studio della risposta sismica locale al sito di San Giuliano di Puglia (CB) attraverso l'analisi di dati empirici

Il 31 ottobre 2002 ha avuto inizio la sequenza sismica del Molise, caratterizzata da due eventi principali di moderata magnitudo che si sono succeduti nell’arco di poche ore. Il primo di essi, con magnitudo momento (Mw) pari a 5.7 (Chiarabba et al., 2005), è stato origine del crollo di una parte della scuola elementare “Francesco Jovine” a San Giuliano di Puglia (CB), dove hanno perso la vita 26 bambini e un’insegnante. La zona colpita non risulta essere mai stata sede di eventi paragonabili a quelli delle aree del promontorio del Gargano e della dorsale appenninica molisano-campana che la delimitano a oriente e ad occidente. I terremoti si sono verificati all’interno di un piccolo volume della crosta terrestre, su faglie trascorrenti destre localizzate fra 10 e 25 Km di profondità (Valensise et al., 2004; Chiarabba et al., 2005). La faglia ritenuta causa di questo terremoto sembra essere legata alla faglia della Mattinata, una faglia attiva che taglia il promontorio del Gargano con strutture est-ovest riconosciute sotto gran parte dell’ Appennino Meridionale (Valensise et al., 2004). L’epicentro della scossa del 31 ottobre è stato localizzato nella zona dei Monti Frentani in prossimità del comune di San Giuliano di Puglia. Questo centro urbano, che è risultato quello maggiormente danneggiato (Intensità Macrosismica IMCS=8-9), ha presentato un elevato grado di distruzione con crolli parziali e totali (Valensise et al., 2004). Il sito di San Giuliano di Puglia si trova sulla cima di una collina, su una formazione di calcarenite. Il centro urbano è edificato su una stretta dorsale orientata in direzione NNW-SSE e delimitata da due valli abbastanza incise che circondano tutto l’abitato fino alla loro confluenza, alla quota media di 450 metri s.l.m.. In sommità tale dorsale si presenta abbastanza spianata, con una blanda depressione al centro, una cosiddetta sella morfologica, caratterizzata da un dislivello di circa 10 metri (Puglia, 2007). Il centro storico, situato nella zona meridionale, sorge su una formazione flyschoide ed è risultata l’area meno danneggiata dal sisma; l’area di recente espansione è localizzata nella parte centro-settentrionale, lungo la sella morfologica costituita da terreni a prevalente componente argillosa, ed ha subito il maggior numero di danni. Il contatto tra le due unità principali di Toppo Capuana e flysch di Faeto risulta essere netto e probabilmente di origine tettonica e si presenta con immersione piuttosto ripida in direzione NE in prossimità del centro storico del paese, parte meridionale. La scossa di terremoto principale ha innescato una serie di scosse secondarie che il giorno seguente sono culminate con un altro terremoto di Mw 5.7 (Ml 5.3) (Chiarabba et al., 2005) che ha peggiorato i danni provocati dal precedente evento. Il terremoto del 1 novembre è avvenuto in un’area ubicata più ad ovest della precedente, nei pressi del centro abitato di Ripabottoni (IMCS=7). La sequenza sismica si è poi protratta per circa un mese; gli eventi che l’hanno caratterizzata sono stati registrati dalle stazioni accelerometriche e velocimetriche mobili installate da diversi enti nell’area dopo le scosse principali. A seguito della sequenza sismica molti studi sono stati svolti, sia in ambito scientifico che istituzionale, per caratterizzare e quantificare gli effetti di sito verificatesi nei comuni molisani colpiti dal sisma e in particolare nel Comune di San Giuliano di Puglia. Per effetti di sito si intendono le modifiche in ampiezza, durata e contenuto in frequenza che un moto sismico, relativo ad una formazione rocciosa di base, subisce attraversando gli strati di terreno fino alla superficie (Lanzo,1999). Dopo un terremoto, la loro valutazione degli effetti di sito è un elemento di fondamentale importanza sia per comprendere le possibili cause del danneggiamento osservato sia per pianificare adeguatamente i successivi interventi di ricostruzione. Il Dipartimento della Protezione Civile (DPC), a seguito dell’evento sismico, ha eseguito accurate indagini di tipo geologico, geotecnico e sismico nonché analisi dettagliate della vulnerabilità e del danneggiamento degli edifici nel centro abitato di San Giuliano di Puglia. Questi studi, coordinati dal Servizio Sismico Nazionale (SSN) del DPC, hanno portato alla