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Faglia Tiberina e sistema estensionale Umbro-Marchigiano

Nella regione umbro-marchigiana la tettonica estensionale pliocenico-quaternaria trova la sua espressione geologica nella presenza di bacini continentali, allungati in direzione appenninica e bordati da faglie normali (fig. 1). In Umbria il più esteso è il Bacino Tiberino, il cui ramo principale, con una continuità assiale di oltre 100 km, comprende la Val Tiberina, tra San Sepolcro e Perugia, e la Val Umbra che prosegue verso SE fino a Spoleto. Ai bordi di tale depressione affiorano depositi del Pliocene inferiore per la zona settentrionale (Cattuto e al., 1995) e Pliocene superiore per la zona di Spoleto (Ambrosetti e al., 1995).

Figura 1 - Schema strutturale dell’Appennino Umbro (modificato da: BARCHI e al., 1999b); 1) Bacini neo-autoctoni pliocenico-quaternari; a) Gubbio; b) Gualdo Tadino; c) Colfiorito; d) Norcia; e) Cascia; f) Castelluccio; 2) Faglie dirette; 3) Sovrascorrimenti e faglie inverse; 4) Traccia della sezioni sismica-geologica riportata in figura 2.TF = Faglia Tiberina

Figura 1 – Schema strutturale dell’Appennino Umbro (modificato da: BARCHI e al., 1999b); 1) Bacini neo-autoctoni pliocenico-quaternari; a) Gubbio; b) Gualdo Tadino; c) Colfiorito; d) Norcia; e) Cascia; f) Castelluccio; 2) Faglie dirette; 3) Sovrascorrimenti e faglie inverse; 4) Traccia della sezioni sismica-geologica riportata in figura 2.TF = Faglia Tiberina

A sud di Perugia, la dorsale dei Monti Martani divide il bacino della Valle Umbra da quello della media Valle del Tevere, che rappresenta il ramo occidentale del Bacino Tiberino. I depositi che affioranti in questo ramo sono stati datati al Pliocene medio (Basilici, 1997).

Ad est del Bacino Tiberino sono presenti numerosi bacini minori descritti in letteratura come “conche intermontane”. Tra i più importanti ci sono quello di Gubbio, Gualdo Tadino, Colfiorito, Norcia, Cascia e Castelluccio (fig. 1).

Figura 2 – Sezioni sismotettoniche attraverso le aree di Gubbio (A), Colfiorito (B) e Norcia con ipocentri delle rispettive sequenze sismiche. Le principali strutture sismogenetiche: TF = Faglia Tiberina; GF = Faglia di Gubbio; CF = Faglia di Colfiorito; NPF = Faglia Nottoria-Preci. (Modificato da: LAVECCHIA e al., 2002).

Figura 2 – Sezioni sismotettoniche attraverso le aree di Gubbio (A), Colfiorito (B) e Norcia con ipocentri delle rispettive sequenze sismiche. Le principali strutture sismogenetiche: TF = Faglia Tiberina; GF = Faglia di Gubbio; CF = Faglia di Colfiorito; NPF = Faglia Nottoria-Preci. (Modificato da: LAVECCHIA e al., 2002).

Il Bacino della Val Tiberina e la Valle Umbra sono bordate ad ovest, da un’importante faglia diretta, con direzione NNW-SSE e immergente verso ENE, che giunge al di sotto della catena appenninica fino almeno alla profondità di 12 km (figg. 2 e 3). In letteratura è denominata come faglia Tiberina (Pialli e al., 1998; Barchi e al., 1999a; 1999b; Lavecchia e al., 1999) e rappresenta una master fault di un sistema estensionale di importanza regionale, individuata mediante i profili di sismica a riflessione, il CROP03 (Barchi e al., 1998).

Anche i bacini minori sono bordati da faglie dirette parallele alla faglia Tiberina e con immersione opposta. Esempi sono la faglia di Gubbio (Barchi e al., 1999a; 1999b; Bussolotto e al., 2005; Menichetti, 2005), quella di Colfiorito, e la Nottoria-Preci che borda ad est il Bacino di Norcia.

Gli studi sismotettonici di dettaglio (Boncio e al., 1998) hanno stabilito delle relazioni geometriche tra le faglie bordiere principali, ritenute tuttora attive, e la sismicità dell’area Umbro-Marchigiana(fig. 2), come quella di Gubbio (Haessler e al., 1988; Menichetti, Minelli, 1991), testimoniata anche dallo sciame sismico  del Dicembre 2013 (Balocchi e al., 2014).

