Flegrei. L area si estende con orientamento O-E per circa 2 Km tra i promontori di Monte di Procida e di Capo Miseno. Questo lavoro di Tesi è
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- Massimiliano Massa
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1 Introduzione Le aree vulcaniche sono spesso caratterizzate da una stratigrafia del sottosuolo complessa e, quindi, dalla presenza di rilevanti variazioni orizzontali e verticali nella geometria e nelle caratteristiche fisiche degli strati. A causa di questa eterogeneità, le tecniche tradizionali di prospezione sismica spesso non danno buoni risultati. I metodi sismici convenzionali di investigazione del sottosuolo (come le prospezioni classiche a rifrazione o il metodo down-hole) si basano su modelli del terreno costituiti da strati regolari e con proprietà elastiche costanti e, di conseguenza, soffrono della presenza di variazioni laterali e di inversioni di velocità. Scopo di questo lavoro di Tesi è stato quello di confrontare in un area vulcanica due metodologie d indagine sismica, la tomografia sismica e la sismica a rifrazione, identificando le unità sismostratigrafiche superficiali da correlare ai caratteri geologici e stratigrafici della zona in esame. L area sottoposta ad indagine è l area di Miliscola, posta ai margini della Caldera dei Campi Flegrei, a S-W di Napoli. Tale scelta è avvenuta in quanto questa area è caratterizzata dalla presenza di depositi superficiali sedimentari alternati a depositi piroclastici, in cui ci si può aspettare, quindi, la presenza di eterogeneità laterali. L acquisizione di profili sismici a rifrazione in quest area è avvenuta nell ambito del Progetto INGV-OV V3 / Sottoprogetto V3_2 Campi Flegrei, che ha lo scopo di determinare la struttura superficiale delle aree ai bordi della caldera flegrea. Miliscola è situata, infatti, nella parte sud-occidentale dei Campi 3
2 Flegrei. L area si estende con orientamento O-E per circa 2 Km tra i promontori di Monte di Procida e di Capo Miseno. Questo lavoro di Tesi è iniziato innanzitutto con la scelta dell ubicazione del profilo, che è stato realizzato in un area di proprietà della Marina Militare, con un orientazione E-W, adiacente ad un lago costiero. Poi è stata eseguita l acquisizione dei dati sismici,con l utilizzo di una sorgente di tipo minibang, geofoni verticali, sismografi Geode in configurazione modulare. I dati registrati sono stati elaborati con tecniche di sismica a rifrazione classica e tomografia sismica, allo scopo di ottenere una sezione sismica da interpretare geologicamente ed un tomogramma del sottosuolo per mettere in evidenza eventuali variazioni laterali di velocità o inversioni di velocità con la profondità. I risultati ottenuti con entrambe le metodologie sono stati confrontati con dei sondaggi effettuati nel porto di Miseno(Insinga et al. 2002) ad una distanza di circa 300m dal nostro profilo. 4
3 CAPITOLO 1 : Inquadramento geologico strutturale Prima di descrivere in maniera dettagliata l area di studio è opportuno fare un breve inquadramento geologico strutturale della Caldera dei Campi Flegrei, posta a S-O di Napoli. Miliscola è situata, infatti, nella parte sud-occidentale di questo campo vulcanico che è la massima espressione del vulcanismo attivo del Mediterraneo. 1.1 Campi Flegrei La depressione dei Campi Flegrei (CCF) è l elemento strutturale principale dei Campi Flegrei (CF); è una caldera complessa (nested caldera) (Orsi et al., 1992, 1996) con un diametro di circa 14 Km (Rittman 1950), ed una morfologia molto articolata come rappresentato in figura 1.1. L attività vulcanica inizia intorno a anni fa, sull isola di Ischia e successivamente sull isola di Procida, mentre le manifestazioni relative ai CF veri e propri sono avvenute successivamente, probabilmente in ambiente sottomarino. Le lave eruttate in ambiente subaereo, che costituiscono il monte su cui sorge l acropoli greca di Cuma, sono la testimonianza di una progressiva emersione. La CCF è una struttura risultante, rispettivamente, dai due maggiori collassi relativi alle eruzioni dell Ignimbrite Campana ( anni fa) e del Tufo Giallo Napoletano ( anni fa). L eruzione dell Ignimbrite Campana ha prodotto depositi che ricoprono tutta la Campania con spessori fino ad oltre 100 metri e arriva ai primi versanti dell Appennino fino a quote di metri. L IC è il deposito 5
4 piroclastico a più alta magnitudo dell area Campana. Durante tale eruzione furono emessi, da un centro ubicato nei Campi Flegrei, circa 150 km 3 di magma di composizione da trachitica a trachifonolitica, che ricoprirono un'area di circa km 2 (Civetta et al., 1997). Figura.1.1. Carta geologica-strutturale dei Campi Flegrei (Orsi et al.) 6
