Modellazione numerica agli elementi finiti per sistemi di faglie potenzialmente sismogenetiche nel territorio italiano, con particolare riferimento alla zona della sequenza sismica umbro-marchigiana del 1997

Abstract

Lo scopo fondamentale di questo lavoro è l’applicazione delle tecniche di modellazione numerica per lo studio di sistemi di faglie per verificarne il loro potenziale sismogenetico. Determinare quale faglia merita più attenzione, dal punto di vista del rischio sismico, è una questione attualmente ancora dibattuta. Lo confermano, ad esempio, i terremoti di l’Aquila nel 2009 e di Sumatra nel 2004. Inoltre, secondo uno studio di Wyss et al. (2012), il numero di morti causati dai recenti terremoti è da 100 a 1000 volte più elevato rispetto ai valori predetti dalla mappa mondiale di hazard. Le problematiche riguardanti le mappe di hazard dipendono principalmente dal fatto che sono calcolate mediante cataloghi sismici e dati di tipo geologico. Questo comporta un problema dal punto di vista temporale, in quanto i cataloghi sismici registrano eventi che non coprono un intero ciclo sismico, mentre i dati geologici contengono più eventi registrati, ad esempio, dal rigetto superficiale delle faglie. La questione temporale può essere risolta mediante la modellazione numerica che permette di raccordare i dati a lungo e corto periodo. Infatti, tramite la modellazione numerica, è possibile stimare l’evoluzione di una faglia (in superficie e in profondità) nel periodo intersismico e simulare il caso cosismico. Inoltre la modellazione numerica permette di distinguere le faglie bloccate da quelle sbloccate. Questa distinzione fornisce un elemento utile per valutare la possibilità di un’eventuale rottura. Inoltre è possibile stimare lo stress, la deformazione e la velocità di ricarica di un terremoto. Ho applicato la modellazione numerica a tre aree rappresentative del territorio italiano. Partendo dal centro Italia, ho studiato la faglia a basso angolo dell’Altotiberina e la sua relazione con le faglie di Colfiorito e della Valle Umbra. Ho approfondito lo studio delle faglie a basso angolo, analizzando il caso della faglia di Messina (Sud Italia). Infine, ho studiato l’area esterna del sud Alpino (nord Italia), caratterizzata da un sistema compressivo, che comprende il thrust del Montello ed il thrust di Bassano. Ho modellato numericamente ognuna di queste faglie o sistemi di faglie utilizzando diverse condizioni al contorno e parametri reologici in accordo con l’area di studio. I risultati sono stati confrontati con dati di tipo geodetico, geologico e geofisico. E’ stato possibile verificare che, la modellazione numerica fornisce un ottimo sostegno per la modellazione analogica, contribuendo a dare maggiore completezza al risultato e a simulare alcune proprietà dei materiali con grande precisione. Il risultato di un modello numerico varia principalmente al variare delle condizioni al contorno imposte, quindi dalla geometria, dai parametri reologici, e dal tipo di meccanismo utilizzato per riprodurre la deformazione di un’area. I risultati ottenuti in questo lavoro mostrano che la faglia Altotiberina è completamente bloccata al contrario della faglia di Colfiorito e la faglia della Valle Umbra che si muovono in parte come delle faglie sbloccate. Il campo deformativo dell’area sembra essere guidato da una trazione posta alla base della litosfera. Per quanto riguarda il sistema di thrust del Montello, ho potuto verificare che la porzione bloccata del thrust di Bassano ha un grande potenziale sismogenetico rispetto al thrust del Montello e al thrust antitetico al Montello, che risultano sbloccate. Assumendo che l’ampiezza delle faglie bloccate sia proporzionale all’ampiezza del terremoto, è stato possibile stimare la magnitudo massima attesa per ogni porzione di faglia bloccata, calcolata mediante la modellazione numerica. In particolare, la faglia di Bassano e la faglia Altotiberina sembrano avere un forte potenziale sismogenetico, in quanto potrebbe avere una magnitudo massima attesa di circa 7.