RETI GRAVIMETRICHE REGIONALI: LA RETE DI PRIMO ORDINE DELLA CAMPANIA. STATO DI AVANZAMENTO

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1 Grimaldi M. Dipartimento di Geofisica e Vulcanologia, Università di Napoli "Federico II" Largo S. Marcellino, Napoli RETI GRAVIMETRICHE REGIONALI: LA RETE DI PRIMO ORDINE DELLA CAMPANIA. STATO DI AVANZAMENTO RIASSUNTO Indagini gravimetriche di dettaglio per la definizione dei lineamenti strutturali eseguite in aree marginali e non dell Appennino Campano (Luongo et al., 988; Cubellis et al., 99; Brancaccio et al., 992; Carrara et al., 994; Cella et al., 993; Brancaccio et al., 994) hanno fatto sorgere la necessità di costituire una rete gravimetrica regionale di primo ordine allo scopo di poter usufruire di stazioni a gravità nota il più possibile vicino alle zone investigate. Questa iniziativa ne segue altre analoghe intraprese in varie regioni italiane, come per il Friuli (Gantar e Zanolla, 990), e può determinare un notevole impulso allo sviluppo delle ricerche geofisiche dell area campana costituendo, tra l altro, una base di riferimento per successivi studi sia geodetici che geodinamici. Viene illustrato, quindi, lo stato di avanzamento della rete gravimetrica della regione Campania. INTRODUZIONE Lo spunto di questo lavoro è nato da una collaborazione tra geofisici, geologi strutturali, geomorfologi e idrogeologi dei dipartimenti geomineralogici dell Università di Napoli Federico II. Ci avevano chiesto di determinare lo spessore di sedimenti alluvionali di alcune piane intramontane dell Appennino Meridionale. Spessore che aveva delle ripercussioni sul potere filtrante di dette alluvioni e quindi sulla potabilità, sulla qualità e sulla velocità di approvvigionamento di importanti sorgenti quali quelle di Caposele e Cassano Irpino che alimentano l Acquedotto Pugliese. Le indagini geofisiche approntate per questo fine sono state quella sismica a riflessione, quella geoelettrica e quella gravimetrica. Riguardo la prospezione gravimetrica, la stazione con gravità nota a cui riferire le misure che si andavano ad acquisire era quella di Napoli, distante diverse decine di km dalle aree in esame. Questo era un handicap in quanto i collegamenti tra la stazione di riferimento e l area di indagine richiedevano tempo, il che si ripercuoteva negativamente sulle risorse economiche disponibili. Il problema non sarebbe sorto se nelle vicinanze delle aree oggetto di studio vi fosse stata una stazione a gravità nota che potesse essere utilizzata come stazione di riferimento. Per cui ci si è chiesti: perché non istituire una rete di stazioni in modo da poter ovviare a questo problema? Lo scopo quindi di questo lavoro è quello di fornire stazioni con gravità nota, distribuite abbastanza omogeneamente sul territorio regionale, che siano di riferimento per successivi studi geodetici e geodinamici che si andranno ad effettuare in Campania. Il progetto per la realizzazione della rete gravimetrica di I Ordine della regione Campania si articola in due fasi, di cui la prima è stata già realizzata. Le prima fase ha previsto: i) la ricerca dette stazioni esistenti nell area regionale ii) la ricognizione sul terreno per la scelta dei siti iii) la materializzazione e la monumentazione delle stazioni iv) la simulazione della rete

