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RIASSUNTO

I fenomeni di debris slides - debris flows rappresentano notoria-

mente uno dei processi denudazionali maggiormente rilevanti nel-

l’ambito dei massicci carbonatici che circondano la Piana Campana

(Italia), mantellati da depositi piroclastici, ed una delle principali fonti

di rischio per gli abitati localizzati al piede dei versanti. I depositi

piroclastici, principalmente derivati dall'attività esplosiva del Somma-

Vesuvio sono distribuiti nell'area peri-vesuviana in maniera disomo-

genea in accordo agli assi di dispersione di ciascuna eruzione, rag-

giungendo uno spessore teorico totale variabile da 4 a 7 m sui Monti

di Sarno e attorno a 2 m sui Monti Lattari. Dopo la deposizione sui

versanti carbonatici, i depositi piroclastici sono stati soggetti a feno-

meni denudazionali, perlopiù rappresentati da movimenti di massa,

generalmente controllati dall'angolo di pendio e dall'occorrenza di

piogge prolungate e/o intense; ciò si riflette attualmente nella presen-

za lungo i versanti di serie vulcanoclastiche incomplete. In questo

lavoro sono discussi i dati stratigrafici e di caratterizzazione geologi-

co-tecnica derivati da una serie di trincee esplorative realizzate in due

aree campione dei Monti di Sarno e Lattari, entrambe rappresentative

delle condizioni morfologiche tipiche dell'innesco dei debris slides.

Uno dei principali risultati emersi è una relazione tra l'angolo di pen-

dio e l'assetto stratigrafico, che appare approssimativamente comple-

to solo per condizioni morfologiche caratterizzate da valori general-

mente inferiori a 30°, ed incompleto per valori superiori. L'assetto

stratigrafico complesso delle coltri piroclastiche, caratterizzato dall'al-

ternanza di depositi piroclastici poco alterati con prodotti piroclastici

alterati per pedogenesi costituisce un sistema idrogeologico superfi-

ciale a più strati caratterizzati da forte contrasto di permeabilità, così

come è stato possibile evincere dalle analisi granulometriche e dalla

stima della conducibilità idraulica mediante formule empiriche.

Questa caratteristica fisica, combinata alla variabile distribuzione

delle successioni vulcanoclastiche lungo i versanti, ha consentito di

identificare un modello geologico-tecnico nel quale gli orizzonti di

lapilli pomicei, ad alta trasmissività, subiscono una progressiva ridu-

zione di spessore all'aumentare dell'angolo di pendio, comportando

una terminazione laterale degli stessi per un valore dell'angolo di pen-

dio generalmente superiore a 35°. Il modello concettuale proposto

rappresenta un miglioramento dei modelli di stabilità del pendio ipo-

ABSTRACT

The debris slides - debris flows represent both one of the most sig-

nificant denudational processes in the pyroclastic soil-mantled car-

bonate massifs that surround the Campanian Plain (Italy), and the

main risk source for the towns located at the foot of their slopes, as is

well known. The ash-fall deposits, mainly derived from the explosive

activity of Mount Somma-Vesuvius, were varyingly distributed

among the carbonate mountain ranges that surround the Plain, accord-

ing to the dispersion axes of each eruption, reaching total thickness

values ranging from 4 to 7 metres onto the Sarno Mountains and val-

ues ranging around 2 metres onto the Lattari Mountains. After depo-

sition on slopes, the pyroclastic deposits underwent denudational

processes, mostly by means of mass movements, generally regulated

by slope angle and by prolonged and/or heavy rainfall occurrence,

which accounts for the volcaniclastic series along the slopes often

being incomplete. In this work, a field survey based on test pits and

laboratory tests has been carried out on two sample areas in the Sarno

and Lattari Mountains, both representatives of debris slides source

areas. One of the principal results put in evidence is a relationship

between slope angle ranges and the stratigraphic schemes of ash-fall,

which only shows more complete stratigraphic records in slope angles

range generally up to about 30°, and incomplete stratigraphic records

for the higher slope angle range. The complex stratigraphy consisting

of ash-fall deposits alternated with the pedogenetic products devel-

oped during the intervals between consecutive eruptions (T

ERRIBILE

alii, 2000), results in a multilayered and very contrasting permeabili-

ty surficial hydrogeological system, as it resulted from grain size

analyses and estimation of hydraulic conductivity by means of empir-

ical formulas. This physical feature, along with the varying distribu-

tion of pyroclastic series along the slopes of the source areas, caused

by the diverse morphologic conditions, leads to an engineering geo-

logical model in which high hydraulic transmissivity horizons con-

sisting of pumiceous lapilli, confined by less permeable deposits,

undergo a reduction in thickness as slope angle increases, until they

assume a lenticular shape with closure approximately above 35° of the

slope angle value. This conceptual model seems to be validated by the

more frequent slope angle value of debris slide depletion areas and by

the more frequent value of the friction angle, as known in literature

ANTALEONE

DE VITA

(*)

, P

IETRO

CELICO

(*)

, M

ICHELE

SINISCALCHI

(**)

& R

OBERTO

PANZA

(***)

(*) University of Naples "Federico II" - Dipartimento di Scienze della Terra / Department of Earth Sciences

(**) Collaboratore esterno / External collaborator

(***) Dottorato di Scienze della Terra / Doctorate in Earth Sciences

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE

COLTRI PIROCLASTICHE SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANI (ITALIA)

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF

PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES

IN THE AREA SURROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS (ITALY)

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

DOI: 10.4408/IJEGE.2006-01.O-05

tizzati in precedenza, fornendo una diversa comprensione della

suscettibilità a franare che appare essere imputabile ad un deflusso

subsuperficiale occasionale nell'ambito della coltre piroclastica, i cui

effetti destabilizzanti sono amplificati in quelle aree dove la conver-

genza morfologica, la riduzione dello spessore degli orizzonti di lapil-

li pomicei o l'interruzione della coltre piroclastica, naturale o artifi-

ciale, coesistono.

TERMINI CHIAVE

: massicci carbonatici, coperture piroclastiche, idrologia del

pendio, debris slides - debris flows, suscettibilità a franare

PREMESSA

L'instabilità delle coltri di origine piroclastica che ammantano i

versanti carbonatici dell'area peri-vesuviana (Napoli, Italia), ascrivibi-

li ai Monti di Avella, Sarno e Lattari, rappresenta una delle problema-

tiche di gestione del territorio maggiormente studiate negli ultimi anni

dalla comunità scientifica, soprattutto dopo gli eventi tragici del 5 e 6

maggio 1998 che provocarono la perdita di 152 vite umane, sebbene

tali fenomeni siano noti sin agli inizi del secolo scorso (D

ISO

OTA

D’E

LOGIO

, 1973) e per essi sia stimabile un periodo medio di

ricorrenza pari a circa 3 anni. Gli studi sono stati principalmente rivol-

ti al riconoscimento dei fattori predisponenti e scatenanti l'innesco di

queste frane, il cui accadimento, sempre in diretta relazione di causa-

effetto con le piogge, appare erratico, poiché generalmente non ripeti-

bile nello stesso luogo, fortemente distruttivo e scatenato da instabili-

tà di masse anche di dimensioni molto modeste, secondo una distri-

buzione in ampliamento ed avanzamento verso valle, uno stile com-

plesso, una tipologia definibile debris slide - debris flow, ed una velo-

cità estremamente rapida (C

RUDEN

& V

ARNES

, 1996; WP/WLI,

1993b). La fase evolutiva intermedia, in cui il volume della massa

coinvolta aumenta rapidamente, mediante l'ampliamento verso valle

della superficie di rottura, può essere definita debris avalanche

IORILLO

et alii, 2001; H

UNGR

et alii, 2001), durante la quale è possi-

bile supporre l'esistenza di fenomeni di liquefazione delle coperture

piroclastiche, parzialmente sature, provocata dalla sollecitazione dina-

mica esercitata dal materiale franato proveniente dall'alto che, in rari

casi, può essere costituito anche da blocchi calcarei. Numerosi sono

stati i lavori scientifici rivolti all'approfondimento dei molteplici

aspetti sotto i quali questi fenomeni franosi possono essere studiati:

meccanismi di innesco e di propagazione del fenomeno franoso

ELICO

et alii, 1986; C

ELICO

& G

UADAGNO

, 1998; D

RETE

et alii,

1998; D

ISO

et alii, 1999), proprietà mineralogiche (D

ENNARO

alii, 2000) e geotecniche dei terreni piroclastici (C

ASCINI

, 2004;

SPOSITO

& G

UADAGNO

, 1998; G

UADAGNO

& M

AGALDI

, 2000), condi-

zioni idrologiche scatenanti l'innesco (C

HIRICO

et alii, 2000; D

ITA

2000; F

IORILLO

et alii, 2001; G

UADAGNO

, 1991), caratteri pedologici

delle coltri piroclastiche (T

ERRIBILE

et alii, 2000), fattori morfologici

naturali ed antropici predisponesti all'innesco (B

RANCACCIO

et alii,

2000; C

ASCINI

et alii, 2000; C

ELICO

& G

UADAGNO

, 1998; D

RESCENZO

& S

ANTO

, 1999), modelli idrogeologici del deflusso

from these landslides. The model represents an improvement on the

previously hypothesized slope stability models, giving a different

comprehension of landslide susceptibility assessment due to occa-

sional saturated throughflow within the pyroclastic cover, whose

instability effects seem to be amplified in those areas where flow con-

vergence and thickness reduction of lapilli horizons, as well as natu-

ral or artificial interruption of the soil mantle, coexist.

KEY WORDS

: carbonate mountains, pyroclastic soil mantle, hillslope hydrolo-

gy, debris slide - debris flow, landslide susceptibility

PREFACE

Landslides in the pyroclastic soils mantling the slopes of the

carbonate mountains that surround Mount Somma-Vesuvius

(Naples, Italy), namely Avella, Sarno and Lattari Mountains, rep-

resent one of the most studied problem by the scientific communi-

ty in the last years, particularly after the tragic events of 5

and 6

May 1998 that caused the loss of 152 human lives, even if this kind

of landslide was known since the beginning of the last century (D

ISO

& N

OTA

D’E

LOGIO

, 1973) and it is possible to estimate a

mean recurrence period of about 3 years. Studies have been chiefly

oriented to the comprehension of the factors that control suscepti-

bility and triggering mechanisms of this kind of landslides, whose

occurrence, always linked by a cause-effect relationship with rain-

falls, appears to be erratic because not repeatable in the same loca-

tion, highly destructive and initiating with small volumes of soil

mass, evolving with a widening and advancing distribution, a com-

plex style, a type classifiable as debris slide - debris flow and an

extremely rapid velocity (C

RUDEN

& V

ARNES

, 1996; WP/WLI,

1993b). The intermediate phase, characterised by the rapid

increase in volume, by means of widening of the rupture surface,

can be defined debris avalanche (F

IORILLO

et alii, 2001; H

UNGR

alii, 2001), during which it is possible to assume the existence of

liquefaction phenomena of partially saturated pyroclastic soils,

caused by the dynamic loading provoked by the landslide mass

coming from the upper part. Such landslides in some cases have

been caused by falling of carbonate rock blocks onto the pyroclas-

tic soils. Several scientific researches oriented to the understand-

ing of different aspects in which this kind of landslides can be

studied have been carried out: triggering mechanisms and land-

slide evolution (C

ELICO

et alii, 1986; C

ELICO

& G

UADAGNO

, 1998;

RETE

et alii, 1998; D

ISO

et alii, 1999), mineralogical (D

ENNARO

et alii, 2000) and geotechnical (C

ASCINI

, 2004; E

SPOSITO

& G

UADAGNO

, 1998; G

UADAGNO

& M

AGALDI

, 2000) properties,

triggering hydrological conditions (C

HIRICO

et alii, 2000; D

ITA

2000; F

IORILLO

et alii, 2001; G

UADAGNO

, 1991), pedological fea-

tures of pyroclastic overburden (T

ERRIBILE

et alii, 2000), natural

and artificial morphological factors predisposing to instability

RANCACCIO

et alii, 2000; C

ASCINI

et alii, 2000; C

ELICO

UADAGNO

, 1998; D

RESCENZO

& S

ANTO

, 1999), surficial hydro-

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANI

subsuperficiale (C

ELICO

et alii, 1986; D

ITA

& P

ISCOPO

, 2002),

modelli di stabilità delle coltri piroclastiche (C

ASCINI

, 2004; C

ROSTA

& D

EGRO

, 2003; G

UADAGNO

et alii, 2000), ruolo sulla stabilità

delle condizioni di parziale saturazione (S

COTTO

ANTOLO

, 2000)

e modelli di propagazione dei flussi piroclastici (B

UDETTA

& D

ISO

, 2004; R

EVELLINO

et alii, 2004).

