USO DELLE INDAGINI HVSR PER LA DEFINIZIONE DELLA PALEOMORFOLOGIA SEPOLTA DELLA PIANA COSTIERA IONICA LUCANA

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1 Bibliografia Berryhill J. R.; 1979: Wave-equation datuming, Geophysics, 44, Da Cruz Pestana R. & Botelho M. A. B.; 1997: Migration of ground-penetrating radar data with simultaneous topographic correction, Revista Brasileira de Geofisica, 15, 1, (in Portoghese). Goodman D., Nishimura Y., Hongo H., Higashi N. & Inaoka H.; 2005: Introduction to GPR static-tilt corrections, Proc. of the 6th International Conference on Archaeological Prospection, September 2005, Rome, Goodman D., Nishimura Y., Hongo H. & Higashi N.; 2006: Correcting for topography and the tilt of Ground-Penetrating Radar antennae, Archaeological Prospection, 13, Jol H. M. (editor); 2009: Ground Penetrating Radar: theory and applications, Elsevier Science, Amsterdam, The Netherlands, pp. 524, ISBN: Lehmann F. & Green A. G.; 2000: Topographic migration of georadar data: implications for acquisition and processing, Geophysics, 65, 3, Pipan M., Forte E., Dal Moro G., Sugan M., Gabrielli P. & Finetti I.; 2003: Interpretive migration velocity analysis with applications to GPR, Extended Abstracts of EAGE-SEG research workshop, 31 August - 4 September 2003, Trieste, Italy, USO DELLE INDAGINI HVSR PER LA DEFINIZIONE DELLA PALEOMORFOLOGIA SEPOLTA DELLA PIANA COSTIERA IONICA LUCANA A. Grippa 1, M. Bianca 2, A. Cilumbriello 1, M.R. Gallipoli 3, M. Mucciarelli 2, L. Sabato 1, M. Tropeano 1 1 Dipartimento di Geologia e Geofisica, Università di Bari 2 DiSGG, Università della Basilicata, Potenza 3 IMAA-CNR, Tito Scalo (PZ) Il tratto costiero ionico della Basilicata si sviluppa prevalentemente lungo il settore sud-orientale dell Avanfossa Bradanica (Fig. 1) ed è caratterizzato, dal punto di vista geologico-geomorfologico, dalla presenza di una successione di superfici terrazzate degradanti verso mare (Amato et al., 1997; Bianca e Caputo, 2003), di cui l attuale piana costiera rappresenta la superficie topograficamente meno elevata e di più recente formazione. La piana costiera rappresenta il top di una successione ghiaioso-sabbioso-limosa del Pleistocene superiore - Olocene depositatasi durante l ultimo periodo post-glaciale in discordanza sulle sottostanti argille azzurre del Pleistocene. Allo scopo di ricostruire un modello 3-D di questo contatto stratigrafico, che rappresenta la paleomorfologia sviluppatasi nel corso dell abbassamento del livello marino würmiano, è stata effettuata una campagna di indagine HVSR lungo i circa 20 km di costa ionica della Basilicata comprendenti le foci dei fiumi Fig. 1 Inquadramento tettonico regionale del tratto costiero ionico lucano investigato (nel riquadro). La linea tratteggiata con i triangoli rappresenta il fronte sepolto della catena appenninica. 704

2 Fig. 2 Carta dell andamento delle isobate relative alla superficie sommitale delle argille azzurre pleistoceniche. Cavone, Basento e Bradano. Sono state effettuate 126 misure distribuite su di una superficie di circa 90 km 2 (Fig. 2). Il tempo di acquisizione del dato ad ogni stazione di misura è stato di 16 minuti con una frequenza di campionamento di128 Hz. I dati acquisiti sono stati analizzati attraverso un programma per l inversione delle curve HVSR (il ModelHVSR), che consente di ricavare lo spessore degli strati a partire dalle loro frequenze di risonanza (Herak, 2008). Per l inversione delle curve sperimentali HVSR, questo programma necessita di un modello iniziale del sottosuolo. In questo caso, i dati utilizzati per la creazione del modello di partenza provengono sia da stratigrafie di det- 705