microzonazione sismica dell’area urbana al fine della ricostruzione del centro abitato. Dettagliati studi di modellazione della risposta sismica locale sono stati svolti nell’ambito del Progetto S3 “Scenari di scuotimento e di danno in aree di interesse prioritario e/o strategico” (Progetto INGV-DPC, 2007). Per il Comune di San Giuliano di Puglia sono stati realizzati modelli 2D e 3D del suolo, utilizzati per riprodurre la sequenza sismica in superficie per una vasta area. I risultati hanno evidenziato forti amplificazioni, le cui caratteristiche sono determinate dall’elevato contrasto di impedenza sismica tra le formazioni del flysch e delle argille e dalle caratteristiche geometriche della sella morfologica. Oltre che con modelli teorici, gli effetti di sito a San Giuliano di Puglia sono stati indagati attraverso metodi empirici utilizzando le registrazioni delle reti sismiche temporanee installate a seguito degli principali eventi del 2002. Attraverso la tecnica dei rapporti spettrali standard (SSR) tra le componenti delle registrazioni provenienti da stazioni poste nella parte centrale dell’abitato di San Giuliano di Puglia rispetto a quelle di due stazioni di riferimento su roccia, Cara et al. (2005) hanno valutato le frequenze e le durate dell’amplificazione del moto sismico. I dati osservati hanno mostrato significative amplificazioni ad alta frequenza (>2Hz), le quali si mantengono invariate al di sopra della zona argilloso-marnosa; al contrario, il livello di amplificazione diminuisce nella parte corrispondente al centro storico di San Giuliano di Puglia, situato sulla formazione calcarea. Le amplificazioni osservate hanno mostrato andamenti molto complessi sia nel dominio del tempo che della frequenza: picchi di massima amplificazione a frequenze di circa 2 Hz appaiono nei primi secondi successivi all’arrivo dell’onda S, l’amplificazione si protrae nel tempo (circa 10 sec) raggiungendo frequenze maggiori ma attenuandosi in ampiezza. Strollo et al. (2007) hanno adottato la tecnica dei rapporti spettrali a singola stazione (HVSR), calcolando il rapporto tra la componente orizzontale e verticale di registrazioni accelerometriche raccolte in vari punti del paese. Questa indagine ha messo in evidenza una forte amplificazione del moto orizzontale in un sito posto vicino alla scuola di San Giuliano di Puglia, con una pronunciata espressione lungo la componente est-ovest. Ulteriori osservazioni, a nord dell’abitato di San Giuliano di Puglia, non hanno mostrato significative amplificazioni nel rapporto spettrale. Inoltre al sito posto a sud dell’area della scuola di San Giuliano di Puglia sono stati calcolati i rapporti spettrali su registrazioni di rumore sismico ambientale (NHVSR), applicando la tecnica empirica di Nakamura (1989). I rapporti NHVSR sono stati calcolati a partire dalla rotazione delle componenti del segnale sismico, mettendo in evidenza una direzione preferenziale dell’amplificazione del noise sismico, confermando la disparità di amplificazione sulle componenti nord-sud ed est-ovest rilevata negli HVSR calcolati sui terremoti. Lo scopo di questo lavoro di tesi si è basato sull’applicazione del metodo empirico HVSR a partire dai segnali degli eventi sismici della sequenza del Molise del 2002 registrati dalle reti temporanee installate all’interno dell’abitato di San Giuliano di Puglia. La prima fase operativa del lavoro è stato il reperimento di tutte le registrazioni sismiche e velocimetriche disponibili per il comune di San Giuliano di Puglia, effettuate da enti che avevano posizionato reti temporanee a seguito della scossa principale del 31 ottobre 2002, in periodi differenti. I dati utilizzati in questa tesi sono le registrazioni provenienti dall’ Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, sedi di Roma e Milano, l’Università della Basilicata e il Dipartimento della Protezione Civile. Successivamente sono state reperite le informazioni relative agli eventi sismici della sequenza che hanno dato luogo alle registrazioni, ottenute integrando i dati raccolti precedentemente in Cara et al. (2005) e quelli del bollettino sismico del Centro Nazionale Terremoti-INGV (www.ingv.it). È stato quindi realizzato un database inserendo le informazioni mancanti relative ai parametri focali di tutti gli eventi sismici dal 4 novembre 2002 al 29 novembre 2003 in modo da associarle ai dati relativi alle registrazioni sismiche. Per ogni data set