Il terremoto del 1908: la geologia recente dello Stretto di Messina Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Il terremoto del 1908: la geologia recente dello Stretto di Messina in una manciata di secondi Gianluca Valensise Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Sezione di Sismologia e Tettonofisica

L’evoluzione recente dello Stretto è strettamente legata all’interazione di due elementi-chiave: il terremoto del 1908 e il sollevamento a grande scala che caratterizza tutto l’Arco Calabro. Ogni altro fenomeno dinamico e carattere evolutivo dell’area è da considerare secondario e comunque legato a uno di questi due elementi-chiave. Schema della presentazione: 1. Il terremoto del 1908: modello di consenso Sollevamento regionale e terremoto del 1908 come creatori di paesaggio 3. Tassi di deformazione crostale e frequenza dei grandi terremoti 4. Deformazioni permanenti post-1908 e attese

1. Il terremoto del 1908: modello di consenso

Un terremoto ben studiato…

Variazioni di quota cosismiche Loperfido [1909]

Affidabilità del dato

La teoria della dislocazione

Valensise & Pantosti [1992]

Variabilità residua nei modelli disponibili… Valensise and Pantosti [1992] Amoruso et al. [2002] Amoruso et al. [2002]

Nuovi dati #1: Funzione sorgente sismometrica 2000 Slide 41 Slide 41 Slide 41

Nuovi dati #2: Campo di stress da sismicità Neri et al. [2004]

Nuovi dati #3: Ricalcolo dell’ipocentro del 1908 Key Blue: Schick (1977) Yellow: NEIC Red: Michelini et al. (2004) Michelini et al. [2004]

Nuovi dati #4: Osservazioni GPS D’Agostino & Selvaggi [2004]

Direttività della rottura e scuotimento atteso: I + + =…

Direttività della rottura e scuotimento atteso: II Boschi et al. [1989] Michelini et al. [2004] Pino et al. [2000] Pino et al. [2000] ~ 40 km Baratta [1910]

Direttività della rottura e scuotimento atteso: III Caciagli [2008] Faccioli [2008]

Terremoto del 1908: elementi condivisi r Localizzazione della faglia nello Stretto r Fagliazione normale predominante r Magnitudo/momento sismico (Mw 7.1/5.4 1019 Nm) r Faglia responsabile pende verso Est r Pendenza del piano molto bassa (30˚-40˚) r Caratteristiche principali del rilascio di momento r Strike della faglia entro 20˚ r La faglia responsabile del terremoto è cieca!

Terremoto del 1908: elementi dibattuti r Strike esatto della faglia r Slip normale puro vs lievemente obliquo r Lunghezza della faglia (40-80 km) r Larghezza della faglia (15-30 km) r Caratteristiche di dettaglio della rottura r Esistenza/ruolo di faglie di superficie r Comportamento caratteristico!

www.ingv.it/DISS

Questa ipotesi geologica viola un affidabile dato strumentale Geologia vs Sismologia: conflitto insanabile? Questa ipotesi geologica viola un affidabile dato strumentale Tortorici et al. [1995]

Questa ipotesi geologica contrasta con le osservazioni post-1908 Geologia vs Sismologia: conflitto insanabile? Caciagli [2008] Questa ipotesi geologica contrasta con le osservazioni post-1908 Tortorici et al. [1995]

Geologia vs Sismologia: conflitto insanabile? Questo modello geofisico è in conflitto con l’evoluzione recente dello Stretto Amoruso et al. [2002]

? C’è modello e modello… Non risolvibile! Nord Sud Amoruso et al. [2002] Boschi et al. [1989]

Ricordate il metodo galileiano? Descrizione del fenomeno (“sensata esperienza”) Ipotesi interpretativa (“assioma”) Previsione delle conseguenze (“le certe dimostrazioni”) Verifica sperimentale (“cimento”) Previsione delle conseguenze (“le certe dimostrazioni”) Verifica sperimentale (“cimento”) Tanto alcuni geologi quanto alcuni sismologi si sono “dimenticati” di ipotizzare le conseguenze certe delle loro ipotesi sulla sorgente del 1908 (ribassamento di Reggio Calabria rispetto all’Aspromonte; effetti della ripetizione del movimento della faglia sulla penisola di Ganzirri), proponendo modelli ognuno dei quali giustifica una parte ma non il tutto.

