Il Terremoto Irpino Del 1930: Caratteristiche Della Sorgente Sismica Da Simulazioni Numeriche Del Processo Di Frattura
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GNGTS – Atti del 19° Convegno Nazionale / 10.09 A. Emolo (1), A. Gorini (2), G. Iannaccone (3) e A. Zollo (1) (1) Dipartimento di Scienze Fisiche, Università degli Studi “Federico II”, Napoli (2) Servizio Sismico Nazionale, Roma (3) Osservatorio Vesuviano, Napoli IL TERREMOTO IRPINO DEL 1930: CARATTERISTICHE DELLA SORGENTE SISMICA DA SIMULAZIONI NUMERICHE DEL PROCESSO DI FRATTURA Riassunto. In questo lavoro sono rivisitate le caratteristiche di sorgente del terremoto irpino del 23 luglio1930 (IMAX=X) utilizzando la metodologia proposta da Zollo et al. (1997) per simulare le accelerazioni del moto. Le stime dell’accelerazione teorica ottenute dalle simulazioni numeriche sono state poi convertite in valori di intensità macrosismica mediante la relazione di Trifunac e Brady (1975) e confrontate (entro l’incertezza di una deviazione standard) con i valori disponibili da catalogo (Camassi e Stucchi, 1998). I risultati delle simulazioni mostrano che una faglia di dimensioni 25×12 km2, caratterizzata da un meccanismo normale, orientata in direzione appenninica e immergente di un angolo pari a 55° in direzione SW e con momento sismico di 5.6×1025 dyne⋅cm sembra ben riprodurre l’estensione areale del campo di intensità macrosismica. Tale faglia deve infine essere traslata di circa 10 km verso SW rispetto alle localizzazioni del terremoto irpino del 1930 note dalla letteratura al fine di rendere minimo lo scarto tra i valori di intensità macrosismica disponibili da catalogo e quelli calcolati in base ai valori di accelerazione simulati negli stessi punti. THE 1930 IRPINIA EARTHQUAKE: CHARACTERISTICS OF THE SEISMIC SOURCE FROM NUMERICAL SIMULATIONS OF THE RUPTURE PROCESS Abstract. We use the method proposed by Zollo et al. (1997) for simulating the ground motion associated with an extended fault in order to retrieve the source characteristics of the 1930, July 23 Irpinia earthquake (IMAX=X). The simulated accelerations are converted to macroseismic intensities by using the relation proposed by Trifunac and Brady (1975) and compared with the intensity values available in the macroseismic catalogue by Camassi and Stucchi (1998). We found that a normal fault, striking in Apenninic direction and dipping 55° toward the SW, of dimensions 25x12 km2, and characterised by a seismic moment of 5.6×1025 dyne⋅cm, reproduces well the macroseismic field. Moreover, we shifted the fault position of 10 km toward the SW with respect the bibliographic earthquake locations in order to minimize the misfit between the simulated intensity values and those from the macroseismic catalogue. IL TERREMOTO IRPINO DEL 1930 Il 23 luglio 1930, alle ore 01:08 locali, un evento sismico, caratterizzato da un’intensità Mercalli stimata tra il IX e X grado, distrusse completamente i paesi di Villanova del Battista, Trevico, Aquilonia e Lacedonia in provincia di Avellino (Alfano, 1931). Il sisma fu risentito in un vastissimo territorio tra la Campania, la Puglia e la Basilicata per una superficie totale stimata di 36000 km2. L’area danneggiata (Fig. 1) presenta una forma ellittica allungata in direzione appenninica (nord ovest-sud est) e mostra una debole concavità in direzione sud ovest. GNGTS – Atti del 19° Convegno Nazionale / 10.09 LOCALIZZAZIONE Le localizzazioni dell’evento del 1930 sono state ottenute da vari autori utilizzando le letture dei tempi di primo arrivo P sui sismogrammi registrati a stazioni poste a distanze comprese tra qualche decina e diverse migliaia di km. La Tab. 1 riassume i valori ottenuti. Le differenze, minime tra le diverse determinazioni, sono attribuibili alla diversa quantità e qualità dei dati ed al metodo di localizzazione epicentrale utilizzati per la stima. Fig. 1 - Mappa topografica dell’Appennino Meridionale e isosite relative al terremoto irpino del 23 luglio 1930 (dati dal catalogo NT4.1, Camassi e Stucchi, 1998). Sono riportate le isosiste relative ai gradi VIII, IX e X della scala Mercalli. Tab. 1 - Localizzazioni epicentrali per il terremoto irpino del 23 luglio 1930 ottenute da diversi autori. Epicentro Riferimento bibliografico Latitudine Nord Longitudine Est 41°06’ 15°24’ Catalogo Karnik (1969) 41.04° 15.45° CNR – P.F.G. (1985) 41.05° 15.42° Catalogo NEIS 41.05° 15.37° Boschi et al. (1995) 41°03’31’’ 15°25’15’’ Oddone (1930) In Fig. 2 sono rappresentati su mappa le stime dell’epicentro del terremoto del 1930 riportate in Tab. 1 e l’isosista di grado massimo (I0 = X). Come è possibile notare, la maggioranza delle soluzioni proposte si situa al bordo orientale invece che all’interno dell’area di massimo risentimento sismico. Ciò può essere dovuto all’incertezza della stima di localizzazione che dipende criticamente dalla qualità