2 La seconda fase, invece prevede: v) la verifica della costante strumentale vi) l effettuazione delle misure vii) l elaborazione dei dati e la compensazione della rete viii) il valore di gravità di ciascuna stazione. RICERCA DELLE STAZIONI ESISTENTI L indagine effettuata per individuare le stazioni gravimetriche esistenti in Campania ha tenuto conto sia della rete gravimetrica fondamentale italiana (Cunietti e Inghilleri, 955; Cannizzo et al., 978; Marson e Palmieri, 994) che delle varie reti locali (Berrino et al., 984; Berrino et al., 993; Cubellis et al., 989; Cubellis et al., 99). Il quadro emerso dall indagine è riportato in Fig.. Da una rapida analisi appare evidente che le stazioni sono molto concentrate nell area costiera delle province di Napoli e Caserta, mentre sono molto più rade nelle zone interne e nell area costiera della provincia di Salerno. Ed in particolare si osserva una forte concentrazione di stazioni nelle aree vulcaniche attive, Ischia, Campi Flegrei e Vesuvio, in cui le stazioni gravimetriche, contrassegnate con quadratini pieni, sono rimisurate periodicamente ai fini della sorveglianza vulcanica di dette aree (Berrino et al., 984; Berrino et al., 993; Cubellis et al., 989; Cubellis et al., 99; Cubellis et al., 993). Le stazioni presenti a Nord di Napoli e nella provincia di Caserta (triangolini) appartengono alla rete per lo studio della dinamica della Piana Campana (Luongo et al., 988; Cubellis et al. 989; Luongo et al., 989; Cubellis et al. 99). Le stazioni indicate con i circoletti appartengono ad una delle sei reti del progetto internazionale Peri-Tyrrhenian Deformation Geonet che prevede lo studio della geodinamica dell Italia Meridionale, Sicilia e Sardegna mediante metodiche geofisiche tra cui il GPS e la microgravimetria (D Argenio et al., 996). Quelle contrassegnate dal quadratino vuoto rappresentano le stazioni della rete gravimetrica fondamentale italiana istituita nella metà degli anni 50 (Cunietti M. e Inghilleri G., 955). Infine le stazioni di gravità assoluta sono denotate da una losanga (Cannizzo et al., 978; Berrino et al., 988). SCELTA DEI SITI Dopo aver effettuato la ricerca delle stazioni esistenti si è passati alla scelta dei siti delle stazioni. La scelta si è basata sul fatto di poter ricoprire abbastanza omogeneamente l intera area regionale. Sono stati privilegiati, quindi quei siti caratterizzati da una facile e rapida accessibilità. Inoltre, le stazioni sono state ubicate tutte presso strutture e manufatti che garantissero una certa stabilità nel tempo. Sono state scelte così 9 stazioni distribuite come in fig. 2. Tre di esse appartengono alle reti già esistenti come descritto in precedenza, più precisamente, le stazioni di Castelvolturno e di Cascano (la numero 2 e 3) fanno parte della rete per lo studio della dinamica della Piana Campana; mentre quella di Capaccio (n. 5) appartiene ad una rete del progetto internazionale Peri-Tyrrhenian Deformation Geonet. Per ogni stazione sono state determinate le coordinate geografiche dedotte dalle tavolette topografiche IGMI come riportate nella tabella. La scelta del sito della stazione di Capri (n. 9) è in via di realizzazione. Per ciascuna stazione è stata predisposta una scheda informativa che riporta tutte le informazioni utili per il rinvenimento e l utilizzo della stazione stessa. La fig. 3 illustra la scheda relativa alla stazione di Napoli. La scheda riporta i seguenti elementi: i) il nome della stazione, ii) la località con indicazione del manufatto in cui è allocata la stazione, iii) una monografia descrittiva del sito di misura,

3 iv) uno stralcio della carta topografica dell IGMI a scala : con indicazione del sito della stazione, v) le coordinate della stazione, vi) il valore della gravità in mgal, vii) lo schema della rete con evidenziazione della posizione della stazione nell ambito della rete stessa, viii) due foto: una generale riportante il manufatto su cui è allocata la stazione ed uno zoom illustrante la posizione dello strumento durante la misura. La stazione di riferimento (n. ) dell intera rete in un primo tempo individuata in quella di gravità assoluta di Napoli Dipartimento di Geofisica e Vulcanologia (φ= , λ=4 5 3, h=24 m) avente il valore di: ±0.004 mgal (Berrino et al., 988) si è dovuta spostare al piano sottostante in quanto il sito era poco affidabile. Il valore di gravità della nuova stazione, avente sempre le stesse coordinate ma h=20 m, è stato ottenuto effettuando una serie di collegamenti con quella precedente fino ad avere uno s.q.m. contenuto entro i ±5 µgal, valore più che accettabile dato che è uguale alla sensibilità dello strumento utilizzato (La Coste & Romberg mod. D 37). Il valore di gravità così ottenuto è risultato essere di ±0.005 mgal La nuova stazione è ubicata al centro di un pilastro di cemento, isolato dal pavimento, nel vano sottostante i laboratori di geofisica nel piano seminterrato del complesso di S. Marcellino, sede del Dipartimento di Geofisica e Vulcanologia (fig. 3). SIMULAZIONE DELLA RETE In una prima fase la geometria della rete era stata ideata in modo che ogni stazione fosse collegata con quelle adiacenti sì da formare circuiti triangolari (fig. 4). Inoltre erano stati previsti collegamenti lunghi quali -3, -7, -3 e 3-8 in modo che tutte le stazioni, eccetto la 7 (Vallo della Lucania), fossero collegate con quella di riferimento (Napoli) tramite 2 collegamenti. Questa procedura avrebbe consentito di ridurre il più possibile, tenuto conto della logistica della rete, l errore di propagazione sul valore di gravità di ciascuna stazione. Erano stati previsti quindi un totale di 45 collegamenti (linea intera) le cui lunghezze variavano da un minimo di 2 km (collegamento 2-3) ad un massimo di 36 km (collegamento 3-8). Escludendo i collegamenti marittimi con Capri (9) la somma complessiva della lunghezza dei collegamenti superava i 2200 km. Considerando che ogni collegamento dovrebbe essere effettuato al minimo tre volte, la distanza complessiva da percorrere avrebbe superato i 6600 km. Effettuando una simulazione della compensazione della rete col metodo dei minimi quadrati, attribuendo i pesi in funzione della distanza delle stazioni, è stato però visto che, eliminando alcuni collegamenti ridondanti oppure lunghi e scomodi dal punto di vista della percorribilità (linee tratteggiate), quali il 5-7, il 2-4, il 4-0, l -7, l -3, l -2, il 2-9, il 3-8, il 5-6 e il 6-7, la precisione della rete risultava essere contenuta nei 0 µgal. Nella tabella 2 viene riportato il risultato della compensazione effettuata considerando tutti i collegamenti (45) e quella ridotta a 35 collegamenti; i valori sono espressi in mgal. BIBLIOGRAFIA Berrino G., Corrado G., Luongo G., Toro B., 984. Ground deformation and gravity changes accompanying the 982 Pozzuoli uplift. Bull. Volcanol., vol. 47-2,

