Rilasciato il primo prodotto (provvisorio) dell'European Ground Motion Service con i dati dei satelliti INSAR Sentinel-1 dell’ESA di quasi tutta Europa

Oggi è stato rilasciata agli utenti una prima versione non definitiva del primo dei tre prodotti dell'European Ground Motion Service (EGMS), ottenuto con le elaborazioni delle immagini inviate a terra dai satelliti INSAR Sentinel-1 dell’ESA, quello che evidenzia la componente orizzontale. L'intero portafoglio di prodotti dovrebbe diventare disponibile a fine giugno 2022. Una conquista importante per i geologi e per tutti coloro che si occupano delle caratteristiche e delle dinamiche del territorio. 

Un satellite InSAR

BREVE STORIA DELLA TECNICA InSAR. L’uso dei satelliti InSAR è iniziato da circa 30 anni e la sua utilità è ben nota: il sistema fu presentato nel 1989 (Gabriel et al, 1989), mentre la prima immagine InSAR di un terremoto è stata la misura dello spostamento associato al terremoto di Landers, California (USA) nel 1992 tramite la produzione di un interferogramma ottenuto sfruttando due immagini dell’appena lanciato ERS-1 (European Remote Sensing satellite), il primo satellite per lo studio della Terra equipaggiato con un sensore SAR (Massonet et al, 1993). 

All’inizio gli studi venivano condotti esclusivamente con lo studio degli interferogrammi, mappe in cui si evidenzia la differenza della distanza dal satellite dei pixel in cui è suddivisa l’area in due immagini, possibilmente consecutive (Canuti et al, 2004). Oggi fare gli interferogrammi non è difficile (ci sono riuscito anche io…!). Poi sono arrivati i Persistent Scatterers (Ferretti et al, 2003), punti che in una serie di immagini radar che coprono la stessa area danno sempre la stessa risposta e di cui si misura in tutte le immagini la distanza dal satellite, ottenendo la storia deformativa del punto. La tecnica dei Persistent Scatterers (PS) è interessante perché i bersagli “naturali” sono edifici, piazzali, speroni rocciosi etc etc, insomma per una analisi speditiva di area vasta ce ne sono tantissimi (quasi un milione per orbita nella sola Toscana). I centri abitati possono essere coperti in maniera ottimale, mentre al contrario aree boscate e campi coltivati offrono poche possibilità. Al primo algoritmo di Ferretti et al (2001) ne sono seguiti diversi altri, di cui alcuni, come il primo, di produzione italiana (SBAS, SPINUA). Nel quadro del programma Copernicus la sorveglianza Radar del territorio è stata presa talmente sul serio che il primo Sentinel (Sentinel-1) è proprio un satellite InSAR, nato proprio in prospettiva di attivare dei ground motion service di vasti territori

InSAR viene usato per la sorveglianza di subsidenza, frane a cinematica lenta, vulcani e singoli edifici e sta trasformandone la comprensione di faglie, vulcani e stabilità del suolo, e cerca di ritagliarsi un ruolo sempre più importante nella gestione dei pericoli naturali. Recentemente con i dati del PST siamo stati i primi ad esaminare con i dati InSAR i movimenti tettonici di un’area grande come l’Italia (Farolfi Piombino e Catani, 2019, ne ho parlato qui) 

L'area coperta dl servizio (manca ancora qualcosa)

GROUND MOTION SERVICES: L’EVOLUZIONE “NATURALE” DELLA TECNICA INSAR. In genere quando succede qualcosa (per esempio una frana), le immagini InSAR pregresse vengono prese ed analizzate nell’area in oggetto per capire come si è svolto il fenomeno. Spesso a questo modo si riesce a cogliere i segnali precursori della frana in studio (ne ho parlato qui). L’Italia, che con il piano straordinario di telerilevamento offre i dati di tutta Italia fra il 1991 e il 2011 insieme a lavori pionieristici di alcune regioni (Piemonte e Campania), è sempre stata capofila della ricerca e delle applicazioni con InSAR, fino ad ospitare il primo Ground Motion Service (GMS), quello della Regione Toscana, attivo dal 2016 (ne avevo parlato qui). L’idea è molto semplice: anziché il procedimento classico di prendere le immagini “dopo il fatto” e vedere i problemi a posteriori, si monitora di continuo un’area cercando di vederne cosa succede e sperando quindi di intercettare quei segnali che possono segnalare l’inizio di un fenomeno franoso prima che avvenga o monitorare altre caratteristiche (ad esempio le aree in subsidenza). Le immagini coprono un’area vasta e i dati vengono aggiornati di continuo dopo ogni passaggio del satellite.

