L’eredità della sequenza sismica dell’Appennino umbro-marchigiano del 1997-1998: una nuova lettura per comprendere la sismicità dell’Italia centrale
A cura di Mauro Buttinelli, Francesco Emanuele Maesano, Mario Anselmi, Roberta Maffucci, Giuseppe Vico, INGV
L’Appennino centrale è una delle aree a più elevata pericolosità sismica del bacino del Mediterraneo, caratterizzata da una complessità geologica elevata. Se guardiamo alla storia recente e passata, il cuore di questa catena montuosa è stato colpito negli ultimi decenni da sequenze sismiche di grande impatto – come quelle dell’Umbria-Marche nel 1997, dell’Aquila nel 2009 e di Amatrice-Visso-Norcia nel 2016-2017 – con scosse di magnitudo intorno a 6. Tutti questi eventi condividono lo stesso “motore” cinematico: il processo di estensione che oggi sta letteralmente “stirando” la crosta appenninica.
A quasi trent’anni dalla sequenza sismica che colpì parte dell’Appennino centrale, un nuovo studio, interamente condotto da ricercatori dell’INGV, aggiorna i modelli geologici delle faglie attivate durante la lunga serie di eventi del 1997-1998. Il lavoro conferma l’importanza di continuare a studiare le recenti sequenze sismiche sfruttando risultati e strumenti ottenuti grazie ai progressi scientifici degli ultimi decenni, per comprendere sempre meglio la sismotettonica e affinare le valutazioni sulla pericolosità sismica.
L’evoluzione temporale della sequenza del 1997-1998
La crisi umbro-marchigiana del 1997-1998 si è manifestata come una complessa sequenza di terremoti rilevanti, migrata progressivamente lungo il sistema di faglie appenninico. La giornata che cambiò per sempre il volto di queste regioni fu il 26 settembre 1997. Alle 02:33 di notte (0:33 UTC), una forte scossa (Mw 5.7) svegliò decine di migliaia di persone, provocando i primi crolli e spingendo la popolazione a trascorrere la notte all’aperto. Fu una circostanza tragicamente provvidenziale: quando alle 11:40 del mattino successivo (9:40 UTC) si verificò la scossa più violenta dell’intera sequenza (Mw 6.0), la maggior parte delle persone era fortunatamente fuori dalle proprie abitazioni.
Nei mesi successivi, la sequenza si spostò prima verso sud (Sellano, a ottobre 1997) e poi verso nord (Gualdo Tadino, nella primavera del 1998), in un effetto domino che prolungò l’emergenza per quasi un anno (Figura 1).
Il bilancio finale della sequenza fu severo: 11 vittime dirette, oltre 100 feriti e un patrimonio edilizio fortemente compromesso, con circa 80.000 case danneggiate in 48 comuni. Il sisma colpì al cuore il patrimonio storico, artistico e culturale dell’Italia centrale. Caddero la torre di Nocera Umbra e il campanile di Foligno e subirono danni incalcolabili chiese, teatri e palazzi storici (Figura 2).
Nell’immaginario collettivo globale, tuttavia, il terremoto del 1997 ha un volto e un momento ben precisi: il crollo nella Basilica Superiore di San Francesco ad Assisi. Proprio durante la forte scossa delle 11:40 del 26 settembre, una squadra di tecnici e religiosi stava ispezionando i danni causati dalla scossa notturna. Le telecamere di Umbria TV, entrate con loro, ripresero in diretta il momento esatto in cui la volta affrescata collassò. Un’immensa nube di polvere invase la navata, portando con sé porzioni inestimabili degli affreschi di Cimabue e di Giotto.
Sotto quelle macerie persero la vita quattro persone: due frati e due tecnici della Soprintendenza, impegnati nelle attività di verifica e di messa in sicurezza della Basilica.
Oggi, a quasi tre decenni da quell’autunno del 1997, la ferita di Assisi e dei borghi umbro-marchigiani è in gran parte rimarginata grazie alla ricostruzione. Ma il compito della scienza resta quello di continuare a studiare e indagare le faglie che si attivarono durante quella sequenza sismica, perché ogni nuova scoperta aggiunge un tassello prezioso alla comprensione dei terremoti e alla capacità di affrontare quelli di domani.
La storia sismica dell’Appennino umbro-marchigiano
Per comprendere appieno la sequenza del 1997-1998, è fondamentale fare un passo indietro, guardando al contesto geologico e interrogando il nostro passato sismico. L’Appennino umbro-marchigiano è una delle aree sismicamente più attive della nostra penisola, dominata da un regime tettonico di tipo distensivo, in cui le faglie si generano o si riattivano con meccanismo definito “normale”, ovvero “stirando” la crosta terrestre.
Per queste aree si dispone di numerose informazioni sull’occorrenza di eventi sismici in periodi storici, ben documentate nei cataloghi dell’INGV (come il CPTI15), che mostrano come la sequenza del 1997-1998 non sia stata un’anomalia, bensì un’espressione della “natura sismica” di questo territorio (vedi ASMI – Bertolaso and Boschi, 2007 – terremoti dell’Appennino Umbro-Marchigiano I secolo a.C. – 2000).
