Description: Nell’ambito delle attività di monitoraggio sismico che l’INGV effettua in collaborazione con il Dipartimento della Protezione Civile Nazionale (DPC) e del progetto europeo NERIES (sottoprogetto NA6), l’INGV ha installato nello Ionio Meridionale, sulla piana batiale che si apre ai piedi della scarpata ibleo-maltese, tre stazioni sismiche da fondo mare (OBS). Esse sono equipaggiate con un sismometro a banda larga (Nanometrics Trillium 120p) e con un sensore differenziale di pressione (Cox-Webb DPG), in grado di rilevare variazioni di 0,1 mm su una colonna d’acqua di 6000m, in un intervallo di frequenze tra 300s e 2 Hz. Le stazioni utilizzate sono i primi tre OBS italiani ad effettuare una campagna di lungo periodo (maggio - ottobre 2007) nei nostri mari. Essi sono stati realizzati dal Centro Nazionale Terremoti presso l’OBS Lab di Gibilmanna nell’ambito della convenzione triennale 2004-2007 tra DPC e INGV e fanno parte del primo pool di otto strumenti attualmente operativo. L’area prescelta (Fig. 1) è di grande interesse scientifico per diversi motivi, tra i quali: i) non esistono dati sismologici sulla struttura della litosfera ionica; ii) non si conoscono il livello e le caratteristiche della sismicità dell’area, che comprende la scarpata ibleo-maltese e il prisma di accrezione dell’arco calabro; iii) infine, si vuole sperimentare il sistema di rilevamento delle onde di pressione in profondità, propedeutico al sistema di allerta tsunami che l’INGV sta progettando per il Mediterraneo in seno all’iniziativa dell’IOC dell’UNESCO, denominata “NEAMTWS” (North-East Atlantic, Mediterranean and connected seas Tsunami Warning System). L’area prescelta, distante circa 250 km dalle coste italiane (OBS A2 in Fig. 1), è idonea per la verifica di un allarme tsunami che verrà lanciato dal sistema di monitoraggio sismico mediterraneo nell’eventualità di un forte evento nelle isole ioniche della Grecia (ad es. Creta). In precedenza, dall’analisi dei segnali registrati durante la prima campagna dell’osservatorio sottomarino SN1, operativo dall’ottobre 2002 al maggio 2003 a 12 miglia della costa catanese, si era potuto osservare come la zona fosse interessata da una notevole sismicità locale. Più recentemente, grazie al forte miglioramento della Rete Sismica Nazionale, l’attività sismica della regione ionica è stata meglio caratterizzata, sia pure con elevati errori di localizzazione dovuti alla scarsa copertura delle aree marine (Fig. 2). Due degli OBS saranno probabilmente recuperati entro il mese di Ottobre 2007, mentre il terzo (OBS/A2 in Fig. 1) resterà operativo fino al 2009, per fornire una registrazione di più lungo termine della sismicità della regione e un data set più completo per lo studio della struttura litosferica. In particolare, si cercherà di valutare se la zona più esterna del prisma di accrezione dell’arco calabro e il settore meridionale della scarpata ibleo-maltese siano sismicamente attive e, se possibile, con quali modalità. Inoltre, verranno utilizzate tecniche di “receiver function” telesismiche per determinare lo spessore della crosta ionica e per delinearne la struttura interna. Infine, l’utilizzo di sensori differenziali di pressione per il rilevamento di onde di pressione a bassa frequenza consentirà di fare un ulteriore passo avanti verso la realizzazione di nuove stazioni per l’allerta tsunami che nei prossimi anni potrebbero essere installate nell’area Mediterranea. In questa presentazione verranno mostrati i primi dati acquisiti, se sarà possibile recuperare gli strumenti entro la fine del mese di Ottobre 2007.