di registrazioni raccolte da ciascun ente, è stato necessario reperire ed organizzare le informazioni relative alla strumentazione utilizzata per registrare i terremoti. Alla fine della raccolta di tutte le informazioni, il dataset utilizzato in questo lavoro è risultato composto di 208 eventi e relative registrazioni (1875). La seconda fase ha avuto come obiettivo quello di uniformare tutte le registrazioni sismiche in uno stesso formato. Per effettuare questa operazione sono state sviluppate alcune routine nell’ambiente di programmazione MatlabÒ. Come formato finale dei dati è stato scelto il formato realizzato nel Progetto INGV-DPC S6 (Luzi and Sabetta, 2006). Tale formato è composto da un file ASCII contenente 43 righe di intestazione seguite da una colonna di valori inerenti all’ampiezza del segnale di una singola componente del moto sismico. Una volta ottenuti i dati nello stesso formato si è passati all’analisi dei dati stessi con lo scopo finale di ottenere i rapporti spettrali HVSR sulle tracce di ogni stazione, sempre utilizzando delle routine create in MatlabÒ. In prima battuta è stato effettuato un processing dei segnali sismici eseguendo alcune operazioni numeriche (ad esempio detrending, filtraggio e tapering) e la correzione strumentale delle tracce tenendo presente le caratteristiche dei differenti acquisitori e sensori. Una volta ottenute le tracce corrette, per ognuno dei 208 eventi sismici è stato individuato il tempo d’arrivo della fase S attraverso l’operazione di picking, in modo da poter scegliere la finestra d’analisi. Dopo aver calcolato e memorizzato le tracce delle componenti orizzontali del moto ruotate con passo di 5°, sono stati restituiti gli spettri del segnale calcolati su una finestra d’analisi lunga 5 secondi a partire dall’onda S. Infine, per ogni evento, sono stati calcolati i rapporti spettrali HVSR per ogni azimuth di rotazione, prima di ottenere le medie degli HVSR su tutti gli eventi. Con le medie ottenute sono stati realizzati dei polarigrammi che riassumono la direzionalità e il contenuto in frequenza delle amplificazioni. I rapporti spettrali HVSR calcolati per ogni azimuth sono stati utilizzati per evidenziare le direzioni preferenziali di amplificazione in tutti i punti di osservazione lungo il particolare assetto geologico e strutturale che si ritrova nel Comune di San Giuliano di Puglia. I valori ricavati da queste ultime analisi hanno mostrato che i valori dei picchi HVSR ricadono in un intervallo di frequenza compreso tra 2.0 e 8.2 Hz. Inoltre i picchi HVSR evidenziano significative amplificazioni per quelle stazioni che si trovano nella parte centrale dell’abitato di San Giuliano di Puglia al di sopra della formazione argillosa e dei depositi detritici; al contrario le stazioni che si trovano sulla formazione calcarea non evidenziano forti amplificazioni. Analizzando i polarigrammi degli HVSR, si può dedurre che nei siti relativi alle stazioni posizionate sulla formazione calcarea non è presente una direzione di amplificazione preferenziale, la quale invece è evidente per i siti delle stazioni posizionate sui depositi argilloso-sabbiosi. Inoltre confrontando i valori degli azimuth, compresi tra 100° e 160° N, con la carta topografica e quella geologica si osserva che la direzione dell’amplificazione coincide con quella dell’asse della sella morfologica su cui è posizionato il paese di San Giuliano di Puglia (direzione NNW-SSE). Questo porta ad ipotizzare che la presenza della sella morfologica e il contrasto d’impedenza tra le formazioni litologiche inducono una focalizzazione del campo sismico longitudinalmente al centro abitato di San Giuliano di Puglia. In conclusione, il presente lavoro di tesi ha contribuito ad aumentare le conoscenze sugli effetti di sito che si sono manifestati in occasione degli eventi sismici del 2002 al sito di San Giuliano di Puglia. Uno dei contributi maggiori è stata l’ampia e completa raccolta di tutte le registrazioni sismiche effettuate all’interno dell’abitato di San Giuliano di Puglia, organizzando ed omogeneizzando i dati provenienti da differenti fonti. Questa operazione, effettuata per la prima volta su tali dati, ha permesso di evidenziare fenomeni dovuti alla complessità tridimensionale del sito analizzato, pur applicando un metodo d’analisi (il rapporto spettrale HVSR) abitualmente impiegato per spiegare caratteristiche monodimensionali degli effetti di sito