Tra i forti terremoti storici che hanno colpito l’area, ricordiamo:
- 1279: il forte evento colpì l’area di Camerino e l’Appennino umbro-marchigiano.
- 1328 e 1703: i forti eventi della Valnerina e del Nursino.
- 1747 e 1751: due sequenze sismiche molto distruttive nell’area di Gualdo Tadino.
- 1832: un violento terremoto nella Valle Umbra, ben risentito anche a Roma come descritto dalla Story map “Roma e i terremoti”.
- 1979: il più recente prima del 1997, che colpì duramente la Valnerina (Mw 5.8).
Il 1997: uno spartiacque per la geologia strutturale e la sismologia italiana
La sequenza umbro-marchigiana non ha segnato solo la storia sociale dell’Appennino centrale, ma ha rappresentato un vero e proprio punto di svolta per la geologia strutturale e la sismologia moderna. Per la prima volta in Italia, un terremoto venne studiato con un dispiegamento di strumenti e risorse umane senza precedenti: reti sismiche temporanee ad altissima densità (Amato et al., 1998) e, soprattutto, l’uso pionieristico dei dati satellitari SAR (Synthetic Aperture Radar, Stramondo et al., 1999) per misurare la deformazione del suolo dallo spazio (vedi articolo a riguardo), così come numerose analisi geologiche di terreno riguardanti la geometria delle faglie attivate in superficie e gli effetti cosismici a loro associati (fratture, riattivazione di segmenti di faglia già mappati o nuovi segmenti mai studiati prima).
Questi dati permisero alla comunità scientifica di “puntare il dito” contro le faglie responsabili dei terremoti, ovvero un sistema di tipo distensivo, costituito da faglie normali, immergenti principalmente verso sud-ovest e frammentate in segmenti adiacenti. Proprio questa geometria a “segmenti” è la chiave per comprendere l’assetto strutturale di questo settore della catena appenninica, il modo in cui le faglie nel sottosuolo hanno interagito tra loro e come la deformazione associata alla loro attivazione è migrata verso la superficie, così come la migrazione della sismicità osservata durante l’evoluzione spazio-temporale della sequenza dal mese di settembre 1997 a maggio 1998.
Riaprire il “cold case” del 1997 trent’anni dopo: indagini moderne su un sospettato ancora a piede libero
Come in un thriller investigativo in cui si riapre un cold case a quasi trent’anni dai fatti, un team di ricercatori dell’INGV ha deciso di riprendere in mano il “fascicolo” della sequenza sismica umbro-marchigiana del 1997-1998.
Nonostante la mole di dati raccolti all’epoca, l’Appennino centrale nasconde ancora dinamiche complesse che, anche a distanza di decenni, mantengono aperto il dibattito nella comunità scientifica su diversi aspetti: dalla geometria profonda delle faglie e dal loro rapporto con la sismicità registrata, alla loro possibile interazione, fino al ruolo dei fluidi presenti nel sottosuolo alle profondità sismogenetiche e al loro possibile contributo nell’innescare e/o facilitare l’evoluzione della sequenza sismica.
Oggi, avvalendosi di tecniche di indagine e strumenti di modellazione geologica 3D che all’epoca dell’evento non esistevano o non erano ancora sufficientemente sviluppati, si sono potuti esaminare gli indizi sotto una luce del tutto nuova, proprio come nel riesame di un caso irrisolto. Come in ogni “giallo” che si rispetti, infatti, “l’indiziato” principale – il complesso sistema di faglie che innescò i terremoti del ’97 – non ha mai davvero lasciato il “luogo del delitto”. Tutt’oggi, infatti, i sismometri della Rete Sismica Nazionale Integrata dell’INGV continuano a intercettarne i movimenti, registrando una costante sismicità di fondo: una serie di impronte digitali sotterranee che confermano che questo intricato apparato crostale è ancora attivo e sotto stretta sorveglianza.
Trent’anni dopo: cosa abbiamo scoperto di nuovo?
È proprio in questo quadro che si inserisce il lavoro di revisione sismotettonica “Structural inheritance control on Central Apennines seismotectonics: An updated review of the 1997 Umbria-Marche seismic sequence (Italy)”, di recente pubblicato sulla rivista internazionale Tectonophysics. A quasi trent’anni di distanza, riprendere in mano i dati di sottosuolo e sismologici nelle aree interessate da quella sequenza, con le tecnologie e le conoscenze analitiche di oggi, ha permesso di mettere a fuoco nuovi dettagli fondamentali. Questo studio offre una nuova visione d’insieme, scattando una vera e propria fotografia dei primi 10-15 chilometri di profondità della crosta terrestre interessata dalla sequenza del 1997-1998. L’obiettivo? Comprendere meglio l’assetto strutturale di questo settore dell’Appennino e il suo rapporto con i grandi terremoti e con la costante sismicità di fondo. Per farlo, abbiamo costruito nuovi modelli geologici in 2D e 3D, interpretando una vasta mole di dati che consentono di descrivere il sottosuolo. Il dato principale proviene dalla cosiddetta sismica a riflessione, una tecnica di indagine che consente di ottenere immagini del sottosuolo paragonabili a un’ecografia o una radiografia della parte superiore della crosta terrestre. Questi dati sono stati acquisiti nel corso dei decenni scorsi durante campagne di esplorazione per georisorse; comprendono profili sismici a riflessione e informazioni stratigrafiche e geofisiche provenienti da pozzi esplorativi profondi. I dataset utilizzati sono stati messi a disposizione da Eni nell’ambito di un accordo di interscambio di dati con l’INGV, finalizzato alla ricerca e al supporto all’attività di protezione civile. I modelli che derivano dall’interpretazione di questi dati sono nati dall’integrazione di tutta la letteratura scientifica geologica e geofisica esistente e sono stati validati dal punto di vista geometrico e cinematico mediante le tecnologie e le metodologie di analisi più all’avanguardia.
