Zona litosferica a doppio taglio svelata dalla microsismicità in una regione a lenta deformazione

Aug 21, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 21066 (2022) Citare questo articolo

Lo stile deformativo della litosfera continentale è una questione rilevante per la geodinamica e le prospettive di pericolosità sismica. Qui mostriamo la prima evidenza di due zone di taglio inverso ben distinte, a basso angolo e con immersione SW, dell’Italian Outer Thrust System nell’Italia centrale. Uno corrisponde alla prosecuzione verso il basso del Thrust Basale Adriatico con la sua maggiore strombatura e l'altro ad una struttura indipendente nascosta, illuminata ad una profondità compresa tra 25 e 60 km, per un'estensione longitudinale di ~ 150 km. Combinando informazioni geologiche con dati sismologici di alta qualità, sveliamo questa nuova configurazione e ricostruiamo un modello di faglia geometrico e cinematico 3D dettagliato del sistema compressivo, attivo dalla crosta superiore alle profondità del mantello superiore. Inoltre, riportiamo prove di volumi di deformazione coesistenti sottoposti a campi di stress ben distinti a diverse profondità litosferiche. Questi risultati forniscono vincoli fondamentali per una prossima discussione sul contesto geodinamico del sistema di piega e spinta appenninica come zona di subduzione superficiale o zona di taglio della litosfera intra-continentale.

Le faglie attive affioranti o vicine alla superficie possono propagarsi in profondità con diversi stili strutturali, ad esempio a pelle sottile o a pelle spessa. Possono penetrare o meno nel basamento, raggiungere la crosta inferiore e persino il mantello superiore lungo zone di taglio localizzate1,2,3. Queste configurazioni sono infine supportate dalle osservazioni della dislocazione dei riflettori della crosta profonda e del mantello superficiale e dai dati sui terremoti. Tuttavia, la definizione accurata dello stile di deformazione profonda e del suo legame con quello superficiale non è sempre semplice. Ciò è particolarmente difficile nel caso di livelli di sismicità bassi, mancanza di sistemi di monitoraggio adeguati e/o localizzazioni imprecise degli eventi sismici. Pertanto, caratterizzare la geometria e la cinematica di queste regioni è impegnativo, soprattutto in aree con bassi tassi di deformazione e spinte cieche onshore o offshore.

Nella cintura circum-mediterranea e alpina-ellenide, la compressione sismogenica avviene prevalentemente a profondità crostali (< 40 km; Bollettino ISC-EHB4) e con uno schema radiale degli assi P perpendicolari alle tendenze strutturali a lungo termine5 (Fig. 1a). A profondità comprese tra 40 e 70 km si osserva una sismicità subordinata sub-crostale su tutta la fascia6,7. Al contrario, non esiste una sismicità intermedia (70–300 km), ad eccezione della piana di Benioff al largo della Calabria e dell’Arco di Ellenide, dove la sismicità raggiunge rispettivamente ~ 600 e ~ 300 km8,9,10.

Quadro sismotettonico dell’Italia centro-orientale nel contesto mediterraneo. (a) Principali fasce di spinta e distribuzione degli assi P dei terremoti inversi/invertiti (M ≥ 3,0, profondità < 40 km) avvenuti nell'area del Mediterraneo nell'intervallo di tempo 1962–2016 (database World Stress Map5). (b) Bande di deformazione attive cinematicamente omogenee15 con assi P-T da una raccolta di meccanismi focali (intervallo di tempo 1968-2018, MW ≥ 3,5, profondità <40 km): A = estensione della crosta superiore, B = estensione della crosta media, C = contrazione della crosta inferiore; D = contrazione della crosta superiore, E = scorrimento della crosta medio-inferiore. Legenda: MAR = Dorsale Medio Adriatico. (c) Strutture estensionali e contrattili quaternarie e potenzialmente sismogeniche e domini tettonici nell'Italia centro-orientale. Sono inoltre riportati i terremoti storici e strumentali tratti dal Catalogo Parametrico dei Terremoti Italiani, CPTI15 v4.026,30 e dal Database Sismologico Strumentale e Parametrico Italiano ISIDe28. Le linee rosse spesse rappresentano il Thrust basale dell'Adriatico e la sua maggiore espansione (Near Coast Thrust, NCT) analizzati in questo articolo; le sottili linee rosse sono gli allargamenti minori dell'ABT. Le etichette rosse rappresentano i terremoti citati nel testo, e le stelle gialle i maggiori eventi avvenuti in tempo strumentale; i numeri sono relativi alle principali sequenze sismiche dell'area di studio. Legenda: 1 = Ancona 1972, MW 4,8; 2 = Porto San Giorgio 1987, MW 5,1; 3 = Faenza 2000, MW 4,9; 4 = Ancona 2013, MW 5,2.