Site effects “on the rock”: the case of Castelvecchio Subequo (L’Aquila, central Italy)

The April 6, 2009 L’Aquila earthquake was responsible for an “anomalous”, relatively high degree of damage (i.e. Is 7 MCS scale) at Castelvecchio Subequo (CS). Indeed, the village is located at source-to-site distance of about 40 km, and it is surrounded by other inhabited centres to which considerably lower intensities, i.e. Is 5-6, have been attributed. Moreover, the damage was irregularly distributed within CS, being mainly concentrated in the uppermost portion of the old village. Geophysical investigations (ambient seismic noise and weak ground motions analyses) revealed that site effects occurred at CS. Amplifications of the ground motion, mainly striking NE-SW, have been detected at the uppermost portion of the carbonate ridge on which the village is built. Geological/structural and geomechanical field surveys defined that the CS ridge is affected by sets of fractures, joints and shear planes – mainly roughly NW-SE and N-S trending – that are related to the deformation zone of the Subequana valley fault system and to transfer faults linking northward the mentioned tectonic feature with the Middle Aterno Valley fault system. In particular, our investigations highlight that seismic amplifications occur where joints set NW-SE trending are open. On the other hand, no amplification is seen in portions of the ridge where the bedrock is densely fractured but no open joints occur. The fracture opening seems related to the toppling tendency of the bedrock slabs, owing to the local geomorphic setting. These investigations suggest that the detected amplification of the ground motion is probably related to the polarization of the seismic waves along the Castelvecchio Subequo ridge, with the consequent oscillation of the rock slabs perpendicularly to the fractures azimuth

Automated control procedures and first results from the temporary seismic monitoring of the 2012 Emilia sequence

After moderate to strong earthquakes in Italy or in the surrounding areas, the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV; National Institute for Geophysics and Volcanology) activates a temporary seismic network infrastructure. This is devoted to integration with the Italian National Seismic Network (RSN) [Delladio 2011] in the epicentral area, thus improving the localization of the aftershocks distribution after a mainshock. This infrastructure is composed of a stand-alone, locally recording part (Re.Mo.) [Moretti et al. 2010] and a real-time telemetered part (Re.Mo.Tel.) [Abruzzese et al. 2011a, 2011b] that can stream data to the acquisition centers in Rome and Grottaminarda. After the May 20, 2012, Ml 5.9 earthquake in the Emilia region (northern Italy), the temporary network was deployed in the epicentral area; in particular, 10 telemetered and 12 stand-alone stations were installed [Moretti et al. 2012, this volume]. Using the dedicated connection between the acquisition center in Rome and the Ancona acquisition sub-center [Cattaneo et al. 2011], the signals of the real-time telemetered stations were acquired also in this sub-center. These were used for preliminary quality control, by adopting the standard procedures in use here (see next paragraph, and Monachesi et al. [2011]). The main purpose of the present study is a first report on this quality check, which should be taken into account for the correct use of these dat

