Realizzate misure assolute dell’accelerazione di gravità nelle zone dell’Aquila e di Amatrice-Norcia, interessate nel recente passato da eventi sismici di particolare intensità
Roma, 9 dicembre 2021 – Attraverso misure assolute dell’accelerazione di gravità, un team di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) ha registrato ed analizzato le variazioni del campo di gravità terrestre nelle aree del Centro Italia interessate dagli eventi sismici del 2009 a L’Aquila e del 2016 ad Amatrice-Norcia.
I primi risultati, recentemente pubblicati nella rivista ‘Remote Sensing’ nell’articolo “Insights into Seismogenetic Areas in Central Italy from Combined Absolute Gravity and GNSS Measurement”, mostrano che tutta l’area presa in esame, nel periodo compreso tra il 2018 e il 2020, è stata interessata da modeste variazioni negative del campo di gravità come conseguenza di una diminuzione di densità nel sottosuolo.
Grosse e significative variazioni positive, invece, sono state registrate nelle due stazioni in Umbria a Terni e in Abruzzo presso il Laboratorio del Gran Sasso, negli intervalli di tempo dal 1954 al 2020 e dal 2005 al 2010.
I risultati sono stati raggiunti attraverso l’analisi di una lunga serie di dati registrati con gravimetri assoluti che hanno compreso anche il lasso temporale in cui sono avvenuti i terremoti del 2009 all’Aquila e del 2016 ad Amatrice-Norcia.
Queste variazioni gravimetriche osservate nel lungo termine sono la conseguenza dei cambiamenti di massa/densità nel sottosuolo nel periodo pre e post sismico.
La gravimetria trova un vasto impiego nell’ambito delle scienze della terra e, in particolare, nei settori della geodesia, della geofisica e della geodinamica.
In ambito geodetico, essa trova applicazione principalmente per la messa a punto dei modelli di riferimento rispetto ai quali si intende definire la posizione di punti della superficie terrestre.
In ambito geofisico è utilizzata soprattutto per la definizione dei modelli di densità e delle superfici di discontinuità sia a livello superficiale che di crosta profonda e di mantello.
In ambito geodinamico, infine, la gravimetria consente di seguire l’evoluzione temporale di numerose categorie di fenomeni capaci di modificare il campo di gravità, tra cui i processi tettonici, i terremoti e il vulcanismo attivo.
Le variazioni gravimetriche, quindi, associate ai terremoti meritano particolare attenzione in quanto possono rappresentare importanti precursori, contribuendo alla definizione di modelli dinamici di accumulo e rilascio di energia.
Essendo le variazioni del campo di gravità sensibili alla componente verticale del campo di deformazione, le misure gravimetriche devono essere associate a misure di deformazione del suolo, al fine di rimuovere l’eventuale effetto deformativo ed avere dal dato gravimetrico corretto solo informazioni sulle variazioni di densità e/o di massa nel sottosuolo.
In Italia, nonostante una lunga tradizione nell’applicazione del metodo gravimetrico in ambiente vulcanico, in grado di fornire informazioni sullo stato di attività dei vulcani nel tempo, questo metodo non è ancora diffusamente applicato in aree sismogenetiche.
I ricercatori, pertanto, auspicano il ripetersi delle misure gravimetriche assolute e delle deformazioni del suolo nei siti dell’Appennino Centrale, possibilmente infittendo la rete di rilevazione.
I risultati raggiunti con i dati raccolti in questi anni, costituiscono, infatti, una base di riferimento nel campo della gravimetria e delle scienze correlate, anche nella direzione di un approccio multidisciplinare per il miglioramento della conoscenza di questa area sismogenetica d’Italia, nonché un valido supporto per la realizzazione della nuova rete italiana gravimetrica/altimetrica di riferimento (G0/H0) che è in fase di realizzazione nell’ambito del progetto Pianeta Dinamico dell’INGV.