EGMS: IL GROUND MOTION SERVICE EUROPEO. Già promesso tempo fa, oggi finalmente il Ground Motion Service Europeo è realtà, nel quadro del Copernicus Land Monitoring Service. Il servizio si propone di fornire informazioni coerenti e affidabili su movimenti naturali e antropogenici del suolo negli Stati partecipanti a Copernicus, oltre i confini nazionali e con una precisione millimetrica e offre un'opportunità senza precedenti per studiare tutto quello che si può studiare con InSAR. l'area coperta dal servizio si vede nella carta qui a fianco. È appunto un rilascio non definitivo a cui mancano parti di Finlandia e Italia e che riguarda solo la componente verticale.

Nonostante la incompletezza, possiamo già da subito evidenziare alcune cose osservabili “a prima vista” su EMSG, che si trova a questo link. 

Ecco il sollevamento in corso della penisola scandinava che persiste da quando si è sciolta la calotta polare che la ricopriva fino a meno di 12.000 anni fa

Venendo a casa nostra, qui sopra si evidenziano la subsidenza dovuta alla estrazione di acqua lungo la via Emilia e la subsidenza nel delta padano e le buone notizie invece dalla laguna veneta: come avevo sottolineato qui, Venezia e la sua laguna non sono in subsidenza naturale ma il fenomeno nel XX secolo è stato dovuto alle pesanti estrazioni di acqua dalle falde acquifere. Quindi adesso, cessati i prelievi, la città ha smesso di abbassarsi.

Sotto vediamo la Sicilia con l’Etna che si sta ancora gonfiando e Napoli, con il sollevamento bradisismico dei Campi Flegrei e l’abbassamento della vetta del Vesuvio che non erutta più da quasi 80 anni

Speriamo che come promesso il WEBGIS sia completato prima possibile (dovrebbe succedere entro un mese). Inoltre non ho capito ogni quanto verrà eseguito l'aggiornamento con i nuovi dati. Doveva essere ogni 6 mesi se non ricordo male

BIBLIOGRAFIA

Canuti et al 2004 Landslide activity as a geoindicator in Italy: significance and new perspectives from remote sensing Environmental Geology 45, 907–919

Farolfi,  Piombino e Catani 2019  Fusion of GNSS and Satellite Radar Interferometry: Determination of 3D Fine-Scale Map of Present-Day Surface Displacements in Italy as Expressions of Geodynamic Processes Remote Sens. 2019, 11, 394; doi:10.3390/rs11040394

Ferretti et al (2001) Permanent Scatterers in SAR Interferometry. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 39, 8–20

Gabriel et al 1989 Mapping small elevation changes over large areas: Differential radar interferometry joournal of geophysical research Solid Earth Volume 94-B7, 9183-9191


Massonnet et al 1993 the displacement fiels of the Landers earthquake mapped by radar interferometry Nature 364, 138-139 

un nuovo dicco basaltico si sta intrudendo sotto la penisola di Reykjanes: l'inizio di un nuovo ciclo di frequenti eruzioni nell'area si fa sempe più probabile

Il servizio meteorologico islandese ha appena pubblicato un interferogramma (una carta con la differenza nella distanza dal satellite dei cluster di due immagine InSAR che ritraggono la stessa scena in tempi diversi), che vediamo qui accanto, dove è evidente un forte sollevamento a nord della cittadina di Grindavik. Il sollevamento è accompagnato da una sismicità frequente con punte di M massima di 3.5. Negli ultimi giorni la sismicità è presente anche più a ovest, in mare. Sono sintomi della messa in posto a bassa profondità di un dicco lavico, il terzo in 3 anni. A questo punto, essendo il terzo evento magmatico in poco più di 2 anni,  sembra proprio che dopo 700 anni di quiescenza siamo davanti ad un nuovo ciclo di attività del vulcanismo della penisola di Reykjanes.

L'evento in corso sta avvenendo più a ovest di quelli degli anni scorsi, all’interno del sistema vulcanico di Reykjanes, posto alla estremità della omonima penisola. Questo sistema comprende un insieme di crateri e piccoli vulcani a scudo (evidentemente ciascuno formatosi in una singola eruzione) di cui buona parte sono chiaramente post-glaciali e quindi, siccome l’area si è liberata dai ghiacci appunto 15.000 anni fa circa o poco di più, si sono messi in posto dopo questa data. Il sistema di Reykjanes non è limitato alla terraferma perché ad W della punta occidentale della penisola si trova iI Reykjaneshryggur, considerato un suo sottosistema. Il Reykjanes è stato attivo in epoca storica: durante il XIII secolo si sono verificate eruzioni in diverse località, sia subaeree che sottomarine (alcune di queste ultime hanno formato isole effimere). Da allora si registra una quiescenza totale.

la penisola di Reykjanes, i sistemi di faglie SW-NE  da Sæmundsson et al (2020) e i siti del vulcanismo degli ultimi 2 anni