Tra i principali risultati emersi, che costituiscono un avanza-

mento delle conoscenze rispetto a quelle note prima del 1998, sono

da annoverare la caratterizzazione stratigrafica e pedologica della

coltre piroclastica, il ruolo predisponente al dissesto dei tagli artifi-

ciali nella coltre piroclastica operati diffusamente lungo i versanti

peri-vesuviani per la costruzione di strade di montagna, l'esistenza

di soglie idrologiche empiriche alle quali può essere indicativamen-

te correlato l'innesco delle frane ed il ruolo delle condizioni pluvio-

metriche antecedenti. Nonostante questi risultati, la localizzazione

puntuale delle frane lungo i tagli stradali e l'accadimento delle stes-

se anche in differenti condizioni morfologiche naturali lasciano

ancora adito ad ulteriori approfondimenti ed affinamenti riguardan-

ti le condizioni che controllano la suscettibilità a franare delle coltri

piroclastiche.

Lo schema teorico dell'equilibrio limite della coltre piroclastica

sul pendio, che, nella fase iniziale di debris slide può essere appros-

simativamente considerato indefinito per l'elevato rapporto tra la lun-

ghezza della superficie di scorrimento e la profondità della stessa,

consente di supporre che i fattori che controllano la stabilità siano

essenzialmente riconducibili allo spessore della coltre ed all'angolo

di pendio, oltre che alla resistenza al taglio dei terreni. Tuttavia, per

l'eterogeneità della coltre piroclastica, anche l'assetto stratigrafico,

contraddistinto dalla sovrapposizione di terreni con proprietà granu-

lometriche e idrauliche contrastanti, rappresenta un ulteriore fattore

che può condizionare, anche in maniera molto localizzata, la suscet-

tibilità a franare. In accordo a questi presupposti, nel presente lavoro

è stata approfondita la problematica della distribuzione dei prodotti

piroclastici lungo i versanti, in aree rappresentative delle condizioni

morfologiche tipiche dell'innesco dei debris slides, ritenendo, questo,

un fattore chiave per interpretare il complesso problema della suscet-

tibilità a franare. In particolare, questo lavoro è stato finalizzato alla

verifica ed all’approfondimento dei risultati precedentemente ottenu-

ti mediante l’applicazione di metodi geofisici per la stima della dis-

tribuzione delle coperture piroclastiche sui versanti carbonatici (D

ITA

et alii, 2005). Le fasi di ricerca sono state basate sul reperimen-

to ed analisi di dati derivati da una serie di trincee realizzate in due

aree campione, rispettivamente localizzate nei Monti di Sarno e nei

Monti Lattari, mediante le quali è stato ricostruito l'assetto stratigra-

fico ed è stata effettuata la caratterizzazione geologico-tecnica delle

coltri piroclastiche. L'insieme dei dati raccolti ha consentito di ipo-

tizzare un modello concettuale di distribuzione delle coltri piroclasti-

che lungo i versanti che, sebbene preliminare e di applicazione gene-

rale, potrà costituire un riferimento per ulteriori approfondimenti

rivolti all'analisi della suscettibilità a franare.

geological models (C

ELICO

et alii, 1986; D

ITA

& P

ISCOPO

2002), stability modelling of pyroclastic mantle (C

ASCINI

, 2004;

ROSTA

& D

EGRO

, 2003; G

UADAGNO

et alii, 2000), role on sta-

bility of unsaturated conditions (S

COTTO

ANTOLO

, 2000) and

debris flow runout analysis and modelling (B

UDETTA

& D

ISO

2004; R

EVELLINO

et alii, 2004).

Among the most important results, which represent a great

advance in the comprehension, respect to the ones known before

1998, can be mentioned the stratigraphic and pedologic character-

isation of pyroclastic mantle, the predisposing role to instability of

the artificial road-cuts broadly diffused along carbonate peri-vesu-

vian mountains, the existence of empirical hydrological thresholds

to which the landslide occurrence can be indicatively correlated

and the role of the antecedent hydrological conditions. Despite

these important results, the specific location of landslides along

the road-cuts and their occurrence in different natural morpholog-

ic conditions motivate further deepening of research on the factors

which control landslide susceptibility.

The theoretical scheme of the slope limit equilibrium, which

can be approximately assumed indefinite for the pyroclastic man-

tle in the initial phase of debris slide, owing to the high ratio value

between length and depth of the shearing surface, allows to

hypothesise that the basic factors leading to instability are the

pyroclastic soil thickness and the slope angle, besides of soil shear

strength. Nevertheless, the heterogeneity of the pyroclastic mantle,

characterised by the overlapping of soils with very different grain

sizes and hydraulic properties, represent an additional factors that

can control, even very locally, landslide susceptibility.

Consistently with the previous presuppositions, the distribution of

pyroclastic soil along carbonate slope has been examined in this

paper by means of the results obtained in sample areas, represen-

tative of the typical morphological conditions in which debris

slides initiate. Specifically, the research has been finalised to vali-

date and to deepen results previously obtained by mean of the

application of geophysical surveys on the distribution of pyroclas-

tic mantle along carbonate slopes (D

ITA

et alii, 2005).

The research has been based on the surveying and the analysis

of data derived from test pits carried out in two sample areas,

respectively located in the Sarno Mountains and in the Lattari

Mountains, whose stratigraphy and basic soil index properties

have been detected. The collected data permitted to hypothesise a

conceptual distribution model of pyroclastic soils along the slope

which, even if preliminary and generally oriented, could constitute

a reference for further researches on landslide susceptibility.

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES IN THE AREA SUR-

ROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

GEOLOGIA DI SUPERFICIE DEI VERSANTI CARBO-
NATICI PERI-VESUVIANI

I rilievi montuosi, ascrivibili ai gruppi montuosi dei Monti di

Avella, Sarno e Lattari sono costituiti dai terreni della serie carbona-

tica mesozoica dell'Unità dei Monti Picentini-Taburno, litologica-

mente variabili dalle dolomie ai calcari, il cui attuale assetto morfo-

logico, generalmente caratterizzato dall'evoluzione di versanti di

faglia, è il risultato delle fasi tettoniche e climatiche quaternarie

(Figura 1). Lo sviluppo del fenomeno carsico, in abbinamento ai fat-

tori strutturali, ha favorito in alcuni casi, soprattutto nei Monti di

Sarno, una morfologia sommitale subpianeggiante ed a carattere

endoreico. Sui versanti carbonatici peri-vesuviani sono presenti, solo

parzialmente ed in maniera fortemente discontinua, anche a piccola

scala, i termini più recenti della successione vulcanoclastica prodot-

ta dalle eruzioni del Somma-Vesuvio. Tale successione vulcanocla-

stica, si ritrova, invece, in maniera più completa e continua nell'am-

bito della Piana Campana, sebbene con variabilità laterali a grande

scala indotte dalla differente distanza dal centro eruttivo, dal diverso

orientamento degli assi di dispersione di ciascuna eruzione e dall'a-

zione erosiva e deposizionale esercitata dalla rete idrografica.

Uno schema stratigrafico di riferimento della sequenza piroclasti-

ca è stato individuato nell'area pedemontana occidentale dei Monti di

Sarno (R

OLANDI

et alii, 2000). I prodotti piroclastici più antichi sono

stati ascritti al Complesso Piroclastico Antico (CPA), costituito princi-

palmente dai depositi da flusso dell'Ignimbrite campana, datata a circa

39.000 anni dal presente e dagli altri prodotti delle eruzioni dei Campi

Flegrei e dell'Isola di Ischia. I prodotti piroclastici più recenti sono stati

invece ascritti al Complesso Piroclastico Recente (CPR) che compren-

de i depositi delle eruzioni del Monte Somma, tra cui, quelle maggior-

mente rilevanti sono l'eruzione di Codola, datata 25.000 anni dal pre-

sente (R

OLANDI

et alii, 2000), Sarno, datata 17.000 anni dal presente

OLANDI

et alii, 2000), di Ottaviano datata 8.000 anni dal presente

OLANDI

et alii, 1993a) e di Avellino datata 3.760 anni dal presente

OLANDI

et alii, 1993b). Fanno parte del Complesso Piroclastico

Recente anche i prodotti delle eruzioni storiche del Vesuvio: del 79

d.C. (L

IRER

et alii, 1973), del 472 d.C. (R

OLANDI

et alii, 1998) e del

1631 d.C. (R

OSI

et alii, 1993), nonché le successive, di minore rilevan-

za per il volume eruttato, di cui l'ultima avvenuta nel 1944. Le eruzio-

ni del Somma-Vesuvio che costituiscono il Complesso Piroclastico

Recente hanno avuto assi di dispersione generalmente orientati verso

est, coinvolgendo nella ricaduta dei prodotti emessi principalmente i

Monti di Sarno; solo l'eruzione del 79 d.C. ha avuto asse di dispersio-

ne orientato verso sud, coinvolgendo quindi maggiormente i Monti

Lattari.

Al fine di stimare la distribuzione del Complesso Piroclastico

Recente nell'area peri-vesuviana è stata realizzata una carta delle iso-

pache totali relativa alle principali eruzioni del Somma-Vesuvio, in

precedenza elencate, ottenuta mediante somma algebrica di mappe

numeriche di spessore, elaborate, per ciascuna eruzione, mediante

l'algoritmo del Kriging, a partire dai dati noti in letteratura (Figura 1).

SURFICIAL GEOLOGY OF CARBONATE SLOPES
SURROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

The relieves belonging to the Avella, Sarno and Lattari moun-

tain ranges are constituted by the Mesozoic carbonate series of

Mounts Picentini-Taburno Unit, whose lithology mainly varies

from limestones to dolostones. The morphologic characteristic of

these mountains can be generally related to the evolution of fault-

line scarps resulting from tectonic and climatic phases that

occurred during the Quaternary (Figure 1). The development of

the karstic phenomenon combined with structural factors

favoured in some cases, especially in Sarno Mountains, a flat and

endorheic top morphology. The younger terms of the pyroclastic

succession produced by Mount Somma-Vesuvius are present on

carbonate slopes, even if partially and very discontinuously and

on a small scale. Instead the same volcanic succession can be

found more complete and laterally continuous in the Campanian

Plain, even if with large scale lateral variations due to different

distance from the eruptive centre and to the different orientation

of the dispersion axes of each eruption as well as by the erosion-

al and depositional action of hydrographic network.

A stratigraphic scheme of pyroclastic series, which can be

considered as a reference, has been identified at the western foot

of the Sarno Mountains (R

OLANDI

et alii, 2000). The older pyro-

clastic deposits have been grouped in the Ancient Piroclastic

Complex (APC), mainly constituted of ash-flow deposits of

Campanian ignimbrite, dated about 39 ka B.P., and of the products

of other important eruptions of Phlegrean Fields and Ischia Island.

Instead, the younger volcanic deposits have been grouped in the

Recent Pyroclastic Complex (RPC) that includes the deposits of

the Monte Somma eruptions: Codola eruption 25 ka B.P.

OLANDI

et alii, 2000), Sarno eruption 17 ka B.P. (R

OLANDI

alii, 2000), Ottaviano eruption 8 ka B.P. (R

OLANDI

et alii, 1993a)

and Avellino eruption 3.760 y B.P. (R

OLANDI

et alii, 1993b). The

deposits of historical and modern eruptions of the Vesuvius also

belong to the RPC, the most important being: A.D. 79 (L

IRER

alii, 1973), A.D. 472 (R

OLANDI

et alii, 1998) and A.D. 1631 (R

OSI

et alii, 1993) as well as successive eruptions, less relevant accord-

ing to the minor erupted volume, the latter of which occurred in

1944.

