Il nuovo cluster del 2014 dell'alta val Tiberina-Gubbio (Umbria)

Paolo Balocchi (1), Francesca Carla Lupoli (2)

Riassunto: Il Bacino Tiberino e quello di Gubbio sono posizionati geograficamente nell’area dell’alta Val Tiberina-Gubbio. Tali Bacini rappresentano “conche intermontane” contenenti sedimenti quaternari limitati ai bordi da faglie regionali quali la Faglia Altotiberina (faglia principale) e, ad essa antitetica, la Faglia di Gubbio (faglia secondaria). L’area in esame è soggetta storicamente a numerosi eventi sismici, recentemente si è potuto osservare uno sciame sismico seguito dall’evento tellurico con Ml 4,0 del 22 dicembre 2013. Dall’analisi di tale sequenza, messa in relazione con le strutture tettoniche regionali, hanno messo in evidenza il ruolo sismo tettonico predominante della Faglia Altotiberina, subordinato è invece il ruolo della Faglia di Gubbio. Lo studio spazio-temporale della sequenza ha messo in evidenza la cronologia d’attivazione delle strutture tettoniche. Inoltre, in base ai meccanismi focali in relazione alle loro profondità ipocentrali, si è avuto modo di distinguere un modello tettonico estensionale del retro paese appenninico. Tale modello ha messo in evidenza come all’instaurarsi di uno stress tettonico nell’alta Val Tiberina-Gubbio generato da un roll-back del piano di subduzione si provochi una riattivazione delle principali strutture sismogenetiche regionali con la formazione di un cuneo di estrusione (extruding wedge) e di uno slittamento lungo il piano di Faglia Altotiberina (master flaut). La Faglia di Gubbio invece agendo da svincolo cinematico, permette una deformazione tettonica tra i diversi blocchi in senso verticale. Nel dicembre 2014 si è formato un nuovo cluster a SW del Bacino di Gubbio che ha messo in evidenzia l’evoluzione sismica dell’area legata alla faglia Altotiberina.

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1) Geologo, ricercatore  del GeoResearch Center Italy – GeoBlog (sito internet: www.georcit.blogspot.com; mail: georcit@gmail.com).

2) Geologa, ricercatrice del GeoResearch Center Italy – GeoBlog.

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GeoResearch Center Italy - GeoBlog, 3 (2015), ISSN: 2240-7847.

Figura 1: Schema strutturale dell’Appennino Umbro (modificato da: Barchi e al., 1999b); 1) Bacini neo-autoctoni pliocenico-quaternari; a) Gubbio; b) Gualdo Tadino; c) Colfiorito; d) Norcia; e) Cascia; f) Castelluccio; 2) Faglie dirette; 3) Sovrascorrimenti e faglie inverse; 4) Traccia della sezioni sismica-geologica riportata in figura 2.

Introduzione

Il Bacino dell’alta Val Tiberina sito tra San Sepolcro e Perugia (fig. 1) rappresenta il ramo principale più settentrionale del Bacino Tiberino. Il bordo occidentale di tale Bacino è segnato da una faglia normale denominata “Faglia Altotiberina” (Barchi e al., 1999a; 1999b) avente immersione ENE (Pialli e al., 1998).

Uno dei numerosi bacini minori, altrimenti chiamati “conche intermontane”, esistenti ad est del Bacino Tiberino ovvero il Bacino di Gubbio, è stato sede di diversi eventi sismici tra cui la sequenza del 1984 (Haessler e al., 1988), e quella del 2013 (Balocchi  e al., 2014). Il Bacino di Gubbio, nella sua parte orientale, è contornato da una faglia normale denominata “Faglia di Gubbio” avente direzione appenninica e immersione a SW (Barchi e al., 1999a; 1999b; Bussolotto e al., 2005; Menichetti, 2005).

Lo sciame sismico del 2013 evidenzia una relazione tra la geometria delle faglie principali (Faglia Altotiberina e Faglia di Gubbio) tutt’ora attive e la sismicità nell’area di Gubbio (Haessler e al., 1988; Menichetti, Minelli, 1991) come già dimostrato da dettagliati studi sismotettonici (Boncio e al., 1998).

A partire dal mese dal 2014 si è attivato un nuovo cluster a SW del bacino, mettendo in evidenza la migrazione della sismicità e l’evoluzione sismotettonica dell’area.

Figura 2: Sezione sismica-geologica lungo la traccia A-A’ in figura 1 (modificato da: Boncio e al., 1998). 1) Bisciaro; 2) Marne a Fucoidi; 3) Top Evaporoti; 4) Top Basamento s.l.; 5) Sovrascorrimenti e faglie inverse; 6) Faglie dirette.