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Description: Rome

Description: 2.5. Laboratorio per lo sviluppo di sistemi di rilevamento sottomarini

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Description: The INGV started its interest to extend the seismic monitoring network to the sea in 1995 with GEOSTAR (Geophysical and Oceanographic Station for Abyssal Research) project, coming out with the realization of the first multidisclipinary observatory for deep-sea monitoring [Favali et al. 2002]. At the end of 2004, the National Earthquake Center (CNT) of INGV decided to provide a pool of Ocean Bottom Seismometers to be employed as a submarine mobile network and to study submarine faults and volcanoes. This was possible thanks to an agreement between the INGV and the Italian National Civil Protection Department (DPC). On July 2006, the Gibilmanna OBS Lab, tested the first OBS prototype for nine days on the flat top of the Marsili submarine volcano [D’Anna et al. 2007] and in early 2007 other seven OBS’s were ready to be deployed on the seafloor. In May 2007, within the European project NERIES (activity NA6), the Gibilmanna OBS Lab of the INGV has deployed three Broad Band Ocean Bottom Seismometers (BBOBS) in the southern Ionian Sea at 3500-4000 meters of depth. This area has been chosen during the NERIES – “NA6-BBOBS net” meeting in Rome, on the 11th of September 2006 because at first, there are at the moment few seismological data [Scrocca et al., 2003] to construct a reliable model for the Ionian lithosphere and also the rate and features of the seismicity in the area between the Hyblean-Malta fault system and the accretionary prism of the Calabrian Arc are largely unknown [Catalano et al. 2002]. The Ionian Sea is indeed one of the most seismically active area in the Mediterranean region with several destructive earthquakes sometimes followed by tsunamis [Tinti et al. 2004]. The seismicity occurring in the Ionian basin is characterized by large location uncertainties due to the lack of seafloor seismic stations. In 2002, the quality of the seismic sensing and the location of earthquakes have been improved by the deployment of the real-time submarine observatory SN-1, about 25 km offshore Eastern Sicily [Sgroi et al, 2007]. However, the SN-1 location only allows to characterize the seismicity in the area offshore the eastern Sicily. Two of the three OBS’s were successfully recovered on the 2nd of February 2008; the last one was recovered on the 15th of March 2008 and another OBS was deployed on the same location to accomplish the continuous long-term seismic monitoring task (until May 2010) as planned in NERIES project.

Description: Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - Centro Nazionale Terremoti

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Description: 2.5. Laboratorio per lo sviluppo di sistemi di rilevamento sottomarini