The Somma-Vesuvius eruptions that constitute the Recent

Pyroclastic Complex (RPC) had dispersion axes generally orient-

ed eastward, mainly involving the Sarno Mountains with their

ash-fall deposits; only the A.D. 79 eruption had southward orient-

ed dispersion axes, involving mainly the Lattari Mountains.

In order to evaluate the distribution of the RPC in the area sur-

rounding the Mount Somma-Vesuvius, a total isopach map has

been calculated from the isopach map known in literature for the

previously listed eruptions. The calculation has been carried out

by means of the algebraic sum of the numeric maps obtained by

Kriging interpolation of each eruption isopach map (Figure 1).

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANI

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES IN THE AREA SUR-

ROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

Fig. 1 - Schema geologico dell'area circostante il Somma-Vesuvio: 1) depositi alluvionali; 2) travertini; 3) depositi piroclastici da caduta incoerenti; 4) depositi

piroclastici da flusso; 5) lave; 6) depositi detritici di versante; 7) flysch miocenici; 8) calcari del Giurassico medio - Cretaceo superiore; 9) dolomie e cal-
cari del Triassico inferiore - Giurassico medio; 10) faglie e faglie sepolte o presunte; 11) isopache totali riferite alla sommatoria degli spessori delle prin-
cipali eruzioni del Somma-Vesuvio (CPR: "Codola" ==> 25.000 anni dal presente;"Sarno" ==> 17.000 anni dal presente; "Ottaviano" ==> 8.000 anni
dal presente; "Avellino" ==> 3.760 anni dal presente; 79 d.C.; 472 d.C.; 1631 d.C.); 12) aree campione

- Geologic map of the area surrounding the Mount Somma-Vesuvius: 1) alluvial deposits; 2) travertine; 3) incoherent ash-fall deposits; 4) mainly cohe-

rent ash-flow deposits ; 5) lavas; 6) detritus and slope talus deposits; 7) Miocene flysch; 8) Middle Jurassic-Upper Cretaceous limestone; 9) Lower
Triassic-Middle Jurassic dolomites and calcareous limestone; 10) outcropping and buried faults; 11) total isopachous lines (metres) of the most impor-
tant of Mount Somma-Vesuvius eruptions (RPC: "Codola" ==> 25 ka B.P.;"Sarno" ==> 17 ka B.P.; "Ottaviano" ==> 8 ka B.P.; "Avellino" ==> 3.8
ka B.P.; A.D. 79 ; A.D. 472 ; A.D. 1631 ); 12) sample areas

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANI

Da tale carta è possibile evidenziare che il Complesso Piroclastico

Recente ha raggiunto sui Monti di Sarno uno spessore massimo teori-

co compreso tra 4 e 7 m, mentre sui Monti Lattari esso ha raggiunto

uno spessore variabile attorno a 2 m, sebbene sul settore settentrionale

del gruppo montuoso si sia depositato uno spessore compreso tra 2 e 3

m. Per il meccanismo di deposizione da caduta (fall), lo spessore indi-

cato dalle isopache totali può essere assimilato ad un flusso verticale

che, se distribuito su un pendio inclinato, genera uno spessore reale

(misurato ortogonalmente al piano del pendio) che è funzione della

stessa inclinazione fino ad arrivare al caso limite del versante verticale

sul quale un deposito da caduta non genera alcuna deposizione:

S = St cos

dove S = spessore reale; St = spessore massimo teorico;

= angolo

di pendio.

Per la stessa modalità deposizionale, i depositi piroclastici tendo-

no a mantellare i versanti generando una stratificazione parallela al

pendio (F

ISHER

, 1985).

Gli spessori indicati dalle isopache totali possono essere conside-

rati come approssimativamente indicativi di quelli massimi teorici,

poiché riscontrabili solo negli ambiti morfologici dei rilievi carbonati-

ci a carattere conservativo, ovvero in quelle aree dove, per le partico-

lari condizioni morfologiche, i processi denudazionali o di accumulo

possono essere considerati trascurabili e quindi lo spessore della

sequenza vulcanoclastica non ha approssimativamente subito variazio-

ni per erosione o per accumulo gravitativo di materiale proveniente

dalle parti più alte del rilievo. Zone di questo tipo sono generalmente

rappresentate da settori di versante a debole pendenza, a profilo tra-

sversale blandamente convesso o rettilineo, distanti da possibili zone di

provenienza di movimenti di massa o da fonti di materiale colluviale,

in assenza di reticolo idrografico drenante e con copertura boschiva.

Nei restanti ambiti morfologici dei rilievi carbonatici, dove i pro-

cessi denudazionali hanno agito con maggiore intensità, lo spessore

della coltre è inferiore a quello massimo teorico, pertanto le ricostruzio-

ni stratigrafiche delle sequenze vulcanoclastiche e le correlazioni con le

successioni riconosciute alla base dei versanti sono generalmente diffi-

cili, soprattutto per la forte lacunosità con cui esse sono rappresentate, in

relazione all'elevata dinamica denudazionale, relazionabile all'elevato

angolo di pendio che caratterizza i versanti carbonatici peri-vesuviani.

Verosimilmente le coltri piroclastiche, a partire da una condizio-

ne iniziale di forte instabilità, immediatamente successiva alla depo-

sizione per caduta, che è ben testimoniata dalla presenza alla base del

pendio di depositi di debris flow, spesso sincroni a quelli vulcanici

stessi, hanno verosimilmente acquisito nel tempo una configurazione

sempre più stabile, tanto che essi raggiungono attualmente condizio-

ni critiche per la stabilità solo per fenomeni idrologici rari e/o per

alterazioni del sistema naturale ad opera dell'uomo.

METODI DI INDAGINE NELLE AREE CAMPIONE E
RISULTATI

Le aree campione oggetto di questo studio sono state individuate

From the total isopach map it is possible to appreciate that the

RPC reaches a maximum theoretical thickness ranging from 4 to

7 m on the Sarno Mountains, while on the Lattari Mountains it

reaches a value of about 2 m, even if the value ranges between 2

to 3 m in the northern sector. In accordance with the fall deposi-

tion mechanism, the total isopach thickness can be considered as

a vertical flux that, if distributed on a slope, generates a real thick-

ness (measured perpendicularly to the slope plane) that depends

the slope angle up to the limit case of the vertical plane with no

horizontal projection, namely with no ash-fall deposition:

S = St cos

with S = real thickness; St = maximum theoretical thickness;

slope angle.

According to fall deposition, pyroclastic deposits tend to man-

tle the slopes generating bedding parallel to the slope (F

ISHER

1985).

Along the slopes, the total thickness values can be approxi-

mately considered as the theoretically maximum values, because

detectable only in the morphologic preserving conditions, specifi-

cally in those areas where, owing to morphology, denudational and

deposition processes can be considered negligible and therefore the

pyroclastic series thickness has not undergone variations by erosion

or by accumulation due to soil mass wasting coming from the upper

parts. These areas can be generally identified in slope sectors with

lower slope angle, with transversal convex or rectilinear profiles,

far from landslide or colluvial source areas, with no drainage net-

work and with wood cover.

In the areas with different morphologic conditions, the thick-

ness of pyroclastic mantle is less than the theoretical maximum

value, whereas the denudational phenomena proceeded with greater

intensity. Consequently the stratigraphic reconstructions and corre-

lations with series identified at the slope foot are generally difficult

to achieve, above all for the relevant stratigraphic gaps caused by

erosion processes generally attributable to the high slope angle that

is characteristics of the peri-vesuvian carbonate slopes.

In all probability, the pyroclastic overburdens, since the initial

highly unstable condition immediately after the deposition that is

testified by the debris flow deposits at the slope foot synchronous

and intercalated to the volcanic ones, have plausibly reached a more

stable configuration with time, so much that they currently reach

critical stability conditions only for rare hydrologic phenomena

and/or for man-made alteration of the natural system.

SURVEY METHODS IN THE SAMPLE AREAS AND
RESULTS

The sample areas analysed in this study have been individuated

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES IN THE AREA SUR-

ROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

tra quelle rappresentative delle condizioni morfologiche e geologiche,

tipiche delle aree in cui si sono innescati i fenomeni iniziali di debris

slides. In particolare, è stata studiata mediante rilievi di campo un'area

campione nei Monti Sarno, coincidente con la zona dalla quale si sono

innescati i debris slides che colpirono l'abitato di Quindici (AV) tra il 5

ed il 6 maggio 1998. L'altra area campione oggetto di studio è stata

individuata nei Monti Lattari, poiché morfologicamente similare e

prossima a quella nella quale si sono innescati una serie di fenomeni

franosi, nei Comuni di Corbara (SA) e di Sant'Egidio del Monte Albino

(SA), il 10 gennaio 1997 (Figura 1).

I rilievi di campo sono stati fondamentalmente basati sull'esecu-

zione di scavi eseguiti a mano ed in condizioni morfologiche favore-

voli alla messa in evidenza della stratigrafia, rappresentate da tagli

artificiali già esistenti o da salti di pendenza naturali. L'esecuzione

degli scavi lungo la verticale ha consentito la stima dello spessore

apparente degli orizzonti piroclastici che è stato trasformato in spes-

sore reale mediante correzione geometrica basata sull'angolo di pen-

dio. Gli scavi hanno raggiunto il substrato solo nei casi in cui lo spes-

sore apparente delle coperture è stato inferiore ai 3 ÷ 4 m, mentre per

spessori superiori è stato utilizzato, a partire dal fondo dello scavo un

campionatore a percussione del tipo window sampler, che ha con-

sentito di ricostruire la restante parte della stratigrafia. Lo strumento,

appositamente progettato, consiste in un tubo di acciaio a pareti sot-

tili dotato di una punta cava di forma tronco-conica, a scarpa taglien-

te, i cui diametri, esterno ed interno, sono rispettivamente superiore,

al diametro esterno, ed inferiore, al diametro interno, del tubo stesso

(Figura 2); tale geometria consente l'infissione del tubo per percus-

sione con attrito ridotto e favorisce l'ingresso del campione di terra

nel tubo; inoltre, la presenza sul tubo di finestrature a sviluppo lon-

gitudinale consente una ulteriore riduzione dell'attrito durante la fase

di infissione ed un più facile ingresso del campione all'interno del

tubo nonché una facile ispezione visuale dello stesso. I campioni

sono stati prelevati dallo scavo in condizioni di disturbo, inevitabile

data l'assenza di coesione, soprattutto nell'orizzonte costituito da

lapilli pomicei.

Ai fini del rilevamento stratigrafico delle coperture piroclastiche è

stato adottato il criterio classificativo basato sul riconoscimento degli

orizzonti pedologici (USDA, 1998; T

ERRIBILE

et alii, 2000); questo

criterio, abbinato a quello propriamente litostratigrafico, ha consenti-

to di riconoscere la successione di differenti episodi deposizionali,

alternati a fasi di stasi, durante i quali si sono sviluppati fenomeni

pedogenetici. Inoltre, i vari orizzonti, dopo campionatura ed analisi di

laboratorio delle principali proprietà indice, sono stati classificati

mediante il sistema internazionale USCS. Le analisi di laboratorio

sono state condotte secondo gli standards ASTM e BS: ASTM D421,

ASTM D2217 e ASTM D422 per le analisi granulometriche; ASTM

D4318 e BS 1377 per i limiti di consistenza. I risultati delle analisi

granulometriche sono stati utilizzati per stimare la conducibilità idrau-

lica a saturazione (Ksat), mediante l'applicazione delle formule empi-

riche di Hazen, Kozeny e Beyer (V

UKOVIC

& S

ORO

, 1992).

among those representative of the morphologic and geological con-

ditions typical of the debris slide initiation. In particular a sample

area in the Sarno Mountains, corresponding to the source area of

the debris slides that on 5

and 6

May 1998 struck the Quindici

(AV) municipality has been studied. The other sample area has been

individuated in the Lattari Mountains, because morphologically sim-

ilar and close to the initiation areas of some debris slide - debris flows

occurred on 10

January 1997 in the municipalities of Corbara (SA)

and Sant'Egidio del Monte Albino (SA) (Figure 1).