Inquadramento tettonico regionale

La convergenza tra la placca Europea ed il promontorio più settentrionale della placca Africana, la microplacca Adria, viene generalmente interpretata come origine della formazione dell’Appennino settentrionale il cui piano di subduzione immerge al di sotto dell’Appennino con inclinazione di circa 65°-70° (Malinverno, Ryan, 1986; Carminati e al., 1999; Doglioni e al., 1991; Scrocca e al., 2006; Riguzzi e al., 2010; Balocchi, 2011; Balocchi, Santagata, 2012).

Tale convergenza tutt’ora presente, ha come margine il fronte Adriatico ed ebbe inizio durante l’Oligocene-Miocene (Frepoli e al., 1997; 2000). Nel versante tirrenico si sviluppa contemporaneamente una deformazione estensionale che da luogo all’apertura del Tirreno settentrionale e si propaga verso est. Tale deformazione inizia nel bacino Corso durante Miocene medio, prosegue in Toscana nel Miocene-Pliocene medio, nel tardo Pliocene in Umbria fino a spingersi nell’Appennino Umbro-Marchigiano oggi. Sono progressivamente prodotti in questo modo da ovest ad est i bacini più recenti (Bartole, 1995; Pascucci e al., 1999; Pauselli e al., 2006).

Caratteristica dominante dell’orogene appenninico relativa dell’evoluzione tettonica dell’Appennino settentrionale dal Miocene ad oggi è la coesistenza di un’estensione sul versante Tirrenico ed una migrazione verso est del fronte compressivo Adriatico (Elter e al., 1975).

La definizione della geometria profonda delle strutture geologiche del Pre-Appennino Umbro, compresa tra il Bacino Altotiberino e l'anticlinale di Gubbio (fig. 1) è stata possibile attraverso lo studio di sezioni di sismica a riflessione messe a disposizione dall’AGIP e tarati da sondaggi in sito.

Sono state così evidenziate le più importanti strutture tettoniche: una principale “Faglia Altotiberina” ed una ad essa contrapposta la “Faglia di Gubbio” la cui intersezione è posta a circa 6 km di profondità a Sud, risale a 4,5 km in direzione Nord ed in fine ridiscende a circa 5 km (Barchi e al., 1999a; 1999b).

La Faglia Altotiberina è una faglia principale diretta (master flaut) si estende sotto la catena appenninica fino ad una profondità di 12 km con direzione 150°N e immersione ENE; la Faglia di Gubbio di geometria listrica disloca l’Anticlinale di Gubbio con immersione SW, direzione 120°N ed inclinazione tra i 50° e i 70°.

Dal dislocamento dell’orizzonte delle Marne a Fucoidi è deducibile un rigetto massimo di circa 1000 m (Barchi e al., 1999a; 1999b). In profondità è stata rilevata una riattivazione di un piano di sovrascorrimento preesistente che ne inverte il movimento (Barchi e al., 1999a).

È evidenziabile dalla carta delle isobate della Faglia Altotiberina (figg. 2, 3a) rilevata dall’interpretazione delle linee sismiche (Barchi e al., 1999a; 1999b) una geometria regolare, fino alla profondità di 4 km con un tratto superficiale relativamente ripido, una porzione intermedia appiattita che si estende fino a circa 8 km al di sotto della struttura di Gubbio, ed un segmento orientale che si estende sotto la catena fino a 12 km di profondità con una inclinazione intermedia rispetto alle precedenti.

Le diverse litologie più o meno competenti che si alternano (carbonati–torbiditi) mostrando comportamenti meccanici differenti sono la causa della differente inclinazione dei segmenti della faglia.

L’andamento listrico della Faglia di Gubbio e l’intersezione con la Faglia Altotiberina ad una profondità di 6 km, sono confermate dalla carta delle isobate oltre che dalla distribuzione degli ipocentri dello sciame sismico verificatosi nel 1984 (fig. 3b)(Haessler e al., 1988; Pauselli e al., 2002). Dall’osservazione della carta delle isobate è inoltre desumibile una segmentazione in due parti distinte ed attivabili separatamente della Faglia di Gubbio (Barchi e al., 1999a).

Si può così affermare che le due strutture principali la “Faglia Altotiberina” e la “Faglia di Gubbio” rappresentino un unico sistema estensionale (Altotiberin extensional Faults System)  caratterizzato da una sheare zone Est-immergente, le cui basi sono immerse nella crosta superiore, rappresentando il principale sistema sismogenetico dell’area, attualmente attivo nel segmento più profondo (Barchi e al., 1999a; 1999b; Boncio e al., 1998).

Figura 3: Carta delle isobate: a) Faglia Altotiberina (da: Barchi e al., 1999b).; b) Faglia di Gubbio con riportata la distribuzione della sismicità legata alla crisi sismica del 1984 (da: Barchi e al., 1999a; Pauselli e al., 2002).

