclusivamente un’attività pre- e sin- fase tettonica compressiva. Per quello che riguarda il bacino di Leonessa, è possibile ipotizzare che la faglia bordiera sia stata attiva fino al Pleistocene inferiore, creando lo spazio per l’accumulo dei depositi del conoide alluvionale di Leonessa. L’attività sarebbe poi terminata, o quantomeno si sarebbe ridotta ad un tasso decisamente inferiore a quello degli agenti morfodinamici, a partire dal Pleistocene medio

Fagliazione normale attiva lungo il versante occidentale del Monte Morrone (Appennino Centrale, Italia)

L’Appennino Centrale è interessato da sistemi attivi di faglie normali potenzialmente responsabili di terremoti di elevata magnitudo (fino a 7). Alcuni forti terremoti storici avvenuti in questo settore di catena appenninica sono stati attribuiti all’attivazione di alcune di questi sistemi di faglia, mediante analisi paleosismologiche e il confronto fra la distribuzione del danneggiamento associato a tali eventi sismici e la distribuzione spaziale delle faglie attive. Ad alcune di queste strutture tettoniche attive, invece, non è possibile associare alcun evento sismico storico noti da catalogo e per questo esse vengono considerate come strutture sismogenetiche silenti. Pertanto, a queste faglie è comunemente attribuita un’elevata pericolosità sismica. Il presente studio è mirato a caratterizzare l’attività tardo-Quaternaria di una queste faglie silenti, nello specifico quella che borda il versante occidentale del Monte Morrone (nell’Appennino abruzzese), cercando di definirne 1) la cinematica, 2) il tasso di movimento e 3) la massima magnitudo attesa da un evento di attivazione. Le analisi (comprendenti rilevamento geologico, geomorfologico e strutturale, nonché datazioni al 14C e determinazioni tefrostratigrafiche) effettuate lungo l’espressione in superficie di questa struttura tettonica, costituita da due segmenti di faglia paralleli, orientati NW-SE, hanno permesso di confermare che essa è prevalentemente caratterizzata da una cinematica normale, con una minore componente obliqua sinistra. Tale cinematica sarebbe consistente con un’estensione orientata circa N 20°. Il tasso di movimento del segmento di faglia occidentale è stato definito mediante l’individuazioni di depositi (prevalentemente conoidi alluvionali), cronologicamente vincolati, dislocati dall’attività di tale segmento. Lo slip rate è risultato essere dell’ordine di 0.4±0.07 mm/anno. Per quanto concerne il segmento orientale, la sua attività tardopleistocenica – olocenica è indicata dalla dislocazione lungo di esso di depositi di versante attribuiti all’UMG. Tuttavia, la mancanza di sedimenti e/o morfologie coevi nel blocco di letto ha impedito di valutare il tasso di movimento di questo segmento. Tuttavia, le analisi geologico-strutturali effettuate, unite ad una revisione critica della letteratura disponibile sui modelli evolutivi dei sistemi di faglie normali, hanno permesso di ipotizzare per il segmento di faglia orientale uno tasso di movimento >0 ma inferiore a quello definito per il segmento occidentale, ossia <0.4±0.07 mm/anno. Questo consente di definire per l’intero sistema di faglie del Monte Morrone uno slip rate compreso fra 0.4±0.07 e 0.8±0.09 mm/anno. Infine, applicando le equazioni empiriche proposte da Wells e Coppersmith (1994) che legano la magnitudo momento e i) la lunghezza in superficie della struttura tettonica e ii) il rigetto (massimo e medio) per evento di attivazione – considerando un tempo di ricorrenza di circa 2000anni – è stato possibile definire che la massima magnitudo attesa da un terremoto originato lungo il sistema di faglie normali del Monte Morrone (lungo circa 23 km) è dell’ordine di 6.6-6.7

Effect of time-dependence on probabilistic seismic hazard maps and deaggregation for the central apennines, Italy

We produce probabilistic seismic hazard assessments for the Central Apennines, Italy, using time-dependent models that are characterized using a Brownian Passage Time (BPT) recurrence model. Using aperiodicity parameters,  of 0.3, 0.5, and 0.7, we examine the sensitivity of the probabilistic ground motion and its deaggregation to these parameters. For the seismic source model we incorporate both smoothed historical seismicity over the area and geological information on faults. We use the maximum magnitude model for the fault sources together with a uniform probability of rupture along the fault (floating fault model) to model fictitious faults to account for earthquakes that cannot be correlated with known geologic structural segmentation. We show maps for peak ground acceleration (PGA) and 1.0-Hz spectral acceleration (SA1) on rock having 10% probability of exceedence (PE) in 50 years. We produce maps to compare the separate contributions of smoothed seismicity and fault components. In addition we construct maps that show sensitivity of the hazard for different  parameters and the Poisson model. For the Poisson model, the addition of fault sources to the smoothed seismicity raises the hazard by 50 % at locations where the smoothed seismicity contributes the highest hazard, and up to 100 % at locations where the hazard from smoothed seismicity is low. For the strongest aperiodicity parameter (smallest ), the hazard may further increase 60-80 % or more or may decrease by as much as 20 %, depending on the recency of the last event on the fault that dominates the hazard at a given site. In order to present the most likely earthquake magnitude and/or the most likely source-site distance for scenario studies, we deaggregate the seismic hazard for SA1 and PGA for two important cities (Roma and l’Aquila) . For PGA, both locations show the predominance of local sources, having magnitudes of about 5.3 and 6.5 respectively. For SA1 at a site in Rome, there is significant contribution from local smoothed seismicity, and an additional contribution from the more distant Apennine faults having magnitude around 6.8. For l’Aquila, the predominant sources remain local. In order to show the variety of impact of different  values we also obtained deaggregations for another three sites. In general, as  decreases (periodicity increases), the deaggregation indicates that the hazard is highest near faults with the highest earthquakes rates. This effect is strongest for the long-period (1 s) ground motions