Fig. 1 – Gravimetri assoluti FG5#238 (a Terni, S. Angelo R. e Popoli) e A10#39 (a L’Aquila e LNGS) impiegati nei 5 siti della rete installata in Centro Italia. Nella mappa sono indicati gli epicentri degli eventi sismici con magnitudo ≥ 6.0 (stelle gialle) a L’Aquila (2009) e Amatrice -Norcia (2016) e la sismicità con magnitudo ≥ 2.5, per i periodi 1985 – 2008 (punti gialli), 2009 – 2016 (punti blu) e 2016 – 2019 (punti neri)
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Measured the absolute value of the earth’s gravity in the seismogenic zones of the Central Apennines
Absolute measurements of the gravity acceleration have been carried out in the areas of L’Aquila and Amatrice-Norcia, affected in the recent past by seismic events of particular intensity
Rome, December 9, 2021 – Through absolute gravimetric measurements, a team of researchers from the Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) recorded and analyzed the variations of the Earth’s gravity field in the areas of Central Italy affected by the seismic events in L’Aquila (2009) and in Amatrice-Norcia (2016).
The first results, recently published in ‘Remote Sensing’ in the article “Insights into Seismogenetic Areas in Central Italy from Combined Absolute Gravity and GNSS Measurement”, show that the entire area examined, in the period between 2018 and 2020, was affected by modest negative variations in the gravity field as a consequence of a subsurface density decrease.
Large and significant positive changes, on the other hand, were recorded in the two stations in Umbria (in Terni) and in Abruzzo (at the Gran Sasso Laboratory), in the time frames from 1954 to 2020 and from 2005 to 2010.
The results were achieved through the analysis of a long series of data recorded with absolute gravimeters encompassing the time frame in which the earthquakes in L’Aquila (2009) and in Amatrice-Norcia (2016) occurred.
These gravimetric variations observed in the long term are the consequence of the subsurface mass/density changes in the pre- and post- seismic period.
Gravimetry is widely used in Earth Sciences and, in particular, in the fields of geodesy, geophysics and geodynamics.
In the geodetic field, it is mainly applied for the development of reference models with respect to which we intend to define the position of points on the Earth’s surface.
In the geophysical field, it is used above all for the definition of density models and discontinuity surfaces both at the shallow level and in the deep Earth’s crust and mantle.
Finally, in the geodynamic field, gravimetry allows scientists to follow the temporal evolution of numerous categories of phenomena capable of modifying the gravity field, including tectonic processes, earthquakes and active volcanism.
The gravimetric variations associated with earthquakes deserve particular attention as they can represent important precursors, contributing to the definition of dynamic models of energy storage and release.
Since the gravity variations are sensitive to the vertical component of the deformation field, gravimetric measurements must be associated with ground deformation measurements, in order to remove any deformation effect and obtain from the corrected gravity data only information on the subsurface density and/or mass variations.
In Italy, despite a long tradition in the application of the gravimetric method in volcanic areas, capable of providing information on the state of volcanoes activity over time, this method is not yet widely applied in seismogenic areas.
Therefore, the researchers hope for the repetition of absolute gravimetric and ground deformation measurements in the sites of the Central Apennines, possibly densifying the monitoring network.
In fact, the results achieved with the data collected in recent years constitute a benchmark for the scientific community working in the field of gravity applications and related sciences, also in the direction for a multidisciplinary approach towards improving the knowledge of this seismogenic area of Italy. The results should also be considered as a valid support for the realization of the new Italian gravimetric/altimetric reference network (G0/H0) which is in the construction stage as part of the INGV’s “Pianeta Dinamico” project.
Fig. 1 – Absolute gravimeters FG5#238 (in Terni, S. Angelo R. and Popoli) and A10#39 (in L’Aquila and LNGS) used in the 5 sites of the network installed in Central Italy. The map shows the epicenters of seismic events with a magnitude ≥ 6.0 (yellow stars) in L’Aquila (2009) and Amatrice-Norcia (2016) and the seismicity with a magnitude ≥ 2.5, for the periods 1985 – 2008 (yellow points), 2009 – 2016 (blue points) and 2016 – 2019 (black points)
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