Considerazioni sulla geometria della struttura sismogenetica responsabile della sequenza sismica del Montefeltro (Appennino Romagnolo)

Paolo Balocchi (1) 

Riassunto: lo studio di carattere sismologico e geologico strutturale, si propone come obiettivo quello di definire l’assetto del piano di faglia alla scala regionale responsabile della sequenza sismica del Montefeltro (dal 24 maggio 2011 al 26 giugno 2011). L’area comprende i comuni di Bagno di Romagna, Santa Sofia, Sarsina e Verghereto, e dai dati della sismicità attuale è da considerarsi attiva con eventi inferiori alla magnitudo 3. Si è partiti dall’analisi della distribuzione spaziale degli eventi sismici, inteso come distribuzione degli epicentri e degli ipocentri (attraverso due sezioni sismologiche lungo due allineamenti principali: N-S e W-E), allo scopo di definire l’assetto del piano di faglia apparente identificato dalla distribuzione degli ipocentri lungo le due sezioni sismologiche N-S e W-E. Attraverso l’analisi strutturale e relativa proiezione stereografica si è calcolata la geometria della master fault reale a partire dai due piani di faglia apparenti descritti precedentemente. La cinematica della struttura sismogenetica, così definita, è stata dedotta dallo studio dei meccanismi focali storici descritti in bibliografia. La sequenza del Montefeltro è localizzata in un’area che ricade all’interno della fascia sismogenetica di Main Belt caratterizzato da faglie a direzione appenninica di tipo distensivo, con direzione di massima estensione NE-SW. La struttura sismogenetica, alla scala regionale, è descritta in base al seguente studio come faglia a direzione antiappenninica e con inclinazione ad alto angolo verso NW. Nel quadro tettonico regionale la struttura è in relazione ad una superficie di scollamento localizzata alla profondità di 10 km e quindi inquadrabile nel modello tettonico di Ramp & Flat, dove la master fault rappresenta una rampa laterale distensiva con direzione NE-SW mentre in superficie rappresenta una faglia trascorrente obliqua di strappo (tear fault) che accomoda la deformazione differenziale dei due blocchi posti a NW e SE.

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

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GeoResearch Center Italy - GeoBlog, pub. n° 4 (2011), ISSN: 2240-7847.

Introduzione

Nell'area del Montefeltro (Appennino Romagnolo della provincia di Forlì-Cesena) è tuttora attiva una sequenza sismica iniziata il 24 maggio 2011 (INGV, 2011a) di cui non si conosce la struttura sismogenetica che lo ha prodotto. L'area interessata dalla sequenza comprende i comuni di Bagno di Romagna, Santa Sofia, Sarsina e Verghereto, per una estensione di circa 70 chilometri quadrati.

Tale studio si propone l'obiettivo di definire la giacitura del piano di faglia principale (master fault) che ha generato la sequenza sismica del Montefeltro. Per fare questo è opportuno fare delle considerazioni a priori semplificando notevolmente la tettonica dell'area interessata dalla sequenza sismica (Martelli e al., 2002a; 2002b).

In prima approssimazione si considera che:

1.   la sequenza sismica sia generata da una sola master fault sismogenetica;

2.   la distribuzione degli eventi sismici ricalca l'assetto del piano di faglia, cioè gli ipocentri si trovano molto vicini all'effettivo piano che rappresenta la master fault;

3.   la struttura sismogenetica rappresenta una master fault di importanza regionale;

Sulla base di queste considerazioni, dallo studio della distribuzione epicentrale ed ipocentrale relativa a due direzioni principali (sezioni sismologiche con direzione N-S e W-E) si vuole ricostruire la direzione e l'inclinazione reale del piano della master fault a partire dalle inclinazioni apparenti del medesimo piano che viene tagliato dalle direzioni delle sezioni sismologiche.

Inoltre sulla base dei meccanismi focali storici si ricava la direzione dello stress tettonico e quindi la cinematica della struttura sismogenetica di importanza regionale che ha prodotto la sequenza sismica del Montefeltro.

Assetto strutturale

L'assetto tettonico dell'area del Montefeltro è stata ricavata, oltre che dalla cartografia geologica, dallo studio delle mesofaglie presenti in affioramento (Martelli e al., 2002a), da cui si è ricavato lo schema strutturale (fig. 1).

Figura 1: Schema tettonico (modificato da: Martelli e al., 2002);

La linea tettonica principale che più interessa l'area del Montefeltro è denominata Linea di Santa Sofia (fig. 1) che permette il sovrascorrimento dell'elemento di Iola affiorante nel blocco sud, a quelle dell'elemento di  Pianetto affiorante nel blocco nord.