LA PENISOLA DI REYKJANES: UN SEGMENTO TRASFORME DELLA DORSALE MEDIO – ATLANTICA. L’Islanda è un affioramento della dorsale medio – atlantica, dovuto ad un eccezionale afflusso di materiale dal mantello sottostante. La penisola di Reykjanes, che sporge dalla sua costa occidentale, è divisa in diverse aree da una serie di segmenti circa SW-NE. Non ci sono vulcani ben strutturati ma una serie di crateri e piccoli vulcani a scudo ciascuno di breve attività, per cui non vengono considerati i singoli edifici come accade nel resto del mondo, ma dei sistemi, seguendo la suddivisione del territorio nei diversi segmenti diretti SW-NE: Reykjanes-Svarsengi, Krýsuvík-Trölladyngja e Brennisteinsfjoll, come si vede da questa immagine qui sopra tratta da Sæmundsson et al (2020), dove ho aggiunto le zone di attività vulcanica recente. Nella carta qui accanto il tratto in verde che passa per la parte orientale dell’isola indica il limite divergente fra la placca euroasiatica e quella nordamericana, per cui è a tutti gli effetti un tratto della dorsale medio - atlantica ed è contrassegnato da alcuni dei vulcani più importanti dell’isola (Bardarbunga, Katla, Grimsvotn etc etc). Inoltre nella sua parte più meridionale si colloca l’area del Laki, dove sono avvenute le due più grandi eruzioni effusive a livello mondiale dei tempi storici: celebre quella del 1783 (Thordarson et al 2003), di cui mi sono occupato svariate volte, ad esempio qui, ma quella del 934 EV fu anche peggiore (Thordarson et al 2001).

Il tratto emerso che passa per l'Islanda e quello a sud di essa – la dorsale di Reykjanes – sono distanti un centinaio di km; tale distanza è colmata nella parte meridionale dell’isola da una faglia trasforme (linea in rosso), trasversale all’andamento della dorsale, contraddistinta anche essa da una fascia vulcanica a cui appartengono diversi complessi come l'Eyjafjallayokull,  noto per i problemi al traffico aereo dovuti alla recente eruzione, l’Hekla e, appunto, quelli della penisola di Reykjanes.

Quindi anche nella parte meridionale dell’isola passa il limite fra le due placche: la capitale Reykjavik è nella placca americana, la costa meridionale dell’isola in quella europea. Questo limite oltre alla componente trascorrente presenta anche una componente estensionale, che si esprime attraverso una serie di blocchi separati dalle faglie in direzione SW – NE molto ben visibili dal satellite a causa della scarsa copertura del suolo. Lungo queste faglie troviamo i principali centri vulcanici. L’attività vulcanica si accompagna alla presenza di numerose aree geotermiche.

UN NUOVO CICLO DI ATTIVITÀ NELLA PENISOLA DI REYKJANES? Nella penisola di Reykjanes non si sono verificate eruzioni dopo quelle del XIII secolo e quindi la ripresa del 2020 interrompe un intervallo di quiescenza di circa 700 anni. Nel 2020 la prima iniezione magmatica non è arrivata in superficie (il punto "1" della carta), mentre nel 2021 una eruzione ha interessato il sistema del Fagradalsfjall (punto "2"). In entrambi i casi sismicità e sollevamento del terreno hanno accompagnato la messa in posto dei due dicchi, consentendo di studiarne la dinamica esattamente come era successo nell’Islanda centrale nel 2014, quando il dicco proveniente dal Bardarbunga è arrivato in superficie a Holuhraun, provocando la messa in posto di quasi 1,5 km cubi di magmi. E anche adesso la dinamica di quanto sta avvenendo è la stessa. Per Flovenz et al (2022) la migliore spiegazione per queste deformazioni è rappresentata da intrusioni cicliche in una falda acquifera permeabile da parte di un fluido (soprattutto CO2 magmatica), sebbene non si possa escludere un certo contributo del magma.

Di fatto, come si vede da questo diagramma preso da Sæmundsson et al 2020, i vari sistemi della penisola e della parte più occidentale di tutta la faglia trasforme sud-islandese si mettono in attività più o meno in contemporanea e anche le fasi di quiescenza sono comuni.

Limitatamente agli ultimi 3500 anni abbiamo 3 cicli di attività tra 3.550 – 3050, tra 2550 – 1900 e tra 800 – 1300 anni fa separati da intervalli di quiescenza di circa 500 e 750 anni. 

Siccome l’ultima fase di quiescenza è stata assoluta (è dimostrabile dalla mancanza di testimonianze storiche) si può presumere che anche durante le altre fasi simili non ci sia stata la benchè minima attività vulcanica. Oggi sono giusto 750 anni dalla fine dell’ultima attività pregressa e quindi la ripartenza dell’attività era statisticamente probabile ed è appunto quello che sembra stia avvenendo: già un anno fa i vulcanologi conclusero che le due distinte iniezioni di magma a meno di 12 mesi di distanza l’una dall’altra, l’origine molto profonda e l’elevato contenuto di gas dei magmi della eruzione del Fagradalsfjall (ovviamente nulla si sa di preciso sulla composizione del dicco del 2020 che non è arrivato in superficie) facevano pensare che si fosse davanti all’inizio di una nuova fase di attività dei sistemi vulcanici della Reykjanes che durerà qualche secolo. La nuova attività in corso (che non è sicuro comunque che arrivi in superficie) lo starebbe dimostrando ed è quindi ipotizzabile che nei prossimi anni una attività del genere si svolga a ritmo abbastanza regolare (ma si sa, è difficile fare previsioni…). Per fortuna la penisola è sgombra da ghiaccio e quindi non si rischia una paralisi del traffico aereo come nel 2010 per l’eruzione dell’Eyjafjallajokull.

