Studi geologici di dettaglio per la definizione di modelli bidimensionali per la valutazione della risposta sismica locale in terreni vulcanici.

The research project, whose contents concern the eastern side of Mount Etna, mainly consists of detailed geological studies carried out in order to define two-dimensional models for the evaluation of the seismic response (RSL) in a volcanic area. The first step of the study focused on the reconstruction of the geological model of the area, with particular attention to the distinction between the cover terrains and the bedrock. The Geological map of the eastern slope of Etna (scale 1:25.000) is the most important result of this step. The map was implemented using a new methodological approach based on the identification of the marine and continental deposits that are interleaved within the volcanostratigraphic succession. In more detail, the new collected data, combined with subsurface information and available chronological data allow to identify several epiclastic horizons generally characterized by a wider lateral continuity than the volcanic products. The epiclastic deposits, thus, represent very useful key-markers for correlating stratigraphic successions cropping out in different sectors of the volcano. Following this methodology, the lava units are defined on the basis of their position with respect to the main epiclastic horizons. The Geological map, together with several detailed geological sections, highlights the complexity of the geometry of Etna substratum, characterized by a sudden lateral and vertical changes of the lithology, even at a short distance. The second part of the research concerned the identification of the factors that influence the RSL in the volcanic area. A numerical analysis of the surface effects caused by the seismic input in different sample sites was performed by using the computer code STRATA. The results of this study strongly suggest that the seismic amplification observed in the analyzed terrains is not related to the depth of the bedrock, being essentially induced by the impedance contrast due to the presence of most superficial lithological horizons characterized by Vs extremely lower than the underlying ones. Noise measurements carried out in the same sites seem to confirm this hypothesis. In fact, there were no low-frequency amplification peaks related to deep impedance contrasts.

Il progetto di ricerca, i cui contenuti riguardano il versante orientale dell'area vulcanica del Monte Etna, consiste principalmente in studi geologici di dettaglio per la definizione di modelli bidimensionali ai fini della valutazione della Risposta Sismica Locale (RSL). Inizialmente l’attività di ricerca è stata incentrata sulla ricostruzione del modello geologico di questi territori, prestando particolare attenzione alla distinzione tra i terreni di copertura e quelli del bedrock. La Carta geologica del versante orientale dell’Etna (scala 1:25.000) rappresenta il più importante risultato ottenuto al termine di questa fase della ricerca. Durante la realizzazione della carta, oltre le unità laviche, sono stati cartografati i depositi marini e continentali che caratterizzano la successione vulcanostratigrafica. I dati raccolti, unitamente alle indagini di sottosuolo e alle datazioni disponibili in letteratura, hanno portato all’individuazione di diversi orizzonti epiclastici. Tali depositi sono caratterizzati da una buona continuità laterale che ne consente l’uso come livelli guida nella correlazione di successioni stratigrafiche affioranti in settori diversi del vulcano. Applicando questa metodologia, le diverse unità laviche sono state definite in base alla loro posizione rispetto agli orizzonti epiclastici di riferimento. La Carta geologica, corredata di dettagliate sezioni geologiche, mette in evidenza la complessità della geometria del sottosuolo etneo, dominato da una notevole variabilità sia laterale che verticale delle diverse litologie, anche a brevissima distanza. Nella seconda fase della ricerca, dopo aver individuato alcuni siti campione da utilizzare come modelli per la comprensione dei fattori che influenzano la RSL nell'area vulcanica etnea, si è proceduto all’analisi numerica della risposta in superficie attraverso il codice di calcolo STRATA. I risultati delle simulazioni consentono di affermare che l'amplificazione sismica in questi terreni, indipendentemente dalla profondità cui viene posto il bedrock, è principalmente governata dal contrasto d'impedenza dovuto agli strati di copertura più superficiali, con velocità delle onde di taglio Vs più basse. Le misure di noise confermano tale ipotesi considerato che non sono stati rilevati picchi di amplificazione a bassa frequenza attribuibili a contrasti d'impedenza profondi.