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Description: La definizione di un modello crostale per l’area dello Ionio è di fondamentale importanza per la comprensione dell’evoluzione geodinamica del Mediterraneo. Anche se quasi tutti gli autori concordano nel ritenere la crosta del Mar Ionio assimilabile a una crosta oceanica matura (De Voogd et al., 1992, Catalano et al., 2001; Finetti e Del Ben, 2005; Argnani, 2005), esistono tuttavia ipotesi alternative (Farrugia and Panza, 1981; Ismail-Zadeh et al., 1998..) e rimangono da chiarire alcuni aspetti di questa struttura litosferica. L’area ionica è una delle regioni del Mediterraneo con maggiore attività sismica, in passato interessata da numerosi eventi di elevata intensità seguiti a volte da tsunami (Vannucci et al., 2004; Tinti et al. 2004). L’attività sismica è in gran parte localizzata lungo gli archi Ellenico, Egeo e Calabro, la Sicilia orientale e la scarpata Ibleo-Maltese. La sismicità del bacino ionico è in parte sconosciuta a causa della mancanza di stazioni sismiche sottomarine offshore. Per lo stesso motivo attualmente non esiste per l’area in esame alcuna tomografia sismica passiva con adeguata risoluzione. Per meglio caratterizzare la sismicità dello Ionio e raccogliere una quantità di dati sufficiente a costruire un robusto modello di velocità, nel maggio 2007, nell’ambito delle attività di monitoraggio realizzate in collaborazione con il Dipartimento di Protezione Civile (DPC) e in seno al progetto europeo NERIES (attività NA6), l’OBS Lab di Gibilmanna del Centro Nazionale Terremoti dell’INGV, ha deposto tre Ocean Bottom Seismometers (OBS) nello Ionio meridionale a profondità comprese tra 3500- 4000m. Gli strumenti deposti sono stati realizzati presso l’Osservatorio di Gibilmanna e sono stati equipaggiati con sismometri Nanometrics Trillium 120P installati su basi autolivellanti della Nautilus e con sensori di pressione differenziali (DPG) con banda passante compresa tra 200s e 2Hz. I segnali provenienti dai due sensori sono sti acquisiti da un data logger a 21 bit (SEND Geolon MLS) ad una frequenza di campionamento di 100Hz Gli OBS A1 e A3 sono stati recuperati con successo il 2 febbraio 2008 mentre l’OBS A2 è stato recuperato il 15 marzo 2008 ed è stato sostituito da un altro OBS per completare il monitoraggio di lunga durata (sino a maggio 2010) previsto dal progetto NERIES. L’array di OBS ha registrato per nove mesi i segnali sismici dal fondo dello Ionio. Mentre per l’OBS A1 sia il DPG che il sismometro hanno funzionato correttamente, per gli OBS A2 e A3, a causa di problemi nel livellamento dei sensori sismici e alla loro bassa tolleranza del tilt dinamico di appena +- 0.2°, i dati provenienti dai sismometri sono risultati inutilizzabili. Durante l’esperimento l’array di OBS ha registrato oltre 450 eventi: sono stati individuati circa 90 telesismi, 250 eventi regionali registrati anche dalle reti sismiche a terra e oltre 100 eventi non localizzati. La Fig. 2 mostra la distribuzione degli epicentri dei telesismi e degli eventi regionali. Gli eventi sono stati localizzati dall’INGV, dall’EMSC, dall’USGS e dalla rete sismica nazionale greca e riportati nei rispettivi bollettini sismici. La Fig. 3 mostra l’evento sismico del 12 settembre 2007 con epicentro a Sumatra di Ms = 8.5. Sui sismogrammi sono facilmente individuabili diverse fasi di onde di volume e di superficie sia sul segnale di pressione che sui segnali di velocità. Per un’accurata localizzazione degli eventi locali è necessaria la conoscenza di un modello ottimale di velocità delle onde P ed S per l’area in esame. Per definire un modello 1D di velocità delle onde P per l’area ionica, abbiamo invertito i tempi di arrivo delle prime fasi P degli eventi regionali registrati. Dell’intero dataset sono stati scelti solamente gli eventi con RMS di residuo inferiore a 0.3s e errore di localizzazione standard minore di 3.0 km. Sulla base delle informazioni attualmente disponibili per l’area del bacino ionico e delle aree circostanti, sono stati inoltre scartati gli eventi con ipocentro superficiale in aree intensamente deformate; per queste aree sono state selezionati solo gli eventi con profondità ipocentrale superiore a 20 km. Il dataset finale è composto da 67 eventi regionali con un totale di 175 fasi P individuate. Il problema diretto di tracciamento del raggio dalla sorgente alla stazione è stato risolto in maniera analitica per i raggi rifratti e tramite il metodo dello “shooting” per le onde dirette. Nella soluzione del problema diretto è stata considerata anche la profondità delle stazioni. Generalmente nell’identificazione di un modello 1D di velocità ottimale sono invertiti simultaneamente sia i parametri ipocentrali che i parametri del modello crostale utilizzando un “misfit” globale come misura della bontà dell’inversione. Tuttavia, poiché gli eventi regionali sono stati localizzati da stazioni a terra, sono stati invertiti solo i parametri del modello di velocità. Dato che il problema inverso è di natura non lineare, la soluzione è stata ottenuta iterativamente. Fattore critico nel processo di inversione è la scelta di un adeguato modello iniziale di velocità. Il modello iniziale utilizzato nell’inversione è quello proposto da Finetti e Del Ben (2005). Questo modello crostale è costituto da 6 strati su crosta oceanica a profondità di 13.7 km. Nella procedura di inversione abbiamo fissato solamente il numero di strati e invertito la velocità e gli spessori. Il modello 1D di velocità delle onde S è stato ottenuto applicando due metodologie di indagine geofisica complementari: l'inversione delle curve di dispersione delle onde di superficie e delle receiver function. Le curve di dispersione sono state ottenute tramite l’analisi FTAN (Dziewonski et al., 1969) e invertite imponendo lo stesso numero di strati del modello di velocità delle onde P. I risultati ottenuti sono stati comparati con i modelli ricavati da un'inversione indipendente delle Receiver Function telesismiche ottenute per la stazione A1. L’inversione congiunta dei tempi di viaggio e delle curve di dispersione ha permesso di definire un unico modello 1D di velocità. Tale modello sarà utilizzato per localizzare gli eventi locali. Il modello ottenuto e i risultati della localizzazione saranno esposti durante il convegno.

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Description: Trieste

Description: 2.5. Laboratorio per lo sviluppo di sistemi di rilevamento sottomarini

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