Seismic strain and seismogenic stress regimes in the crust of the southern Tyrrhenian region

An investigation has been performed to identify and characterize the seismic deformation zones active over the last decades in the region of Italy that has experienced the strongest seismicity during the last centuries. The study is based on the estimate of hypocenter locations, fault plane solutions, seismogenic stress and seismic strain tensor orientations carried out using the entire dataset of the national and local seismic networks, and the recently improved three-dimensional (3D) crustal velocity model of the study area. A series of simulation tests have been performed to evaluate the significance of the earthquake space distribution obtained and whether it was influenced by network geometry problems related to the sea and the lack of ocean bottom seismometers. In the sectors where hypocentral location was synthetically proved to be reliable, space distributions of earthquakes located with epicenter and focal depth errors less than 3 and 4 km, respectively, have been compared with local geology in order to identify seismogenic faults. The dataset of 32 fault plane solutions estimated with fault parameter errors less than 20° has been used to investigate space variations of seismogenic stress and seismic strain orientations over the study area. Stress was found to be uniform in the Messina Strait and southern Calabria where inversion of the available set of 11 fault plane solutions showed clear evidence of an extensional regime. The different orientations of the minimum compressive stress and strain found in this sector, together with the information available on local geology and tectonics, lead us to propose that the seismicity occurring over the last decades in the Messina Strait and southern Calabria was not in general produced at the main faults, but at minor faults activated by the main tectonic stress field acting in the area. To the west, in the sector including western Etna, the Nebrodi chain and the western Aeolian Islands, analysis of the available set of 16 fault plane solutions revealed a certain degree of stress heterogeneity with an apparent prevalence of north–south compression. This east to west change of stress–strain regimes is evaluated in the light of current hypotheses regarding the geodynamics of the study region

Localizzazione probabilistica 3D (NonLinLoc) applicata all’area calabro-peloritana

Sono presentati e discussi i risultati preliminari relativi ad una ri-localizzazione probabilistica non-lineare 3D dei terremoti dell’area compresa tra il Tirreno meridionale e l’Arco Calabro-Peloritano (Italia meridionale). Scopo del lavoro è dimostrare che l’applicazione di un’approccio probabilistico non-lineare nella localizzazione dei terremoti può fornire dei risultati più accurati ai fini della sorveglianza, ovviando al problema degli outlier, rispetto alle tecniche di localizzazione lineari (e.g. Hypoellipse), che minimizzano simultaneamente tutti i residui tra fasi osservate e calcolate. Il programma utilizzato è NonLinLoc [Lomax, et al., 2000; Lomax, et al., 2001; Lomax, 2005; http://www.alomax.net/nlloc; NonLinLoc di seguito] il quale permette di effettuare un’efficiente ricerca globale dello spazio dei parametri ipocentrali (coordinate spaziali e tempo origine) ottenendo una stima della funzione densità di probabilità (pdf, probability density function) a posteriori. La pdf fornisce una descrizione completa della localizzazione e delle sue incertezze; il campionamento dello spazio dei parametri ipocentrali è stato fatto mediante la tecnica Oct-tree nella regione compresa tra 37.75 e 39.40 N in latitudine e tra 14.80 e 16.80 E in longitudine, e utilizzando tutti gli eventi con profondità H ≤30 km. La struttura dell’Oct-tree è stata imposta in 100,000 celle ed un insieme di queste celle viene poi salvata in modo da poter rappresentare graficamente la pdf mediante nubi di punti a diversa densità. Il dataset utilizzato per le nostre analisi è composto da 1,304 terremoti, di 1.0<M<4.3, registrati nel periodo compreso tra il 1994 e il 2006; il modello di velocità 3D adottato è stato ottenuto da Barberi et al., 2008 [poster presentato a questo convegno] invertendo lo stesso dataset, mediante l’utilizzo del software TomoDD. I risultati ottenuti sono stati confrontati sia con le localizzazioni 1D (Hypoellipse) che con quelle 3D. Si evidenzia una maggiore clusterizzazione degli eventi e, soprattutto, un evidente miglioramento della qualità delle localizzazioni utilizzando il modello di velocità crostale 3D. Per cui riteniamo che, l’applicazione del metodo probabilistico associato ad un buon modello di velocità 3D, può essere utilizzato ai fini di sorveglianza

