Bianco, F.

Castellano, M.

Milano, G.

Vilardo, G.

Earth-prints Repository

C.N.R. - GRUPPO NAZIONALE PER LA VULCANOLOGIA
ITALY
Fabrizio Ferrucci Fabrizio Innocenti
Progetto-Etna I 993-1 995
Stato di avanzamento delle ricerche
C,N.E. Roma, 11-12 Gennaio 7995
GIARDIN I
 
dìate appaiono
nrme la storia
) ben àÌl'intemo
fo temperalura
le media dei
:dìa dei lapillt)
l fenocrislailo
rC (Armienri er
)omposizionale
o meúviglìa la
i tipiche sono
cola quantirà di) lg, quindi. le
rico.
L'ANISOTROPIA SISMICA ALL'ETNA: PROBLEMATICHE
CONNESSE RELAZIONI COL CAMPO DI STRESS
F. BIANCO, M. CASTELLANO, G.MILANO , G. VILARDO
A s s e fl ato | ìo v es w iaro, Erco Lano ( N apa I i )
L'anjsotropia sismjca è un fenomeno sempre pii! rjconoscjuto e studiato jn
un ampia varietà di .egimi tettonici ed assetti geologici. Tultavia non risulrano
moìto svilupparc ìndagini in tai senso in aree vulcanìche; ciò perchè la presenza
di mezzi forteúente eterogenei deleùnina contaminazioni nelle proprietà di
polarizzazione propagazione delle onde elastiche che spesso rendono a.duo i1
aiconoscjmento delÌ awenuta jnteúzione col mezzo anisolropo.
Tutte Le onde eÌasliche che attraversano un voÌume anisotropo subiscono
delle modifiche nelle loro proprierà di propagazìone e palarizzazlone. Tuttavia il
lenomeno pìù rilevante dal punto di vjsra diagnosrico. alla scaìa della sismicirà
locale, è la birifrangenza. o spliÍing, dell'onda di raglio. Quando un'onda di
taglio entra jn un volume anìsotropo si divide (splirta) in due onde, ancora a
polarìzzazione rasversale. che viaggiano a velocjrà differenti (qSt la piÌr veloce,
qS2 Ìa pìù lenta). Pojchè la îorma d'onda originaria non viene rìcoslruira,
I inteúzìone tra onda trasversale volume anisotropo detennina due parametri
diagnosticj eff icaci per la r ivelabil ira delle caratterist iche del volume
aluave$À[oì
la differenza tra i primi anivi delle fasi qSl e qS2 (da qui ln poj TD);
I anomalia di polarìzzazione della fase S.
I dati analizzati sono srali acquisiti durante 2 periodi caralterizzali da
differenli sradi di attività vulcanica :
..ra la pr'maverl e I e\rare dei lo8P. tn dq\enzr di leloîeni eru i \  l :
-nell'estate-autùnno del 1989, durante il penultimo episodio eîfusivo all'Etna.
Sono state utilizz^te stazioni digìtalì lC Lennartz PCM5800 ad alta dinamica
(l20db), in confìglrrazione a trigger.
AI fine di garantirci un ser di dali di oltjma qualirà con le cararlerisriche
opportune per effe!îuare studi di splirljng dell'onda di raslio (Crampìn, 1981), la
sismicità registrata nei 2 perìodi è stata sottoposta d una rigjda selezione basata
su:
-identificazione a vìsta delÌa lase S sui sismogrammi:
-eventi registrati ad al'neno 8 slazioni;
-vìncoLi sul ia locîl izzazione:
ERH < 1.5 Km
ERZ < 2.0 Km
RMS < 0.30 sec
-angolo d'incidenza inièriore ai valore teoúco della shear wave window, ossia
35i
-profondità deglì evenrì superiore a 5 Km;
*'îbi ì tà della r ispo\lJ in ampiezTa dei \en\ori ' ismicr.
lonrinì S. Villari)hy and
Pans 103-1117
:uuìdes. C R
iche. CNR GNV
17
GNV-1995: Progetto Etna 1993-1995
19BB
Fis r: epicedrfi (cer.hi crodati) e srazioni
198B
F - g  ?  s p  i ó - i z z r z ' o n "  ! ó '  o '  d 1 ' . .  . u . t d  b s - è
"psz i3 t "  d i  R ( { l
i earo di TD. si nori chè ta dari del L9a3
appare conreÌmàl,a da quelli del r939,
18
1989
1
GNV-1995: Progetto Etna 1993-1995
-_:r l
Lr figura I sono rìponati gli epìcentrì e Le localizzazioni delle stazioni che,
sulla base delle precedenti regole di selezione, costilr.riscono i 2 set di dari