The field surveys have been basically based on test pits carried

out by handled tools and in morphological conditions favourable to

easier detect the stratigraphy that have been identified in existing

road-cuts and in areas with natural downstream increase of the slope

angle. The excavation of test pits along the vertical direction permit-

ted the estimation of the pyroclastic apparent thickness, which was

later transformed in real thickness by means of geometric correction

based on the slope angle. Test pits have reached the carbonate

bedrock only for apparent thickness less than 3 ÷ 4 m, instead for

greater thickness a percussion windows sampler has been applied

from the bottom of the excavation, permitting the reconstruction of

the remaining part of the stratigraphy. The sampler, expressly

designed, consists of a thin-wall steel tube with a cutting edge, whose

outer and inner diameters are respectively greater and less than the

outer and inner tube diameters (Figure 2). Such geometry allows

the percussion drilling to proceed with lower attrition and favours

the entry of the sample into the tube. Moreover, the presence of

elliptical longitudinal openings along the tube permits a further

reduction of attrition during the sample entry as well as its easier

visual inspection. Soil samples have been extracted in disturbed

condition, inevitable owing to the lack of cohesion, especially for

the horizon constituted by pumiceous lapilli.

For the purposes of stratigraphic survey of pyroclastic soils, a

classification criterion based on the characterisation of pedologic

horizons (USDA, 1998; T

ERRIBILE

et alii, 2000) has been applied.

Such criterion, in addition to the lithostratigraphic one, allowed to

recognise the succession of different depositional events, alternat-

ing to stasis phases during which pedogenetic processes developed.

Moreover, different horizons have been classified with the interna-

tional system USCS after sampling and laboratory analysis of index

properties. Laboratory analyses have been carried out according to

the ASTM and BS standards: ASTM D421, ASTM D2217 and

ASTM D422 for grain size analyses; ASTM D4318 and BS 1377

for consistency limits. Results of grain size analyses have been

utilised for the saturated hydraulic conductivity (Ksat) estimation,

by means of the application of Hazen, Kozeny and Beyer empirical

formulas (V

UKOVIC

& S

ORO

, 1992).

SAMPLE AREA IN THE SARNO MOUNTAINS

The sample area is located on the carbonate ridge of the Sarno

Mountains, which is situated on the south-eastern edge of the

Campanian Plain, directly northeast of Pizzo d'Alvano Mount (1133

m a.s.l.). From this area the landslide which struck the Quindici (AV)

municipality on 5

and 6

May 1998 initiated, causing the loss of 11

human lives. The area can be characterised by morphology as the

upper part of a watershed close to the principal morphological divide

with a relevant hydrographical convergence toward the principal

drainage channel (Figure 3). In this sector, slopes have a globally

convex longitudinal profile because they are characterised by the

downstream progressive increase of the slope angle that vary from

about 20° in the upper part, to about 35° in the intermediate zone and

up to 45° in the lower part. The hydrographic network is scarce and

in many cases the catchments can be classified in the upper part as

zero order basins (D

IETRICH

et alii, 1986), and generally at lower alti-

tudes as first order basins. In the latter, drainage channels are

ephemeral and often not connected with the main hydrographic net-

work.

The local stratigraphic scheme of the pyroclastic cover area has

been identified in this sample area in the more complete series, which

has been recognised in a location with higher morphologic preserva-

tive characteristics (test pits S11), positioned in a slope sector close

to a secondary morphological divide and with slope angle of about

29° (Figures 3 and 4): 1) A horizon, consisting of abundant humus

that gives a spongy and fibrous texture to the deposit in which sparse

pumiceous clasts can be recognised, classifiable as organic soil (Pt);

2) B horizon, mainly characterised by pumiceous clasts ranging from

coarse to fine ash and weathered by illuviation processes that deter-

mined the increase in the finer grain size fraction, classifiable as sand

with silt (SM); 3) C horizon, constituted of pumiceous clasts, weak-

ly weathered and with angular shape, with maximum dimension of

30 mm, ranging from coarse ash to lapilli, classifiable as clean grav-

els and sands from poor to well graded (GW or GP); 4) Bb horizon,

corresponding to a B horizon buried by a successive depositional

event and thus considerable as a paleosol, classifiable as sand with

silt (SM); 5) Cb horizon, representative of a buried C horizon, con-

stituted by pumiceous lapilli and coarse ash, classifiable as the C

horizon (GW or GP) even if in some cases the lower is characterised

by the relative abundance of the sandy fraction (SW or SP); 6) basal

Bb horizon, corresponding to a residual pyroclastic deposit, highly

weathered by pedogenesis, representative of the previous eruption

products classifiable also as sand with silt (SM); 7) R horizon, corre-

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANI

AREA CAMPIONE DEI MONTI DI SARNO

L'area campione ricade sulla dorsale carbonatica dei Monti di

Sarno, localizzata sul bordo sudorientale della Piana Campana,

immediatamente a nordest del rilievo di Pizzo d'Alvano (1.133 m

s.l.m.). In quest'area si sono innescate le frane che colpirono l'abita-

to di Quindici (AV) tra il 5 ed il 6 maggio 1998, provocando la per-

dita di 11 vite umane. Dal punto di vista morfologico, l'area è iden-

tificabile come una testata di bacino idrografico, prossima allo spar-

tiacque principale, contraddistinta da una marcata convergenza mor-

fologica verso l'asta drenante principale (Figura 3). In questo setto-

re, i versanti hanno profilo longitudinale globalmente convesso, poi-

ché caratterizzati da un progressivo incremento delle pendenze verso

valle, che variano da circa 20°, nella parte sommitale, a circa 35°,

nella parte intermedia, fino ad oltre 45°, nella parte terminale. Il reti-

colo idrografico è scarso ed in molti casi le aree di interfluvio sono

generalmente caratterizzabili dal punto di vista idrografico come

bacini di ordine gerarchico zero (D

IETRICH

et alii, 1986), nella parte

alta, o di primo ordine gerarchico, generalmente più a valle; in que-

sti ultimi bacini i canali drenanti appaiono effimeri e spesso non

sono in continuità con il reticolo idrografico principale.

L'assetto stratigrafico riscontrato in quest'area campione, facen-

do riferimento alla sequenza vulcanoclastica maggiormente comple-

ta, riconosciuta in una delle zone a maggiore carattere conservativo

(trincea S11) e localizzata in un settore di versante prossimo ad un

crinale secondario con angolo di pendio pari a circa 29°, può essere

schematizzato nella maniera seguente (Figure 3 e 4): 1) orizzonte A,

caratterizzato da abbondante presenza di humus, che conferisce una

struttura generalmente fibrosa e spugnosa al deposito, nel quale pos-

sono essere riconosciuti radi piroclasti pomicei, classificabile come

terra organica (Pt); 2) orizzonte B, caratterizzato prevalentemente da

piroclasti pomicei, variabili granulometricamente da ceneri grosso-

lane a fini, pedogenizzati e soggetti ad un processo di illuviazione

che ne ha determinato l'incremento della frazione granulometrica più

fine, classificabili come sabbia con limo (SM); 3) orizzonte C, costi-

tuito da piroclasti pomicei scarsamente alterati ed a spigoli vivi, con

dimensione massima fino a 30 mm, variabili dai lapilli alle ceneri

grossolane, classificabili come ghiaie e sabbie pulite da poco a ben

gradate (GW o GP); 4) orizzonte Bb, corrispondente ad un orizzon-

te B sepolto dal successivo evento deposizionale e pertanto conside-

rabile come un paleosuolo, classificabile come sabbia con limo

(SM); 5) orizzonte Cb, rappresentativo di un orizzonte C sepolto,

costituito da piroclasti pomicei di dimensioni variabili dai lapilli alle

ceneri grossolane e pertanto classificabile come l'orizzonte C (GW o

Fig. 2 - Schema del window sampler. a) scar-

pa tagliente (sezione); b) tubo fine-
strato; c) testa di battuta (sezione)

- Scheme of the window sampler: a)

cutting edge (section); b) opened
tube; c) percussion head (section)

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES IN THE AREA SUR-

ROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

GP), sebbene in alcuni casi esso abbia presentato, verso il basso, la

prevalenza della frazione sabbiosa (SW o SP); 6) orizzonte Bb basa-

le, corrispondente ad un deposito piroclastico residuale, fortemente

pedogenizzato, rappresentativo dei prodotti delle eruzioni preceden-

ti, classificabile anch'esso come sabbia con limo (SM); 7) orizzonte

R, corrispondente al substrato carbonatico, le cui discontinuità sono

occluse dalla parte più sottile del deposito piroclastico soprastante. In

accordo ai criteri classificativi pedologici, gli orizzonti B e Bb pos-

sono essere classificati come andosuoli (T

HORP

& S

MITH

, 1949;

USDA, 1998), ovvero il prodotto dei processi di pedogenesi su depo-

siti vulcanoclastici.

La frazione granulometrica fine, passante al setaccio N. 40

ASTM (0.425 mm), ricade nel campo dei limi di alta plasticità della

carta di plasticità di Casagrande (Figura 5), in accordo al comporta-

mento tipico degli andosuoli (G

UADAGNO

& M

AGALDI

, 2000; M

AEDA

et alii, 1977), presentando quindi un elevato limite di liquidità (w

50%), ma un basso valore dell'indice di plasticità (IP < 15%), sebbe-

ne quest'ultimo non appaia essere un carattere specificamente distin-

tivo degli andosuoli (M

AEDA

et alii, 1983; W

ADA

, 1985).

Dal punto di vista litostratigrafico, la sequenza può essere riferita,

in base alle caratteristiche degli orizzonti C alla successione delle eru-

zioni di Ottaviano (orizzonte Cb) e di Avellino (orizzonte C). In tale

successione, gli orizzonti B possono essere considerati il frutto di un

processo pedogenetico che ha agito sui prodotti piroclastici in giacitu-

sponding to the carbonate bedrock which discontinuities are filled by

the finer grain size fraction of the overlying horizon. According to the

pedologic classification criterions, B and Bb horizons can be classi-

fied as andosols (T

HORP

& S

MITH

, 1949; USDA, 1998), namely the

product of pedogenesis on pyroclastic deposit.

The finer grain size fraction, passing at No. 40 ASTM sieve

(0.425 mm), lies in the Casagrande's plasticity chart in the zone typ-

ical of the high plasticity silts (MH) (Figure 5), in accordance with

the typical andosol characteristics (G

UADAGNO

& M

AGALDI

, 2000;

AEDA

et alii, 1977), thus presenting a high liquid limit (w

< 50%)

but a low plasticity index (PI < 15%), although this seems not to be

a property specifically distinctive of the andosols (M

AEDA

et alii,

1983; W

ADA

, 1985).

From the lithostratigraphic point of view, the volcaniclastic series

can be referred, on the basis of C horizons characteristics to the suc-

cession of the Ottaviano eruption (Cb horizon) and the Avellino erup-

tion (C horizon). In such succession, B horizons can be considered

the product of pedogenetic processes which acted on pyroclastic

deposits, in the original depositional condition, represented also by

the finer grain size fraction of each eruptive event. The existence of

pumiceous lapilli in the B horizon, weathered and often rounded,

does not allow to exclude the action of soil erosion and deposition

at the slope scale occurred between the two successive eruptions. In

areas external to the examined one, and in more preservative mor-

Fig. 3 - Area campione nei Monti di

Sarno. Simbologia: 1) trincee
esplorative; 2) debris slides -
debris flows del 5-6 maggio
1998; 3) traccia di sezione. Le
coordinate sono riferite al siste-
ma internazionale UTM (fuso
33)

- Sample area in the Sarno

Mountains. Symbols: 1) test pits;
2) debris slide - debris flows
occurred on 5

- 6

May 1998;

3) section line. Coordinates are
referred to the international sys-
tem UTM (33 fuse)

ra primaria, rappresentati anche dalla frazione più sottile delle stesse

sequenze vulcanoclastiche. La presenza di lapilli pomicei nell'ambito

dell'orizzonte B, alterati e spesso arrotondati, non lascia escludere l'e-

sistenza di processi di rimaneggiamento a scala di versante, occorsi nel

periodo compreso tra le fasi eruttive. In aree esterne a quella in esame,

ed in condizioni morfologiche maggiormente conservative è stata

riscontrata anche la presenza dei depositi dell'eruzione del 472 d.C.,

rappresentati tuttavia da uno spessore esiguo di lapilli pomicei. Lo

spessore totale della successione vulcanoclastica rilevata nella trincea

S11, espresso in termini reali, è pari a circa 4.6 m. Esso è quindi com-

parabile con quello massimo teorico precipitato nell'area (Figura 1),

pari a circa 5 m, che su pendio inclinato 29°, corrisponde in termini

reali un valore di circa 4.4 m.