Per chi volesse informarsi di frequente sulla situazione, olte al sito del Servizio Meteorologico Islandese, consiglio il blog "Iceland Geology".

BIBLIOGRAFIA CITATA

Bali (2021) Characterisation of rock samples collected on the 1st and 2nd days of the eruption - major elements and mineral chemistry: link 

Flovenz et al (2022) Cyclical geothermal unrest as a precursor to Iceland’s 2021 Fagradalsfjall eruption Nature Geoscience 15, 397–404

Sæmundsson et al (2020) Geology and structure of the Reykjanes volcanic system, Iceland Journal of Volcanology and Geothermal Research 391 (2020) 106501

Thordarson et al (2001) New estimates of sulfur degassing and atmospheric mass-loading by the 934 AD Eldgja eruption, Iceland Journal of Volcanology and Geothermal Research 108, 33-54

Thordarson et al (2003) The Laki and Grimsvotn eruptions in 1783 - 1785: a review and a re-assessment J. Geophys. Res. - Atmos. 108 (33 - 54)

La transmogrificazione: un nuovo tipo di crosta e di litosfera sottostante

Uno scontro continente – continente genera la formazione di una catena di tipo Himalayano. In queste collisioni oltre alla crosta oceanica viene ovviamente consumata tutta la litosfera sottostante agli oceani che sono stati chiusi (oltre ad una parte di quella continentale adiacente). Ho scritto in teoria perché fino ad oggi si è trascurata una considerazione fondamentale: è praticamente impossibile che la collisione avvenga fra due margini rettilinei e paralleli, perché ovviamente la maggior parte dei margini continentali presenta sporgenze e insenature e a causa di queste irregolarità geometriche quando in alcuni settori la collisione è completa, in altre aree dell’avampaese (la parte di crosta non ancora interessata dai movimenti tettonici “davanti” alla zona di scontro) esisterà ancora parte della litosfera oceanica con la crosta sovrastante e la sua copertura sedimentaria e in alcuni casi questa non verrà mai coinvolta nell'orogenesi. La sorte di questi bacini è piuttosto particolare.

LA GEOMETRIA DELLE COLLISIONI CONTINENTALI. Se vediamo la attuale collisione fra Africa, Arabia e India contro l’Eurasia notiamo che in alcune zone (Alpi, Appennini, Balcani, Iran e Himalaya) la collisione è completa e i settori oceanici fra i continenti sono ormai scomparsi. Ma altrove (Mediterraneo orientale, Mar Nero e Mar Caspio) resiste ancora della vecchia crosta oceanica mesozoica, circondate da crosta continentale e dove soprattutto non si evidenziano fenomeni di chiusura attuali (mar Nero e mar Caspio); anche il Mediterraneo orientale è in situazione simile perché la subduzione dell'arco Ellenico procede ad una velocità tale da rendere improbabile la chiusura totale del bacino, mente sulla subduzione della Calabria c’è un vastissimo dibattito sul fatto se sia ancora attiva (e lentissima) oppure il provesso si sia concluso. 

Quindi, quando due continenti si scontrano, non tutta la litosfera oceanica originariamente interposta fra essi scompare. A questo punto la questione interessante è il destino di questi bacini a crosta oceanica “morti” (cioè non più collegabili alla dorsale oceanica lungo la quale si erano formati) e della corrispondente litosfera sottostante. 

LA TRANSMOGRIFICAZIONE: IL DESTINO DEI BACINI OCEANICI INTRAPPOLATI NEGLI OROGENI. In un articolo appena uscito Jason Morgan e Paola Vannucchi (Morgan e Vannucchi, 2022) hanno provato a capire l’evoluzione nel tempo di questi blocchi oceanici residui:

• la prima loro caratteristica fondamentale è che siccome questi bacini costituiscono delle depressioni nell’avampaese si riempiono di una serie sedimentaria spessa oltre 10 km, nella quale la fanno da padroni sedimenti provenienti dalla demolizione delle giovani catene montuose e dagli archi magmatici che si sono formati a causa della collisione 
• questi sedimenti spesso derivano da rocce magmatiche dal (relativamente) alto tenore in ioni metallici radioattivi. Dopo circa 500 milioni di anni l'elevata radioattività di questi sedimenti terrigeni converte l'ex fondale marino in una forma particolare di crosta continentale e litosfera sottostante 
• il processo è stato chiamato dagli Autori transmogrificazione. Non conoscevo questo termine e pensavo che ci fosse una zona in Asia che si chiama Trans-Mogrib… invece si ispira alle popolarissime strisce degli anni ‘80 di Calvin, il bambino di 6 anni con la sua tigre di pezza e il suo transmogrificatore, uno scatolone che trasforma una cosa in un’altra (in inglese fa appunto una Transmogrification) 
• i 500 milioni di anni dalla loro formazione rappresentano anche un possibile punto di svolta: questi bacini si comportano, almeno per le prime centinaia di milioni di anni come blocchi rigidi a bassa elevazione ma successivamente possono riscaldarsi e indebolirsi, trasformandosi nei siti preferenziali per un nuovo ciclo di Wilson (dal nome del grande geofisico canadese John T. Wilson). Wilson notò che è comune il processo in cui a un ciclo di chiusura di un oceano spesso corrisponde una nuova apertura più o meno nella stessa direzione e nella stessa zona, a cui segue una nuova collisione. Cicli di Wilson multipli sono presenti in diverse parti della Terra (ad esempio fra quelle che ora sono l’Europa e l’America settentrionale e prima Baltica e Laurentia) ma ne sono stati individuati di molto antichi per esempio in Australia orientale. Anche la successione tra USA meridionali e Europa centrale e mediterranea dell’orogenesi ercinica (ora “varisica”) e di quella alpina rappresentano un altra coppia di cicli del genere anche se di tempistica più breve.

l'evoluzione nel tempo di alcune caratteristiche dei bacini in transmogrificazione: topografia, profondità dei vari livelli e temperatura
 e soprattutto si vede come la resistenza allo sforzo nella zona tettonicamente più critica aumenta all'inizio ma crolla a 500 milioni di anni 

TRANSMOGRIFICAZIONE E LARGE IGNEOUS PROVINCES. La transmogrificazione è anche possibilmente legata alla formazione delle Large Igneous Provinces (in sigla: LIP). Chi mi conosce sa che mi sono occupato in modo particolare di questi terrificanti episodi magmatici in cui si mettono in posto centinaia di migliaia di km3 (se non milioni) di magmi basaltici, episodi che spesso anticipano la formazione degli oceani e durante i quali avvengono gli eventi di estinzione di massa (per esempio qui). Se la transmogrificazione porta a un eventuale riscaldamento e indebolimento della crosta e della litosfera sottostante, è possibile che la litosfera transmogrificata possa essere particolarmente soggetta a fenomeni di estensione (termine ineccepibile dal punto di vista geologico: delaminazione litosferica). Se aiutata dalla presenza nel mantello di una zona anomalmente calda (geologicamente: un mantle plume), la delaminazione rappresenta quindi un ambiente geodinamico preferenziale per la messa in posto di Large Igneous Provinces e di rift continentali (Shi et al, 2021), rift che se proseguono l'evoluzione diventano oceani iniziando un nuovo ciclo di Wilson. 

A loro volta i plateau basaltici oceanici (che altro non sono che Large Igneous Provinces messe in posto sul fondo degli oceani), con la loro crosta più spessa/più galleggiante del normale, possono anche essere candidati preferenziali per l'intrappolamento e la transmogrificazione durante la collisione continentale, ed in effetti quando giungono nelle zone di collisione ne influenzano moltissimo la dinamica, come succede adesso con il plateau di Ontong-Java a nord delle isole Salomone.

I due cicli di Wilson tra Europa e America Settentrionale
da Buiter e Torsvik (2014)
Le Large Igneous Provinces precedono di frequente la separazione dei continenti

BACINI CANDIDATI: Il lavoro di Morgan e Vannucchi oltre a quelli coinvolti nell’orogene alpino - himalayano presenta alcuni bacini candidati all’interno dell’Asia. Sono in uno stato più avanzato di transmogrificazione in quanto la loro storia è più antica, legata agli eventi che hanno costruito la fascia orogenica paleozoica dell’Asia Centrale, un’area continentale che, lungi dall’essere un blocco rigido antico, è un assemblaggio recente di una serie di blocchi di varia origine, per la maggior parte bacini oceanici, bacini marginali e archi magmatici. Si tratta di un evento collisonale durato praticamente quasi tutta l’era paleozoica (ne ho parlato qui).

