Convenzione INGV-DPC

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1 Convenzione INGV-DPC Progetti sismologici scheda Unità di Ricerca ISMAR-BO Progetto S1 Titolo Studio srutturale e stratigrafico del sottosuolo dell arco ferrarese 1. Responsabile UR Nome: Andrea Cognome: Argnani Qualifica: 1º Ricercatore Ente/Istituzione: CNR, ISMAR, Via Gobetti 101, Bologna andea.argnani@ismar.cnr.it tel Breve CV Laurea con lode in Scienze Geologiche (1983), Universita di Bologna, MSc in Basin Evolution and Dynamics (1987) presso Royal Holloway College dell Universita di Londra (UK) con Ken McClay. Ricercatore al CNR dal 1988, ora primo ricercatore, dal 2001, all Istituto di Scienze Marine di Bologna. Si è occupato per più di venti anni di evoluzione tettonica, ricostruzioni cinematiche e geodinamica del Mediterraneo e dei mari italiani, focalizzandosi recentemente sulla tettonica attiva di aree selezionate nelle quali ha lavorato in collaborazione con sismologi e modellatori di maremoti. Attualmente si interessa allo studio della tettonica attiva al largo della Sicilia orientale, incluso lo Stretto di Messina e l instabilita del fianco orientale dell Etna, e nell Adriatico centro-meridionale. Ha scritto oltre 40 di articoli scientifici JRC, 10 articoli su libri internazionali, e ha presentato oltre 100 comunicazioni a congressi internazionali e nazionali. Ha inoltre contribuito come responsabile alla stesura del Foglio Profondo per la Cartografia Geologica Marina alla scala 1: dei Fogli, Ravenna, Venezia, Ancona, Pescara e Bari-Vieste. - 5 pubblicazioni significative relative ai temi di ricerca del progetto Argnani A., Armigliato A., Pagnoni G., Zaniboni F., Tinti S., Bonazzi C. (2012) - Active tectonics along the submarine slope of south-eastern Sicily and the source of the 11 January 1693 earthquake and tsunami. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 12, , doi: /nhess Argnani, A., G. Brancolini, C. Bonazzi, M. Rovere, F. Accaino, F. Zgur, and E. Lodolo (2009) - The results of the Taormina 2006 seismic survey: Possible implications for active tectonics in the Messina Straits. Tectonophysics, 476, Argnani A., Rovere M. and Bonazzi C. (2009) - Tectonics of the Mattinata Fault offshore south Gargano (southern Adriatic Sea, Italy): implications on active deformation in the foreland of the Southern Apennines. G.S.A. Bull., 121, Argnani A., Serpelloni E., C. Bonazzi C. (2007) - Pattern of deformation around the central Aeolian Islands: evidence from GPS data and multichannel seismics. Terra Nova, 19,

2 Serpelloni E., Vannucci G., Pondrelli S., Argnani A., Casula G., Anzidei M., Baldi P., Gasperini P. (2007) Kinematics of the Western Africa-Eurasia plate boundary from focal mechanisms and GPS data. Geoph. J. International, 169, Personale dell'ur Nominativo (Cognome e Nome) Qualifica Ente/Istituzione Giorni/Persona (personale non a carico del progetto) I anno Argnani Andrea I Ricercatore ISMAR-BO, CNR 80 Ligi Marco I Ricercatore ISMAR-BO, CNR 40 Gasperini Luca I Ricercatore ISMAR-BO, CNR 40 Del Bianco Fabrizio Assegnista ISMAR-BO, CNR 40 Martelli Luca Geologo Regione Emilia-Romagna 40 Riccardo Caputo Prof. Ass. Univ. Ferrara 40 Santarato Giuseppe Prof. Ass. Univ. Ferrara 40 Minarelli Luca Dottorando Univ. Ferrara 40 Stefani Marco Prof. Ass. Univ. Ferrara 40 Smporas Sotirios Assegnista Univ. Ferrara 40 Abu-Zeid Nasser Assegnista Univ. Ferrara 40 Bignardi Samuel Assegnista Univ. Ferrara 40 Manzi Vinicio Ricercatore Univ. Parma 20 Roveri Marco Prof. Ordinario Univ. Parma 20 Toscani Giovanni Ricercatore UNIPV 90 Seno Silvio Prof. Ordinario UNIPV 30 Bonini Lorenzo Assegnista UNIPV 60 Valensise Gianluca Dirigente di Ricerca INGV 30 Burrato Pierfrancesco Ricercatore INGV 30 Basili Roberto Primo Ricercatore INGV 30 D Ambrogi Chiara Ricercatore ISPRA 30 TBD 3. Descizione del contributo 3a. Versione italiana Assegnista di ricerca (a carico del progetto) 2 UNIPV 0 3a.1 Stato dell'arte I recenti terremoti che hanno colpito la zona tra Modena e Ferrara hanno causato notevole preoccupazione nell opinione pubblica in merito alla pericolosità sismica della Pianura Padana. La scarsa sismicità strumentale dell'area è caratterizzata da eventi profondi di

