E. Peronace 1, P. Boncio 2, P. Galli 1,3, G. Naso 3 1

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1 GNGTS 2013 Sessione 2.2 local seismic hazard for the stability tests of the main bank of the Po river (Northern Italy). Boll. Geofis. Teor. Appl., in stampa. Ohori M., Nobata A. e Wakamatsu K. (2002). A comparison of ESAC and FK methods of estimating phase velocity using arbitrarily shaped microtremor arrays. Bulletin of Seismological Society of America, 92, 6, Okada H. (2003). The Microtremor Survey Method. Geophysical Monograph Series, SEG, pp Parolai S., Facke A., Richwalski S.M., Stempniewski L. (2005). Assessing the vibrational frequencies of the Holweide hospital in the city of Cologne (Germany) by means of ambient seismic noise analysis and FE modelling. Natural Hazard, 34, Parolai S., Richwalski S.M., Milkereit C. e Faeh D. (2006). S-wave velocity profile for earthquake engineering purposes for the Cologne area (Germany). Bull. Earthq. Eng., 65 94, doi: /s Picozzi M., Parolai S. e Albarello D. (2005a). Statistical analysis of noise Horizontal to Vertical Spectral Ratios (HVSR). Bull. Seism. Soc. Am., 95, 5, Picozzi M. e Albarello D. (2007). Combining Genetic and Linearized algorithms for a two-step joint inversion of Rayleigh wave dispersion and H/V spectral ratio curves. Geophys.J.Int., 169, FAGLIE ATTIVE E CAPACI NEGLI STUDI DI MICROZONAZIONE SISMICA: DEFINIZIONI E PROCEDURE DI ZONAZIONE E. Peronace 1, P. Boncio 2, P. Galli 1,3, G. Naso 3 1 CNR, Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria IGAG 2 Università di Chieti-Pescara 3 Dipartimento della Protezione Civile, Roma Introduzione. A seguito del terremoto aquilano del 6 aprile 2009 sono state rilevate evidenze di fagliazione di superficie nel centro urbano di Paganica (frazione dell Aquila). Nella fase di ricostruzione è emersa la necessità di definire dei criteri di perimetrazione delle aree e di disciplina degli usi del suolo in zone di Faglie Attive e Capaci (FAC). Con tali obiettivi è stato costituito un gruppo di lavoro di esperti (geologi, ingegneri strutturisti e architetti pianificatori) che, sotto il coordinamento del Dipartimento della Protezione Civile (DPC), ha redatto delle Linee Guida per la gestione del territorio in aree interessate da FAC. Tale documento, oltre a definire il fenomeno fisico, descrive una procedura tecnico operativa per stabilire la forma e le dimensioni delle zone di FAC (Z FAC ), nonché propongono delle discipline sugli usi del suolo e le previsioni di trasformazione urbana nelle zone precedentemente definite. In linea generale, si è cercato di stabilire dei criteri che permettessero l identificazione delle FAC sulla base di dati sufficientemente robusti, differenziandone la perimetrazione in funzione della tipologia e della qualità delle indagini svolte, del grado di incertezza dei risultati e quindi dei differenti livelli di approfondimento degli studi di microzonazione così come definiti negli Indirizzi e Criteri per la Microzonazione Sismica (ICMS; Gruppo di lavoro MS, 2008). Non avendo a disposizione alcun riferimento tecnico normativo a carattere nazionale, ad esclusione delle indicazioni riportate in ICMS, i riferimenti tecnici sono stati definiti considerando articoli scientifici (p.e. Boncio et al., 2012) e normative estere di riferimento come Alquist-Priolo Act (2007) per la California, norme del Ministero dell Ambiente per la Nuova Zelanda (Ministry for the Environment of New Zealand, 2003) e norme dell associazione francese dell Ingegneria sismica (Bard et al., 1995). Definizioni e condizioni di applicabilità. In accordo con quanto stabilito negli ICMS, è stata considerata attiva una faglia che si è attivata almeno una volta negli ultimi anni (parte alta del Pleistocene superiore-olocene), ed è considerata capace una faglia attiva che raggiunge la superficie topografica, producendo una frattura del terreno. Generalmente con questa definizione ci si riferisce al piano di rottura principale della faglia. Se un area oggetto di studi di Microzonazione Sismica (MS) ricade in area epicentrale di terremoti con Mw>5.5 e/o la letteratura scientifica disponibile riporta la presenza di faglie all interno di formazioni tardo-pleistoceniche-oloceniche oppure si hanno a disposizione documentazioni storiche che riportano effetti cosismici di fratturazione, è necessario condurre 293