• Il bacino del Tarim è una depressione mediamente a poco più di 1000 metri di quota, circondata da montagne altissime come Tibet, Karakoram e Tien Shan ed è, naturalmente, endoreico. È anche interessante da un punto di vista antropologico: lì vivevano i Tocari, popolazione indoeuropea affine agli indeuropei occidentali e non a quelli indo-iranici, la cui eredità si vede negli attuali Uiguri, una popolazione che mostra un curioso – e bellissimo – miscuglio di tratti uralici e indoeuropei (ne ho parlato qui). Tornando alla geologia, la presenza di questo bacino mi ha sempre incuriosito. Dà l’idea di un blocco rigido indeformato in tutto quel macello orogenico che è appunto la fascia paleozoicao dell’Asia centrale. Ero convinto che fosse un blocco continentale tipo il Tibet o il Kazakhstan, ma in effetti Zhang et al (2013) lo deducono attraverso quanto vedono ai margini, cosa questa che può essere completamente errata. Di fatto più recentemente questa idea è stata abbandonata in favore di altre, che vanno dal rift abortito di quasi un miliardo di anni fa al plateau oceanico (Deng et al, 2017)
• C’è poi il bacino dello Junggar: si trova a NE del Tarim, è meno appariscente rispetto al precedente ma la sua crosta secondo gli ultimi lavori pare essere appunto un plateau oceanico come il Tarim (Zhang et al, 2019). 
• Anche il Sichuan potrebbe rappresentare una cosa del genere.

i bacini candidati ad essere in vari stadi di transmogrificazione tra Mediterraneo e Asia Centrale
da Morgan e Vannucchi 2022

ALTRI BACINI CANDIDATI NON CITATI DA MORGAN E VANNUCCHI. Ci sono altri bacini / blocchi che possono rappresentare crosta transmogrificata non citati nel lavoro?

Direi di si. Provo ad elencarne alcuni:

• il Golfo del Messico, con la crosta oceanica mesozoica della Tetide caraibica: è un bacino in cui la transmogrificazione è a livello del Mar Nero (ricordo che l’Atlantico si è aperto perpendicolarmente rispetto alla Tetide: sull’apertura della Tetide ho scritto per esempio questo post)
• due bacini fra Iran e Afghanistan, Lut e Helmand: hanno un bel pò di coperture, parecchio vulcanismo recente ma un basamento sconosciuto. L’idea che siano un pò come il Tarim e lo Junggar viene, tantopiù che anche loro sono attualmente in posizione di avampaese
• in Europa il Golfo di Botnia (e il mar Baltico?) potrebbero rappresentare un qualcosa del genere (ma non chiedetemi di quando… orogenesi Caledoniana? La più antica orogenesi delle Svecofennidi o la ancora più antica cintura magmatica scandinava?)
• in Australia settentrionale la zona del Kalkarindji, teatro della messa in posto circa 510 milioni di anni fa della omonima Large Igneous Province, oltre 600 milioni di anni dopo l’orogenenesi di Grenville, quando si è determinato il posizionamento attuale dei blocchi che compongono l’Australia occidentale e centrale. Dal punto di vista biotico non è casuale che questa LIP sia contemporanea all’evento di estinzione di massa della fine del Cambriano inferiore e che dal punto di vista del ciclo di Wilson preluda alla successiva separazione dall’Australia di una serie di blocchi che ora fanno parte dell'Asia, come il Tarim, la Cina Meridionale e la Cina Settentrionale. La LIP di Kalkarindji potrebbe quindi essersi formata in un bacino transmogrificato a seguito della orogenesi di Greenville e immagino che se ne dovrebbero trovare altri sparsi per il mondo data la vastità di questo evento. In Australia SW ci sono poi dei bacini nell'orogene del che mi incuriosiscono davvero tanto da questo punto di vista (Ashburton, Collier ed Edmund)
• per quanto riguarda i plateau oceanici ci sono due LIP mesozoiche molto interessanti da questo punto: la LIP Caraibica che adesso è coinvolta nella catena andina da un lato e nella dinamica dei Caraibi meridionali dall’altro e, come detto sopra, il plateau di Ontong-Java che, arrivato da poco nella “zona calda”, sta complicando la collisione fra le placche pacifica e indoaustraliana a nord delle Fijie delle Salomone

il blocco di Helmand e il blocco di Lut mostrano alcune caratteristiche
 che ne fanno dei potenziali candidati per il processo di transmogrificazione

Un buon filone per trovare tracce di bacini transmogrificati potrebbe essere lo studio di quanto è successoprima della messa in posto di varie Large Igneous Provinces. 

PS: da ultimo mi pongo un dubbio atroce: mancano nella mia mente bacini in transmogrificazione tra Europa e Usa a seguito della orogenesi Varisica e pure di quella caledoniana (tranne forse il golfo di Botnia e il Mar Baltico?). Non ci sono perché:

• i margini degli oceani entrambe le volte erano paralleli fra loro (strano)?
• le vicende tettoniche connesse alla nuova quasi immediata apertura della Tetide li hanno inglobati?
• oppure esistono non sono ancora stati identificati come tali?

Sono curioso di capire come stia la questione!