Sismicità e Sismotettonica

Per descrivere la sismicità dell’area della val Tiberina-Gubbio, si è fatto riferimento al "Catalogo ISIDe" dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV, 2014) e al catalogo ICS da cui si sono ricavati i dati della sequenza sismica di 1984 (Haessler e al., 1988; Pauselli e al., 2002; ICS, 1984). I dati raccolti sono stati confrontati, in modo da potere comprendere l'evoluzione del nuovo cluster e definire le caratteristiche della sismotettonica dell'area.

Figura 4: Distribuzione  degli epicentri divisi in classi di magnitudo. 

All'interno del quadrato (a) viene evidenziato il nuovo cluster

sviluppato nel 2014. A-A’; Traccia della sezione sismotettonica 

riportata in fig. 7  (dati: INGV, 2014).

Gli eventi sismici della sequenza 2014, suddivisi in classi di magnitudo (fig. 4) mettono in evidenza la distribuzione dei terremoti lungo una fascia ben definita e orientata in direzione NW-SE. Tale distribuzione ricalca la distribuzione degli eventi accaduti nel passato, mostrando un andamento parallelo alle principali strutture tettoniche dell'area (Balocchi  e al., 2014).

A partire dal mese di gennaio 2014 si è formato un nuovo cluster a SW del Bacino di Gubbio. Il cluster mostra una distribuzione più concentrata entro un’area circolare del diametro di circa 5 km (fig. 4).

Figura 5: Grafico della distribuzione temporale degli eventi sismici 

nel 2014. In blu viene mostrata la sequenza relativa al cluster

del 2014, con una maggiore sismicità nel mese di Dicembre. 

Area del cluster nel riquadro (a) in fig. 4.  (dati: INGV, 2014).

La distribuzione temporale della sequenza sismica dell’area della Val Tiberina-Gubbio nel 2014 (fig. 5), mostra una certa regolarità. La sismicità del nuovo cluster, è incominciata già dal mese di gennaio 2014 e si è intensificata a partire da giugno. Nel mese di dicembre 2014 la sismicità si intensifica ulteriormente nel numero di eventi e nella magnitudo. Per l’intero 2014 la sismicità del cluster è inferiore alla M 3,0 con un solo evento di M 3,0 del 08/12/2014.

Particolarmente interessante risulta il posizionamento degli ipocentri nel corso della sequenza (fig. 6). Come si nota gli eventi interessano principalmente gli strati di profondità tra 4 e 12 km.

Figura 6: Grafico della distribuzione della profondità ipocentrale  nel 

2014 (dati: INGV, 2014).

Confrontando i diversi dati sismologici, come la distribuzione degli ipocentri della sequenza 2013-2014 e quella del 1984, con i dati geologici della sezione sismica (Boncio e al., 1988) e la geometria della faglia Altotiberina e quella di Gubbio (Barchi e al., 1999a; Pauselli e al., 2002), è stato possibile costruire la sezione sismotettonica (fig. 7). I dati della sismicità mostrano come la faglia Altotiberina, alla profondità di circa 7 km, sia rappresentata da una zona di taglio (ATFZ) dello spessore variabile dai 4 km ai 2 km circa. La sismicità si sviluppa nel blocco di tetto della Faglia Altotiberina, rimanendo grossomodo confinata al di sotto della faglia di Gubbio. 

Figura 7: Sezione sismotettonica lungo la traccia A-A’ in fig. 4, dove 

viene mostrata la relazione tra la sismicità storica della sequenza 

del 1984 e la sismicità recente 2013-2014. Con colore diverso è 

rappresentato il cluster del 2014. ATF – faglia Altotiberina; 

ATFZ – Zona di taglio della faglia Altotiberina; GF – faglia di Gubbio.

Conclusioni

L'evoluzione sismotettonica dell'area viene messa in evidenza dalla migrazione della sismicità a partire dal gennaio 2014 con qualche sporadico evento che andava a formare il nuovo cluster. A partire dal giugno 2014 la sismicità è andata a focalizzarsi sempre maggiormente nell'area del nuovo cluster, fino al dicembre del 2014. La migrazione degli eventi sismici avviene lungo la zona di taglio della Faglia Altotiberina (ATFZ), procedendo da Gubbio con eventi alla profondità compresa tra i 4 e 10 km (Balocchi e al., 2014), verso SW andando a focalizzarsi nell'area del nuovo cluster nel dicembre 2014 dove la sismicità è compresa tra i 5 e i 10 km. La durata di tale migrazione copre un intervallo di tempo che va da gennaio a dicembre 2014.

Non è possibile fare previsione sulla possibile evoluzione futura della sequenza. Non è da escludere la possibilità di una eventuale migrazione degli ipocentri in altre aree. Potrebbe verificarsi la migrazione verso SW, lungo la zona di taglio della Faglia Altotiberina (ATFZ), ed una focalizzazione di terremoti in corrispondenza dell'intersezione con la faglia di Gubbio alla profondità di circa 6 km. Tale localizzazione sarebbe la stessa del terremoto del 1984 (Haessler e al., 1988; Barchi e al., 1999a; INGV, 2013).

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