3 magnitudo relativamente bassa, mentre la sismicità storica suggerisce la presenza di alcune possibili sorgenti sismogenetiche relative all arco ferrarese, tuttavia spazialmente discontinue. La presenza, nove giorni dopo, di un secondo evento di grandezza paragonabile al primo terremoto, ma localizzato ca. 20 km piu a ovest, ha rivelato che la segmentazione delle faglie è un aspetto chiave del sistema di sovrascorrimenti dell arco ferrarese. I tempi di ricorrenza per i terremoti della Pianura Padana possono essere di vari secoli e anche il record storico offre una vsione solo parziale. Studi paleosismologici e geologici sono necessari al fine di stabilire il tempo di ricorrenza e, cosa forse più importante, per tentare di individuare l'entità dei segmenti che caratterizzano il sistema di sovrascorrimenti dell arco ferrarese. La lunghezza dei singoli segmenti, a condizione che rimangano tali nel tempo, può dare informazioni sul terremoto massimo potenziale. L'obiettivo del RU è quello di affrontare gli studi del sottosuolo a scale sia regionale sia locale al fine di caratterizzare il potenziale sismogenetico della struttura dell arco di Ferrara. Particolare attenzione sarà posta alla segmentazione delle faglie. verra anche utilizzata la modellazione analogica per tentare di riprodurre l evoluzione cinematica della deformazione. L'approccio è quello di integrare dati di sottosuolo, geologici e geofisici (in collaborazione con ENI), e studi di stratigrafia ad alta risoluzione dei sedimenti recente (in collaborazione con la Regione Emilia-Romagna Sismico) per caratterizzare il potenziale sismogenico dell arco ferrarese. 3a.2 Obiettivi i) identificare le strutture responsabili del terremoto del Maggi-Giugno 2012 ii) investigare la natura della possibile segmentazione delle faglie sismogeniche nel sottosuolo iii) tentare di stimare il numero e le dimensioni degli eventuali segmenti di faglia lungo l arco ferrarese iv) tentare di integrare dati di superficie e sottosuolo, a scala deiversa, per definire l attivita tettonica recente v) modellazione analogica dela deformazione dell arco ferrarese, sia a scala dell intera struttura sia a scala locale. 3a.3 Attività Le attivita previste nell ambito dell UR prevedono: 1) compilazione, filtrata a grande scale, dei dati geologici del sottosuolo padano per sviluppare un modello litologico semplificato da usarsi come input per la costruzione del modello di velocita crostale. 2) analisi dei dati del sottosuolo messi a disposizione presso Eni 3) acquisizione di profili di velocita Vs attraverso l anticlinale di Ferrara-Casaglia 4) acquisizione di un profilo che comprende sismica multicanale e Chirp lungo una via d acqua della pianura padana 5) interpretazione dei dati gelogico-geofisici acquisiti 6) interpretazione integrata dei dati di sottosuolo 7) costruzion dei modelli analogici basati sui vincoli provenineti dai dati del sottosuolo 3a.4 Metodologia - Interpretazione stratigrafico-strutturale di profili sismici commerciali e di pozzi per l esplorazione - Correlazioni stratigrafiche di dettagli di dati stratigrafici del primo sottosuolo - Acquisizione e interpretazione di profili di velocita Vs acquisiti col metodo HVSV - Acquisizione e interpretazione di un profilo sismico multicanale ad alta risoluzione 3

