Inversione Cinematica della Deformazione del Ciclo Sismico Utilizzando l'Interferometria SAR

The doctoral dissertation titled "Kinematic Inversion of Earthquake Cycle Deformation Using SAR Interferometry" provides insights into the crustal deformation mechanisms triggered by intraplate and interplate earthquakes along the western boundary of the Indian-Eurasian plates, along the Sulaiman Fold-Thrust (SFT) belt utilizing space geodesy techniques. The processing is also applied to investigate the movement along the East Anatolian Fault (EAF), at the boundary of the Arabian-Anatolian plates. First, we use SAR interferometry observations to understand the slow and complex deformation processes at the frontal zone of the Sulaiman Fold-Thrust (SFT) belt, Pakistan, and then we investigate the western zone of the SFT belt. In the frontal SFT belt, we analyze the deformation associated with the 2015 Moment Magnitude (Mw) 5.7 Dajal blind earthquake. We use kinematic inversions to determine the distribution of slip on the frontal ramp and of flexural slip along active axial surfaces for the forward- and backward-verging two end-member models: a double fault-bend fold system and a fault-propagation fold. In both models, a decollement branches into a shallow ramp at approximately 7.5 km depth with coseismic folding in the hanging wall. The Dajal earthquake ruptured the base of the Boundary Thrust buried under the sediment from the Indus River floodplain, representing fault-bend or fault-propagation folding some 30 km off its nearest surface exposure. For the western zone of the SFT belt, we use the Sentinel-1, and ALOS-2 ScanSAR satellite observations to estimate the coseismic deformation caused by the 2021 Mw 6.0 Harnai earthquake. The coseismic surface deformation along the line-of-sight (LOS) is estimated as ̴approximately 70 and 80 mm ascending and descending interferograms, respectively. Modeling of InSAR data reveals primarily thrust-dominated slip in up dip direction with a strike-slip component that is in good agreement with the tectonic context of the transpressional Karahi and Harnai faults. Kinematic inversions indicate that 95% of slip is concentrated between 3 and 10 km depth. Major deformation is observed at the southern block of the Harnai fault. This study helps to understand the crustal deformation mechanism at the western margin of the SFT belt. In addition, we worked at the EAF which accommodates the relative motion between the Arabian and Anatolian plates and forms a triple junction, with slip partitioned among the North Anatolian Fault (NAF), the EAF, and the faults of the Turkish-Iranian Plateau. The EAF remained locked until the recent seismic activity starting with the January 24, 2020, Mw 6.8 Elazığ earthquake, near Hazir Lake, continuing with the February 06, 2023, Mw 7.8 Kahramanmaraş earthquake that ruptured the 310 km long Erkenek, Pazarcik, and Amanos contiguous fault segments. On the same day, 9 hours later, the Mw 7.6 earthquake ruptured the 150 km long left-lateral splay of the EAF. Two weeks later on February 20, another aftershock with Mw 6.4 occurred in Antakya at the southern termination of the EAF system. The finite fault rupture inversion which we accomplished in this PhD study is part of an international effort to collect multi-parametric spaceborne satellite observations to constrain the spatial distribution of the coseismic slip for the 2023 earthquake sequence. Further, we analyze the time evolution of the deformation of the EAF, with the aim to detect creep over segments of the EAF from the Pütürge segment to the Karliova triple junction. This study clarifies the seismic potential of the Pütürge segment.

La tesi di dottorato fornisce approfondimenti sui meccanismi di deformazione crostale innescati da terremoti intraplacca e interplacca lungo il confine occidentale delle placche indo-europee, lungo la cintura di pieghe e faglie di Sulaiman (SFT) utilizzando tecniche di geodesia spaziale. Il processo è anche applicato per indagare il movimento lungo la Faglia dell'Anatolia Orientale (EAF), al confine tra le placche arabica e anatolica. Inizialmente, utilizziamo le osservazioni di interferometria SAR per comprendere i processi di deformazione lenti e complessi nella zona frontale della cintura di pieghe e faglie di Sulaiman (SFT) in Pakistan, e successivamente indaghiamo la zona occidentale della cintura SFT. Nella zona frontale della cintura SFT, analizziamo la deformazione associata al terremoto cieco di Dajal del 2015 con magnitudo di momento (Mw) 5.7. Utilizziamo inversioni cinematiche per determinare la distribuzione dello scivolamento sulla rampa frontale e dello scivolamento flessurale lungo le superfici assiali attive per due modelli alternativi: un sistema di piega a doppio piegamento e una piega di propagazione della faglia. In entrambi i modelli, un distacco si biforca in una rampa superficiale a circa 7,5 km di profondità con piegamenti cosismici nella parete rocciosa. Il terremoto di Dajal ha rotto la base della Boundary Thrust sepolta sotto i sedimenti della pianura alluvionale del fiume Indo, rappresentando movimenti di faglia a circa 30 km dalla sua esposizione superficiale più vicina. Per la zona occidentale della cintura SFT, utilizziamo le osservazioni satellitari Sentinel-1 e ALOS-2 ScanSAR per stimare la deformazione cosismica causata dal terremoto di Harnai del 2021 con magnitudo di momento (Mw) 6.0. La deformazione cosismica superficiale lungo la linea di osservazione SAR (LOS) è stimata a circa 70 mm e 80 mm rispettivamente per interferogrammi ascendenti e discendenti. La modellazione dei dati InSAR rivela uno scivolamento prevalentemente dominato dalla faglia nella direzione di raccorcimento con una componente a scorrimento laterale che è in buon accordo con il contesto tettonico delle faglie trascorrenti di Karahi e Harnai. Le inversioni cinematiche indicano che il 95% dello scivolamento è concentrato tra 3 e 10 km di profondità. Si osserva una deformazione significativa nel blocco meridionale della faglia di Harnai. Questo studio aiuta a comprendere il meccanismo di deformazione crostale nel margine occidentale della cintura SFT. Inoltre, abbiamo lavorato alla EAF che ospita il moto relativo tra le placche arabica e anatolica e forma un giunto triplo, con la ripartizione dello scivolamento tra la Faglia Nord Anatolica (NAF), la EAF e le faglie dell'Altopiano Turco-Iraniano. La EAF è rimasta bloccata fino alla recente attività sismica iniziata con il terremoto di Elazığ di Mw 6.8 del 24 gennaio 2020, vicino al lago Hazir, continuando con il terremoto di Kahramanmaraş di Mw 7.8 del 6 febbraio 2023, che ha rotto i segmenti di faglia contigui di Erkenek, Pazarcik e Amanos su una distanza complessiva di 310 km. Lo stesso giorno, 9 ore dopo, il terremoto Mw 7.6 ha rotto il ramo laterale sinistro della EAF lungo 150 km. Due settimane dopo, il 20 febbraio, si è verificato un altro terremoto con magnitudo di momento (Mw) 6.4 ad Antakya, alla terminazione meridionale del sistema EAF. L'inversione degli spostamenti della faglia compiuta durante il dottorato fa parte di uno sforzo internazionale per raccogliere osservazioni satellitari spaziali multiparametriche per vincolare la distribuzione spaziale dello scivolamento cosismico della sequenza sismica del 2023. Inoltre, analizziamo l'evoluzione temporale della deformazione della EAF, con l'obiettivo di rilevare il creep sulla EAF, nella sezione che si estende dal segmento di Pütürge al punto triplo di Karliova. Questo studio contribuisce alla stima del potenziale sismico del segmento di Pütürge.