2 GNGTS 2013 Sessione 2.2 uno studio di dettaglio (es. interpretazione aerofotogeologica, rilievo di terreno, analisi geofisiche, analisi paleosismologiche) finalizzato allo studio e all individuazione dell eventuale traccia superficiale della FAC. Una volta definita o ipotizzata la traccia della faglia in funzione delle informazioni disponibili, la metodologia proposta prevede differenti livelli di approfondimento degli studi in funzione del livello di MS (Gruppo di lavoro MS, 2008) in cui si sta operando, che si traducono in differenti tipologie di zone di perimetrazione. Zone di FAC. Le FAC possono essere classificate in funzione delle incertezze nell identificazione del piano di rottura principale e dei fenomeni cosismici associati, nonché delle strutture tettoniche secondarie e delle zone di trasferimento tra segmenti distinti della faglia (Tab. 1). Tab. 1 Categorie descrittive delle faglie attive e capaci e dei fenomeni cosismici. Categoria Definizione Note esplicative FAC_a Certa e definita Il piano di rottura principale e fenomeni cosismici ad essa collegati sono riconosciuti con certezza. In questa categoria sono comprese anche le strutture tettoniche secondarie e le zone di trasferimento tra segmenti distinti di una faglia attiva e capace. FAC_b Incerta Gli elementi che compongono una faglia attiva e capace e i fenomeni cosismici collegati non sono cartografabili con certezza e/o dettaglio, per assenza di dati o perché non possono essere identificati (zone di trasferimento, gap, erosione, coperture, ecc.). Altro criterio utilizzato per la definizione delle varie tipologie di zone è strettamente legato al livello di studio di MS in cui si sta operando e quindi al livello di approfondimento dei dati e delle informazioni disponibili. Nei casi in cui si operi nel livello 1 di MS con elementi informativi minimi (segnalazioni e studi geologici eseguiti da esperti del settore riportati nella letteratura scientifica e/o elementi geologici e geomorfologici rilevati sul campo da geologi specialisti nel settore) si potrà definire una ZA FAC (Zona di Attenzione). La perimetrazione di questa zona rimanderà obbligatoriamente ad approfondimenti specifici, propri del livello di studio superiore (livello3; Gruppo di lavoro MS, 2008). Negli studi di livello 3, appunto, sarà necessario raccogliere elementi informativi specifici mediante l esecuzione di apposite campagne d indagini. A tal proposito sono stati definiti 4 gruppi di indagini (Batatian, 2002) con significatività crescente passando dal primo al quarto gruppo (Tab. 2). Idealmente la sequenza completa fornisce il quadro più dettagliato dell assetto geologico, strutturale e geometrico della FAC. Tab. 2 Indagini per lo studio di una FAC nel livello 3 di MS, raggruppate per tipologia e significatività (Gruppo Ind_4 massima significatività). ID Gruppo Indagini Tipologie d indagine Ind_1 Analisi aereofotogrammetriche Foto aeree, ortofoto, immagini LiDAR, immagini da satellite Ind_2 Rilievi geologici e geomorfologici Rilevamenti geologici di campagna e relativa cartografia Ind_3 Indagini geofisiche e geognostiche ERT, sismica a riflessione e rifrazione, GPR, sondaggi e saggi Ind_4 Paleosismologia Trincee paleosismologiche e datazioni dei terreni fagliati L acquisizione degli elementi informativi specifici (Tab. 2) ha come obiettivo primario quello di localizzare e mappare con precisione la traccia superficiale della faglia, in secondo luogo valutare quanto recente sia la sua attività e per ultimo definirne possibilmente la massima 294