4 - Modellazione analogica in scala apposita per riprodurre le geometrie strutturali e stratigrafiche, individuate attraverso i dati del sottosuolo, e la loro evoluzione cinematica 3a.5 Cronoprogramma Fase I anno Semestre 1 2 compilazione, filtrata a grande scale, dei dati geologici del sottosuolo padano per sviluppare un modello litologico semplificato da usarsi come input per la costruzione del modello di velocita crostale. analisi dei dati del sottosuolo messi a disposizione presso Eni acquisizione di profili di velocita Vs attraverso l anticlinale di Ferrara-Casaglia.. acquisizione di un profilo che comprende sismica multicanale e Chirp lungo una via d acqua della pianura padana - - interpretazione dei dati gelogico-geofisici acquisiti interpretazione integrata dei dati di sottosuolo Analisi dei dati del sottosuolo per la derinizione dell assetto della modellistica anologica Modellistica analogica e nalaisi dei risultati 3b. English version (max 2 pagine) 3b.1 State of the art The recent earthquakes that stroke the area between Modena and Ferrara have rosen substantial public concern about the seismic hazard in the Po Plain. The sparse instrumental seismicity of the area was characterized by deep events of relatively low magnitude, whereas historical seismicity suggested a few possible seismogenic sources related to the Ferrara Arc, which are spatially largely discontinuous. The occurrence, nine days later, of a second event of magnitude comparable to the first earthquake, but located ca. 20 km apart, revealed that fault segmentaion is a key aspect of the thrust system underlying the Ferrara Arc. Recurrence time for the Po Plain earthquakes may be several 100s yr. and even the historical record can miss the whole picture. Palaeoseimological and geological studies are required in order to address the recurrence time and, perhaps most important, to attempt identifying the extent of the segments that characterize the thrust system of the Ferrara Arc. The length of individual segments, provided that they remain individual through time, can give information about the maximum potential earthquake. The aim of the RU is to address regional and local subsurface studies in order to help characterizing the seismogenic potential of the Ferrara Arc structure. Particular attention will be given to the occurrence of fault segmentation. Analogue modelling will be also performed to attempt a kinematic evolution of the deformation. 4

5 The approach is that of integrating subsurface geological and geophysical data (in collaboration with ENI) with high-resolution stratigraphy of the recentmost sediments (in collaboration with Regione Emilia-Romagna Seismic Survey). 3b.2 Goals i) identify the the strctures responsible for the May-June 2012 erathquake and define its geometry ii) investigate the nature of possible fault segmentation in the subdurface iii) attempt to estimate the number and extent of fault segments iv) attempt to integrate differente-scale surface and subsurface information to help defining the recent tectonic activity v) analogue modelling of the deformation of the Ferrara Arc, both at the scale of the whole structure and at local-scale. 3b.3 Activity (with timetable for each phase) The following activities will be carried out by the RU within the project: 1) Broadscale compilation of subsurface geological data so as to build a coarse lithological model to be used as input fo the definition of the crustal velocity model. 2) analysis of subsurface gelogical data made available by Eni E&P 3) acquisition of Vs velocity profiles across the Ferrara-Casaglia anticline 4) acquisition of a mulichannel and Chirp sonar profile along a water way that crosses the Ferrara Arc structure 5) interpretation of the geological and geophysical data 6) integrated interpretation of subsurface data 7) set up of the analogue modelling program after considering subsurface geological data 3b.4 Metodology - Structural and stratigraphical interpretation of commercial seismic profiles and well data - Detailed stratigraphic correlation of shallow subsurface stratigraphic data - Acquisition and interpretation of HVSR Vs velocity profiles - Acquisition and interpretation of a high-resolution multichannel seismic profile - Analogue modelling properly scaled to reproduce the key structural and stratigraphic geometries identified from subsurface data and their kinematic evolution. 3b.5 Timetable Phase I anno Semester 1 2 Broadscale compilation of subsurface geological data so as to build a coarse lithological model to be used as input fo the definition of the crustal velocity model analysis of subsurface gelogical data made available by Eni E&P acquisition of Vs velocity profiles across the Ferrara-Casaglia anticline acquisition of a mulichannel and Chirp sonar profile along a water way that crosses the Ferrara Arc structure - 5

