1 Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell’Ambiente Stima aggiornata della pericolosità sismica in Toscana e aree circostanti Enzo Mantovani, Marcello Viti, Daniele Babbucci, Caterina Tamburelli, Andrea Vannucchi (Dip. di Scienze Fisiche della Terra e dell’Ambiente, Univ. di Siena), Massimo Baglione, Vittorio D’Intinosante (Prevenzione sismica, Settore Sismica della Regione Toscana), Nicola Cenni (Dip. di Geoscienze, Univ. di Padova) 2 Prefazione Il confronto tra i danni che si sono verificati durante i terremoti del 2016 nell’Italia centrale e quelli previsti (con altissime probabilità) dalle carte di pericolosità attuali hanno chiaramente rivelato che gli interventi di prevenzione sismica effettuati in quelle zone sarebbero stati molto più efficaci se guidati dalle carte di intensità macrosismiche massime che erano state elaborate in base alle indagini svolte dal nostro gruppo di ricerca di Siena per le Regioni Marche e Umbria (Mantovani et alii, 2014a). Altre significative sottovalutazioni della pericolosità sismica, rispetto alle carte attualmente in vigore, erano state messe in evidenza dallo stesso gruppo di ricerca per la Regione Toscana (Mantovani et alii, 2012a) e per l’Emilia Romagna (Mantovani et alii, 2013), mediante indagini svolte in collaborazione con i responsabili di quelle due Regioni. In questa pubblicazione sono riportati alcuni importanti aggiornamenti delle informazioni precedentemente pubblicate, sia riguardo alle carte di pericolosità (riviste in base ai nuovi dati ora disponibili sui terremoti, Rovida et alii, 2016, e sui risentimenti osservati, Locati et alii, 2016), che alle nuove conoscenze acquisite sull’assetto sismotettonico dell’Appennino settentrionale. Per arricchire le considerazioni fatte sugli effetti dei terremoti del 2016, è anche riportato un contributo fornito dall’ ingegnere civile strutturista Danilo Fionga, che ha operato nelle zone interessate, in cui sono forniti alcuni interessanti suggerimenti per una corretta stima della pericolosità in zona sismica. Lo studio descritto ha beneficiato dell’utilizzo di una vasta mole di dati geodetici acquisiti da stazioni GPS permanenti, resi gentilmente disponibili dalle Organizzazioni citate di seguito, che ringraziamo sentitamente: European Reference Frame (EU.RE.F.) Permanent Network, Fondazione dei Geometri e Geometri Laureati dell’Emilia Romagna (F.O.G.E.R.), Friuli Regional Deformation Network (FReDNet) dell’Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (O.G.S), Geodetic Data Archiving Facility (GeoDAF) dell’Agenzia Spaziale Italiana (A.S.I.), Italian Positioning Service (ItalPos) della Leica SmartNet Italia, Rete GPS Veneto (Centro Interdipartimentale Studi ed Attività Spaziali - CISAS), Rete di Posizionamento GPS della Regione Piemonte, Rete “A. Marussi” del Servizio Territorio e Protezione Civile della Regione Friuli Venezia Giulia, Rete Integrata Nazionale GPS (R.I.N.G.) dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (I.N.G.V.), Servizio Catasto della Provincia Autonoma di Trento, Servizio di Posizionamento GNSS della Regione Liguria, Servizio Informazioni Territoriali e Telematica della Regione Abruzzo, Sistema Informativo Ambientale della Provincia di Milano, Stonex Europe, Struttura Complessa Geologia e dissesto dell’Agenzia Regionale per la Protezione dell’Ambiente (A.R.P.A.) del Piemonte, Ufficio Geodetico della Provincia Autonoma di Bolzano Alto Adige, Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale - Laboratorio di Topografia, Sistema Informativo regionale ambientale e territoriale della Regione Umbria, Sistema Informativo Territoriale della Regione Campania, Unione Montana dei Comuni del Mugello. Servizio Assetto del Territorio della Regione Puglia. Sistema Informativo Territoriale della Regione Lazio, Protezione Civile della Regione Calabria, Dipartimento di Ingegneria Civile Ambientale e dei Materiale dell’Università di Bologna, Dipartimento di Fisica ed Astronomia dell’Università di Bologna, Topcon Positioning Italy S.r.l., Consorzio della Bonifica dell'Emilia Centrale. Unione dei Comuni del Frignano. Prima edizione: Aprile 2018 Stampa: Casa Editrice 3 Indice 1. Pericolosità sismica nell’Appennino settentrionale 1A. Alcune considerazioni sull’affidabilità delle carte di pericolosità attualmente in vigore (PSHA) 5 1B Carte di Intensità massima nei comuni considerati 8 1C. Danni osservati e carte di pericolosità sismica PSHA nelle zone colpite dai terremoti del 2016 e 2017, considerazioni ingegneristiche (a cura dell’Ing. Danilo Fionga) 16 1D. Recente proposta di revisione delle attuali carte di pericolosità PSHA per l’Appennino Settentrionale 23 1E. Aggiornamento delle carte di Intensità massima con i nuovi cataloghi dei terremoti e dei risentimenti 