3 GNGTS 2013 Sessione 2.2 dislocazione attesa in superficie, la magnitudo attesa ed il tempo di ricorrenza della faglia stessa. Definite le indagini, i risultati e le incertezze legate ai risultati, nel livello 3 di approfondimento possono essere definite due tipologie di Z FAC : Zona di Suscettibilità (ZS FAC ), definita come l area nella quale sono localizzate la traccia del piano di rottura principale della faglia attiva e capace e altre strutture tettoniche secondarie associate al piano di rottura principale, e le zone di trasferimento tra segmenti distinti della faglia, identificati con certezza (FAC_a) oppure non identificati con certezza (FAC_b). Occorre precisare che tale zona dovrà essere definita per quelle FAC le cui informazioni disponibili, sia pregresse che acquisite appositamente, non permettano di definire con chiarezza la traccia principale della faglia e gli elementi secondari ad essa associati; Zona di Rispetto (ZR FAC ), definita come l area individuata intorno alla traccia del piano di rottura principale della faglia attiva e capace, identificata con certezza (FAC_a). Dimensionamento delle Z FAC. In termini generali, i criteri utilizzati per la definizione delle dimensioni delle zone sono stati: 1. descrizione dettagliata del fenomeno fisico; 2. letteratura scientifica, con riferimento ai fenomeni fisici; 3. normative estere. Nel primo caso il riferimento diretto è agli elementi informativi specifici che vengono acquisiti durante studi di dettaglio eseguiti in fase di prevenzione (Galli et al., 2005; Gruppo di lavoro MS, 2008) o in fase di immediato post evento (p.e. Falcucci et al., 2009; Galli et al., 2011). Per ciò che concerne la letteratura scientifica, ad esempio Boncio et al. (2012, e relativa bibliografia) riportano un ampio database di rotture cosismiche e delle loro distanze dalla Fig. 1 Schema di flusso che sintetizza la procedura di dimensionamento delle zone di faglia nei differenti livelli di approfondimento degli studi di microzonazione sismica. Carta G-T: Carta Geologico Tecnica, costituisce la cartografia di base necessaria per l esecuzione di uno studio di microzonazione. FPAC: faglia potenzialmente attiva e capace (disloca terreni del Pleistocene medio-pleistocene superiore ma l attività negli ultimi anni non è documentata e deve essere verificata in fase di Livello 3). 295

4 GNGTS 2013 Sessione 2.2 traccia del piano di rottura principale per eventi con diverse magnitudo e cinematismo normale prevalente. Tali dati, relativi a faglie attive e capaci ubicate in varie parti del mondo, hanno fornito, unitamente alle informazioni riportate nelle normative estere disponibili (p.e. Alquist- Priolo Act, 2007; Bard et al., 1995; Ministry for the Environment New Zealand, 2003), gli elementi utili al dimensionamento proposto delle zone di FAC. La procedura di dimensionamento delle zone (Fig. 1) segue di pari passo i differenti livelli di approfondimento degli studi sulle FAC così come i differenti livelli di MS (Livello 1 e 3). La Zona di Attenzione (ZA FAC ) si costruisce sulla base di elementi informativi minimi (livello 1) e ha una dimensione raccomandata di 400 m ( m) a cavallo della traccia ipotizzata del supposto piano di rottura principale della FAC, in modo tale da tener conto di un elevato grado di incertezza. Tale zona, definita sia nel caso di FAC_a che di FAC_b (Tab. 1), delimita l area in cui identificare gli elementi informativi specifici propri del livello di studio successivo (livello 3). La Zona di Suscettibilità (ZS FAC ) deve essere individuata sia nei casi di informazioni certe e definite (FAC_a), sia nei casi di incertezza nel dato (FAC_b). La procedura (Fig. 1) permette di raccomandare, nella ipotesi più conservativa, nel caso di FAC_a una zona