4 Berrino G., Cannizzo L., Cerutti G., Corrado G., 988. Nuove misure assolute di gravità nell Italia Meridionale. Atti del 7 Convegno Annuale GNGTS, vol. II, Berrino G., Coppa U., De Natale G., Pingue F., 993. Recent geophysical investigation at Somma- Vesuvio volcanic complex. J. Volcanol. Geotherm. Res., 58, Brancaccio L., Fiume M.G., Grimaldi M., Rapolla A., Romano P.; 992. Indagini gravimetriche applicate alla definizione di strutture sepolte in due aree marginali della Piana Campana. Atti dell Convegno Annuale del GNGTS, vol. II, Brancaccio L., Fiume M.G., Grimaldi M., Rapolla A., Romano P.; 994. Analisi gravimetrica e geomorfologica della valle del torrente Solofrana e considerazioni sulla sua evoluzione quaternaria. Geogr. Fis. Dinam. Quat., 7, Cannizzo E., Cerutti G., Marson I., 978. Absolute gravity measurements in Europe. Il Nuovo Cimento C,, Carrara E., Cella F., D Emilio V., Fedi M., Fiume M.G., Florio G., Grimaldi M., Patata L., Rapolla A., Roberti N.; 994. Indagini geoelettriche e gravimetriche nella conca di Laceno (AV). Lavoro presentato al 3 Convegno annuale del GNGTS, Roma novembre 994. Cella F., Fedi M., Fiume M.G., Florio G., Grimaldi M., Rapolla A.; 993. Indagini geofisiche nella conca del Laceno. Atti del 2 Convegno Annuale del GNGTS, vol. II, Cubellis E., Del Gaudio C., Grimaldi M., Ricco C., Luongo G., 989. La rete gravimetrica per il controllo della dinamica della Piana Campana. Osservatorio Vesuviano Pubbl. /89. Cubellis E., Del Gaudio C., Ferri M., Grimaldi M., Obrizzo F., Ricco C., Luongo G.; 99. Gravity anomalies in the Campanian Plain (Southern Italy) and their volcano-tectonic implications. Acta Vulcanologica,, Cubellis E., Del Gaudio C., Ferri M., Obrizzo F., Ricco C., Luongo G.; 993. Levelling and gravimetric survey in the Phlegrean Fields caldera: Monteruscello-Pozzuoli-Napoli proflie. Acta Vulcanologica, 3, Cunietti M., Inghilleri G., 955. La rete gravimetrica fondamentale italiana. Memorie della Commissione Geodetica Italiana, n. 8. D Argenio B., Carmignani L., Catalano R., Ferranti L., Grimaldi M., Marsella E., Pappone G., Rapolla A., Zuppetta A.; 996. Tettonica attiva e assetto strutturale dell Appennino Meridionale: monitoraggio di aree selezionate mediante GPS e microgravimetria. VI Conferenza Scientifica Annuale sulle attività di ricerca dei Dipartimenti. De Frede, Napoli, pp Gantar C., Zanolla C., 990. First order gravity net for the survey of the Friuli-Venezia Giulia Region (Northern Italy). Boll. Geof. Teor. Appl., vol. XXXII, n. 25, Luongo G., Ferri M., Cubellis E., Grimaldi M., Obrizzo F.; 988. Struttura superficiale della Piana Campana: interpretazione del profilo Garigliano-Campi Flegrei. Atti 7 Convegno annuale GNGTS; Luongo G., Cubellis E., Del Gaudio C., Ferri M., Grimaldi M., Obrizzo F., Ricco C.; 989. Livellazioni e misure gravimetriche per il controllo dei movimenti lenti del suolo nelle aree esterne alla caldera flegrea. Boll. GNV-CNR, 5, Marson I., Palmieri F., 994. Rete gravimetrica italiana: stato dell arte e prospettive future. Boll. Geod. Scienze Aff., anno LIII, n. 2, Testo controllato dal Prof. M. Fedi.