Figura 3 – Blocco 3D del modello sismotettonico dell'Appennino Umbro-Marchigiano. In celeste viene rappresentato il blocco attivo al tetto della Faglia Altotiberina all'interno del quale si distribuisce in prevalenza la simicità. In bianco viene rappresentato il blocco asismico. In verde sono rappresentate le aree in sezione con maggiore microsismicità. In rosso soro rappresentate le aree sorgente dei maggiori terremoti. La freccia epsilon 3 indica il verso di allontanamento del blocco di tetto sismicamente e tettonicamente attivo. (Da: LAVECCHIA e al., 1999)

Figura 3 – Blocco 3D del modello sismotettonico dell’Appennino Umbro-Marchigiano. In celeste viene rappresentato il blocco attivo al tetto della Faglia Altotiberina all’interno del quale si distribuisce in prevalenza la simicità. In bianco viene rappresentato il blocco asismico. In verde sono rappresentate le aree in sezione con maggiore microsismicità. In rosso soro rappresentate le aree sorgente dei maggiori terremoti. La freccia epsilon 3 indica il verso di allontanamento del blocco di tetto sismicamente e tettonicamente attivo. (Da: LAVECCHIA e al., 1999)

Anche il campo di sforzi, ricavato dai meccanismi focali dei principali terremoti, è coerente con i dati mesostrutturali rilevati lungo i piani di faglia, che mostrano una estensionale con una direzione di massima tensione orientata ENE-WSW (Boncio e al., 1998; Balocchi e al., 2014).

L’analisi della sismicità strumentale e storica dell’Appennino Umbro-Marchigiano, evidenzia come la distribuzione dei terremoti sia sostanzialmente controllata dalla geometria della faglia Tiberina e delle strutture secondarie ed antitetiche ad essa associate.

La faglia Tiberina (fig. 3) delimita il blocco crostale di tetto rappresentato dal settore orientale di catena appenninica con maggiore sismicità, dal blocco di letto rappresentato dal settore toscano che sismicamente è pressoché asismico e stabile (Boncio e al., 1998). Analizzando le sequenze sismiche degli eventi di Colfiorito 1997, Norcia e quelli di Gubbio del 1984 (Boncio e al., 1998; 1999; Haessler e al., 1988) è possibile notare come la sismicità segue la geometria del piano di faglia delle strutture antitetiche che bordano il lato orientale dei bacini intermontani (fig. 2). Tale sismicità si distribuisce in profondità sino all’intersezione con il piano della faglia Tiberina (Boncio e al., 1998; 1999; Lavecchia e al., 1999; Lavecchia e al., 2002; Balocchi e al., 2014).

I movimenti crostali rilevati dai dati GPS, suggeriscono che la faglia Tiberina può accomodare la deformazione attraverso processi di creep asismico, alle profondità superiori ai 4 km (Hreinsdottir e al., 2009; Rick e al., 2014), con un tasso di scivolamento di circa 2 mm/a. Le faglie antitetiche (fig. 3) mostrano una sismicità con M>3 e con eventi anche forti (M>5). Questi movimenti lenti della faglia Tiberina formano una microsismicità (generalmente M<3), che con il tempo porta alla destabilizzazione del blocco crostale di tetto. A questo punto si ha la riattivazione delle faglie antitetiche secondarie (come la faglia di Gubbio, Gualdo Tadino, Colfiorito, Notoria-Preci), producendo una sismicità che può arrivare a magnitudo più elevata (Balocchi e al., 2014; Rick e al., 2014).

Figura 4 - Modello tettonico dell’area Val Tiberina-Umbra (modificato da: Mantovani e al., 2009; Balocchi e al., 2014) . Legenda: 1) Crosta superiore; 2) Crosta inferiore; 3) Copertura sedimentaria. 4) Cuneo di estrusione (extruding wedge); 5) depositi quaternari dei bacini intramontani; 6) Faglie inverse e di sovrascorrimento recenti; 7) Faglie inverse e di sovrascorrimento antiche; 8) Faglie dirette recenti: Faglia Tiberina (TF); Bacini intermontani minori: Gubbio, Colfiorito, Gualdo Tadino e Norcia.

Figura 4 – Modello tettonico dell’area Val Tiberina-Umbra (modificato da: Mantovani e al., 2009; Balocchi e al., 2014) . Legenda: 1) Crosta superiore; 2) Crosta inferiore; 3) Copertura sedimentaria. 4) Cuneo di estrusione (extruding wedge); 5) depositi quaternari dei bacini intramontani; 6) Faglie inverse e di sovrascorrimento recenti; 7) Faglie inverse e di sovrascorrimento antiche; 8) Faglie dirette recenti: Faglia Tiberina (TF); Bacini intermontani minori: Gubbio, Colfiorito, Gualdo Tadino e Norcia.

Il modello tettonico (fig. 4) più appropriato è quello del cuneo di estrusione (extruding wedge)(Mantovani e al., 2009; Balocchi e al., 2014), dove la faglia Tiberina con piano di taglio immergente a ENE, si estende in profondità al di sotto della catena appenninica (figg. 2 e 3).

L’arretramento  della  subduzione  per  roll-back,  determina  l’instaurarsi  di  un  regime distensivo  dell’area  Umbro-Marchigiana, con  direzione  NE-SW  (fig.  4). Tale  regime  tettonico  porta il blocco di tetto della  faglia  Tiberina  a muoversi per creep in direzione nord-est, ed eventualmente all’attivazione successiva delle faglie secondarie antitetiche come la  faglia  di  Gubbio, Colfiorito e la Notoria-Preci,  le  quali  giocano  un  ruolo  di  svincolo  cinematico,  accomodando  la deformazione tettonica tra i diversi blocchi.

Ringrazio Emanuele Maiorana e Matteo Autuori, appassionati di terremoti e geologia, per il confronto e lo scambio di opinioni sulla sequenza sismica di Gubbio del 2014.

Paolo Balocchi

Bibliografia

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