Active faulting, 3-D geological architecture and Plio-Quaternary structural evolution of extensional basins in the central Apennine chain, Italy

The general basin and range Apennine topographic characteristic is generally attributed to the presently active normal fault systems, whose long-term activity (throughout the Quaternary) is supposed to have been responsible for the creation of morphological/structural highs and lows. By coupling field geological survey and geophysical investigations, we reconstructed the 3-D geological model of an inner tectonic basin of the central Apennines, the Subequana Valley, bounded to the northeast by the southern segment of one of the major active and seismogenic normal faults of the Apennines, known as the Middle Aterno Valley–Subequana Valley fault system. Our analyses revealed that, since the late Pliocene, the basin evolved in a double half-graben configuration through a polyphase tectonic development. An early phase, Late Pliocene–Early Pleistocene in age, was controlled by the ENE–WSW-striking and SSE-dipping Avezzano–Bussi fault, that determined the formation of an early depocentre towards the N–NW. Subsequently, the main fault became the NW–SE-striking faults, which drove the formation during the Quaternary of a new fault-related depocentre towards the NE. By considering the available geological information, a similar structural evolution has likely involved three close tectonic basins aligned along the Avezzano–Bussi fault, namely the Fucino Basin, the Subequana Valley, and the Sulmona Basin, and it has been probably experienced by other tectonic basins of the chain. The present work therefore points out the role of pre-existing transverse tectonic structures, inherited by previous tectonic phases, in accommodating the ongoing tectonic deformation and, consequently, in influencing the structural characteristics of the major active normal faults. This has implications in terms of earthquake fault rupture propagation and segmentation. Lastly, the morpho-tectonic setting of the Apennine chain results from the superposition of deformation events whose geological legacy must be considered in a wider evolutionary perspective. Our results testify that a large-scale basin and range geomorphological feature – often adopted for morpho-tectonic and kinematic evaluations in active extensional contexts, as in the Apennines – just led by range-bounding active normal faults may be actually simplistic, as it could not be applied everywhere, owing to peculiar complexities of the local tectonic histories

Strong-motion parameters of the Mw=6.3 Abruzzo (Central Italy) earthquake

INGVPublished1.1. TTC - Monitoraggio sismico del territorio nazionaleope

Esperienze di monitoraggio integrato: il caso della Rete Sismometrica dell’Italia centro orientale e dei suoi servizi

Viene presentata l’esperienza maturata dagli operatori della sede di Ancona dell’INGV (INGV-AN) nell’ambito delle collaborazioni tra l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e la Regione Marche per il miglioramento delle attività di monitoraggio sismico. L’attività dell’INGV-AN aveva due scopi: migliorare le conoscenze sulla sismicità regionale a fini scientifici e perfezionare il servizio di informazione svolto per il Dipartimento per le Politiche Integrate di Sicurezza e per la Protezione Civile (DPISPC). Per il raggiungimento degli scopi si è proceduto all’incremento del numero di stazioni, alla trasformazione in real- time della vecchia rete dial-up, alla installazione di nuove stazioni accelerometriche, e all’utilizzo del complesso dei dati raccolti dalle stazioni accelerometriche e velocimetriche in funzione nel territorio regionale e in quelli immediatamente limitrofi, nonché allo scambio dati tra la sede INGV di Ancona e quella di Roma. I costi dell’intera operazione sono stati contenuti grazie all’utilizzo delle infrastrutture radio wireless della Regione Marche, della economica trasmissione UMTS, di acquisitori GAIA sviluppati dall’INGV e di economici ma efficaci accelerometri MEMS SF3000L della Colybris. Gli obiettivi raggiunti sono i presupposti per il proseguimento della collaborazione tra i due enti rivolta alla copertura più ampia possibile del territorio regionale con reti di rilevamento accelerometrico a basso costo e alla realizzazione di servizi sempre più finalizzati all’emergenza sismica

