Earthquake kinematics and seismogenic stress fields in the Calabrian Arc region

L’obiettivo di questa tesi è contribuire al miglioramento delle conoscenze sismotettoniche e geodinamiche relative all’area dell’Arco Calabro, fornendo stime accurate dei meccanismi focali e dei campi di sforzo sismogenetico e proponendo nuovi approcci per lo studio dei terremoti storici. L’Arco Calabro è uno dei settori a più alto rischio sismico in Italia, colpito nei secoli scorsi da numerosi terremoti distruttivi. Inoltre, l’alta eterogeneità cinematica che lo caratterizza, dovuta alla coesistenza di diversi domini tettonici, lo raffigura come uno dei domini geodinamicamente più complessi del Mediterraneo, oggetto di vari dibattiti nella letteratura scientifica recente. In questa tesi viene utilizzata la tecnica di inversione CAP per il calcolo dei meccanismi focali dei terremoti dell’Arco Calabro. La qualità delle soluzioni ottenute con questo metodo, anche per terremoti di magnitudo relativamente bassa (2.5≤Mw≤3.5), è stata dimostrata tramite vari test di stabilità appositamente costruiti che hanno anche permesso di stimare errori dei parametri focali minori di 10°. L’applicazione di questa tecnica ha consentito la realizzazione del database, ad oggi più aggiornato, dei meccanismi focali dei terremoti dell’Arco Calabro espandendolo in un range di magnitudo non incluso nei cataloghi ufficiali. Il nuovo database, composto da più di 400 meccanismi focali, ha fornito un quadro della cinematica dei diversi settori dell’area in studio ed è stato fondamentale per il calcolo dei campi di sforzo sismogenetico effettuato tramite la tecnica di Arnold e Townend (2007). I risultati ottenuti hanno permesso di ben vincolare il dominio estensionale lungo la catena e quello compressivo nel Tirreno meridionale. Inoltre, è stato caratterizzato per la prima volta un dominio trascorrente nel settore del Mar Ionio. A fronte di una sismicità storica energeticamente significativa lo studio della sismicità recente dell’Arco Calabro evidenzia l’assenza di terremoti di particolare rilevanza energetica (M>5), in grado di fornire informazioni più dirette sui processi tettonici a scala regionale. I recenti sviluppi dei metodi di localizzazione e di inversione delle forme d’onda e le nuove tecniche di processamento delle registrazione analogiche forniscono l’opportunità di analizzare gli eventi del passato e di recuperare, quindi, un patrimonio di informazioni particolarmente significativo. A tal proposito è stato analizzato il terremoto avvenuto in Calabria l’8 Settembre 1905 (Mw≥7), identificato da alcuni autori come il più forte terremoto italiano. La rilocalizzazione tramite la tecnica Bayloc ha consentito di ottenere per la prima volta una stima ipocentrale dell’evento, collocandolo nella zona off-shore della Calabria ad una profondità compresa tra 35-55 km. Tale risultato e l’attenta valutazione delle informazioni da letteratura suggeriscono che il terremoto sia avvenuto nella zona di flessione dello slab ionico in subduzione e che la sua magnitudo sia dell'ordine di 7.5. Tale risultato permette, inoltre, di fare nuove valutazioni sulla possibile relazione causale fra il terremoto del 1905 e quello verificatosi nello Stretto di Messina nel 1908. Un differente approccio è stato applicato per analizzare il terremoto di Ferruzzano dell’ 11 Marzo 1978, il più recente evento Mw>5 dell’area di studio, verificatosi prima dell’avvento della rete sismica digitale e per il quale la letteratura propone soluzioni focali e localizzazioni alquanto discordanti tra loro. Lo studio qui riportato mostra i risultati di una complessa modellazione dei sismogrammi analogici raccolti, la rilocalizzazione e l’analisi tramite inversione delle forme d’onda per il calcolo del meccanismo focale e del momento sismico. La soluzione ottenuta indica una profondità focale di 8 km ed un orientamento circa N-S per il piano di faglia normale, in buon accordo con il regime estensionale riconosciuto in Calabria meridionale da dati sismologici, geodetici e geologici. La magnitudo stimata, Mw=4.7, denota una sovrastima delle precedenti analisi dimostrando la capacità dell’algoritmo di inversione di analizzare terremoti del passato anche di magnitudo medio-bassa.