di 160 m di ampiezza a cavallo del piano di rottura principale e delle zone di trasferimento tra segmenti distinti della faglia, mentre nel caso di FAC_b di 300 m a cavallo del supposto piano di rottura principale e delle supposte zone di trasferimento (Tab. 3). Per quanto riguarda le zone di trasferimento tra segmenti distinti di faglia certa (FAC_a), soltanto nel caso in cui vengano identificate e cartografate con certezza le deformazioni fragili e/o duttili (zone di trasferimento certe) sarà possibile definire una ZS FAC di 160 m a partire dal perimetro dell inviluppo di tali deformazioni. Nel caso di zone di trasferimento tra segmenti distinti di faglia incerta o tra un segmento certo (FAC_a) ed uno incerto (FAC_b), sarà possibile definire una ZS FAC raccordando graficamente le zone di maggior spessore (incerte) con quelle di minor spessore (certe) ove presenti. Inoltre, in funzione della livello di significatività delle indagini (Tab. 2), del numero e della ubicazione sul terreno rispetto alla traccia della faglia, la ZS FAC può essere ridotta rispetto alle dimensioni raccomandate definite in precedenza fino ad un valore minimo ammissibile pari a 160 m nel caso di FAC_b e pari a 0 nel caso di FAC_a (Tab. 3). Solo per le faglie attive e capaci individuate con certezza (FAC_a), a cavallo del piano di rottura principale, si costruisce la Zona di Rispetto (ZR FAC ), avente una larghezza di 30 m (Tab. 3). Infine, sulla base del cinematismo della faglia (normale, inversa o trascorrente) la ZR FAC e la ZS FAC possono essere asimmetriche rispetto alla traccia del piano principale, coprendo in maniera differenziata tetto e letto della faglia. I valori indicativi del rapporto tra le aree di letto e tetto che compongono la zona (Batatian, 2002) sono di 1:4 per faglie normali, 1:2 per faglie inverse e 1:1 in caso di faglie trascorrenti. Tab. 3 Dimensioni raccomandate e minime in metri per le zone di faglia negli studi di MS (ZS FAC RACC = Valore raccomandato; n.d. = non definita). Livelli di studio di MS Livello 1 Livello 3 Categoria ZA FAC ZS FAC RACC ZS FAC MIN ZR FAC FAC_a FAC_b n.d. Esempi di applicazione. Nel seguito si riportano due esempi (livello 1 e 3) di applicazione della procedura, sperimentata su un ipotetico piccolo centro urbano appenninico. 296

5 GNGTS 2013 Sessione 2.2 Per ciò che concerne l esempio relativo al livello 1 di MS (Fig. 2), sulla base delle informazioni disponibili (elementi informativi minimi) sono stati individuati un segmento certo di faglia, classificato come FAC_a, ed un segmento incerto di faglia classificato come FAC_b. È stata quindi definita una zona di attenzione (ZAFAC) con un buffer simmetrico di 400 m a cavallo del segmento di faglia con maggior grado di incertezza (segmento occidentale in Fig. 2; FAC_b), mentre è stata definita una ZAFAC con un buffer simmetrico di 150 m a cavallo del segmento di faglia certo (segmento orientale; FAC_a). In questo caso la disponibilità di chiare e documentate evidenze geologiche per questa faglia (FAC_a) consentono di ridurre le dimensioni raccomandate del buffer (400 m) a 150 m. La zona di attenzione (ZAFAC) rimanda obbligatoriamente a livelli di approfondimento specifici, propri del Livello 3 di ICMS (Gruppo di lavoro MS, 2008). Nell esempio relativo al livello 3 di MS (Fig. 3), i segmenti certi della faglia (FAC_a) sono stati investigati con un livello di significatività delle indagini massimo (Ind_1, 2, 3 e 4 di Tab. 2), pertanto si è ritenuto opportuno perimetrare i segmenti con la sola ZR FAC di 30 m asimmetrica (faglia normale rapporto letto:tetto = 1:4) ad esclusione del tratto NO del segmento della faglia più occidentale. Per tale segmento, infatti, le informazioni raccolte (rilevamenti geologici, indagini pregresse e quelle appositamente eseguite - Ind_1, 2 e 3 di Tab. 2) non sono sufficienti ad escludere la perimetrazione di una zona di