La difesa dai terremoti in Lombardia: stato dell’arte e prospettive

L’INGV (http://www.mi.ingv.it/) svolge in Lombardia ricerche nel campo della mitigazione del rischio sismico, mediante studi mirati al miglioramento delle conoscenze sulla storia sismica, sul modello strutturale legato al regime tettonico in atto e alla definizione del moto del suolo atteso. Accanto alle indagini necessarie alla caratterizzazione sismogenetica e dei possibili effetti dello scuotimento sismico, si pone l’attività di monitoraggio sismico, che la Sezione di Milano-Pavia espleta mediante la rete accelerometrica (RAIS, http://rais.mi.ingv.it/) che consta di 20 postazioni distribuite in prevalenza sul territorio regionale. In un recente lavoro di sintesi - di studi pluriennali su fonti storiche e di revisioni critiche di materiali pubblicati - si è tentato di colmare l’evidente carenza conoscitiva sulle caratteristiche della sismicità storica dell’area lombarda. Tale carenza è particolarmente evidente se si rapportano le informazioni oggi disponibili sui terremoti del passato in quest’area con quelle relative al settore veneto-friulano. La regione analizzata, compresa tra il bacino del fiume Adda e il Lago di Garda, è stata caratterizzata da alcuni terremoti con Mw>5.5 (es., 1117, Veronese; 1222, Brescia; 1901, Salò) e vari eventi con Mw compresa fra 4.8 e 5.5 (es., 1065, Brescia; 1396, Monza; 1642, Bergamo). Per molti degli eventi sismici fino al 1700 le informazioni sono desumibili soltanto da scarse fonti storiche. La determinazione epicentrale e l’attribuzione della magnitudo per tali eventi sono da considerarsi, pertanto, con una certa cautela al fine di definire le caratteristiche sismiche del territorio. I terremoti del 1117 e del 1222, in tale contesto, rappresentano un’eccezione rispetto ai dati generalmente disponibili. E tuttavia vari problemi tuttora aperti rendono assai difficile l’utilizzo della distribuzione del danno attribuibile a questi eventi nella prospettiva di un’affidabile parametrizzazione. Le indagini geologico-strutturali e di geologia del Quaternario, finalizzate a definire un quadro strutturale compatibile con il regime tettonico in atto, sono necessarie per giustificare la storia sismica e, in sostanza, per definire il comportamento sismogenetico della regione. Le geometrie dei sistemi di faglia attivi alpini sono ora sufficientemente noti. Le conoscenze permettono di formulare ipotesi sismotettoniche relative all’origine dei terremoti dell’area gardesana e del Bresciano. In via di definizione sono invece le geometrie dei fronti appenninici, cui sono attribuibili i terremoti al di sopra della soglia nel settore padano. Le ricerche attuali sono altresì indirizzate ad una migliore caratterizzazione del complesso settore compreso tra la parte meridionale del Lago di Garda (area di Sirmione), Verona e Mantova, all’interno del quale potrebbe collocarsi l’area epicentrale del terremoto del 1117 (o una delle aree epicentrali, qualora si considerasse questo evento come rappresentato da una sequenza sismica). Uno dei settori regionali con maggiore frequenza di eventi sismici è l’area gardesana occidentale, per questo motivo la rete di monitoraggio presenta una notevole densità di postazioni nel Bresciano e se ne è pianificato l’addensamento nel Veronese. Nel corso del 2007, la rete ha consentito la registrazione di 516 forme d’onda relative a 28 eventi locali e regionali (di cui una decina localizzati nell’area citata) con magnitudo da 1.3 a 4.2, di cui sono stati calcolati i parametri di interesse ingegneristico. L’analisi delle registrazioni ha permesso di ricavare informazioni utili per il calcolo di scenari di scuotimento. Un esempio di taali applicazioni è rappresentato dallo scenario realizzato utilizzando come terremoto di riferimento l'evento del 24 Novembre 2004 (M 5.2)