27 2. Nuove conoscenze sull’assetto tettonico dell’Appennino settentrionale 2A. Quadro geodinamico e tettonica quaternaria nella catena appenninica 28 2B. Assetto sismotettonico nella parte esterna (adriatica) dell’Appennino settentrionale 30 2C Assetto sismotettonico nella parte interna (tirrenica) dell’Appennino settentrionale 34 2D. Generazione delle principali sorgenti sismogenetiche nell’Appennino settentrionale come effetto del raccorciamento longitudinale quaternario 40 2E. Cinematica attuale della catena appenninica da dati GPS 44 2F. Possibile uso delle carte sismotettoniche come fonte di informazione per la microzonazione sismica 46 3. Zone sismiche dell’Appennino settentrionale più esposte alle prossime scosse forti (M>5.5) 3A. Principali terremoti e sequenze sismiche nelle zone periadriatiche 50 3B. Settore più mobile dell’Appennino settentrionale e implicazioni sulla pericolosità sismica attuale 52 3C. Distribuzione spazio-temporale delle scosse con M>2 55 Riferimenti bibliografici 58 Appendice (Tabelle di Imax per i comuni coinvolti) 70 Toscana 73 Emilia-Romagna 79 Marche 86 Umbria 91 4 5 1. Pericolosità sismica nell’Appennino settentrionale 1A. Alcune considerazioni sull’affidabilità delle carte di pericolosità attualmente in vigore (PSHA) E’ noto a tutti che i terremoti sono prodotti dall’attivazione (scorrimenti) di faglie, cioè fratture di taglio che sono generate nelle rocce dalle deformazioni indotte da forze tettoniche. Quindi, per stimare la pericolosità sismica di una zona sarebbe necessario riconoscere le caratteristiche di tali fratture (ubicazione, profondità, geometria del piano di faglia…), e poi, sfruttando le conoscenze sui terremoti passati, tentare di fare previsioni sull’andamento temporale delle future attivazioni sismiche. Questi concetti sono alla base della metodologia (Cornell, 1968; McGuire, 1978) che è stata utilizzata per elaborare le attuali carte di pericolosità sismica in Italia (Probabilistic Seismic Hazard Assesment o PSHA, Gruppo di Lavoro MPS, 2004). Purtroppo però, questo tipo di approccio può molto difficilmente produrre stime attendibili della pericolosità, per le considerazioni riportate di seguito: A) Le fratture della crosta terrestre sono molto difficili da riconoscere e caratterizzare, in quanto sono situate in profondità, generalmente superiore a qualche km, e la maggior parte di esse non raggiunge la superficie (e.g., Bullard e Lettis, 1993; Somerville et alii, 2006). Inoltre le fratture sono spesso ramificate (verso la superficie) in modo molto complesso, per cui la loro attivazione sismica può essere molto articolata e varia nel tempo. Quest’ultimo problema può indurre a riconoscere una ramificazione secondaria come sorgente sismogenetica principale, implicando così una notevole ambiguità sulla profondità e sul meccanismo di generazione delle scosse principali. B) Prevedere il comportamento futuro delle presunte sorgenti sismogenetiche è molto difficile, sia perché, come detto sopra, le caratteristiche di tali sorgenti sono prevalentemente ignote, sia perché la lunghezza della storia sismica conosciuta è molto limitata rispetto al periodo in cui le faglie si attivano e riattivano, spesso stimato in molte migliaia di anni (e.g., Valensise e Pantosti, 2001; Swafford e Stein, 2007). Inoltre, la procedura utilizzata per fare previsioni (PSHA, Cornell, 1968, McGuire, 1978 e successivi sviluppi), essendo di tipo probabilistico, è basata su assunzioni che non sono compatibili con la natura dei terremoti. In particolare l’ipotesi che i terremoti siano eventi casuali e indipendenti, in quanto sono state riconosciute importanti evidenze sul fatto che ogni scossa influenza la probabilità di terremoti nelle zone circostanti (e.g., Mantovani et alii, 2012a,b, 2013, 2014a, Viti et alii, 2012, 2013, 2015a e riferimenti citati). C) Molteplici critiche alla procedura PSHA sono riportate da un ampia letteratura, di cui si ricordano alcuni contributi significativi: Castanos e Lomnitz (2002), Wang et alii (2003), Wang e Zhou (2007), Klugel (2008),Wang (2010, 2014): Geller (2011); Stein et alii (2012); Wang e Cobb (2012), Wyss e Rossett (2012), Wyss et alii (2012), Rugarli (2014), Stein e Fredrich (2014). Le difficoltà sopra citate fanno temere che le attuali carte di pericolosità in Italia possano essere affette da incertezze molto difficilmente valutabili. Questa preoccupazione è stata notevolmente rinforzata da quello che è avvenuto in varie occasioni e in particolare nell’Agosto e Ottobre del 2016 e Gennaio 2017, in seguito ai forti terremoti che hanno colpito alcune zone del centro Italia, come discusso nel seguito. La figura 1.1 mostra la carta di pericolosità sismica attualmente in vigore per le zone umbro- marchigiane-abruzzesi-laziali