Terremoti con effetti macrosismici in Sicilia orientale nel periodo Gennaio 2009 - Dicembre 2013

Sono analizzati ed elaborati i dati dei rilievi macrosismici relativi ai terremoti verificatisi in Sicilia nel periodo 2009-2013. Si tratta di eventi che hanno provocato effetti macrosismici di rilievo e/o danneggiamento per la maggior parte localizzati nellâ area etnea, cui si aggiungono alcuni terremoti di magnitudo moderata, legati a sequenze sismiche significative verificatisi nei settori ibleo, peloritano e eoliano. I dati sono stati raccolti e elaborati secondo le procedure operative di prassi adottate in questi casi dal gruppo QUEST (ex-TTC 1.11 â Osservazioni e monitoraggio macrosismico del territorio nazionaleâ ) dellâ INGV, e successivamente parametrizzati secondo gli standard adottati per la compilazione del catalogo CPTI e banca dati macrosismica DBMI (ex-TTC 5.1 â Banche dati e metodi macrosismiciâ )

Caratterizzazione sismica del sistema strutturale Pernicana - Provenzana (settore NE dell'Etna) attraverso l'utilizzo di differenti tecniche di rilocalizzazione.

Il fianco nord-orientale dell’Etna è interessato da un noto sistema strutturale denominato Pernicana-Provenzana, che ha un andamento WNW–ESE. Esso è collegato ad ovest ad un altro importante elemento strutturale, il Rift di Nord-Est, che mostra avere un ruolo importante nel controllo dei fenomeni di instabilità del fianco orientale del vulcano. La sismicità associata a questo sistema strutturale è di tipo superficiale (max 2-3 km b.s.l.) e rilevanti fenomeni di creeping sono rilevabili sul suo segmento orientale. I terremoti associati a questo sistema di faglie, che possono raggiungere magnitudo sino a 4.3, qualche volta con fenomeni di fagliazione superficiale, hanno provocato danni importanti alle principali strutture alberghiere ed ai paesi ubicati in prossimità della struttura. Nel presente lavoro, sono riportati i risultati di uno studio di dettaglio della sismicità localizzata lungo tale sistema strutturale, nel periodo 1999-2009. I terremoti registrati dalla rete sismica permanente dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia – Sezione di Catania, localizzati con un modello 1D utilizzando l’algoritmo Hypoellipse (Gruppo Analisi Dati Sismici, 2010), sono stati rilocalizzati applicando due differenti tecniche di localizzazione: NonLinLoc sviluppato da Lomax et al. (2000) e HypoDD proposto da Waldhauser & Ellsworth (2000). La prima metodologia è basata su un processo di ricerca globale, nello spazio 3D, dei parametri di localizzazione che possono essere ottenuti utilizzando diversi algoritmi. Il metodo HypoDD, che non prevede l’utilizzo di un modello 3D, è invece basato sull’algoritmo della doppia differenza che minimizza i residui tra le differenze dei traveltime osservati e calcolati per coppie di terremoti a stazioni comuni. L’applicazione di tali tecniche ha permesso di ottenere localizzazioni ipocentrali di migliore qualità, fondamentali per la caratterizzazione sismica della struttura. L’applicazione di queste differenti metodologie ha permesso di evidenziare che il sistema strutturale Pernicana- Provenzana risulta composto da segmenti caratterizzati da differenti rilasci di energia sismica. Sono stati individuati due cluster principali di terremoti, la cui distribuzione spaziale ha evidenziato un differente verso nell’immersione dei piani di faglia collegabili a questa sismicità. Infine, l’applicazione di tecniche di cross-correlazione delle forme d’onda registrate nel periodo indagato ha consentito di individuare “famiglie” di terremoti. L’analisi spazio – temporale delle famiglie individuate ha evidenziato per alcune di esse, una ricorrenza temporale ed ha permesso di ipotizzare che l’applicazione di un campo di stress sul sistema Pernicana-Provenzana potrebbe essere capace di attivare le stesse sorgenti sismiche in differenti periodi

Terremoti con effetti macrosismici in Sicilia orientale nel periodo Gennaio 2006 - Dicembre 2008

