Studio Integrato Geomorfologico-Geofisico dell'Area Epicentrale del Terremoto del 20 Maggio 2012 (Mw 5.9) in Emilia-Romagna

Abstract

La Sequenza Sismica Emiliana del 2012 ha colpito la zona compresa tra Mirandola e Ferrara con notevoli manifestazioni cosismiche e post-sismiche secondarie, soprattutto legate al fenomeno della liquefazione delle sabbie e alla formazione di fratturazioni superficiali del terreno. A fronte del fatto che la deformazione principale, osservata tramite tecniche di remote-sensing, ha permesso di individuare la posizione della struttura generatrice, ci si è interrogati sul rapporto tra strutture profonde e manifestazioni secondarie superficiali. In questa tesi è stato svolto un lavoro di integrazione di dati a varia scala, dalla superficie al sottosuolo, fino profondità di alcuni chilometri, per analizzare il legame tra le strutture geologiche che hanno generato il sisma e gli effetti superficiali percepiti dagli osservatori. Questo, non solo in riferimento allo specifico del sisma emiliano del 2012, ma al fine di trarre utili informazioni in una prospettiva storica e geologica sugli effetti di un terremoto “tipico”, in una regione dove le strutture generatrici non affiorano in superficie. Gli elementi analizzati comprendono nuove acquisizioni e rielaborazioni di dati pregressi, e includono cartografie geomorfologiche, telerilevamenti, profili sismici a riflessione superficiale e profonda, stratigrafie e informazioni sulla caratterizzazione dell’area rispetto al rischio sismico. Parte dei dati di nuova acquisizione è il risultato dello sviluppo e la sperimentazione di metodologie innovative di prospezione sismica in corsi e specchi d’acqua continentali, che sono state utilizzate con successo lungo il Cavo Napoleonico, un canale artificiale che taglia ortogonalmente la zona di massima deformazione del sisma del 20 Maggio. Lo sviluppo della nuova metodologia di indagine geofisica, applicata ad un caso concreto, ha permesso di migliorare le tecniche di imaging del sottosuolo, oltre a segnalare nuove evidenze co-sismiche che rimanevano nascoste sotto le acque del canale, e a fornire elementi utili alla stratigrafia del terreno. Il confronto tra dati geofisici e dati geomorfologici ha permesso di cartografare con maggiore dettaglio i corpi e le forme sedimentarie superficiali legati alla divagazione fluviale dall’VIII sec a.C.. I dati geofisici, superficiali e profondi, hanno evidenziato il legame tra le strutture sismogeniche e le manifestazioni superficiali seguite al sisma emiliano. L’integrazione dei dati disponibili, sia nuovi che da letteratura, ha evidenziato il rapporto tra strutture profonde e sedimentazione, e ha permesso di calcolare i tassi geologici di sollevamento della struttura generatrice del sisma del 20 Maggio. I risultati di questo lavoro hanno implicazioni in vari ambiti, tra i quali la valutazione del rischio sismico e la microzonazione sismica, basata su una caratterizzazione geomorfologico-geologico-geofisica dettagliata dei primi 20 metri al di sotto della superficie topografica. Il sisma emiliano del 2012 ha infatti permesso di riconoscere l’importanza del substrato per lo sviluppo di fenomeni co- e post-sismici secondari, in un territorio fortemente eterogeneo come la Pianura Padana.

The 2012 Emilia earthquake sequence hit the area between Mirandola and Ferrara with a number of co-seismic and post-seismic secondary manifestations, especially related to the phenomenon of soil liquefaction and the formation of fractures in the ground. Given that the main deformation, observed through remote-sensing techniques, has identified the location of the generating structures, questions have been raised about the relationship between deep structures and surficial manifestations of strain. In this thesis, we performed data integration on different scales, from the surface to the underground, up to depth of a few kilometers, to analyze the link between the geological structures that generated the earthquake and the surface effects perceived by observers. This, not only in reference to this specific earthquake, but in order to obtain useful information from a historical perspective on the geological effects of a “typical” earthquake in a region where seismogenic structures are blind. The elements analyzed were obtained by new acquisitions and revisions of past data, and include geomorphological cartography, remote sensing, seismic reflection profiles, surficial and deep stratigraphy, and information on the characteristics of the area with respect to seismic risk. Part of the newly acquired data is the result of development and testing of innovative methods of seismic exploration in the continental shallow waters, which have been used successfully along the Cavo Napoleonico, a canal cutting perpendicularly to the area of maximum deformation of the May 20th earthquake. The development of the new method of geophysical survey, applied to a particular case, has allowed improved imaging techniques of the underground, such as observation of co-seismic effects hidden under the waters of the canal, and improved information on the subsurface stratigraphy. Comparison between newly acquired and published geomorphological and geophysical datasets contributed to describe in greater detail the sedimentary features related to rivers diversion and incision since the VIII century BC. The integration of the available data, both new and from literature, highlighted the relationship between deep structures and sedimentation, and allowed to calculate the rates of geological uplift of the structure generating the May 20th earthquake. The results of this study have implications in various fields, including the assessment of seismic risk and seismic micro-zonation, based on a detailed geomorphological-geological-geophysical characterization of the first 20 meters below the surface. The 2012 Emilia earthquake has made it possible to recognize the importance of the underground to the development of co- and post-seismic secondary phenomena, in a highly diverse territory as the Po Valley.