suscettibilità (ZSFAC) così come fatto per gli altri segmenti, ma consentono di ridurre la dimensione del buffer, anche in questo caso asimmetrico, dal valore raccomandato di 160 m (Tab. 3) a 80 m (64 m + 16 m in Fig. 3). Per quanto riguarda il segmento incerto della faglia, è stato classificato come FAC_b ed è stata definita una zona di suscettibilità (ZSFAC) di ampiezza minima (Tab.3) pari a 160 m (130 m + 30 m in Fig. 3) asimmetrica (faglia normale rapporto letto:tetto = 1:4), in funzione delle informazioni disponibili sul segmento stesso (Ind_1, e 2 di Tab. 2). Fig. 2 Zona di Attenzione (ZA FAC) di faglia attiva e capace in una Carta delle Microzone Omogenee in Prospettiva Sismica (MOPS, Livello 1). 297

6 GNGTS 2013 Sessione 2.2 Fig. 3 Zona di Suscettibilità (ZSFAC) e Zona di Rispetto (ZR FAC) per faglia attiva e capace in una Carta di Microzonazione sismica (Livello 3). Conclusioni. Il tema della gestione del territorio in contesti urbani interessati da faglie attive e capaci è stato evidenziato a seguito del terremoto aquilano del 6 aprile 2009 manifestatosi con fagliazione di superficie nel centro abitato di Paganica (frazione dell Aquila). La mancanza di una chiara ed esplicita normativa in merito ha spinto il DPC a coordinare un gruppo di esperti che affrontassero il tema con approccio multidisciplinare (geologico, ingegneristico e di pianificazione). Sono state quindi redatte le Linee guida per la gestione del territorio in aree interessate da Faglie Attive e Capaci (FAC) con i seguenti obiettivi: aggiornare e integrare quanto stabilito per le FAC negli ICMS (Gruppo di lavoro MS, 2008) seguendo il processo di revisione e aggiornamento del documento di riferimento per gli studi di MS; definire una procedura standard per raccogliere accurate informazioni sul rischio derivato dalla presenza di FAC in funzione di differenti livelli di approfondimento delle informazioni disponibili; proporre criteri generali e procedure operative in coordinamento tra lo Stato, le Regioni e gli Enti Locali. Bibliografia Alquist Priolo Act; 2007: Fault-rupture hazard zones in California: Alquist Priolo earthquake fault zoning act with index to earthquake fault zones maps. Calif. Geol. Surv., Spec. Pub. 42, pp. 41. Bard P.Y., Czitrom G., Durville J.L; Godefroy P., Meneroud J.P., Mouroux P. and Pecker A.; 1995: Guidelines for Seismic Microzonation Studies. Delegation of Major Risks of the French Ministry of the Environment-Direction for prevention, Pollution and Risks, pp.50. Batatian D.; 2002: Minimum standards for surface fault rupture hazard studies. Salt Lake County Geologic Hazards Ordinance, available at: < 298

7 GNGTS 2013 Sessione 2.2 Boncio P., Galli P., Naso G. and Pizzi A.; 2012: Zoning Surface Rupture Hazard along Normal Faults: Insight from the 2009 Mw 6.3 L Aquila, Central Italy, Earthquake and Other Global Earthquakes. Bulletin of the Seismological Society of America, 102, , doi: / Falcucci E., Gori S., Peronace E., Fubelli G., Moro M., Saroli M., Giaccio B., Messina P., Naso G., Scardia G., Sposato A., Voltaggio M., Galli P. and Galadini F.; 2009: The Paganica fault and surface coseismic ruptures caused by the 6 April 2009 earthquake (L Aquila, central Italy). Seismological Research Letters, 80, Galli P., Galadini F. and Calzoni F.; 2005: Surface faulting in Norcia (central Italy): A paleoseismological perspective. Tectonophysics, 403, , doi /j.tecto Galli P. A., Giaccio B., Messina P., Peronace E. and Zuppi G. M.; 2011: Palaeoseismology of the L Aquila faults (central Italy, 2009, Mw 6.3 earthquake): implications for active fault linkage. Geophysical Journal International, 187, doi: /j x x Gruppo di Lavoro MS; 2008: Indirizzi e Criteri per la Microzonazione Sismica. Dipartimento della Protezione Civile e Conferenza delle Regioni e Province autonome; 3 vol. e 1 DVD. Ministry for the Environment New Zealand; 2003: Planning