3 Fig. 3 Sezione stratigrafica relativa al punto prova, grafico Vs profondità e modello a tre strati del sottosuolo. taglio, sia da down-hole eseguiti nei fori dei sondaggi disponibili, ed il modello iniziale elaborato è a tre strati (Fig. 3). L attendibilità del modello di sottosuolo iniziale utilizzato per l inversione delle curve HVSR sperimentali è stata verificata utilizzando la curva HVSR sperimentale acquisita in corrispondenza di un punto prova in cui stratigrafia e dati di down-hole erano già noti. In Fig. 3 è rappresentata la sezione stratigrafica relativa al punto prova affiancata ad un grafico Vs - profondità riportante i dati inerenti il modello di sottosuolo iniziale e finale. In Fig. 4 sono riportate tre curve HVSR relative al punto prova. Con la linea continua è indicata la curva HVSR sperimentale (come restituita dal tromografo digitale), con la linea tratto punto è indicata la curva HVSR del modello di sottosuolo iniziale ed, infine, con la linea punteggiata è rappresentata la curva HVSR che meglio si adatta ai dati sperimentali dopo 3 x 5000 iterazioni del modello iniziale. Nel modello di sottosuolo finale (Fig. 3), la profondità massima del terzo strato coincide con la maggiore discontinuità presente a livello stratigrafico, ossia il contatto tra le argille sovraconsolidate 706

4 (Pleistocene) e lo strato ghiaioso (Pleistocene - Olocene). La buona corrispondenza tra la curva HVSR sperimentale e la curva HVSR del modello finale (Fig. 4) dimostra come i dati del modello di sottosuolo finale riportati in Fig. 3 siano quelli che da un punto di vista geofisico spiegano meglio la situazione geologica del sottosuolo. Le profondità massime dello strato 3, ottenute dall inversione delle curve HVSR dei 126 punti di misura, sono state utilizzate per la realizzazione di una carta delle isobate (Fig. 2). Durante la fase di elaborazione della carta si è assunto che tutte le profondità massime dello strato 3 coincidono con la parte sommitale delle argille pleistoceniche. Dalla Fig. 2 si evince che il top delle argille pleistoceniche presenta una morfologia piuttosto irregolare, con le aree maggiormente depresse disposte lungo la direzione degli attuali assi vallivi. Anche le velocità delle onde S, ottenute dai modelli finali di sottosuolo, sono state utilizzate per la realizzazione di un profilo verticale delle velocità lungo una sezione orientata NE-SW (Fig. 5a). Tale sezione è stata affiancata ad una sezione geologica (Fig. 5b) ottenuta attraverso la correlazione di log stratigrafici (Gallicchio et al., 2008). Dal loro confronto appare chiaro che in prossimità dei massimi spessori dei depositi olocenici che riempiono le paleoincisioni, le onde S subiscono un rallentamento. Dall analisi geologica dei dati di sottosuolo, è possibile ipotizzare che l irregolarità morfologica del top delle argille pleistoceniche, messa in risalto dall analisi delle curve HVSR, sia dovuta all incisione operata dai fiumi durante l ultimo massimo glaciale, quando il livello marino stazionava a una quota di -120m. Inoltre, la diminuzione della velocità delle onde S è spiegabile con un maggiore spessore e una minore compattazione dei sedimenti olocenici in corrispondenza delle paleoincisioni. La distribuzione non casuale delle profondità degli strati e delle velocità delle onde S nell area investigata, dimostra che l inversione Fig. 4 HVSR relative al punto prova. 707

5 Fig. 5 a) sezione verticale relativa all andamento delle Vs; b) sezione geologica della piana metapontina. L ubicazione delle tracce di sezione è mostrata in Fig. 2. delle curve HVSR, se associata a dati geologici preesistenti, può fornire dati aggiuntivi per la caratterizzazione geologico-geofisica del sottosuolo. Bibliografia Amato A., Belluomini G., Cinque A., Manolio M., Ravera F.; 1997: Terrazzi marini e sollevamenti tettonici quaternari lungo il margine ionico dell Appennino Lucano. Il Quaternario, 10(2), Bianca M., Caputo R.; 2003: Analisi morfotettonica ed evoluzione quaternaria della Val d Agri, Appennino meridionale. Il Quaternario, 16(2), Gallicchio S., Cilumbriello A., Grippa A., Sabato L., Bertini A., Calcagnile L., Maiorano P., Quarta G., Ricci M.; 2008: Metaponto coastal plain. In: Pre- Congress Field Trip Guide Plio-Pleistocene stratigraphic and tectonic evolution of the Southern Italy foredeep: key examples from South Apennines front and Bradanic trough (Basilicata Region), Bari settembre 2008, 122 pp. Herak M.; 2008: ModelHVSR A Matlabs tool to model horizontal-to-vertical spectral ratio of ambient noise. Computers & Geosciences, 34,