BIBLIOGRAFIA

Buiter e Torsvik (2014) A review of Wilson Cycle plate margins: A role for mantle plumes in continental break-up along sutures? Gondwana Research 26/2,627-653

Deng et al (2017) Lithospheric density structure beneath the Tarim basin and surroundings, northwestern China, from the joint inversion of gravity and topography. Earth Planet. Sci. Lett. 460, 244–254

Morgan e Vannucchi (2022) Transmogrification of ocean into continent: implications for

continental evolution PNAS 119/15 e2122694119

Shi et al (2021) Connection between a subcontinental Plume and the Mid- Lithospheric discontinuity leads to fast and intense craton lithospheric thinning. Tectonics 40, e2021TC006711

Zhang et al (2013) Tectonic framework and evolution of the Tarim Block in NW China Gondwana Research 23 (2013) 1306–1315

Zhang et al (2019). The Deep Lithospheric Structure of the Junggar Terrane, NW China: Implications for Its Origin and Tectonic Evolution. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124, 11,615–11,638

i terremoti del 3 maggio e il rischio - terremoto nell'area fiorentina

Coloro che hanno risentito dei terremoti del 2016 e di quelli precedenti troveranno assurde le apprensioni di molti fiorentini sui social per i terremoti del 3 maggio, che si sono tradotti solo in qualche oscillazione di mobili. Però per chi non è abituato a cose simili lo spavento è comprensibile. Insisto a dire che questi eventi sismici, frequenti in tutta Italia, dovrebbero essere benedetti, se servissero dove avvengono a far capire alla cittadinanza che come tante altre zone del territorio italiano, pure Firenze possa essere investita da terremoti di una certa entità, anche se non distruttivi come nel vicino Mugello. quindi anziché spaventarsi, sarebbe meglio prendere atto della situazione (e dell'avvertimento del potenziale pericolo!) adottando i giusti provvedimenti di salvaguardia degli edifici. Di fatto negli ultimi 150 anni le colline a sud della città tra Chianti, Valdipesa e Valdelsa non sono state certo asismiche e il ricordo del terremoto del 1895 dovrebbe rappresentare un monito per la sicurezza sismica degli edifici di tutta l’area fiorentina.

Il risentimento in base alle risposte della popolazione
 al questionario INGV "Hai sentito il terremoto"

Nel pomeriggio di martedì 3 maggio si è verificato un terremoto di M 3.7 con epicentro è tra il Ferrone e Mercatale Val di Pesa, in comune di San Casciano Val di Pesa, a sud di Firenze. A questa scossa ne è seguita una leggermente più debole in serata. La scossa delle 17.50 locali (15.50 GMT) è stata preceduta nei 10 minuti precedenti da un paio di foreshock (un aspetto interessante). Dopo il secondo evento principale la lunga serie di repliche bene o male sta continuando tutt’ora (8 maggio). Si è trattato quindi di eventi piuttosto leggeri ma ben avvertiti nell’area fiorentina e quando un terremoto, anche minore, avviene vicino ad una città ci sono parecchie voci sui social e parecchie risposte al questionario “hai sentito il terremoto” di INGV, sia per il numero di abitanti coinvolti, ma soprattutto perché il numero di coloro che percepiscono le scosse aumenta a causa delle tante costruzioni di oltre 3 piani. In molti si sono spaventati: vedere muoversi i mobili non è bello. Io 7 anni fa quando c’è stata la scossa più forte del mattino del 19 dicembre 2014 ero all’ultimo piano di un palazzo storico fiorentino e in effetti ci siamo mossi eccome per un M 4.1 a una quindicina di km di distanza ed è comprensibile che una persona che non ha mai sentito un terremoto forte si spaventi... Anche se quindi si tratta di eventi poco significativi come Magnitudo ne parlo perché hanno coinvolto “casa mia” e fanno intuire alcune cose della geodinamica locale.

LA SEQUENZA ATTUALE E QUELLA DEL 2014. Qualche anno fa una sequenza sismica simile, iniziata a dicembre 2014, ha colpito una zona leggermente più a sud. Ne avevo parlato qui. Direi che la situazione è esattamente la stessa, come dimostrano i meccanismi focali visibili qui sotto. Inoltre le due aree sono praticamente contigue. Vediamo la sequenza sismica degli ultimi giorni confrontata con quella del 2014.

eventi tra Chianti, Valdipesa e Valdelsa tra 1990 e 2003

In quest’altre carte ottenute grazie al database INGV si vedono gli epicentri dei terremoti dell’area fra Chianti, Val di Pesa e Val l’Elsa dal 1990 con M uguale o superiore a 3 nel raggio di 30 km da Certaldo. Sono divisi in due periodi distinti: in questa qui accanto sono indicati gli eventi tra 1990 e 2003. Sotto invece sono indicati gli eventi 2011 – 2022. Le due carte sono distinte perché nell’intervallo fra questi due periodi non si è registrata attività sismica di tale portata e dopo il 2003 la nuova serie è iniziata nel 2011 a Certaldo, per proseguire nel 2013 a San Casciano, tra 2014 e 2015 a sud di Mercatale, alla fine del 2016 a Castelfiorentino e a nord di Mercatale negli ultimi giorni.