5 Questa eruzione è avvenuta, secondo Rosi et al. (1983,1985,1995) e Rosi e Sbrana (1987), lungo una frattura anulare che coincide con il bordo degli attuali Campi Flegrei. Secondo Lirer et al. (1987), la frattura eruttiva abbracciava un area più ampia, giungendo fino al golfo di Napoli. Di Girolamo (1970), Barberi et al. (1984) e Di Girolamo et al. (1984) hanno proposto come area sorgente una frattura allineata in direzione NO-SE, localizzata a nord di Napoli, mentre Scandone et al. (1991) hanno suggerito una direzione NE-SO situata nella depressione di Acerra. L'attribuzione all'ignimbrite Campana di una serie di depositi piroclastici affioranti lungo i margini dei Campi Flegrei, è stata a lungo oggetto di dibattito scientifico (Lirer et al., 1991; Perrotta e Scarpati, 1994; Rosi et al., 1996). In base alla posizione stratigrafica, alle caratteristiche tessiturali, e sulla base dei dati petrologici ed isotopici, Civetta et al. (1996 b) hanno potuto attribuire all'eruzione dell Ignimbrite Campana tutti i depositi di breccia ed i tufi affioranti lungo l'allineamento Camaldoli- Poggioreale. L eruzione del Tufo Giallo Napoletano è il secondo più importante evento eruttivo dell area Campana, ed ha assunto un carattere variabile da freatopliniano a freatomagmatico (Orsi et al.,1991,1992,1995; Wohletz et al.,1995). Rittmann(1950) riteneva che tutti i depositi di TGN affioranti nei Campi Flegrei e nella città di Napoli fossero il risulato di differenti eruzioni. Rosi et al. (1983), e Rosi e Sbrana (1987) concordano con Rittmann, mentre altri autori (Lirer e Munno,1976 e di Girolamo et al. (1984) ritengono che almeno i depositi di Tufo Giallo Napoletano che si trovano vicini al bordo dei Campi Flegrei, all interno e all esterno della depressione, siano stati emessi da un unica eruzione, cui sarebbe 7
6 legato anche il collasso dell area. Secondo Lirer et al., 1987, dopo questa eruzione, la parte centrale dei Campi Flegrei collassò inesorabilmente formando la caldera flegrea strictu sensu. Il volume stimato per il Tufo Giallo è dell ordine dei Km 3, con una composizione che va da alcalitrachitica a latitica (Scarpati et al., 1992). L area totale coperta dal tufo è stata stimata in circa 1000 Km 3. Il TGN è stato ritrovato nell area Napoletano-flegrea, nella Piana Campana, e sui versanti dell Appennino. Sebbene il verificarsi di un collasso calderico sia comprovato dalle stesse caratteristiche sedimentologiche e chimiche del TGN, il bordo della caldera non è visibile in affioramento. La sola evidenza morfologica, visibile nella parte continentale della caldera, è data dal versante occidentale ad alto angolo della collina di Posilipo (Fig. 1.2), che probabilmente, rappresenta l'evoluzione morfologica di una scarpata di faglia prodottasi durante il collasso calderico. Figura 1.2. Immagine del bordo calderico visto da Pozzuoli 8
7 La maggior parte del bordo calderico può essere ricostruita sulla base della distribuzione dei centri eruttivi più recenti del TGN, sulla base dell'andamento di superfici di abrasione marina di età nota nella parte sommersa dei Campi Flegrei (Pescatore et al., 1984), e sulla base delle interpretazioni di perforazioni superficiali e profonde. Figura.1.3. Carta strutturale schematica della caldera dei Campi Flegrei. Nell inserto ci sono i diagrammi relativi alle faglie e fratture rilevate nell area centro-orientale della caldera del TGN: a) diagramma polare; b) diagramma a rose. F1: strutture orientate in direzione 45 E; F2: strutture orientate in direzione (M. A. Di Vito et al. 1991) 9
8 I risultati degli studi di M. A. Di Vito et al. (1999) hanno dimostrato che negli ultimi anni il vulcanismo è stato concentrato in tre epoche di intensa attività separate da periodi di quiescenza (Fig.1.4). Figura.1.4. Quadro temporale dell'attività vulcanica ai Campi Flegrei negli ultimi 15 ka (Di Vito et al.,1999) 10
9 La durata delle epoche di attività variò fra i 400 e i 2500 anni. In tutte le epoche la frequenza media delle eruzioni è stata molto simile. Sembra che il vulcanismo e la quiescenza siano stati strettamente relazionati alla deformazione della caldera. Gli autori sono risaliti alla posizione delle strutture attive, che hanno favorito la risalita di magma in superficie, attraverso la distribuzione areale degli eventi eruttivi durante le tre epoche. Durante la I e la II epoca i magmi sarebbero arrivati in superficie attraverso tutte o parte delle faglie marginali della caldera del TGN. Fra la II e la III epoca ci fu un cambiamento nel regime di stress all interno della caldera. Prima dell inizio della III epoca, il terrazzo de La Starza, che fu sollevato con diversi gradi di risorgenza, che determinarono periodi di alternanza fra sommersione ed emersione, emerse definitivamente. Figura.1.5. Sezione geologica della CCF con direzione SO-NE. 11
sismicità di bassa energia, da attività fumarolica ed idrotermale e, nel caso dei Campi Flegrei e di Ischia, da deformazioni del
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