6 interpretation of the geological and geophysical data integrated interpretation of subsurface data Subsurface data analysis, definition of the analogue models set-up Analogue modelling and related analysis 4a. Prodotti i) Compilazione dei dati geologici disponibili in letteratura per la costruzione del modelo di velocita crostale, n collaborazione con R INGV-BO. Responsabile: A. Argnani ii) Mappa dettagliata, ottenuta attraverso lo studio dei dati del sottosuolo, della geometria dei sovrascorrimenti e delle pieghe di alcuni settori selezionati dell arco ferrarese, con particolare attenzione alle segmentazioni delle strutture. Responsabile: A. Argnani iii) Profili superficiali di velocita Vs, acquisiti con la tecnica HVSR, e sezioni stratigrafiche del sottosuolo ad alta risoluzione attraverso l anticlinale di Ferrara-Casaglia. Responsabile: G. Santarato e M. Stefani iv) Profili sismici multicanale e Chirp acquisiti lungo vie d acqua della pianura padana che attraversano la struttura dell arco ferrarese. Responsabile: A. Argnani v) Modelli analogici della deformazione dell arco ferrarese. Responsabile; G. Toscani 4b. Deliverables i) Compilation of a geological data to be used as input for the crustal velocity model, in collaboration with RU INGV-BO. Responsible: A. Argnani ii) Detailed map of the geometry of thrust faults and folds for selected sectors of the Ferrara Arc structure, obtained from subsurface data, with special attention to structural segmentation. Responsible: A. Argnani iii) Shallow Vs profiles, acquired using the HVSR techniques, crossing the Ferrara- Casaglia anticline, and correlation of shallow subsurface, high-resolution stratigraphic profiles located across the Ferrara-Casaglia anticline. Responsible: G. Santarato and M. Stefani (UniFE) iv) High-resolution multichannel seismic profile along water ways that cross the Ferrara Arc structure. Responsible: A. Argnani v) Analogue modelling of deformation in the Ferrara Arc. Responsible: G. Toscani (UniPV) 5. Interazioni con altri Enti/Istituzioni Collaborazione con ENI E&P per consultare i dati del sottosuolo padano, consistenti in profili sismici e pozzi per l esplorazione. Collaborazione con la Regione Emilia-Romagna per l analisi stratigrafica dei dati del sottosuolo. 6. Possibili interazioni con altri Progetti DPC (indicare quali progetti) Interazione con le attivita del task a1 per la definizione del modello di velocita crostale. 6

7 Interazione con le attivita del task a2 per per definizione delle strutture attive del sottosuolo padano Interazione con le attivita del task b2 per la correlazione fra studi di sperficie e studi del sottosuolo. 7. Piano finanziario (in Euro) Categoria di spesa Importo previsto 1) Spese di personale ) Spese per missioni ) Costi amministrativi (solo per i responsabili di programma) 4) Spese per studi, ricerche ed altre prestazioni professionali ) Spese per servizi ) Materiale tecnico durevole e di consumo ) Spese indirette (spese generali) Totale