 

POSSIBILI IDEE SULLA TETTONICA DELL'AREA A SUD DI FIRENZE. Nella carta degli eventi 2011 – 2022 sono indicati anche gli epicentri dei terremoti del 1812 (M 5,24, Val di Pesa) e del 1895 (M.5.50, Impruneta) e considerando comunque che la posizione degli epicentri degli epicentri storici potrebbe non essere particolarmente precisa si palesano due allineamenti molto evidenti. In particolare quella oggetto degli eventi recenti potrebbe aver generato anche il terremoto del 1959 (a cui era stata assegnata una M 4.85, attualmente in revisione perché troppo alta rispetto agli effetti reali) e può essere una continuazione della faglia trascorrente che ha formato la Valdisieve tra Dicomano e Pontassieve; gli epicentri dei più forti terremoti del XIX secolo sembrano adattarsi meglio geograficamente alla faglia responsabile degli eventi registrati nel periodo a  Castelfiorentino e San Casciano Val di Pesa. 

È interessante notare come il prolungamento di questa seconda faglia verso NE corrisponda a due lineamenti noti: la Val d’Ema nel tratto in cui affianca la autostrada A1 tra Impruneta e Firenze Sud e all’ultima sezione del corso dell’Arno dalle Sieci allo sbocco nella piana di Firenze.

gli eventi sismici con M uguale o superiore a 3 e una loro possibile interpretazione 

IL RISCHIO SISMICO NELL’AREA FIORENTINA. Nell’immagine qui sotto si vedono le sensibili differenze negli effetti del terremoti del 1812 e del 18 maggio 1895. Specialmente il terremoto del 1895 fu risentito molto violentemente (se lo ricordava anche come uno dei suoi ricordi più vecchi anche mio nonno, classe 1891: abitava a Porta Romana, nella parte di Firenze più vicina all’epicentro), a cui è seguita un evento il 6 giugno che addirittura sembra centrata nella parte meridionale di Firenze. Su questo evento non mi dilungo, perché l’amico Filippo Bernardini ha scritto un post estremamente valido: lo trovate qui.

Scorrendo il database parametrico dei terremoti italiani si notano prima del XIX secolo i terremoti M 5.38 del 1453, M.4.40 del 1551 e M 4.86 del 1554, i cui epicentri si trovano fuori dalla città rinascimentale ma probabilmente all’interno della attuale periferia cittadina. C’è poi un evento significativo nel 1148 di cui però il database non fornisce né data, né epicentro REALE, ma ne indica una M di 5.10.

CONCLUSIONE. Le testimonianze della sismicità storica dimostrano come l’area di Firenze sia soggetta a subire gli effetti di una attività sismica locale non certo “forte”, ma almeno “moderata” e che come si vede dall’immagine qui sopra, confrontando gli effetti del terremoto M 5.5 del 1898 dell’Impruneta con quelli in occasione del terremoto M 6.38 del 1919 in Mugello, in città e nei comuni limitrofi il risentimento dei terremoti locali può essere molto maggiore rispetto a quello dei più forti ma più lontani terremoti nell’Appennino vicino. Gli effetti di questa sismicità, che essenzialmente almeno negli ultimi anni è annidata nelle colline a sud della città devono pertanto essere considerati.

Quindi ritengo utile spingere la cittadinanza a far periziare i propri edifici per capirne la reazione alle onde sismiche e se del caso intraprendere idonee azioni di miglioramento o adeguamento sismico, e ricordo che dal 2017, con il “Sismabonus”, ogni cittadino può detrarre dalle tasse una notevole percentuale (fino all’85% in cinque anni) delle spese sostenute per interventi di rafforzamento, miglioramento e adeguamento sismico di edifici per abitazioni e per attività produttive nelle zone a più elevata pericolosità.

Aggiungo di studiate attentamente quanto scritto in proposito dal Dipartimento della Protezione Civile nel progetto “Io non Rischio”.

Insomma, considerando che edifici "fatti bene" e "costruiti nel posto giusto" in Italia non avrebbero problemi a resistere ai terremoti, anche a quelli più violenti mi piacerebbe che le persone si domandassero dopo un terremoto come questi di cui si parla in questo post:

• se la zona dove abitano é classificata sismicamente in accordo con la letteratura scientifica 
• se gli edifici dove abitano / studiano / lavorano /passano il tempo libero o frequentano per altri motivi sono in regola con la normativa antisismica e con le accelerazioni che la letteratura scientifica ipotizza per l'area in questione 
• se ci sono situazioni che possono indurre fenomeni di amplificazione locale delle onde sismiche
• e, in ultimo e già che ci siamo, la situazione degli stessi rispetto al rischio idrogeologico  

In caso qualcuna di queste risposte sia negativa, sarebbe importante sensibilizzare i proprietari degli immobili e le Autorità per provvedere in merito, oggi poi meglio di prima perché con il Sismabonus si può fare qualcosa di concreto con investimenti modesti.