5 Stazioni Località φ ( ' ") λ ( ' ") h (m) Napoli Dip. Geof. Vulcanol Castelvolturno Chiesa SS. Annunziata Cascano Chiesa S. Erasmo Casagiove Chiesa S. Michele A Piedimonte Matese Chiesa S. Marcellino Benevento Cimitero Ariano Irpino Chiesa S. M. Loreto Avellino Cimitero S. Angelo d. Lombardi Chiesa S. Marco Pompei Ingresso Scavi Meta Bas. S. Maria del Lauro Salerno Cimitero Battipaglia Cimitero Buccino Stazione FF SS Capaccio Ch. Maria SS del Granato Padula Certosa di S. Lorenzo Vallo d. Lucania Ch. S. Maria della Vittoria Policastro Bussentino Cattedr. Maria SS Assunta Capri Tabella riassuntiva delle stazioni della rete gravimetrica

6 stazione n=45 n=35 Napoli Castelvolturno ± ± Cascano ± ± Casagiove ± ± Piedimonte M ± ± Benevento ± ± Ariano Irpino ± ± Avellino ± ± S. Angelo L ± ± Pompei ± ±0.004 Meta ± ± Salerno ± ± Battipaglia ± ± Buccino ± ± Capaccio ± ± Padula 89.8± ± Vallo d. Lucania ± ± Policastro B ± ± Capri ± ±0.00 Tabella 2. Risultati ottenuti in seguito alla simulazione della Rete della Campania. n: numero di collegamenti. I valori sono espressi in mgal

7 Cascano Minturno Sparanise Mondragone Castelvolturno Taverna Spartimento Aversa Capua Benevento Taverna Melito N Ischitella Licola Quarto Napoli Oss. Astr. Nusco Napoli DGV O.V. Angri S. Mango Piemonte 0 30 km Eboli Auletta Capaccio S. Angelo a Fasanella gravità assoluta ( ) Rete PTDG Project (995) Rete Piana Campana (988) Sorveglianza Vulcani attivi napoletani Rete Gravimetrica Fondamentale (955) Fig.. Stazioni gravimetriche esistenti in Campania precedenti all istituzione della rete.

8 RETE GRAVIMETRICA DI PRIMO ORDINE DELLA CAMPANIA Napoli 2 Castelvolturno 3 Cascano 4 Casagiove 5 Piedimonte Matese 6 Benevento 7 Ariano Irpino 8 Avellino 9 S. Angelo d. Lombardi 0 Pompei 5 Capaccio Meta 6 Padula 2 Salerno 7 Vallo d. Lucania 3 Battipaglia 8 Policastro Bussentino 4 Buccino 9 Capri N 0 30 km 6 8 Fig. 2. Stazioni della rete gravimetrica della Campania.

9 Rete gravimetrica della Campania di I Ordine Stazione: NAPOLI Località: Dipartimento di Geofisica e Vulcanologia Monografia: Al centro del pilastro di cemento nel vano sottostante i laboratori di geofisica al di sotto del piano terra dell'edificio. Coordinate Lat ' 48" Long. 4 5' 3" Quota (m) 20 mappa g= mgal m pilastro N foto zoom 2 m scale Fig. 3. Scheda monografica della stazione di riferimento della rete (Napoli, Dip. Geofisica e Vulcanologia).

10 RETE GRAVIMETRICA DI PRIMO ORDINE DELLA CAMPANIA Napoli 2 Castelvolturno 3 Cascano 4 Casagiove 5 Piedimonte Matese 6 Benevento 7 Ariano Irpino 8 Avellino 9 S. Angelo d. Lombardi 0 Pompei 5 Capaccio Meta 6 Padula 2 Salerno 7 Vallo d. Lucania 3 Battipaglia 8 Policastro Bussentino 4 Buccino 9 Capri N 0 30 km Fig. 4. Rete gravimetrica di primo ordine della Campania con indicazione dei circuiti e della lunghezza approssimata dei singoli collegamenti. In tratteggio sono riportati i collegamenti che possono non effettuarsi come dedotto dalla simulazione.