L'analisi dei dati stratigrafici rilevati in diversi punti dell'area

campione evidenzia (Figura 3; Tabella 1) che la sequenza descritta è

phologic conditions, the deposits of the A.D. 472 eruption have

been also detected, represented by a thin horizon of pumiceous

lapilli. Total thickness of pyroclastic overburden in the S11 test pit

reaches about 4.6 m, if expressed in real value, and is therefore

comparable with the theoretical maximum value that fell in the area

(Figure 1), about 5 m, particularly if we consider its distribution on

a slope inclined 29°, which corresponds a real thickness of about

4.4 m.

The analysis of stratigraphic data collected within the sample

area (Figure 3; Table 1) puts in evidence that the described vol-

caniclastic sequence exists only incompletely in areas with less pre-

servative morphologic characteristics, namely in those areas char-

acterised by higher slope angle. This observation confirms that

slopes underwent denudational processes after ash-fall deposition,

predominantly in areas with higher slope angle. Therefore the suc-

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANI

Fig. 4 e Tab. 1

- Stratigrafie rappresentative e spessori reali degli oriz-

zonti rilevati nelle trincee esplorative dell'area campione
dei Monti di Sarno

Fig. 4 and Tab. 1 - Representative stratigraphic records and real thickness

of horizons surveyed by means of test pits of sample area
of Sarno Mountains

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES IN THE AREA SUR-

ROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

presente solo parzialmente nelle aree a carattere meno conservativo,

ovvero in quelle aree caratterizzate da angolo di pendio più elevato;

ciò testimonia che i versanti hanno subito, dopo la deposizione dei

prodotti piroclastici, un processo di denudazione, in particolare nelle

aree a maggiore pendenza. Pertanto, la semplice sequenza di oriz-

zonti A, B, C e Bb, in mancanza di caratteri litostratigrafici distinti-

vi, può essere dubitativamente attribuita ad una delle eruzioni più

recenti, mentre la sequenza vulcanoclastica nella quale è rinvenibile

l'orizzonte Cb, rappresenta la conservazione dei prodotti di una pre-

cedente eruzione del Complesso Piroclastico Recente. Nella maggior

parte dei casi è risultato essere presente, a diretto contatto con il sub-

strato carbonatico un orizzonte Bb, pertanto definito basale. Mentre,

nei casi in cui l'orizzonte C non è presente, gli orizzonti B e Bb sono

risultati saldati ed, in alcuni di questi, l'orizzonte Bb appare essere

asportato da fenomeni denudazionali, sopratutto nelle aree a maggio-

re acclività.

È ragionevole ritenere che i depositi del Complesso Piroclastico

Antico (CPA) siano trascurabili lungo i versanti analizzati, soprattut-

to per il lungo periodo durante il quale essi sono stati esposti ai pro-

cessi denudazionali e pedogenetici, ed eventualmente presenti, anche

se solo in tracce, nell'orizzonte Bb basale.

Le analisi granulometriche degli orizzonti hanno evidenziato risul-

tati comparabili con quelli ottenuti in altri studi condotti nella stessa

area (C

ASCINI

, 2004; C

ROSTA

& D

EGRO

, 2003), evidenziando una

marcata differenza tra gli orizzonti C-Cb e l'orizzonte Bb basale, men-

tre caratteristiche sostanzialmente intermedie per gli orizzonti B

(Figura 5). Ciò sembra indicare che l'orizzonte B sia contraddistinto da

un processo pedogenetico meno sviluppato che nell'orizzonte Bb basa-

cession of A, B, C and Bb horizons can be doubtfully attributed to

one of the latest eruptions, if any distinctive lithostratigraphic char-

acters can not be detected. Instead, successions with Cb horizons

reveal the preservation from denudational processes of an

antecedent RPC deposits. In the most part of cases a Bb horizon

overlying the carbonate bedrock has been found, since it has been

distinct as basal. Otherwise in the other cases, in which C horizon

is not present, B and Bb basal horizons are directly overlapping and

Bb basal horizon appears to be reduced or absent by denudational

processes, expecially in the zones with higher slope angle.

The deposits of the Ancient Pyroclastic Complex (APC) can be

considered negligible along the slopes above all for the longer

period of exposition to weathering and denudation processes and

eventually present only in traces in the basal Bb horizon.

Grain size analyses put in evidence results comparable with

those obtained in other studies carried out in the same area

ASCINI

, 2004; C

ROSTA

& D

EGRO

, 2003), showing a strong

difference between C-Cb horizons and basal Bb horizon, while

intermediate characteristics for other B horizons (Figure 5). This

seems to demonstrate that the B horizons are characterised by less

developed pedogenetic phenomena than the basal Bb horizon and

likewise characterised by the existence of soils reworked by ero-

Fig. 5

- Fusi granulometrici ottenuti per gli orizzonti cam-

pionati nell'area campione dei Monti di Sarno.
Simbologia: quadrato ==> orizzonte B; cerchio ==>
orizzonti C e Cb; rombo ==> orizzonte Bb basale.
Le linee continue, con il simbolo pieno, rappresenta-
no il valore mediano, mentre le linee tratteggiate,
con il simbolo vuoto, rappresentano rispettivamente
il percentile del 5% e 95%. Sono stati analizzati 12
campioni dell'orizzonte B, 14 campioni degli oriz-
zonti C e Cb e 12 campioni dell'orizzonte Bb basale.
Le classi granulometriche si riferiscono a quelle dei
depositi piroclastici (S

CHIMIDT

, 1981). Nella carta di

plasticità di Casagrande è evidenziato il valore
medio di wL ed IP, cerchio pieno, e l'ellisse rappre-
sentativa della variazione ± scarto quadratico medio;
il numero delle determinazioni è 10

- Grain size envelopes obtained for the soil horizons

in the surveyed area of Sarno Mountains. Symbols:
square ==> B horizon; circle ==> C and Cb hori-
zons; rhombus ==> basal Bb horizon. Continuous
lines with filled symbol represent the median value
instead dashed lines with empty symbol respectively
represent the 5% and 95% percentiles. For the B
horizon, 12 samples have been analysed, for the C
and Cb horizons 14 samples have been analysed and
for the basal Bb horizon 12 samples have been
analysed. Grain size classes are referred to those
used for pyroclastic deposits (S

CHIMIDT

, 1981). In

the Casagrande's plasticity chart wL and PI average
value, filled circle, and the variation ± root mean
square error have been shown; the number of deter-
minations is 10

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

le, o, comunque, caratterizzato anche dalla presenza di materiale rima-

neggiato da processi di erosione, trasporto e deposizione a scala di ver-

sante, testimoniati dalla maggiore gradazione dei campione.

La caratterizzazione granulometrica dei depositi ha consentito la

stima della conducibilità idraulica a saturazione (K

sat

) mediante le

formule empiriche di Hazen, Kozeny e Beyer, ciascuna, com'è noto,

idonea alla stima della conducibilità idraulica in determinati interval-

li di diametro efficace (d

) e di coefficiente di uniformità (U)

UKOVIC

& S

ORO

, 1992). Tale approccio metodologico ha rappre-

sentato ovviamente una semplificazione al problema di eseguire

prove di campo e di laboratorio altrimenti onerose, soprattutto per le

condizioni logistiche, sebbene le stime ottenute sono da considerare

approssimative e valide nell'ordine di grandezza. Ciononostante, i

risultati ottenuti possono essere ritenuti utili ai fini di una prelimina-

re caratterizzazione idraulica degli orizzonti piroclastici.

La stima della conducibilità idraulica a partire dai dati granulo-

metrici è stata effettuata per gli orizzonti C e Cb mediante la for-

mula empiriche di Hazen, valida per sabbie grossolane e ghiaie uni-

formi (U < 5 e 0.1 mm < d

< 3 mm):

Mentre, per i campioni con coefficiente di uniformità superiore a

5 è stata utilizzata la formula di Kozeny, valida genericamente per

sabbie grossolane.

La porosità è stata considerata solo in termini efficaci, poiché i

depositi pomicei, com'è noto, sono dotati di porosità intragranulare

ed un'elevata superficie specifica (E

SPOSITO

& G

UADAGNO

, 1998); a

tale proposito è stato adottato un valore della porosità efficace pari al

25%, derivato da prove di laboratorio di drenaggio a gravità.

Per gli orizzonti Bb è stata utilizzata la formula di Beyer, appli-

cabile nei casi in cui 1 < U < 20 e 0.06 mm < d

< 0.6 mm:

Le citate formule empiriche sono quelle che si adattano meglio,

tra le numerose note in letteratura, alle caratteristiche granulometriche

sion, transport and deposition processes identifiable in the greater

grading of the samples.

The grain size analysis of deposits allowed the estimation of the

saturated hydraulic conductivity (K

sat

) by mean of the Hazen,

Kozeny and Beyer empirical formulas, each of them, as known,

suitable for soils with specific intervals of effective diameter (d

)

and of coefficient of uniformity (U) (V

UKOVIC

& S

ORO

, 1992). Such

methodological approach obviously represent an approximate sub-

stitute to field and laboratory permeability tests, otherwise difficult

to perform because of the not easy logistic conditions and the

impossibility to take undisturbed samples, therefore the estimations

can be considered generally valid in the magnitude order. Despite

this approximation the results obtained by means of empirical for-

mulas can be considered useful for a preliminary hydraulic charac-

terisation of the pyroclastic horizons.

The estimation of the hydraulic conductivity from grain size

data has been carried out for C and Cb horizons by means of the

Hazen empirical formula, generally valid for uniform coarse sands

and gravels (U < 5 and 0.1 mm < d

< 3 mm):

Instead, for sample with coefficient of uniformity greater than 5 the

Kozeny empirical formula, generally valid for coarse sands, has been

applied.

The porosity has been considered only as effective because

pumiceous deposits, as known, have additional intraparticle porosity

and a relevant specific surface (E

SPOSITO

& G

UADAGNO

, 1998); for

such purpose an effective porosity value of 25%, derived from labo-

ratory gravity drainage tests, has been adopted.

For Bb horizons the Beyer formula has been applied, suitable for

soils with 1 < U < 20 and 0.06 mm < d

< 0.6 mm.

Among the numerous known in literature, the previous empir-

ical formulas are the most suitable for the grain size characteristics

of C-Cb and basal Bb horizons. However, for some samples of the

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANI

dove:
C

= costante empirica [ad.],

n = porosità efficace [ad.],
d

= diametro efficace [m],

g = accelerazione di gravità [m/s

= viscosità cinematica [m

/s],

considerata a 12°C

sat

= K

(g/v) =

f(n)

(g/ )

= 8.3 x 10

-3

==> [ad.]

f (n) = n

(1-n)

==> [ad.]

with: C

= empirical constant [ad.],

n = effective porosity [ad.],
d

= effective diameter [m],

g = acceleration due to gravity
[m/s

= kinematic viscosity [m

/s], con-

sidered at 12°C

sat

= K

(g/v) =

f(n)

(g/ )

= 8.3 x 10

-3

==> [ad.]

f (n) = n

(1-n)

==> [ad.]

dove:
C

= costante empirica [ad.],

U = coefficiente di uniformità
[ad.],
d

= diametro efficace [m],

g = accelerazione di gravità [m/s

= viscosità cinematica [m

/s],

considerata a 12°C

sat

= K

(g/v) =

f(n)

(g/ )

= 6 x 10

-4

log (500/U) ==> [ad.]

with:C

= empirical constant [ad.],

U = coefficient of uniformity [ad.],
d

= effective diameter [m],

g = acceleration due to gravity
[m/s

= kinematic viscosity [m

/s], con-

sidered at 12°C

sat

= K

(g/v) =

f(n)

(g/ )

= 6 x 10

-4

log (500/U) ==> [ad.]

dove:
C

= costante empirica [ad.],

n = porosità efficace [ad.],
d

= diametro efficace [m],

g = accelerazione di gravità [m/s

= viscosità cinematica [m

/s],

considerata a 12°C

sat

= K

(g/v) =

f(n)

(g/ )

= 6 x 10

-4

==> [ad.]

f (n) = [1+10 (n-0.26)] ==> [ad.]

with:C

= empirical constant [ad.],

n = effective porosity [ad.],
d

= effective diameter [m],

g = acceleration due to gravity
[m/s

= kinematic viscosity [m

/s], con-

sidered at 12°C

sat

= K

(g/v) =

f(n)

(g/ )

= 6 x 10

-4

==> [ad.]

f (n) = [1+10 (n-0.26)] ==> [ad.]