analizzari. Ambedue i se! di dati selezionati sono slatì fìltmti tenendo conto delÌa
banda di îrequenza propria delle fasi S, compresa generalmenle neÌ range l-8
Hz.L'analisi dei TD è stata condotta effettuando. per ciascun evento selezionato,
misurc con 4 lecnìche differen!ì:
1) leggendo il rìtardo tra gÌi onset sulÌe 2 componenti orizzontali direttamente
dai sismogrammi:
2) ulilizzando la lecnica di cross-corelazione di Peron (1989);
3) utilizzando il metodo di cross-coÍelazione su componenti ruotate dei
sismogmmmi orizzontali (Bowman & Ando, 1987);
4) valutando I'inte allo di Ìinearìtà della fase S (Aster et al., 1990).
Ciascuna stazione è stata quindi caratteizzala da un vaiore di TD ottenuto
dalla media pesata di rutrc le misure dì TD ottenute con le differenti tecniche, per
d gli eventi fegisrrati a quella stazjone- I pesi si sono assegnati secondo i
seguenti criteri:
misure di TD con letlure-peso=l
mìsure dì TD con tecniche di cross-conelazione-peso=2
misure di TD dallintervallo di iìnearità-peso=3
Tn f i :ur1 2..cc3n o:r cia\cun:r 
" lazjole. ,oro r ipo"r"r i  v.r lori  di TD cosi
calcolati  per i  2 set di dal i .  Si noti come ivalori medi pesati di TD relativi al
periodo erutiivo siano sensibilmenre sùperiori rispetto a quelli del perìodo non
eruttivo. L analisi delle anomalie di polarizzazione delia finestra di onde
trasversali è stata effertuala Íraverso I'utjlizzo di 2 dìfîerenti rappresentazioni:
- i polarigrammi (Fig. 3), calcolati e rapp.esentati in 2D;
- g1ì autovettori di polarizzazione (Fig.3), calcoÌati n 3D e rappresentati in 2D.
Glì autovetrori di polarizzazione sono calcola!i  efîettuando la
diagonalizzazione d l la matrice di covarianza rappresentativa del segnale da
anaLizzare  costituiscono un merodo non slandard di analisi delle anomalie di
palarrzzaziar,e, anche se teorìcamente dovrebbero fomire risultati piir stabili in
presenza di foÍi eterogeneìla', rispetto Ài polarigrammi. Per questo si è reso
necessarìo testare questo metodo con l'utilizzo simultaneo di un tipo di
nppresentazione piu'classica quali sono i polarigrammi.
Relativamente aì 2 set selezjonali, ambedue le rappresentazioni hanno
mostrato un accordo perfètto, nel senso che un'anomalia di polarizzazione
riscontrata dai polarigrammj r isuLtava pedettamente individuata nche sugli
autovettori di polarjzzazione. Tutmvia questi ultimi hanno mostrato un trcnd
paramelrìzzabile attraverso il parametro empirico caoticità R(x), che abbiamo
definito in modo da tener conto del numero di rotazioni che I'aulovettore di
poÌarizzazjone mostra nellunita'dì tempo. In figura 2, oltre alÌ'andamento di TD
a ciascuna stazione e mostrato enche il trend spaziale di R(x), che definisce sul
versanie orientale 3 setrori caratlerizzati da un grado differente di caoticirà.
Con ulteriorì indagini abbiamo verificato che lo splitting rilevato dai pararnerrì
TD ed R(x) non era dovutol
- ad effetti di una sorgente complessa;
- alla Dresenza di fasi convertite S-P:
19
1-
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t
1- ad effetti di sìto e/o alla ropografia ccidennta.
Si e'percio'concluso che lo spl i l t ing osseflato era r iconducibi le al la
prcsenza di un volume anjsotrcpo, distdbuito in maniera non omosenea sul
\e rsan re  o ren r r l e  de  vu l cano .  L rx  con ie rma  de l l t  D  esenza  de l  vo lume
lnisolropo si e ol lenu r ddl l ' indxmenro delle aurodire,, ioni d polariz,/azioîe
deilr 'ase qSl cne. a claccuna .r;zione. mosrr.rno sctl lazioni into-no a. rr lor
medio ìnferiori al2570 . La compatibìli!à nelle autodirezioni di polarizzazione a