Tale linea tettonica (Messiniano – Pliocene Inf.) è dislocata e riorientata da faglie subverticali con componente trascorrente destra orientate in direzione N-S e faglie con componente trascorrente sinistra orientate in direzione NE-SW (Martelli e al., 2002a; 2002b). In relazione agli indicatori cinematici riscontrati sulle superfici di faglia trascorrenti si è ricavato l'orientazione del paleostress responsabile della genesi delle strutture, il quale è caratterizzato da una direzione di massima compressione orizzontale orientata NE-SW (Martelli e al., 2002a).

Alla mesoscala sono state riscontrate numerose faglie verticali sovraimposte alle precedenti, trascorrenti sinistre orientate NE-SW (antiappenniniche) e trascorrenti destre orientate NW-SE (appenniniche) e faglie inverse orientate W-E (Pliocene sup.). L'associazione di queste strutture indica un campo di paleostress con direzione di massima compressione N-S (Martelli e al., 2002a).

Infine (Pleistocene) numerose faglie a direzione appenninica hanno subito una inversione tettonica con una estensione massima in direzione grossomodo NE-SW (Martelli e al., 2002a). Tale assetto tettonico genera nuove strutture rappresentate da faglie disgiuntive ad alto angolo ad andamento appenninico e faglie con orientazione W-E con movimenti misti trascorrenti sinistri e verticali.

Localmente si sono riconosciute faglie trascorrenti sinistre a direzione appenninica, coniugate a faglie trascorrenti destre a direzione antiappenninica(Martelli e al., 2002a). Il campo degli sforzi tettonici (Pleistocene) mostra una direzione di massima compressione WNW-ESE e di massima estensione NNE-SSW, che può avere un significato locale ed essere strettamente legato alle strutture trasversali della catena Appenninica (Signorini, 1935; Gerardoni, 1965; Fazzini, Gelmini, 1982; Martelli e al., 2002a; Balocchi, 2003).

Sismologia

La sequenza sismica del Montefeltro (INGV, 2011a; 2011b) mostra una distribuzione epicentrale (fig. 2), con eventi compresi tra 2 e 3 di magnitudo, e solo pochi terremoti sono superiori a 3 di magnitudo.

Figura 2: Distribuzione degli epicentri della sequenza sismica del Montefeltro.

La distribuzione ipocentrale (fig. 3), ricavata dividendo gli ipocentri secondo classi di profondità (Balocchi e al., 2011; Balocchi, 2011), mostra una concentrazione massima di eventi sismici alla profondità compresa tra i 5 e 10 km, e un allineamento preferenziale antiappenninico di alcuni eventi superficiali (compresi tra 0 e 5 km). Suddividendo ulteriormente la classe di profondità dai 5 ai 10 km (fig. 4) in una ulteriore classificazione intervallata di 1 km, si nota come la profondità ipocentrale aumenta col procedere da SE verso NW. In pratica è possibile suddividere tale settore in fasce a direzione antiappenninica con progressivo aumento della profondità ipocentrale col procedere da zone a SE verso le zone NW.

Figura 3: Distribuzione degli ipocentri della sequenza sismica del Montefeltro.

Figura 4: Distribuzione degli ipocentri della sequenza sismica del Montefeltro;
suddivisione della classe di profondità dai 5 ai 10 km con incremento di 1 km della profondità.

I soli parametri della distribuzione degli eventi sismici (distribuzione degli epicentri e degli ipocentri) non forniscono informazioni utili sulla natura della struttura sismogenetica. Per ricavare oltre all'orientamento del piano di faglia, anche la cinematica e lo stato di tensione in termini di direzione dell'ellissoide dello stress, è necessario ricorrere ai meccanismi focali. Per la sequenza sismica del Montefeltro, non sono disponibili i dati relativi ai meccanismi focali che hanno prodotto la sismicità recente dell'area. Sulla base dei dati di meccanismi focali storici (Peruzza e al., 1996; Frepoli e al., 1997; Martelli e al., 2002a; Pondrelli e al., 2002; 2004; 2006; 2007; Balocchi, 2011), è possibile ricavare informazioni importanti sulla natura del meccanismo di rottura che ha generato la sequenza.

Figura 5: Distribuzione degli epicentri e dei meccanismi focali storici della sequenza sismica del Montefeltro.