The macroseismic surveys of earthquakes occurred in Sicily during the time-span 2006-2008, are hereinafter presented. Analysed data mainly concern events located in the volcanic region of Mt. Etna, together with other regional shocks which have produced relevant macroseismic effects in northern and southern Sicily. Data have been collected following the guidelines of the QUEST working group (QUick Earthquake Survey Team, and then processed according to the procedures used for compiling the catalogue and macroseismic database issued in the framework of the TTC (Transversely Coordinated Theme) 5.1 “Banche dati e metodi macrosismici” of INGV

Instrumental seismic catalogue of Mt. Etna earthquakes (Sicily, Italy): ten years (2000-2010) of instrumental recordings

Instrumental seismic catalogues are an essential tool for the zonation of the territory and the production of seismic hazard maps. They are also a valuable instrument for detailed seismological studies regarding active volcanoes and, above all, for interpreting the magma dynamics and the evolution of eruptive phenomena. In this paper, we show the first instrumental earthquake catalogue of Mt. Etna, for the period 2000-2010, with the purpose of producing a homogeneous dataset of 10 years of seismological observations. During this period, 16,845 earthquakes have been recorded by the seismic network run by the Istituto Nazionale di Geofisica and Vulcanologia, Osservatorio Etneo, in Catania. A total of 6,330 events, corresponding to approximately 40% of all earthquakes recorded, were located by using a one-dimensional VP velocity model. The magnitude completeness of the catalogue is equal to about 1.5 for the whole period, except for some short periods in 2001 and 2002-2003 and at the end of 2009. The reliability of the data collected is supported by the good values of the main hypocentral parameters through the time. The spatial distribution of seismicity allowed the highlighting of several seismogenetic areas characterized by different seismic rates and focal depths. This seismic catalogue represents a fundamental tool for several research aiming to a better understanding of the behavior of an active volcano such as Mt. Etna

Seismological constraints for the dyke emplacement of the July-August 2001 lateral eruption at Mt. Etna volcano, Italy

In this paper we report seismological evidence regarding the emplacement of the dike that fed the July 18 - August 9, 2001 lateral eruption at Mt. Etna volcano. The shallow intrusion and the opening of the eruptive fracture system, which mostly occurred during July 12, and July 18, were accompanied by one of the most intense seismic swarms of the last 20 years. A total of 2694 earthquakes (1 £ Md £ 3.9) were recorded from the beginning of the swarm (July 12) to the end of the eruption (August 9). Seismicity shows the upward migration of the dike from the basement to the relatively thin volcanic pile. A clear hypocentral migration was observed, well constraining the upwards propagation of a near-vertical dike, oriented roughly N-S, and located a few kilometers south of the summit region. Earthquake distribution and orientation of the P-axes from focal mechanisms indicate that the swarm was caused by the local stress source related to the dike intrusion

L’indagine macrosismica: metodologia, parametri del terremoto, questioni aperte

Subito dopo l’evento del 6 aprile 2009, come di consueto è stata realizzata una lunga e complessa indagine macrosismica, promossa dal gruppo operativo QUEST, che ha avuto inizialmente l’obiettivo di delimitare l’area di danneggiamento, a supporto delle attività di pronto intervento della Protezione Civile, e successivamente quello di classificare nel modo più accurato e capillare possibile, gli effetti prodotti dall’evento, particolarmente nelle aree danneggiate. A questo scopo è stata prodotta una stima utilizzando la scala MCS (Sieberg, 1930); in un secondo momento è stata rifinita l’indagine per una cinquantina di località dell’area maggiormente danneggiata (Is MCS>VII), raccogliendo ed elaborando i dati in termini di scala macrosismica EMS98 (Grünthal, 1998). Per la complessità e la dimensione dei problemi affrontati, questo terremoto ha costituito un banco di prova di grande importanza per la macrosismologia italiana. In questo testo viene descritto il lavoro realizzato, discutendo in particolare alcuni aspetti che hanno messo alla prova le metodologie di indagine tradizionali (sistematiche irregolarità degli insediamenti monitorati, forti divergenze degli scenari di danno rispetto a quelli previsti dalle scale, difficile comparabilità con scenari storici, ecc.) e presentandone i risultati, in relazione ai parametri epicentrali che ne risultano e il loro contributo più diretto alla comprensione complessiva della sismicità dell’area