2. Il sollevamento regionale e il terremoto del 1908 come creatori di paesaggio

Quando Google Earth non esisteva ancora…

Contesto tettonico Bordoni & Valensise [1998] Ghisetti [1984]

Modello di sorgente di riferimento

1908: Variazioni di quota predette Gradiente minore Gradiente maggiore

Esistono almeno 4 elementi indipendenti della geologia e del paesaggio dello Stretto che dimostrano che la faglia responsabile del terremoto del 1908 ha dislocato ripetutamente nel tempo (ovvero che l’evoluzione dello Stretto è strettamente controllata da tale faglia): 1. Topografia 2. Geologia del bedrock & distribuzione depositi recenti 3. Forma e quota attuale dei terrazzi marini 4. Andamento del drenaggio

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia  Topografia

Topografia #1: riproduciamo la forma dello Stretto Asse dei M. Peloritani Margine E della fossa dello Stretto di Messina Discontinuità

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia 2 Bedrock & depositi

Bedrock/depositi #1: andamento degli affioramenti di bedrock Bedrock preservato grazie alla subsidenza indotta dalla faglia Bedrock eroso causa sollevamento regionale

Bedrock/depositi #2: distribuzione delle “Ghiaie di Messina”

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia 3 Terrazzi marini

Terrazzi marini #1: andamento principali linee di riva (85 kyr-~1 Myr) Convessità verso terra Convessità verso mare 125 kyr

Terrazzi marini #2: pendenza del top dei terrazzi (di ogni età) Quote alte: pendenze divergenti Quote basse : pendenze convergenti

Terrazzi marini #3: Quota della linea di riva tirreniana (125 kyr) vs subsidenza cosismica osservata nel 1908 Valensise & Pantosti [1992]

Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia 4 Drenaggio

Drenaggio #1: Singoli sotto-bacini forma dei bacini e andamento dello spartiacque Singoli sotto-bacini corto e ripido ampio, lungo e meno ripido Coincide con l’area di massima subsidenza

Drenaggio #2: reticolo idrografico Convergente Divergente Parallelo Progressiva rotazione verso depocentro

Faglia di Reggio Calabria Drenaggio #3: profili longitudinali delle fiumare Faglia di Reggio Calabria (da vari autori)

3. Tassi di deformazione crostale e frequenza dei grandi terremoti

Ratei di estensione istantanei (GPS) ≈3 mm/y D’Agostino & Selvaggi [2004]

Tempo di ricorrenza di terremoti tipo-1908 Sono necessari circa 120 terremoti tipo-1908 per giustificare le fluttuazioni di quota della riva tirreniana (125.000 anni) Incorporando le incertezze il tempo di ricorrenza medio risulta essere 700-1.500 anni Valensise & Pantosti [1992]

Evidenza storica e archeologica Evidenze archeosismologiche suggeriscono che un grande terremoto (confrontabile con il 1908) potrebbe aver colpito lo Stretto nella seconda metà del IV secolo. Guidoboni et al. [2000]

4. Deformazioni permanenti post-1908 e attese

Misure di Loperfido (1909)

1908: dislocazioni verticali e orizzontali

1908: dislocazioni attese al sito del Ponte Si stima che nel 1908 i siti selezionati per i piloni si sarebbero abbassati in modo differenziale di circa 5-10 cm (più basso il lato calabrese) e si sarebbero allontanati di meno di 4 cm. Nonostante le incertezze in gioco e le ipotesi fatte, queste stime possono al massimo raddoppiare.

Ratei di sollevamento (Olocene/125 Ky) Bordoni & Valensise [1998] Antonioli et al. [2003] Antonioli et al. [2005] Analisi recenti mostrano che il rateo di sollevamento dei due lati dello Stretto è confrontabile, anche se il rateo per gli ultimi 125.000 anni sembra essere più lento (≈1.0 mm/y) di quello valutato da markers olocenici (≈2.0 mm/y).

Sollevamento differenziale nell’Olocene? da Antonioli et al. [2005] 0.4 mm/y 1.5 mm/y Sulla base dell’attuale quota delle linee di riva oloceniche alcuni autori hanno ipotizzato che la Calabria si stia sollevando più velocemente della Sicilia. In effetti, Ganzirri e Scilla, i due siti usati per questa ipotesi, “vedono” la faglia del 1908 e la subsidenza associata ad ogni terremoto in modo molto diverso. L’anomalia si annulla appena ci si sposta da Ganzirri verso ovest.

