Structural, GNSS and Seismological data to estimate fault orientation and coupling degree using kinematic block modeling approach and fault response modelling simulations: The case studies of southern Calabria and northern Apennines regions, (Italy) [Dati strutturali, GNSS e sismologici per la definizione di geometrie e grado di accoppiamento attraverso modellizzazione a blocchi e simulazioni degli effetti di faglia: I casi studio della Calabria meridionale a dell’Appennino settentrionale, (Italia)]

Active faults slicing across urbanized areas are always a discussed topic in the scientific community because of their capability to generate earthquakes. In this work a multidisciplinary approach has been applied to model active faults’ geometries, responses (e.g., vertical displacement and slip tendency) and interseismic coupling starting from structural surveys and including seismological and geodetic data. In particular, this thesis is focused on two different tectonic domains: the first one, in southern Italy (Calabria), is characterized by prevalent extensional tectonics; the second one, located in northern Italy (Emilia Romagna), is characterized by compressional tectonics. For the Calabria region we analysed two large normal faults, the Cittanova and Serre faults, which several studies consider responsible for high-magnitude historical earthquakes (e.g., the 1783 seismic sequence). Structural and geodetic surveys have been conducted and we used relocated seismicity to constrain the orientation of these two faults, in order to propose a 3D model of fault planes. Moreover, slip tendency analysis revealed that the Cittanova and Serre faults are astride the stable and unstable mechanical conditions under the acting regional stress state. Therefore, the seismic potential of these two faults was evaluated using a kinematic block modeling approach, allowing to detect at least one locked asperity on the fault planes that is accumulating an amount of interseismic moment rate at most equivalent to an earthquake of Mw 3.7 for each year. The block modeling approach was also applied in the Emilia Romagna region. This area is characterized by blind thrusts systems hidden under the Po Plain, partially belonging to the external arc of the Apennines orogenic front, which has caused strong earthquakes in the past (e.g., the May 2012 seismic sequence). In this case, the applied model revealed the presence of three asperities on the fault planes, which are accumulating an amount of interseismic moment rate equal to 3.21e15 Nm/yr, less than the coseismic moment rate released in the last years, a result that leads several open questions discussed in this manuscript.

Le faglie attive che attraversano le aree urbanizzate sono sempre un argomento discusso dalla comunità scientifica per la loro capacità di generare terremoti. In questo lavoro è stato applicato un approccio multidisciplinare per modellare le geometrie delle faglie attive, le risposte (ad esempio, lo spostamento verticale e la tendenza allo slittamento) e l'accoppiamento intersismico partendo da rilievi strutturali e includendo dati sismologici e geodetici. In particolare, questa tesi si concentra su due diversi domini tettonici: il primo, in Italia meridionale (Calabria), è caratterizzato da una prevalente tettonica estensionale; il secondo, situato in Italia settentrionale (Emilia Romagna), è caratterizzato da una tettonica compressiva. Per la regione Calabria sono state analizzate due grandi faglie normali, la faglia di Cittanova e la faglia delle Serre, che diversi studi considerano responsabili di terremoti storici di elevata magnitudo (ad esempio, la sequenza sismica del 1783). Sono state condotte indagini strutturali e geodetiche e abbiamo utilizzato la sismicità rilocalizzata per vincolare l'orientamento di queste due faglie, al fine di proporre un modello 3D dei piani di faglia. Inoltre, l'analisi della tendenza allo scivolamento ha rivelato che le faglie di Cittanova e di Serre si trovano a cavallo tra condizioni meccaniche stabili e instabili in base allo stato di stress regionale. Pertanto, il potenziale sismico di queste due faglie è stato valutato utilizzando un approccio di modellazione cinematica a blocchi, che ha permesso di individuare almeno un'asperità bloccata sui piani di faglia che sta accumulando una quantità di momento intersismico al massimo equivalente a un terremoto di Mw 3,7 per ogni anno. L'approccio di modellazione a blocchi è stato applicato anche per la regione Emilia Romagna. Quest'area è caratterizzata da sistemi di spinte cieche nascoste sotto la Pianura Padana, parzialmente appartenenti all'arco esterno del fronte orogenico appenninico, che ha causato forti terremoti in passato (ad esempio, la sequenza sismica del maggio 2012). In questo caso, il modello applicato ha rivelato la presenza di tre asperità sui piani di faglia, che stanno accumulando una quantità di momento intersismico pari a 3,21e15 Nm/anno, inferiore al momento cosismico rilasciato negli ultimi anni, un risultato che porta a diverse questioni aperte discusse in questo manoscritto.