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

degli orizzonti C-Cb e Bb basale. Tuttavia, per alcuni campioni del-

l'orizzonte basale la formula di Beyer non è stata applicata per l'ele-

vato coefficiente di uniformità e per il basso valore del diametro effi-

cace (<0.06 mm). Analogamente, l'elevato valore del coefficiente di

uniformità dei campioni dell'orizzonte B non ha consentito l'utilizza-

zione di nessuna formula empirica. In ogni caso, la stima indiretta

della conducibilità idraulica di questo orizzonte avrebbe fornito risul-

tati diversi da quelli ottenibili dalle prove in sito, soprattutto per la dif-

fusa presenza di macropori connessi agli apparati radicali e ad altre

forme di bioturbazione. Infatti, in questo orizzonte superficiale si svi-

luppano maggiormente gli apparati radicali, che generalmente non

attraversano i sottostanti livelli di lapilli pomicei, quando questi sono

di spessore non trascurabile. Ciononostante, in base alle caratteristiche

granulometriche del deposito, sostanzialmente intermedie tra quelle

degli orizzonti C-Cb e Bb basale, anche la conducibilità idraulica di

questo orizzonte può essere considerata in prima approssimazione

intermedia tra gli intervalli stimati per gli orizzonti precedenti.

Sebbene le suddette formule empiriche forniscano risultati certamen-

te approssimati, è possibile evidenziare facilmente la grande variazio-

ne della conducibilità idraulica, estesa in un intervallo ampio fino a 4

ordini di grandezza (Figura 9). I risultati ottenuti dalle formule empi-

riche si accordano bene con quelli noti in letteratura per gli stessi ter-

reni nell'area di Pizzo d'Alvano (C

ASCINI

, 2004; C

ROSTA

& D

EGRO

, 2003).

L'insieme dei dati stratigrafici raccolti ha consentito di analizza-

re la distribuzione dei depositi piroclastici lungo i versanti e di rico-

struire un modello geologico basato su sezioni (Figura 10).

Dall'analisi dei dati stratigrafici è possibile evidenziare una progres-

siva riduzione dello spessore dei terreni di copertura all'aumentare

dell'angolo di pendio, fino a valori trascurabili per angoli di pendio

superiori a 50°, attribuibile a fenomeni denudazionali, quindi per

movimenti di massa e/o per fenomeni di erosione areale ed incanala-

ta, correlabili con i processi iniziali dell'erosione (sheet wash e rill

erosion). Il risultato di tali processi denudazionali è interpretabile, al

crescere dell'angolo di pendio, e partendo dalla sequenza di riferi-

mento (trincea S11), con la riduzione dello spessore dell'orizzonte

superiore di lapilli pomicei, fino alla sua scomparsa e, all'ulteriore

aumento dell'angolo di pendio, con la riduzione e la scomparsa anche

dell'orizzonte inferiore di lapilli pomicei. Tale condizione geologica

comporta l'esistenza dei livelli di lapilli pomicei con geometria lenti-

colare che terminano mediante la saldatura dell'orizzonte B con quel-

lo Bb basale, oppure più raramente mediante il contatto diretto del-

l'orizzonte B con il substrato carbonatico. I processi denudazionali

appaiono essere accentuati verso le aree di convergenza morfologica

ed in prossimità delle aste drenanti di primo ordine gerarchico.

AREA CAMPIONE DEI MONTI LATTARI

La seconda area campione oggetto di studio ricade nel settore set-

tentrionale dei Monti Lattari, nell'ambito del versante settentrionale del

Monte Caprile (571 m s.l.m.) che costituisce uno dei contrafforti set-

basal horizon the Beyer formula has not been applied owing to the

higher coefficient of uniformity and the lower value of the effec-

tive diameter (<0.06 mm). Likewise the higher coefficients of uni-

formity of samples derived from B horizons do not permit the

application of any empirical formulas. Nevertheless, the indirect

estimation of the hydraulic conductivity for this horizon would

have given much different results from those determinable by

means of the field permeability tests, above all for the diffused

presence of macropores related to root apparatuses and to the oth-

ers form of bioturbation. In fact, the root apparatuses preferential-

ly develop in this surficial horizon, because they generally do not

cross the underlying pumiceous lapilli horizon when its thickness

is not negligible. However, from grain size characteristics of the

deposit, substantially intermediate between those of C-Cb and

basal Bb horizons, the hydraulic conductivity can be also approxi-

mately considered intermediate between the ranges estimated for

the aforesaid horizons. Although the previous formulas give results

certainly approximated, it is clearly evident the great difference in

hydraulic conductivity spread up to 4 magnitude orders (Figure 9).

The results obtained from empirical formulas have a good match

with those known for the same soils in the Pizzo d'Alvano area

ASCINI

, 2004; C

ROSTA

& D

EGRO

, 2003).

The gathered stratigraphic data allowed the analysis of the dis-

tribution of pyroclastic soils along the slopes and the reconstruc-

tion of a geological model based on sections (Figure 10). From this

analysis a progressive thickness reduction as the slope angle

increases can be demonstrated, up to negligible values for slope

angle values greater than 50°. This phenomenon can be obviously

related to denudational processes, therefore to mass wasting of soil

and/or superficial and linear erosion processes occurred in the ini-

tial forms (sheet wash and rill erosion). Starting from the reference

stratigraphic series (test pit S11), the result of the denudational

processes in relation to the slope angle appears to demonstrate the

progressive thinning of the C horizon, up to its disappearance and,

as a result of the further increase in slope angle, the progressive

diminishing up to disappearance of the Cb horizon. Such geologi-

cal condition implies the existence of lens-shape pumiceous lapil-

li horizons that terminate downstream with the direct contact

between B and basal Bb horizons, or rarely by means of the direct

contact on the carbonate bedrock. Denudational processes seem to

be increased in proximity of first hierarchical order drainage chan-

nels.

SAMPLE AREA IN THE LATTARI MOUNTAINS

The second sample area object of the investigations is located in

the northern sector of the Lattari Mountains, specifically along the

northern side of Caprile Mount (571 m a.s.l.) that represents one of the

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES IN THE AREA SUR-

ROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANI

tentrionali della dorsale carbonatica Monte Cerreto (1.316 m s.l.m.) -

Monte Candelitto (1.201 m s.l.m.) - Monte Cervigliano (1.203 m

s.l.m.), il cui allineamento rappresenta una parte dello spartiacque prin-

cipale della Penisola Sorrentina. I versanti nei quali l'area campione è

compresa sono caratterizzabili dal punto di vista geomorfologico come

versanti di faglia, evoluti in faccette triangolari ed, in alcuni casi, dis-

secati longitudinalmente da corsi d'acqua susseguenti. Le aree oggetto

delle indagini stratigrafiche si collocano nella parte alta dei versanti

che, dal punto di vista idrografico, passano da un bacino di ordine

gerarchico zero ad uno di primo ordine gerarchico (Figura 6). Il profi-

lo trasversale dell'area varia da blandamente concavo nella parte alta a

marcatamente inciso nella parte media e bassa; mentre, il profilo lon-

gitudinale è globalmente convesso, variando da un inclinazione di 28°

nella parte alta a 35° nella parte intermedia ad oltre 40° nella parte

bassa. I caratteri geologici e morfologici dell’area campione sono tipi-

ci per l'innesco dei debris slides, pertanto similari ad aree limitrofe,

ricadenti nei Comuni di Corbara (SA) e di Sant'Egidio del Monte

Albino (SA), nelle quali si sono verificate alcune frane nel gennaio

1997 (C

ALCATERRA

et alii, 1999).

Nell'ambito della zona maggiormente conservativa, localizzata su

un settore di versante posizionato marginalmente ad un bacino di ordi-

ne zero (Figura 6), è stata identificata la successione vulcanoclastica

northern buttresses of the carbonate ridge Cerreto Mount (1316 m

a.s.l.) - Candelitto Mount (1201 m a.s.l.) - Cervigliano Mount (1203

m a.s.l.), whose alignment constitute a sector of the principal mor-

phological divide of the Sorrentina Peninsula. The slopes in which the

sample area is enclosed can be interpreted by their geomorphologic

aspect as the evolution in triangular facets of fault-line scarps that in

some cases appear furrowed by subsequent drainage channels. The

areas investigated with stratigraphic surveys are positioned in the

upper part of the slopes that vary from zero to one order basins for

what concerning the hydrographic aspect. The transversal profile of

the area changes from slightly concave in the upper part to markedly

furrowed in the lower part. Moreover, the longitudinal profile is glob-

ally convex varying from a slope angle value of 28° in the upper part

to 35° in the intermediate part to over 40° in the lower part. By the

geological and morphological characters, the areas can be considered

similar to those where debris slides initiate and evolve in debris flows

and therefore similar to the neighbouring areas, located in the Corbara

(SA) and Sant'Egidio del Monte Albino (SA) municipalities, where

some landslides occurred in January 1997 (C

ALCATERRA

et alii, 1999).

In the area with the most morphologic preservative characters,

located in a lateral sector of a zero order basin (Figure 6), a volcani-

clastic succession has been detected (test pit L1) that has been used

Fig. 6 - Area campione nei Monti Lattari.

Simbologia: 1) trincee esplorative;
2) debris slides - debris flows del
gennaio 1997; 3) traccia di sezio-
ne. Le coordinate sono riferite al
sistema internazionale UTM (fuso
33)

- Sample area of Lattari Mountains.

Symbols: 1) test pits; 2) debris
slide - debris flows occurred on
January 1997; 3) section line.
Coordinates are referred to the
international system UTM (33
fuse)

(trincea L1) che ha rappresentato il riferimento locale per i dati ricava-

ti dalle altre trincee, schematizzabile come segue (Figura 7): 1) oriz-

zonte A, caratterizzato da piroclasti pomicei alterati ed arrotondati,

immersi in matrice fibrosa organica, classificabile come terra organica

(Pt); 2) orizzonte B caratterizzato da piroclasti pomicei, variabili gra-

nulometricamente da lapilli a ceneri grossolane, pedogenizzati e sog-

as local reference for the other stratigraphic data. It can be described

as follows (Figure 7): 1) A horizon, characterised by weathered and

rounded pumiceous pyroclasts dispersed in organic fibrous matrix,

classifiable as organic soil (Pt); 2) B horizon consisting of pumiceous

pyroclasts ranging from weathered lapilli to coase ash and subjected

to illuviation process that determined the increase in the finer grain

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES IN THE AREA SUR-

ROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

Fig. 7 e Tab. 2 - Stratigrafie rappresentative e spessori reali

degli orizzonti rilevati nelle trincee esplo-
rative dell'area campione dei Monti Lattari

- Representative stratigraphic records and

real thickness of horizons surveyed by
means of test pits in the sample area of
Lattari Mountains

Fig. 8

- Fusi granulometrici ottenuti per gli orizzonti cam-

pionati nelle aree campione dei Monti Lattari.
Simbologia: quadrato ==> orizzonte B; cerchio
==> orizzonti C e Cb; rombo ==> orizzonti Bb. Le
linee continue, con il simbolo pieno, rappresenta-
no il valore mediano, mentre le linee tratteggiate,
con il simbolo vuoto, rappresentano rispettivamen-
te il percentile del 5% e del 95%. Sono stati ana-
lizzati 13 campioni dell'orizzonte B, 12 campioni
degli orizzonti C e 12 campioni degli orizzonti Bb.
Le classi granulometriche si riferiscono a quelle
dei depositi piroclastici (S