Deformazioni Gravitative Profonde di Versante Secondo A. Guerricchio, nell’immagine “… si può riconoscere un territorio molto disarticolato, attraversato da rotture profonde dovute alla tettonica recente ed attuale, da cui si originano i grandi fenomeni gravitativi. Questi ultimi, molto sviluppati nella parte medio-bassa del versante aspromontano-reggino, stanno impegnando anche il blocco indicato dalla freccia nera…”

(segue) “… Tale blocco è nettamente separato dall’entroterra dalla rottura, ad andamento WNW, che giunge fin quasi all’altezza del Montalto e nella quale si è impostata la Fiumara di S. Giovanni-Catona… Quest’ultima tende a definire un’estesa zona che, nella sua parte basale, è da tempo sede di DGPV in lenta sommersione, come pure indica l’anomala configurazione della costa…” ? ? “… I numerosi strappi tettonico-gravitativi… che attraversano e percorrono tutta l’area aspromontana di questo versante, tenderanno a svilupparsi propagandosi verso la parte alta di quest’ultima, generando sismi di significativa energia…”

Riflessioni di un inesperto… La “disarticolazione del paesaggio” è un fatto legato alla forte erosione: implica instabilità (potenziale) fino al livello di base corrente (fondo delle fiumare o mare), ma non necessariamente anche movimenti profondi. Le “rotture profonde dovute alla tettonica recente e attuale” le stiamo ancora cercando dal 1908… L’andamento curvilineo della Fiumara di Catona non suggerisce un controllo per faglia, ma semmai conferma il meccanismo tettonica locale+tettonica regionale discusso in precedenza. Lungo il tratto di costa in oggetto non si ha alcuna evidenza di sommersione - esiste semmai evidenza di forte sollevamento olocenico - né si riscontrano anomalie di sorta. Sia le quote del terrazzo tirreniano, sia le variazioni di quota indotte dal terremoto del 1908 non mostrano alcuna fluttuazione anomala (oltre al normale trend dovuto alla tettonica stessa) nel tratto di costa in questione. Qualunque “sisma di significativa energia” richiede non “strappi tettonico-gravitativi” ma uno strato sismogenetico di almeno 5 km.

Deformazioni permanenti: sintesi Il terremoto del 1908 ha indotto deformazioni minime attraverso lo Stretto nell’area del previsto Attraversamento (~4 cm di estensione e ~5-10 cm di subsidenza differenziale). Questa stima è abbastanza sensibile al modello di faglia scelto (perché l’Attraversamento ricade proprio sull’estremità nord della faglia del 1908), ma in nessun caso queste deformazioni (legate comunque solo al verifcarsi di un nuovo terremoto tipo 1908) dovrebbero eccedere i 10 cm in orizzontale e 20 cm in verticale. Gli eventuali contributi da altre faglie (note o non note) dovrebbero essere minimi; tuttavia sono da aspettarsi lenti e modesti riaggiustamenti nel periodo intersismico (cioè oggi). L’evidenza geologica non prova in modo conclusivo che esista sollevamento differenziale continuo tra le due sponde, ma solo che esiste una differenza di sollevamento netto. Tale differenza deve essere vista solo come dovuta al ripetersi di terremoti tipo-1908. Non esiste alcun riscontro dell’esistenza di anomalie della linea di costa (attuale e fossile) dovute a DGPV.

Conclusioni 1 - La sorgente del 1908 Dopo oltre 30 anni di ricerca esiste ormai un consenso sostanziale sulle caratteristiche principali del terremoto del 1908. Tale consenso è anche più marcato per quelle proprietà della faglia che hanno le maggiori implicazioni ingegneristiche e di pericolosità sismica, come ad esempio: il fatto che il terremoto del 1908 non abbia prodotto fagliazione superficiale s.s; l’orientazione e localizzazione della sorgente sismica; la natura unilaterale e la direzione di propagazione della rottura (da S a N); un intervallo di ricorrenza minimo di diversi secoli. Questioni ancora aperte riguardano l’estensione esatta della rottura cosismica, che secondo alcuni si è estesa al di fuori dello Stretto, e il potenziale per terremoti di magnitudo moderata (~5).

Conclusioni 2 - Deformazioni attese I dati GPS mostrano estensione attraverso lo Stretto in direzione coerente con l’orientazione della sorgente del terremoto del 1908. Gli stessi dati mostrano estensione a circa 3 mm/y, un valore compatibile con lo slip-rate della faglia del 1908 (1.4 mm/y, ma si tratta di una stima puramente cosismica e ottenuta come media lungo l’intera faglia). I dati convenzionali e GPS combinati mostrano che la faglia del 1908 è di gran lunga l’elemento tettonico dominante nell’evoluzione recente dello Stretto di Messina. Tuttavia, il buon accordo tra dati cosismici e GPS crea un paradosso, perché la faglia oggi dovrebbe essere bloccata e non si dovrebbe osservare molta estensione attraverso di essa. Le numerose evidenze di rapido sollevamento olocenico - forse addirittura di natura cosismica - non hanno nulla a che vedere con la sorgente del 1908 ma puntano a un meccanismo di deformazione tutto da esplorare….