GNGTS – Atti del 18° Convegno Nazionale / 08.18 G. Puglisi (1), M. Aloisi (2), A. Mostaccio (2) e B. Puglisi (1) (1) Istituto Internazionale di Vulcanologia, CNR, Catania (2) Sistema Poseidon, Sezione di Messina MISURE GPS SULL’ALLINEAMENTO STRUTTURALE EOLIE-TINDARI-GIARDINI Riassunto. Negli ultimi anni, grazie all’intenso sviluppo sia della configurazione satellitare che degli algoritmi di calcolo per il trattamento dei dati, le misure GPS sono diventate un importante sistema di monitoraggio geodetico di strutture geologiche a vasta ed a piccola scala. Nell’ambito di un progetto di ricerca finanziato dal Gruppo Nazionale per la Vulcanologia (GNV), è stata recentemente istituita la rete GPS dei Peloritani. I capisaldi sono stati materializzati al fine di investigare le deformazioni lente del suolo prodotte dal sistema strutturale Tindari-Giardini. La conoscenza del campo cinematico potrà fornire un significativo contributo alla modellizzazione dei processi geodinamici che coinvolgono l’area investigata. Inoltre, permetterà un accurato studio della correlazione tra stress tensionale in strutture tettoniche e vulcanismo eoliano. Viene mostrato un preliminare confronto tra le campagne condotte nell’ottobre 1996 e nel novembre 1998. GPS MEASUREMENTS AT AEOLIAN-TINDARI-GIARDINI STRUCTURAL SYSTEM Abstract. Thanks to the intense development both of satellite constellation and software for data analysis, the GPS methodology has become a fundamental tool for monitoring geological structures both at regional and local scale. In the framework of the activities carried out by the Italian Volcanological National Group (GNV), a GPS network has been installed in the Peloritani chain area (Sicily). The network was, in particular, designed for investigating deformation along the Aeolian- Tindari-Giardini regional fault system. The knowledge of the kinematic field will contribute to the modelling of the active geodynamic processes in this area. Furthermore, this network will hopely provide useful data to investigate relationships between tensional stresses in the monitored tectonic fault system and the Aeolian volcanism. We show a preliminary comparison between the two first surveys, performed in October 1996 and November 1998, respectively. INQUADRAMENTO STRUTTURALE Dati geofisici, geologici e geochimici concordano nell’assegnare un ruolo fondamentale nell’assetto cinematico dell’area eoliana alle strutture orientate NNW- SSE riferibili al sistema di faglie trascorrenti destre Tindari-Giardini (Ghisetti e Vezzani, 1982; Barberi et al., 1994; Ventura, 1994; Achilli et al., 1996). Il controllo di tale sistema strutturale sull’evoluzione del vulcanismo del complesso eruttivo Lipari- Vulcano, è confermato non solo dalla posizione delle due isole, ma anche dalla distribuzione delle caldere, dei crateri e delle fratture lungo lo stesso trend (Frazzetta et al., 1977, 1982; vedi Fig. 1). Il sistema vulcanico eoliano è costituito da sette isole e da numerosi seamounts che, ad esclusione del complesso Lipari-Vulcano, descrivono una struttura arcuata che si estende per circa 80 km, concava verso NNW (Fig. 2). Le aree sommerse più occidentali, insieme alle isole di Filicudi, Salina e Panarea, sembrano rappresentare i centri più antichi (Gillot, 1987; Santo et al., 1995; Peccerillo, 1996), mentre le isole di Alicudi, Lipari, Vulcano e Stromboli costituiscono gli apparati più recenti (Gillot, 1987). GNGTS – Atti del 18° Convegno Nazionale / 08.18 Fig. 1 - Mappa strutturale del complesso Lipari - Vulcano (Frazzetta et al., 1977). Stromboli Isole Eolie Salina Panarea Alicudi Filicudi Mare Tirreno Lipari Vulcano Golfo di Patti Tindari - Giardini F. Calabria Sicilia Mare Ionio Fig. 2 - Mappa strutturale schematica del sistema Arco Calabro-Peloritano – Tirreno Meridionale (Finetti e Del Ben, 1986). In un contesto di convergenza N-S Africa-Europa e di subduzione della placca Africana al di sotto della placca Euro-Asiatica (Barberi et al., 1973, 1974; Doglioni, 1996), l’area investigata può essere inquadrata come un sistema arco vulcanico – bacino di retroarco. A conferma di tale strutturazione geodinamica, la sismicità GNGTS – Atti del 18° Convegno Nazionale / 08.18 regionale profonda (h > 200 km) giace su un piano fortemente inclinato, immergente verso NW (Caputo et al., 1970; Gasparini et al., 1982; Finetti e Del Ben, 1986). La convessità del sistema eoliano rivolta ad oriente, ha fatto ipotizzare a Doglioni (1996) l’esistenza di un flusso profondo del mantello verso est che fa retrocedere e verticalizza il piano di subduzione. Alternative interpretazioni sono proposte da Scandone (1979, 1982) e Wezel (1981). La distribuzione approssimativamente Ovest-Est formata da Alicudi, Filicudi, Salina, Panarea e diversi seamounts, è interrotta dal trend