stazioni vicjne (Fìgg.4.5) suggerìsce che il volume anisotropo ha caratteristiche
invasive ovvero, ìn accordo con quanto osservalo dall'analìsi dei travel{jme,
esso dovrebbe essere presente nei primi l5-20 Km di crosta superiore.
tig.3: eseBpi di autor€tto di polarizzazione e
di PorÙigramhi pe. i 2 ser di dàri
d r  po ta r zzsz ronè(ripo at: vicido a ciascnnà st.zione) e la
direzione media dell asse compressivo (jn alio
a rnBrra) p€r iL ser di dati deL 1933.
rig.J: conlrorro ùa le autodirezioni dj
stazione) e la direzioDe media
dèu àss€ comp.essrvo lin altó a
3jnLsha) Der il set di daii dèl 193s.
20
ffiu
GNV-1995: Progetto Etna 1993-1995
onducibile alÌa
omogenea sui
za de1 voÌume
poiarlzzazione
nlomo al valor
olarizzazione a
r camrteristiche
lei lmvel-time,
iofe.
Ancora ne1le figure 4 e 5 è .ipo.tato, per i 2 ser dì dali seÌezionati, ìl
confronto lra le autodirezioni di polarizzazione a ciascuna slazione e la direzione
media dell'asse di massima comprcssione dedotto dalle soluzionì del piano di
faglia relative alla sismicira regislrala nel perìodo irt esame.
Per il se! di dati de1 1988 si vede che le autodirezioni di polarìzzazione,
con l'eccezione della stazione FRM, sono compatibili con Ìa direzione delllasse
P. a sùa volta comparibj le con la direzione del massìmo stress comprcssivo
regionale dedolto da indagini di geologja superficiale (Lo Giudice e! a1., 1982).
Le autodirezioni di polarizzazione al la slazione FRM risultano invece
compatibili con la dìrezione del Rift dì Nord-Est. Queste ossewazioni nsultano
coerenti con l'ipotesi che ìl volÌrme anisotropo sia costituìto da crack verticali
ailineati all'incirce in dìrezione N-S, presentì sull'intero versante orientaÌe fino
ad una profondim di circa 15-20 Km, ecceno che nelle vicinanze della stazione
FRM dove I'anisolropia dovrebbe averc un approfondìmenlo minore, essendo
probabilnente dovuta allelfetto catalizzante della struttura afiiva su cui insisle la
smzrone.
L'incompatjbilita' ira le autodirezioni di polarizzazione sibite a ciascuna
stazione e la djrezione dell'asse P per il se! di dati del 1989 potrebbe esserc
spiegata daÌla veriazìone nello stato di stress presenle sul vulcano conseguente
aÌla presenza dì attivita'erutliva. La compatibilita' moslrata a CDR (Fìg.5) è in
reaLtà fittizzia e dovrebbe esserc dovuta all'effetto catalizzanle della faglia
Pemicana su cui e'collocata la siazione.
11 campo dì sÍess agente nell area durante il periodo eruttivo e' in grado di
mutare le densità e/o le dimensioni dei crack, come teslimoniato dal sensibile
aumento dei vaiori di TD nel periodo emttivo rispelto al set di dali del i988, ma
non e'in grado di mutare l'orientazione dei crack, in quanto le autodirezìoni di
poladzzazione si conservano neÌ 1989, rispetto a queile del set di dati dei 1988.
Al conrmrio ie direzioni medie dgìi assi P, dedotte dalle soluzioni del piano di
faglja, mutano sensibilmente durante il penodo eruttjvo coer€ntemente col fatto
che, in quel periodo, un campo di stress locale vulcanico prevale rispetto a
quello rcgionale
Rif€rim€nti Bibliografici
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eet di dati del 1939
21
GNV-1995: Progetto Etna 1993-1995


L'anisotropia sismica all'Etna: problematiche connesse e relazioni col campo di stress

http://www.earth-prints.org/bitstream/2122/2878/1/Progetto-Etna_Anisotropia.pdf

L'anisotropia sismica all'Etna: problematiche connesse e relazioni col campo di stress

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