CHMIDT

, 1981). Nella

carta di plasticità di Casagrande è evidenziato il
valore medio di wL ed IP, cerchio pieno, e l'ellisse
rappresentativa della variazione ± scarto quadrati-
co medio; il numero delle determinazioni è 8

- Grain size envelopes obtained for the soil horizons

in the sample area of Sarno Mountains. Symbols:
square ==> horizon B; circle ==> horizons C
and Cb; rhombus ==> horizons Bb. Continuous
lines, with filled symbol, represent the median
value, instead dashed lines, with empty symbol,
respectively represent the 5% and 95% percentiles.
For the B horizon 13 samples have been analysed,
for the C horizon 12 samples have been analysed
and for the basal Bb horizon 12 samples have been
analysed. Grain size classes are referred to those
used for pyroclastic deposits (S

CHMIDT

, 1981). In

the Casagrande's plasticity chart the wL and PI
average value, filled circle, and the variation ±
root mean square error have been shown; the num-
ber of determinations is 8

getti ad un fenomeno di illuviazione che ne ha determinato l'incremen-

to della frazione granulometrica più fine, classificabile come sabbia con

limo (SM); 3) orizzonte C, costituito da piroclasti pomicei scarsamen-

te alterati ed a spigoli vivi, con dimensioni massime fino a 60 mm, gra-

nulometricamente compresi nella classe dei lapilli, classificabili come

ghiaie e sabbie pulite da poco gradate a ben gradate (GW o GP); 4) oriz-

size fraction, classifiable as sand with silt (SM); 3) C horizon, con-

stituted by scarcely weathered and with angular shape pumiceous

pyroclasts, with maximum dimensions up to 60 mm, comprised in

terms of grain sizes in the lapilli grain size class, classifiable as

clean gravels and sands from poor to well graded (GW or GP); 4)

basal Bb horizon, with included very weathered pumiceous lapilli

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANI

Fig. 9 - Intervalli di variazione della conducibilità idraulica

stimata dai parametri granulometrici. I rettangoli
individuano i valori corrispondenti ai percentili del
5% e del 95%, mentre il cerchio il valore mediano

- Ranges of hydraulic conductivity calculated from

grain size parameters. Rectangles indicate 5% and
95% percentiles values, while filled circle represent
the median value

Fig. 10 - Sezioni stratigrafiche nelle aree campione: a) sezione A-A' nell'area campione dei Monti di Sarno; b) sezione B-B' nell'area campione dei Monti Lattari.

Simbologia: 1) orizzonti A e B; 2) orizzonte C; 3) orizzonte Bb basale; 4) substrato carbonatico. Lo spessore della coltre piroclastica è stato amplificato
di 30 volte, mentre il profilo topografico è in scala naturale, ciò comporta l'apparente risalita del substrato

- Stratigraphic sections in the sample areas: a) section A-A' in the sample area of Sarno Mountains; b) section B-B' in the sample area of Lattari

Mountains. Symbols: 1) a and B horizons; 2) C horizon; 3) basal Bb horizon; 4) carbonate bedrock. The thickness of the pyroclastic mantle has been
amplified 30 times, while the topographic profile is in natural scale that results in the apparent rising of the bedrock

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

zonte Bb basale, con inclusi lapilli pomicei molto alterati classificabile

come sabbia con limo (SM), e livelli decimetrici di cineriti grigie sab-

bioso-limose e rari residui scoriacei e vetrosi di piccole dimensioni; 5)

orizzonte R, corrispondente al substrato carbonatico, le cui discontinuità

sono occluse dalla parte più sottile del deposito piroclastico soprastante.

Dal punto di vista litostratigrafico, l'orizzonte C è attribuibile all'e-

ruzione del 79 d.C.; tra gli elementi distintivi, è stata riconosciuta la

presenza di una diversa colorazione del deposito passante dal giallo

paglierino a grigio chiaro. Lo spessore totale della sequenza vulcano-

clastica, se considerato in termini reali, è di circa 2.85 m, valore non

direttamente comparabile con quello indicato dalle isopache totali

(Figura 1); tuttavia, considerando solo lo spessore dell'orizzonte C,

esso coincide con quello dell'eruzione del 79 d.C. stimato per l'area

esaminata. Pertanto la difformità nello spessore totale potrebbe essere

attribuita al maggiore spessore dell'orizzonte Bb basale, causato dalla

presenza di una parte del Complesso Piroclastico Antico (CPA) e/o ad

un'irregolare morfologia del substrato carbonatico.

Anche in questo caso, l'analisi dei dati stratigrafici ha evidenziato

una distribuzione dei prodotti piroclastici sul versante caratterizzata

dalla complessiva riduzione dello spessore della coltre piroclastica

all'aumentare dell'angolo di pendio. Inoltre ha evidenziato la termina-

zione lentiforme dell'orizzonte C, provocata dalla saldatura degli oriz-

zonti B e Bb basale (Figura 10).

Le analisi granulometriche hanno evidenziato risultati comparabi-

li con quelli ottenuti nell'area campione dei Monti di Sarno (Figura

8), risultando molto similari per gli orizzonti B e Bb basale e legger-

mente diverse per l'orizzonte C, caratterizzato da granulometrie sen-

sibilmente superiori nel valore medio del d

e del d

. Per ciò che

riguarda le proprietà indice della frazione fine, anche in questo caso

gli orizzonti B e Bb sono classificabili nella carta di plasticità di

Casagrande come limi di alta plasticità (Figura 8).

Pertanto l'applicazione delle formule empiriche di Hazen,

Kozeny e Beyer ha evidenziato caratteristiche simili anche per la

conducibilità idraulica, soprattutto per l'orizzonte Bb basale, mentre

valori più elevati per l'orizzonte C. Il valore mediano della conduci-

bilità idraulica è pari a circa 1.5 cm/s, in accordo alle caratteristiche

granulometriche più grossolane, quindi con differenza nella conduci-

bilità idraulica estesa fino a 5 ordini di grandezza, se riferita ai valo-

ri mediani (Figura 9). Comunque, prescindendo dalle differenze tra i

risultati ottenuti per i campioni dei Monti di Sarno e quelli Lattari è

rilevante sottolineare la grande differenza in conducibilità idraulica

tra gli orizzonti C e quello Bb basale.

MODELLI DI DISTRIBUZIONE LUNGO IL VERSAN-
TE E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DEI DEPOSITI
PIROCLASTICI DA CADUTA

Le indagini condotte nelle due aree campione hanno consentito di

identificare, sebbene in maniera preliminare, un modello concettuale di

distribuzione delle coltri piroclastiche sui versanti carbonatici caratte-

rizzato dalla progressiva riduzione dello spessore all'aumentare del-

and with decimetric beds of dark-grey scoriaceous fine to coarse

ashes; 5) R horizon, corresponding to the carbonate bedrock, which

discontinuities are filled by the finer grain size fraction of the over-

lying pyroclastic layer.

From the lithostratigraphic point of view, the C horizon can be

attributed to the A.D. 79 eruption. Among the various distinctive

elements that have been detected is the different colour of the

deposits which varies from yellowish white to greyish white. The

total thickness of the pyroclastic overburden, if considered in real

value is about 2.85 m, is not directly comparable with that indicat-

ed by the total isopach (Figure 1). Nevertheless if we consider the

thickness of the C horizon only it is quite correspondent with the

one of the A.D. 79 eruption known in a location of the plain close

to the examined area. Therefore the difference could be attributed

to the grater thickness of the basal Bb horizon, caused by the pres-

ence of traces of the Ancient Pyroclastic Complex (APC) and/or by

irregular bedrock morphology.

In this case also, the analysis of stratigraphic data has shown a

distribution of pyroclastic deposits along the slopes characterised

by a general thickness decrease of the pyroclastic cover in accor-

dance with the increase in slope angle. Moreover, it has showed the

lens-shape termination of the C horizon, provoked by the direct

contact of B and basal Bb horizon (Figure 10).

The grain size analyses gave results comparable with those

obtained in the Sarno Mountain sample area (Figure 8), resulting

very similar for the B and basal Bb horizons but appreciable differ-

ent for the C horizon that is characterised by generally greater d

and d

. Regarding the index properties of the finer grain size frac-

tion, also in this case B and basal Bb horizon are classifiable in the

Casagrande's plasticity chart as high plasticity silt (Figure 8).

Consequently the application of Hazen, Kozeny and Beyer empiri-

cal formulas permitted the estimation of similar characteristics for

the hydraulic conductivity also, particularly for the basal Bb hori-

zon, while higher values for the C horizon, with a median value of

about 1.5 cm/s, due to the larger grain sizes, therefore with values

extended up to 5 magnitude orders, if observed respect the median

values (Figure 9). Finally, except for the difference among results

obtained for the sample areas in the Sarno and Lattari Mountains it

is important to highlight the wide difference of hydraulic conduc-

tivity between C and basal Bb horizons.

ASH FALL PYROCLASTIC SOIL DISTRIBUTION
MODEL AND LANDSLIDE SUSCEPTIBILITY

The surveys carried out in the two sample areas allowed to

identify, even if in a preliminary way, a conceptual model of the

pyroclastic soil distribution along the carbonate slopes that is char-

acterised by a progressive thickness reduction correlated to the

slope angle, starting from values comparable with the maximum

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES IN THE AREA SUR-

ROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

l'angolo di pendio, a partire da valori comparabili con quello massimo

teorico precipitato nell'area (Figura 1). In particolare, i valori massimi

dello spessore reale della coltre piroclastica sono apparsi comparabili

con quello massimo teorico, fino ad un valore dell'angolo di pendio

circa pari a 30°, al disopra del quale la coltre diminuisce progressiva-

mente di spessore fino approssimativamente all'annullamento per valo-

ri dell'angolo di pendio superiori a 50° (Figura 11). Tuttavia, anche per

valori dell'angolo di pendio inferiori a 30°, la coltre può essere occa-

sionalmente ridotta di spessore, in relazione a fenomeni denudazionali

localizzati, connessi con erosione lineare. La riduzione dello spessore

della coltre piroclastica comporta un progressivo assottigliamento

degli orizzonti C, costituiti da lapilli pomicei scarsamente alterati ed in

giacitura primaria, fino alla terminazione laterale degli stessi che

avviene per saldatura dell'orizzonte B con l'orizzonte Bb basale o con

il substrato carbonatico, generalmente per angoli di pendio superiori a

35°. Nell'ambito dell'area campione nei Monti di Sarno, dove la

sequenza vulcanoclastica è costituita da due orizzonti di lapilli pomi-

cei, la riduzione dello spessore degli orizzonti C e la sparizione degli

stessi appare coinvolgere prima l'orizzonte più superficiale (C) e, suc-

cessivamente, quello più profondo (Cb). Questa analisi, basata sulla

correlazione con l'angolo di pendio, può essere considerata di genera-

le applicazione poiché il fenomeno di riduzione dello spessore della

coltre piroclastica è riscontrabile nei diversi ambiti morfologici di ver-

sante (H

ACK

, 1965), sebbene analisi specifiche potrebbero essere effet-

tuate in base all'unità morfologica di appartenenza ed agli specifici pro-

cessi in essa dominanti. Pertanto, la correlazione grafica tra lo spesso-

re della coltre e l'angolo di pendio può essere idealmente riferita ad una

generica sezione monte-valle e la variabilità degli spessori, a parità di

angolo di pendio, compresa in un inviluppo minimo e massimo dei

punti, essere attribuita ai differenti processi denudazionali agenti local-

theoretical ones fell in the areas (Figure 1). In particular, maximum

values of pyroclastic mantle real thickness resulted comparable

with the theoretical maximum values up to a slope angle of about

30°, above which the mantle progressively decreases in thickness

up to the approximate annulment for slope angle values greater

than 50° (Figure 11). Nevertheless, the mantle has occasionally

been thinned by localised denudational phenomena, attributable to

the linear erosion. The thickness reduction implies a progressive

thinning of the C horizons, constituted by pumiceous lapilli scarce-

ly weathered and in original position of deposition, up to the later-

al termination that occurs downstream for the direct contact

between the B with basal Bb horizon or with the carbonate

bedrock, generally for slope angle values greater than 35°. In the

sample area of the Sarno Mountains, since the volcaniclastic series

is constituted by two pumiceous lapilli horizons, the reduction of

the C horizon thickness and their termination seems to involve

firstly the upper horizon (C) and subsequently the lower horizon

(Cb). Such analysis, based on the correlation with the slope angle

values, can be considered generally applicable because the thick-

ness reduction of the pyroclastic mantle can be identified in the

different slope morphologic units, even if specific analyses could

be carried out for each morphological unit (H

ACK

, 1965) in which

specific denudational processes are dominant. Therefore, the

graphical correlation between pyroclastic soil thickness and slope

angle can be ideally considered as a generic section along the slope

dip and the thickness variability, at the same slope angle value,

enclosable in upper and lower envelopes, can be attributed to dif-

ferent denudational processes locally acting with different intensi-

ty (Figure 11).