Dai meccanismi focali (fig. 5) perlopiù distensivi con direzione di massima estensione NE-SW e solo uno di tipo compressivo con direzione di massima compressione WNW-ESE, evidenziano come l'area è soggetta ad una tettonica compressiva e distensiva. Tale area ricade all'interno della Fascia Sismogenetica di Main Belt (Balocchi, 2011).

Lo studio della distribuzione ipocentrale secondo due principali tracce in direzione N-S e W-E (fig 6), mette in evidenzia come gli ipocentri siano maggiormente concentrati secondo due linee preferenziali a seconda della sezione sismologica considerata. In entrambe le sezioni i meccanismo focali storici mostrano una direzione di massima estensione approssimata N-S.

Allineamenti di ipocentri posti ad una profondità di 10 km evidenziano la presenza di una probabile superficie di scollamento già descritta in Appennino Settentrionale, sia alla scala regionale (Balocchi, 2011), sia localmente in zone limitrofe (Balocchi e al., 2011).

Figura 6: Sezioni sismologiche della sequenza sismica del Montefeltro.

Conclusioni

Considerando le approssimazioni sopra esposte:

1.   la sequenza sismica sia generata da una sola master fault sismogenetica;

2.   la distribuzione degli eventi sismici ricalca l'assetto del piano di faglia, cioè gli ipocentri si trovano molto vicini all'effettivo piano della master fault;

3.   la struttura sismogenetica rappresenta una master fault di importanza regionale;

Attraverso lo studio della distribuzione epicentrale (fig. 2) e dalla distribuzione degli ipocentri (fig. 3, 4) in funzione della profondità descritta nelle sezioni sismologiche a direzione N-S e W-E (fig. 6) è possibile ricavare l'assetto geometrico del piano di faglia principale (master fault), partendo dalle inclinazioni apparenti del medesimo piano che viene tagliato dalle direzioni delle sezioni sismologiche.

Dalla sezione sismologica secondo la direzione N-S (fig. 6), si evidenzia una concentrazione massima di ipocentri secondo un piano apparente con inclinazione di 65° e immersione verso nord. Dalla sezione sismologica a direzione W-E (fig. 6) la concentrazione massima di ipocentri è secondo un piano apparente con inclinazione di 70° e immersione verso ovest. Dai dati così ricavati, si può definire la geometria della master fault (fig. 7) alla scala regionale responsabile della sequenza sismica del Montefeltro, come faglia a direzione antiappenninica (N 35°) ed inclinazione di 75° verso NW.

Dai meccanismi focali storici si può ricavare l'ipotetica natura cinematica della master fault, la quale si comporta come faglia obliqua con componente trascorrente destro nei primi 5 km di profondità, compatibile con una direzione di massima compressione WNW-ESE e di massima estensione NNE-SSW (come mostra il meccanismo focale n. 4 in fig. 5), e una componente distensiva tra i 5 e 10 km di profondità, con una direzione di massima estensione NE-SW (meccanismi focali n. 11, 12 in fig. 5).

Figura 7: Geometria della faglia sismogenetica della sequenza del Montefeltro;
Pallino Blue =  immersione e inclinazione del piano apparente misurato lungo la sezione sismologica N-S; Pallino Verde = immersione e inclinazione del piano apparente misurato lungo la sezione sismologica W-E; proiezione equiareale, emisfero inferiore.

Dal punto di vista cinematica, le direzioni di massima estensione delle due componenti sono tra loro compatibili ad una direzione di massima estensione regionale NE-SW. Anche la presenza di una superficie di scollamento alla profondità di 10 km, messa in evidenza dall'allineamento di alcuni ipocentri, fa ipotizzare ad un modello tettonico di Ramp & Flat (Balocchi e al., 2011; Balocchi, 2011), dove la master fault rappresenta una rampa laterale a direzione antiappenninica e raccordata alla superficie di scollamento basale. Dal punto di vista cinematico, tale struttura si comporta come faglia obliqua distensiva con un'estensione NE-SW, e in prossimità della superficie tende a verticalizzarsi (come mostrano gli ipocentri nella sezione W-E di fig. 6) giocando un ruolo di faglia trascorrente obliqua di strappo (tear fault), allo scopo di accomodare la deformazione tettonica differente tra due blocchi posti a NW e SE (fig. 6).

Sempre sulla base dei dati sismici e dei meccanismi focali storici è possibile collocare l'area della sequenza del Montefeltro all'interno della Fascia Sismogenetica di Main Belt (Balocchi, 2011).

Bibliografia

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