for the development of land on or close to active faults. A guideline to assist resource management planners in New Zealand. < planning-development-active-faults-dec04/index.html>. La Microzonazione Sismica di un sito UNESCO: il centro storico di San Gimignano (Siena) G. Peruzzi, E. Lunedei, D. Albarello, P. Pieruccini, D. Firuzabadì, F. Sandrelli, M. Coltorti, P.L. Fantozzi Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell Ambiente dell Università degli Studî di Siena Introduzione. Nell ambito del progetto della Regione Toscana Rischio Sismico negli Edifici Monumentali (RiSEM), è stata realizzata la microzonazione sismica (MS) del centro storico di San Gimignano (SI) e dell area circostante, secondo le prescrizioni degli Indirizzi e Criteri per la Microzonazione Sismica (ICMS; Gruppo di lavoro MS, 2008), recepiti dalla Regione Toscana per le attività di prevenzione del rischio sismico nel territorio regionale. Scopo del lavoro è stato l elaborazione di una carta della pericolosità sismica locale, utilizzabile a scopi di pianificazione territoriale. La particolare importanza di questo lavoro risiede nel fatto che il centro storico interessato è stato dichiarato Patrimonio UNESCO dell Umanità, grazie alle sue torri ed agli altri edifici di altissimo valore storico, artistico e culturale che ne fanno parte ( it/san-gimignano-il-centro-storico.html). Pur essendo la pericolosità di base non elevata, la presenza d un patrimonio edilizio di tale rilevanza rende assai alta la vulnerabilità e necessario un approfondito studio del rischio sismico, obiettivo del progetto RiSEM, di cui la MS qui descritta, è elemento indispensabile. Il modello geologico. Punto di partenza dello studio è stato la costruzione di un modello geologico di riferimento, realizzato, innanzitutto, attraverso la ricerca di quanto prodotto negli anni passati a riguardo dell area di studio (cfr. Bossio et al., 1995b), la raccolta delle indagini effettuate in passato e, soprattutto, un rilevamento geologico-geomorfologico di maggior dettaglio condotto ex-novo. Dal punto di vista geologico, il territorio di San Gimignano si colloca nel settore meridionale del bacino neogenico-quaternario della Val d Elsa, delimitato ad ovest dalla dorsale Medio Toscana e ad est dalla dorsale dei Monti del Chianti. Grazie al nuovo rilevamento ed alle informazioni pregresse raccolte, è stato possibile realizzare una nuova carta geologica-geomorfologica, corredata da sezioni e colonne stratigrafiche, dalle quali sono evidenti i rapporti laterali e verticali tra le formazioni affioranti nell area. La formazione più antica, e l unica litoide, è quella della Breccia di Grotti (Miocene superiore), che consiste in brecce calcaree di ambiente continentale. Su di essa si trovano le formazioni delle Argille Azzurre e delle Sabbie di San Vivaldo, entrambe del Pliocene superiore e di ambiente marino: solitamente le sabbie si trovano al di sopra, pur essendo presenti alternanze e passaggi laterali e verticali graduali. Più recenti (Pleistocene medio) sono i Calcareus Tufa, 299

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10 Trieste novembre 2013 Stazione Marittima ATTI Tema 2: Caratterizzazione sismica del territorio

11 32 Convegno Nazionale Atti - Tema 2: Caratterizzazione sismica del territorio Comitato organizzatore D. Slejko D. Albarello A. Argnani E. Del Pezzo M. Dolce M. Fedi P. Galli S. Grimaz E. Loinger L. Martelli A. Masi G. Naso R. Petrini L. Sambuelli G. Santarato E. Serpelloni S. Solarino U. Tinivella A. Vesnaver A cura di: D. Slejko, A. Rebez, A. Riggio, D. Albarello, M. Dolce, S. Grimaz, L. Martelli, A. Masi, G. Naso Con la collaborazione di: M. Bobbio, P. Giurco e L. Riosa Copertina: M. Sedmach Impaginazione e stampa: Mosetti Tecniche Grafiche, Trieste Finito di stampare nel mese di novembre 2013 ISBN collezione completa ISBN questo volume www2.ogs.trieste.it/gngts