BEACH BALLS IN ITALIA CENTRO-ORIENTALE

Not disponibl

Local variability of the ground shaking during the 2009 L’Aquila earthquake (April 6, 2009—Mw 6.3): the case study of Onna and Monticchio villages

The 2009 Mw 6.3 L’Aquila event caused extensive damage in the city of L’Aquila and in some small towns in its vicinity. The most severe damage was recognized SE of L’Aquila town along the Aterno river valley. Although building vulnerability and near-source effects are strongly responsible for the high level of destruction, site effects have been invoked to explain the damage heterogeneities and the similarities between the 2009 macroseismic field with the intensities of historical earthquakes. The small village of Onna is settled on quaternary alluvium and suffered during the L’Aquila event an extremely heavy damage in the masonry structures with intensity IX–X on the Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS) scale. The village of Monticchio, far less than 1.3 km from Onna, is mostly situated on Meso- zoic limestone and suffered a smaller level of damaging (VI MCS). In the present paper, we analyze the aftershock recordings at seismic stations deployed in a small area of the middle-Aterno valley including Onna and Monticchio. The aim is to investigate local ampli-fication effects caused by the near-surface geology. Because the seismological stations are close together, vulnerability and near-source effects are assumed to be constant. The wave- form analysis shows that the ground motion at Onna is systematically characterized by large high-frequency content. The frequency resonance is varying from 2 to 3 Hz and it is related to alluvial sediments with a thickness of about 40 m that overlay a stiffer Pleistocene substrate. The ground motion recordings of Onna are well reproduced by the predictive equation for the Italian territory.Published783-8072T. Sorgente SismicaJCR Journalreserve

Esperienze di monitoraggio integrato: il caso della Rete Sismometrica dell’Italia centro orientale e dei suoi servizi

Viene presentata l’esperienza maturata dagli operatori della sede di Ancona dell’INGV (INGV-AN) nell’ambito delle collaborazioni tra l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e la Regione Marche per il miglioramento delle attività di monitoraggio sismico. L’attività dell’INGV-AN aveva due scopi: migliorare le conoscenze sulla sismicità regionale a fini scientifici e perfezionare il servizio di informazione svolto per il Dipartimento per le Politiche Integrate di Sicurezza e per la Protezione Civile (DPISPC). Per il raggiungimento degli scopi si è proceduto all’incremento del numero di stazioni, alla trasformazione in real- time della vecchia rete dial-up, alla installazione di nuove stazioni accelerometriche, e all’utilizzo del complesso dei dati raccolti dalle stazioni accelerometriche e velocimetriche in funzione nel territorio regionale e in quelli immediatamente limitrofi, nonché allo scambio dati tra la sede INGV di Ancona e quella di Roma. I costi dell’intera operazione sono stati contenuti grazie all’utilizzo delle infrastrutture radio wireless della Regione Marche, della economica trasmissione UMTS, di acquisitori GAIA sviluppati dall’INGV e di economici ma efficaci accelerometri MEMS SF3000L della Colybris. Gli obiettivi raggiunti sono i presupposti per il proseguimento della collaborazione tra i due enti rivolta alla copertura più ampia possibile del territorio regionale con reti di rilevamento accelerometrico a basso costo e alla realizzazione di servizi sempre più finalizzati all’emergenza sismica.Published1-321.1. TTC - Monitoraggio sismico del territorio nazionaleN/A or not JCRope