Quaternary Capable Folds and Seismic Hazard in Lombardia (Northern Italy): the Castenedolo Structure Near Brescia
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Queste bozze, corrette e accompagnate dall’al- legato preventivo firmato e dal buono d’ordine, SGI 220-MICHETTI (LIVIO) debbono essere restituite immediatamente alla Segreteria della Società Geologica Italiana c/o Dipartimento di Scienze della Terra Piazzale Aldo Moro, 5 – 00185 ROMA Ital.J.Geosci. (Boll.Soc.Geol.It.), Vol. 128, No. 1 (2009), pp. 191-200, 7 figs. Quaternary capable folds and seismic hazard in Lombardia (Northern Italy): the Castenedolo structure near Brescia F. LIVIO (*), A.M. MICHETTI (*), G. SILEO (*), C. CARCANO (**), K. MUELLER (***), S. ROGLEDI (**), L. SERVA (****), E. VITTORI (****) & A. BERLUSCONI (*) ABSTRACT di una fascia di pieghe per propagazione di faglia, lunghe circa 10-20 Km, che deformano la successione Plio-Pleistocenica padana. I tassi We identify evidence of late Quaternary compressive tectonics di sollevamento relativi ad una piega posta poco a Sud del Colle di in the Northern sector of the Central Po Plain through a systematic Castenedolo (BS), selezionata come struttura illustrativa dello stile tet- revision of the literature, new field mapping, and a new study of tonico che domina la deformazione attiva nell’area di studio, calcolati seismic reflection data obtained by ENI E&P. In particular, the rein- grazie all’architettura della sequenza sedimentaria sindeformativa, terpretation of ca. 18.000 km of seismic profiles clearly shows a belt hanno evidenziato un processo di crescita episodico, caratterizzato of segmented, 10 to 20 km long, fault propagation folds, controlled da diverse fasi di sollevamento (con tassi di ca. 0,1 mm/anno) inter- by the Plio-Quaternary growth of several out-of-sequence thrusts. As vallate da fasi di quiescenza. L’analisi dei tassi di sollevamento qua- an example of this active structural style, in this paper we focus on a ternari di questa struttura e la presenza di depositi tardo-pleistoceni- buried fold located just south of the Castenedolo Hill, a few km SE ci e olocenici piegati e fagliati in siti contermini (Ciliverghe e Monte of Brescia. Although the Castenedolo anticline has long ago been Netto) dimostrano che la significativa sismicità caratterizzante l’area described as a young compressional structure (e.g., DESIO, 1965), no (illustrata, ad esempio, dal terremoto del 25 dicembre 1222, Io = IX detailed structural analysis of this feature has been performed until MCS; MAGRI & MOLIN, 1986; GUIDOBONI, 1986) deve essere posta in now. We calculated the uplift rates of this fold through the analysis relazione alle strutture compressive presenti nella fascia pedemonta- of its syntectonic sedimentary record as imaged by the extremely na bresciana. Qualora l’assetto sismotettonico rappresentato dalla high quality ENI E&P subsurface data available in the area. The evo- struttura di Castenedolo possa essere considerato comune all’intero lution of this anticline was a discontinuous process characterized by fronte strutturale Sudalpino Lombardo, come sembrano suggerire several tectonic uplift pulses (with rates of ca. 0.1 mm/yr) of differ- sia l’analisi della sismica a riflessione che diverse evidenze di carat- ent duration, separated by periods of variable extent in which no tere morfostrutturale, il livello di sismicità di quest’area potrebbe ri- fold growth occurred. The Quaternary growth history of this anti- sultare in realtà significativamente diverso da quello – assai modesto – cline and the presence of faulted and folded late Pleistocene to che viene generalmente delineato in letteratura. Holocene deposits at nearby sites (Ciliverghe and Monte Netto) demonstrate that the significant seismicity of this area (e.g., the TERMINI CHIAVE: Tettonica attiva, Sudalpino, pieghe per December 25, 1222, Io = IX MCS Brescia earthquake, MAGRI & MOLIN, 1986; GUIDOBONI, 1986) must be related to active com- propagazione di faglia, faglie capaci. pressional structures within the Brescia piedmont belt. Our regional investigations show that the structural and paleoseismic setting illustrated near Castenedolo is typical of the whole Lom- bardia domain of the Southern Alps. This implies that the cur- 1. INTRODUCTION rently accepted seismotectonic model for this region, and related seismic hazard assessment, should be thoroughly and carefully Seismic hazard assessment is a challenging process re-evaluated. that makes use of an interdisciplinary approach, includ- ing data and techniques belonging to diverse research KEY WORDS: Active tectonics, Southern Alps, fault propaga- fields. Among these, paleoseismological analyses are of tion folds, capable faults. particular value in areas characterized by moderate to low tectonic activity, where the identification of capable RIASSUNTO faults (sensu AZZARO, 1998; IAEA, 2002; i.e., a fault show- ing potential for displacement and/or deformation at or Pieghe capacità e pericolosità sismica in Lombardia (Italia near the ground surface) and folds (in the following, we Settentrionale): la struttura di Castenedolo (Brescia). use this term to indicate a fold that is capable of trigger- Attraverso la revisione dei dati di letteratura, il rilevamento geo- ing tectonic displacement and/or displacement at or near logico di campagna su alcune strutture di interesse, e grazie allo stu- the ground surface) is a key point for the definition of the dio di alcune sezioni sismiche reso possibile dalla collaborazione con ENI E&P, si è giunti ad identificare chiari segni di tettonica local seismicity level. In these regions «characteristic» compressiva Quaternaria localizzati nel settore settentrionale della earthquakes may show, in fact, recurrence intervals Pianura Padana. In particolare la reinterpretazione di circa 18000 longer than the time window covered by the seismic cata- chilometri di profili sismici a riflessione ha evidenziato la presenza logue, and therefore historical and instrumental data might prove to be inadequate for evaluating seismicity (e.g., MEGHRAOUI & CRONE, 2001; MICHETTI & HAN- COCK, 1997; MICHETTI et alii, 2005). (*) Università dell’Insubria, Dipartimento di Scienze Chimi- che e Ambientali, Via Valleggio, 11 - 22100 Como, Italy. The Southern Alps margin of Lombardia, where (**) ENI Exploration & Production, San Donato Milanese crustal strain rates are moderate and strong seismic events (MI), Italy. infrequent, is a clear example in this line (figs. 1 and 2). (***) University of Colorado at Boulder, Department of Geolo- Instrumental and historical seismicity of this region has gical Sciences, 2200 Colorado Blvd, Boulder, Colorado, USA. (****) ISPRA, Dipartimento Difesa del Suolo/Servizio Geologico been studied in depth, and earthquake catalogues can be d’Italia, Via V. Brancati, 48 - 00144 Roma, Italy. regarded as complete in the last ca. 1000 yr. However, 192 F. LIVIO ET ALII Fig 1 - a) Structural sketch of the main capable faults characterizing the piedmont front and the Po Plain. The letter «a» defines the trace of the seismic profile in fig. 4. LEGEND: BLT, Monte Baldo thrust; Ca-VtF, Corno Alto-Val Trompia Front; BRT, Monte Barro thrust; CB, Castenedolo backthru- st; CCT, Capriano thrust; CCB, Ca- priano backthrust; CH, Castene- dolo and Ciliverghe Hills; CPPS, Central Po Plain structures; CT, Castenedolo thrust; EAF, Emilian Arc front; FAF, Ferrarese Arc front; GB, Gonfolite backthrust; MAF, Monferrato Arc front; MN, Monte Netto; PF, Piadena fault; NGF, Nave-Gussago fault; SGS, South Giudicarie system. The lack of capable faults in the Brianza sector might be an artefact due to the poor resolution of local sei- smic reflection data. We also show the leading edge of the late Mioce- ne South-verging thrusts, i.e. the so called Milano Belt (modified from FANTONI et alii, 2004), in or- der to mark the boundary between the Southern Alps and the Apenni- nes; b) Seismicity map of the study area (modified from GUIDO- BONI et alii, 2007). Labels indicate the most significant earthquakes that struck the study area. The epi- central location of the November 26, 1396 (Io = VIII MCS) Monza earthquake is poorly constrained. – a) Carta schematica strutturale del fronte pedemontano e del settore settentrionale della Pianura Padana. La lettera «a» indica la traccia del profilo sismico riportato in fig. 4. LEGENDA: BLT, Sovrascorrimento del Monte Baldo; BRT, Faglia del Monte Barro; Ca-VtF, Fronte Corno Alto-Val Trompia; CB, retroscorri- mento di Castenedolo; CCT, sovra- scorrimento di Capriano; CCB, re- troscorrimento di Capriano; CH Colline di Castenedolo e Ciliverghe; CPPS, Strutture centro padane; CT, sovrascorrimento di Castenedolo; EAF, Arco Emiliano; FAF, Arco Ferrarese; GB, Retroscorrimento del- la Gonfolite; MAF, Arco del Monfer- rato; MN Monte Netto; PF, Faglia di Piadena; NGF, Faglia di Nave- Gussago; SGS, Sistema delle Giudi- carie Meridionale. La mancata indi- viduazione di faglie capaci nel settore della Brianza è in parte da ricondursi alla bassa qualità del dato di sismica a riflessione in que- sto settore. «Milano belt» indica il limite esterno della fascia defor- mativa, di competenza alpina (mo- dificata da FANTONI et alii, 2004); b) Carta della sismicità dell’area studio (GUIDOBONI et alii, 2007, modificato). Le etichette indicano i terremoti più significativi che han- no colpito l’area. Il sisma di Monza del 26 Novembre 1396, pur essendo di notevole entità (Io VIII MCS), necessita di ulteriori approfondi- menti circa la localizzazione del- l’epicentro macrosismico. QUATERNARY CAPABLE FOLDS AND SEISMIC HAZARD IN LOMBARDIA 193 Fig. 2 - Intensity map for the (a) Dec. 25th, 1222, Brescia and (b) Oct. 30th, 1901, Salò