delle letture dei tempi P, dalla loro distribuzione con l’azimut e la distanza, e dal modello di velocità crostale utilizzato. Non dimentichiamo che, all’epoca, il numero e la qualità di sismografi disponibili per effettuare un’accurata localizzazione erano GNGTS – Atti del 19° Convegno Nazionale / 10.09 decisamente insufficienti. D’altro canto, come si discuterà in seguito, non necessariamente l’area epicentrale e quella di massimo risentimento e/o danneggiamento debbono coincidere, essendo quest’ultima determinata dalle caratteristiche geometriche e dinamiche della sorgente sismica. Nella stessa figura sono riportate le tracce di faglia rilevate in superficie in occasione del terremoto irpino del 1980. La faglia sismogenetica del terremoto del 1930 costituisce verosimilmente un segmento sub-parallelo a quelli che si sono attivati durante l’evento del 1980, e ciò a confermare la complessa geometria dei sistemi di faglie potenzialmente generatrici di terremoti di forte magnitudo in Appennino Meridionale. Fig. 2 - Localizzazioni epicentrali per il terremoto irpino del 23 luglio 1930 proposte da diversi autori. La curva in figura rappresenta l’isosista di massimo grado relativa a tale terremoto. Sono inoltre mostrati i segmenti di faglia attivati durante il terremoto dell’Irpinia-Basilicata del 23 novembre 1980. MAGNITUDO E MOMENTO SISMICO Diversi autori hanno effettuate stime di magnitudo dell’evento del 1930 sostanzialmente basate su registrazioni sismiche del terremoto a stazioni distanti e sulle osservazioni di risentimento sismico e danneggiamento. A partire da misure dell’ampiezza massima del moto del suolo sui velocigrammi del terremoto ad una stazione distante, Karnik (1969) valutò una magnitudo pari a 6.5. Margottini et al. (1993) hanno analizzato circa 500 collezioni di bollettini di osservatori sismologici per stimare, con una metodologia uniforme, la magnitudo di 647 terremoti avvenuti in Italia dal 1900 al 1986. Per ciascun terremoto sono stati utilizzati i valori di ampiezza massima e periodo dell’onda corrispondente in relazione al particolare strumento istallato; inoltre, per ciascuna stazione sismica considerata, GNGTS – Atti del 19° Convegno Nazionale / 10.09 è stato determinato un fattore correttivo di stazione che tenesse mediamente conto degli effetti della struttura crostale sulla propagazione delle onde sismiche dalla regione ipocentrale alla stazione di registrazione. Relativamente al terremoto del 23 luglio 1930 sono stati utilizzati 41 valori di ampiezza e periodo corrispondenti ad altrettante registrazioni sismiche e il valore di magnitudo stimato risulta MS = 6.6 ± 0.3. I valori dell’intensità macrosismica sono stati utilizzati da Westaway (1992) il quale, in un’ampia revisione dei parametri sorgente dei maggiori terremoti storici italiani, ha determinato il momento sismico per il terremoto del 23 luglio 1930. L’autore ha ricavato una relazione tra dimensione delle isosiste (riportate in Postpischl et al., 1985) e magnitudo, relazione calibrata per gli eventi recenti da determinazioni strumentali della magnitudo. Applicando tale relazione alle isosiste del terremoto del 1930 è stato determinato un valore di magnitudo pari a M = 6.3 ± 0.2. Successivamente con l’uso della classica relazione di Hanks e Kanamori (1979) LogM0 = 16 + 1.5M, (1) dove M0 è il momento sismico (in dyne∗cm) ed M è la magnitudo, è stato determinato 25 un valore di momento sismico pari a M0 = 3.2 ∗ 10 dyne∗cm. A differenza della magnitudo, che può essere influenzata da fenomeni di amplificazione ed attenuazione delle onde sismiche lungo il tragitto tra la sorgente sismica ed il sismografo, il momento sismico rappresenta una misura oggettiva della grandezza di un terremoto in quanto esprime il momento di una delle due coppie di forze che sono all’origine della frattura sulla superficie di faglia. Il momento sismico del terremoto del 1930 è stato stimato da Jiménez (1988) attraverso la modellazione dei modi fondamentali delle onde di Love e Rayleigh considerando modelli semplificati di propagazione delle onde in mezzi anelastici. I dati analizzati si riferiscono a registrazioni su carta di un sismografo Wiechert installato a Jena (Germania) di cui erano noti con estrema precisione i parametri strumentali. Utilizzando per la zona ipocentrale un modello di velocità di propagazione delle onde sismiche a tre strati (Deschamps e King, 1980), l’analisi delle onde superficiali nell’intervallo 20-60 secondi ha permesso di definire un valore di momento sismico 25 pari a M0 = 2 ∗ 10 dyne∗cm. Attraverso la relazione di Hanks e Kanamori (1979) in equazione (1), è possibile stimare il momento sismico derivato dalle misure di magnitudo ottenute dagli autori citati in precedenza (Tab. 2). Tab. 2 - Stime della magnitudo e del momento sismico per il terremoto irpino del 23 luglio 1930 ottenute da diversi autori. In rosso