Modelli 3D e antiche “cicatrici”
I risultati ci svelano un’architettura crostale superficiale estremamente intricata. L’Appennino centrale, pur essendo oggi sottoposto a una continua “trazione” (estensione), conserva ancora l’antica ossatura del momento in cui le montagne si formarono in una fase di compressione (un sistema noto ai geologi come fold-and-thrust belt). Mettendo in relazione questi modelli 3D con i terremoti registrati, emerge un dato fondamentale: le recenti crisi sismiche degli ultimi 30 anni – non solo quella dell’Umbria-Marche del 1997-1998, ma anche quelle de L’Aquila del 2009 e Amatrice-Visso-Norcia del 2016-2017 – si somigliano incredibilmente tra loro. Tutte mostrano la riattivazione e l’interazione di strutture ereditate dal passato geologico (antiche faglie compressive, sovrascorrimenti e faglie normali), che oggi vengono “risvegliate” e si muovono (o si ri-mobilizzano, come nel caso dei sovrascorrimenti, invertendo il loro originario senso di deformazione) sotto il nuovo regime di stress estensionale.
Il ruolo chiave dei fluidi profondi
Dallo studio emergono anche indizi affascinanti sul ruolo dei fluidi intrappolati nella crosta profonda. Questi fluidi si trovano confinati in volumi di roccia compresi tra le grandi strutture di sovrascorrimento, che agiscono come vere e proprie barriere impermeabili. Questo intrappolamento, che genera sovrapressioni locali, è intimamente legato alla riattivazione delle faglie e sembra esercitare un forte controllo su come i grandi terremoti si generano, su quanta energia sprigionano e su come le sequenze sismiche evolvono nel tempo.
Cosa ci insegnano oggi le nuove analisi sulla sequenza del 1997-1998
La visione d’insieme del contributo scientifico mette in luce il carattere sismogenetico, unico e diffuso, dell’Appennino centrale e sottolinea l’importanza fondamentale della modellazione geologica del sottosuolo nel porre vincoli geologici alla comprensione della sismogenesi e della sua evoluzione. Soprattutto, ci dimostra che per comprendere davvero la sismotettonica di questa regione e valutare con sempre maggiore precisione la sua pericolosità sismica, non possiamo limitarci alle sole faglie attive di oggi, ma dobbiamo studiare a fondo l’eredità del suo lungo passato geologico (vedi articolo recente a riguardo).
L’aspetto forse più cruciale che emerge è che i terremoti non sono generati solo dalla formazione di nuove faglie estensionali, bensì anche dalla riattivazione di quelle antiche. Sotto il nuovo regime di stress, l’Appennino “ricicla” le sue vecchie cicatrici (Figura 5). Nello specifico, abbiamo visto come la sequenza del 1997-1998 abbia rimesso in moto un antico sistema di faglie compressive e sovrascorrimenti, sostanzialmente noto come fronte della Valnerina, che ha coinvolto un volume di roccia lungo circa 15 km e spesso 10 km. Gli eventi principali (mainshock) si sono verificati tra i 7 e i 13 km di profondità, probabilmente all’intersezione tra le superfici dei vecchi sovrascorrimenti e le faglie normali ereditate e ri-mobilizzate. I terremoti successivi della sequenza (aftershock) sono poi rimasti, di fatto, “intrappolati” verticalmente tra queste massicce barriere geologiche del passato: tra i sovrascorrimenti del Monte Faeto e del Monte Camorlo nell’area di Colfiorito, e tra i sovrascorrimenti del Monte Camorlo e della Valnerina nella zona di Sellano.
Inoltre, questo studio ha messo in evidenza che la sequenza in Umbria-Marche del 1997-1998 ha una profonda relazione con la sequenza dell’Italia centrale avvenuta tra il 2016 e il 2017. Guardando infatti in modo coordinato la distribuzione delle due sequenze in rapporto al modello geologico di sottosuolo dell’intero settore interessato dalle due sequenze (sviluppato nell’ambito di progetti di ricerca paralleli, come ad esempio il progetto RETRACE-3D; Di Bucci et al., 2021; Buttinelli et al., 2021), si evince che la sismotettonica dell’Appennino centrale si è espressa con due sequenze importanti “nidificate” tra loro, a distanza di 20 anni una dall’altra (Figura 6).