trasversale NNW-SSE del complesso Lipari-Vulcano, intersecante l’arco in corrispondenza dell’isola di Salina. Lo spostamento del sistema eruttivo di circa 5 km verso Sud, insieme all’attività vulcanica recente lungo il trend trasversale, suggerisce l’esistenza di un’importante discontinuità crostale. Una ulteriore conferma è costituita dai dati sismologici raccolti nell’area tra le Isole Eolie e la costa Nord-siciliana (Aloisi et al., 1999; Fig. 3). In particolare, l’attività sismica recente mostra meccanismi trascorrenti destri e normali con piano di faglia NNW-SSE (Gasparini, 1982). In terra ferma, la presenza di strutture con il medesimo trend, da Capo Tindari a Letojanni, è confermata da analisi morfostrutturali e tettoniche (Ghisetti, 1979). Tale area, in accordo con il citato disallineamento dell’arco vulcanico, è stata interessata da spostamenti destri di circa 7-10 km durante gli ultimi 2-3 My (Atzori, 1978). In tale contesto, l’attività vulcanica dell’arco eoliano sarebbe controllata da strutture disposte “en echelon” rispetto alla struttura principale la cui geometria dà luogo ad una tettonica transtensionale. 40.00° N 39.00° 38.00° 37.00° 50 km 14.00° 15.00° 16.00° 17.00° Fig. 3 - Distribuzione epicentrale dal 1978 al 1997 (Aloisi et al., 1999). Numerosi progetti di ricerca sono stati proposti per lo studio della dinamica dell’arco vulcanico e del sistema di faglie Tindari-Giardini (Falsaperla et al., 1989; GNGTS – Atti del 18° Convegno Nazionale / 08.18 Achilli et al., 1988, 1996; Bonaccorso et al., 1995; Anzidei et al., 1996). In varie occasioni è stato osservato che eventi di origine tettonica, localizzati nelle immediate vicinanze di Vulcano, sono seguiti a breve periodo (1-2 settimane) da una crescita di eventi di origine vulcanica (Bottari et al., 1984; Falsaperla e Neri, 1986). Misure geodetiche hanno chiaramente mostrato una forte correlazione tra le deformazioni dell’area Lipari-Vulcano e la crisi sismica che ha interessato il Golfo di Patti a partire dal 15 Aprile 1978 (Falsaperla et al., 1989). A conferma del pronunciato controllo strutturale sulla deformazione, l’orientazione degli assi di strain massimo (E1) e minimo (E2) risultava quasi perpendicolare alla linea di faglia (Falsaperla et al., 1989). Si può pertanto concludere che lo stress tensionale delle principali strutture tettoniche regionali, quali la Tindari-Giardini, può controllare il vulcanismo eoliano. Conseguentemente, diventa quasi imperativo condurre una serie di iniziative di ricerca miranti a quantificare e meglio comprendere la dinamica attuale di tali strutture, anche ai fini di una più corretta e tempestiva valutazione del rischio vulcanico. LA RETE DEI PELORITANI Nell’ambito di un progetto di ricerca del GNV, al fine di quantificare i movimenti del sistema Eolie-Tindari-Giardini, una rete geodetica è stata installata nell’area dei Mt. Peloritani (Fig. 4). Lipari Su r ve y Ve r t ice Vulcano 199 6 199 8 Milazzo Capo Calavà Tindari Rodì San Placido Montalbano Mandanici Roccella Castelmola Fig. 4 - Posizione dei capisaldi GPS nell’area dei Peloritani. GNGTS – Atti del 18° Convegno Nazionale / 08.18 I capisaldi sono stati materializzati utilizzando dispositivi autocentranti tridimensionali uguali a quelli già adottati nella rete GPS dell’Etna (Warnant et al, 1995). Tale configurazione permette di minimizzare gli errori strumentali e di migliorare la ripetibilità delle misure. L’Istituto Internazionale di Vulcanologia (IIV), in collaborazione con l’Osservatorio Vesuviano (OV), ha effettuato nell’ottobre 1995 e 1996 delle misure su alcuni capisaldi di tale rete in modalità statica utilizzando una strumentazione mista (Trimble e Leica). Sono state adottate sessioni di misura pari a 6 ore. Una nuova campagna è stata successivamente condotta dall’IIV nel novembre 1998 utilizzando solo strumentazione Trimble ed aggiungendo un vertice TYRGEONET (San Placido) ed un vertice etneo (Roccella). È stata adottata una frequenza di campionamento pari a 30 sec. Per ogni giorno sono state previste tre differenti tipologie di programmazione. Al fine di consentire l’inquadramento della rete nel riferimento ITRF, nelle due stazioni permanenti di Milazzo e Montalbano sono stati installati i ricevitori Trimble 4000SSI con sessioni di misura pari a 24 ore. Una seconda programmazione è stata effettuata alla stazione permanente di San Placido dove il ricevitore Trimble 4000SSE ha acquisito per 11 ore. Al fine di massimizzare la durata delle sessioni ed ottimizzare gli spostamenti delle squadre, un’ultima tipologia, la cui durata è di 6:10 ore, è stata impostata per i rimanenti vertici. La strumentazione utilizzata nei due surveys è riassunta in Tab. 1. Tab. 1 - Strumentazione usata. Ricevitori 1996 1998 Trimble 4000SSI x x Trimble 4000SSE x x Leica