The proposed geological model, coupled with hydraulic con-

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANI

Fig. 11 - Correlazione tra lo spessore reale della

coltre piroclastica rilevato nelle due
aree campione e l'angolo di pendio.
Sono anche visualizzate le distribuzioni
teoriche del Complesso Piroclastico
Recente (CPR) sui versanti dei Monti di
Sarno e Lattari e gli inviluppi dei dati
sperimentali.

- Correlation between real thickness of

pyroclastic mantle surveyed in the sam-
ple areas and slope angle. Theoretical
distribution of the Recent Pyroclastic
Complex (RPC), calculated for the
slopes of Sarno and Lattari Mountains
sample areas and envelopes of experi-
mental data have been also shown

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES IN THE AREA SUR-

ROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

mente con differente intensità (Figura 11).

Il modello geologico proposto, abbinato alle caratteristiche di

conducibilità idraulica dei vari orizzonti, evidenzia l'esistenza di un

sistema idrogeologico superficiale a più strati, nell'ambito della col-

tre piroclastica, caratterizzato da orizzonti a forte contrasto di per-

meabilità, in cui gli orizzonti C, più permeabili, terminano verso

valle e sono chiusi dagli orizzonti B e Bb, molto meno permeabili

(Figura 10). Ciò comporta, ipotizzando l'esistenza di una falda sospe-

sa con superficie piezometrica coincidente con il piano campagna, un

decremento della trasmissività della coltre piroclastica al crescere

dell'angolo di pendio, che diventa repentino con la terminazione late-

rale dei livelli pomicei. La stima del suddetto parametro idrodinami-

co nei profili stratigrafici rilevati nelle due aree campione, ad esclu-

sione dell'orizzonte Bb basale, ha evidenziato valori comparabili

della trasmissività tra le due aree campione, per angoli di pendio

generalmente inferiori a 35°, attribuibile alla sostanziale coincidenza

negli spessori degli orizzonti C. In questo intervallo di pendenza i

profili stratigrafici analizzati evidenziano variazioni comprese tra gli

ordini di grandezza 10

-2

÷ 10

-3

/s. Mentre, per la chiusura degli

orizzonti C, verso valle, approssimativamente per valori dell'angolo

di pendio superiore a 35°, la trasmissività diminuisce repentinamen-

te fino all'ordine di grandezza 10

-6

/s (Figura 12).

Il suddetto comportamento idraulico della coltre piroclastica, in

connessione con le caratteristiche di resistenza al taglio dei materia-

li, appare essere fortemente predisponente all'innesco dei fenomeni

di instabilità. Peraltro, la scomparsa degli orizzonti di lapilli pomicei

per angoli di pendio approssimativamente superiori a 35° è compati-

bile con i dati relativi ai valori più frequenti dell'angolo di pendio

nella zona di distacco dei debris slides (D

ISO

et alii, 1999), con

l'intervallo di valori dell'angolo di attrito noti in letteratura per i ter-

ductivity of the different horizons, allows to hypothesise the exis-

tence of a multilayered surficial hydrogeological system, within

the pyroclastic cover, characterised by horizons with strong con-

trast in permeability, in which more permeable C horizons are ter-

minated downstream and are enclosed by less permeable B and

basal Bb horizons (Figure 10). Such a model implies, if we consid-

er the limit case of a perched water table up to ground surface, a

decrease of hydraulic transmissivity of the pyroclastic mantle as

the slope angle increases that become abrupt with the termination

of the pumiceous lapilli. The estimation of such hydrodynamic

parameter by the stratigraphic data derived from the test pits,

except for the basal Bb horizon, showed comparable values

between the two sample areas for slope angle generally less than

35°, attributable to the approximate similarity of the C horizon

thickness. In such slope angle range the analysed stratigraphic

records show transmissivity variations comprised in the magnitude

orders of 10

-2

÷ 10

-3

/s. While, for the downstream termination

of the C horizons, approximately for slope angle values greater

than 35°, transmissivity abruptly decreases up to the magnitude

order of 10

-6

/s (Figure 12).

The aforementioned hydraulic behaviour of the pyroclastic mantle,

in relation with the shear strength characteristics, seems to be def-

initely predisposing to the landslide initiation. Moreover, the

downstream termination of pumiceous lapilli horizons for slope

angle values greater than 35° appears to be compatible with the

more frequent values of slope angle in the initiation zone of debris

slides (D

ISO

et alii, 1999), with the friction angle values known

for this type of pyroclastic soil (C

ASCINI

, 2004; C

ROSTA

& D

EGRO

, 2003) and with the recurrent involvement of the C hori-

zons in the instability, with thickness reduced respect to the maxi-

Fig. 12 - Correlazione tra la trasmissività

degli orizzonti A-B-C e l'angolo
di pendio nelle due aree campio-
ne. Sono stati utilizzati nel calco-
lo i valori della conducibilità
idraulica di 5.0x10

-3

cm/s per gli

orizzonti A e B ed il valore di
6.0x10

-1

cm/s per l'orizzonte C.

La linea tratteggiata indica la
tendenza alla diminuzione della
trasmissività, repentina approssi-
mativamente al disopra dei 35°

- Correlation between hydraulic

transmissivity of A-B-C horizons
and the slope angle. Hydraulic
conductivity values of 5.0x10

-3

cm/s, for A and B horizons, and
of 6.0x10

-1

cm/s, for C horizon,

have been applied in the calcula-
tion. The dashed line indicates
the decreasing trend of transmis-
sivity that become abrupt
approximately above of 35°

reni piroclastici (C

ASCINI

, 2004; C

ROSTA

& D

EGRO

, 2003) e con

il ricorrente coinvolgimento degli stessi nell'instabilità, con spessori

assottigliati rispetto a quelli massimi teorici.

Per la conducibilità idraulica degli orizzonti superficiali A e B, con-

siderabile intermedia tra quella degli orizzonti C e Bb basale, il ristagno

di acqua in superficie e l'inizio del ruscellamento superficiale, secondo

un meccanismo di superamento della capacità di infiltrazione (H

ORTON

1933), può essere considerato un fenomeno raro in quanto superiore

all'intensità massima di pioggia. Ciò trova conferma nella stima del

valore della pioggia di breve durata e forte intensità di durata pari ad 1

ora, con tempo di ritorno pari a 100 anni ed alle quote corrispondenti

alle aree campione, rispettivamente pari a circa 1.9x10

-3

cm/s per l'area

nei Monti di Sarno ed a circa 2.5x10

-3

cm/s per i Monti Lattari, compa-

tibilmente con le differenti caratteristiche delle zone pluviometriche

OSSI

& V

ILLANI

, 1994). Tale evidenza consente di supporre che le pre-

cipitazioni di ordinaria intensità diano luogo prevalentemente ad infil-

trazione e pertanto sussistano le condizioni favorevoli all'esistenza di un

deflusso subsuperficiale (H

EWLETT

, 1961; H

EWLETT

& H

IBBERT

, 1963;

HIPKEY

, 1965; K

IRKBY

, 1978), favorito dalla presenza di strati a diver-

sa conducibilità idraulica ed in particolare dall'orizzonte Bb basale.

Quindi il deflusso subsuperficiale avrebbe andamento concorde con la

morfologia, in relazione alla distribuzione ed alla stratificazione man-

tellante della coltre piroclastica, pertanto può essere convergente o

divergente in relazione all'assetto morfologico locale. Questo modello

idrogeologico superficiale consente pertanto di ipotizzare l'esistenza di

fenomeni di return flow (K

IRKBY

, 1978) nei punti dove il deflusso sub-

superficiale, parallelo al pendio, viene a giorno per interruzione degli

orizzonti di lapilli pomicei e/o per incremento delle pressioni neutre

dovuta alla convergenza del deflusso stesso. Tali punti fungerebbero,

quindi, da sorgenti effimere e pertanto da essi inizierebbe il vero e pro-

prio deflusso superficiale con la possibilità di avere fenomeni di erosio-

ne incanalata. Il suddetto modello idrogeologico appare compatibile

anche con la localizzazione delle aste drenanti di primo ordine gerar-

chico. Questa ipotesi appare suffragata anche dai dati stratigrafici, che,

nell'ambito dei bacini idrografici di ordine zero, quando con pendenze

inferiori a 30°, hanno generalmente evidenziato l'esistenza della sequen-

za vulcanoclastica completa e scarsamente rimaneggiata; mentre, alla

base degli stessi bacini di ordine gerarchico zero, in corrispondenza del-

l'incremento di pendenza, è possibile evidenziare l'inizio dell'asta idro-

grafica di primo ordine gerarchico, la presenza di sequenze piroclastiche

incomplete e di terreni rimaneggiati.

A tale condizione idrogeomorfologica può essere ricondotto anche

l'innesco dei debris slides, laddove, però, le condizioni già prossime al

limite della stabilità, per condizioni naturali o antropiche, possono

essere rese critiche da un incremento localizzato delle pressioni neutre,

dovuto alla insufficiente trasmissività della sezione drenante dello stra-

to piroclastico rispetto all'apporto del deflusso subsuperficiale. A tale

proposito è importante considerare un fenomeno riscontrato spesso

immediatamente dopo l'innesco di una frana, e citato da diverse fonti

ELICO

et alii, 1986), consistente nella presenza di abbondante acqua

mum theoretical values.

According to the hydraulic conductivity of the A and B surficial

horizons, that can be considered intermediate between C and basal

Bb horizons, the water ponding on the ground surface and the ini-

tiation of runoff by the excess of the infiltration capacity (H

ORTON

1933), can be considered a rare phenomenon because of the greater

value of hydraulic conductivity than the ordinary maximum rain-

fall intensity. This hypothesis is confirmed by the rainfall value of

higher intensity for the duration of one hour, with a return period

value of 100 years, referred to the altitudes correspondent to the

sample areas, respectively 1.9x10

-3

cm/s for the area in the Sarno

Mountains and of about 2.5x10

-3

cm/s for the area in the Lattari

Mountains, compatibly with the different characteristics of the plu-

viometrical zones (R

OSSI

& V

ILLANI

, 1994). Such evidence allows

to hypothesise that the ordinary intensity rainfalls predominantly

generate infiltration and therefore that there are favourable condi-

tions to the existence of throughflow phenomenon (H

EWLETT

1961; H

EWLETT

& H

IBBERT

, 1963; W

HIPKEY

, 1965; K

IRKBY

, 1978),

favoured by the existence of horizons with different hydraulic con-

ductivity and particularly by the basal Bb horizon. Throughflow

has flow paths concordant with the morphology because of the

mantling distribution of the pyroclastic overburden. Therefore it

can be convergent or divergent in accordance with the local mor-

phology. Such surficial hydrogeological model allows to suppose

the existence of return flow phenomena (K

IRKBY

, 1978) in points

where throughflow parallel to the slope emerges because of the

interruption of the pumiceous lapilli and/or because of an increase

of positive pore pressure due to flow convergence. Therefore, the

aforesaid points would behave as ephemeral springs and the runoff

and the linear erosion would be initiated by them. This hydrogeo-

logical model appears to be compatible with the localisation of the

first hierarchical order channels. Such hypothesis is sustained by

stratigraphic data, and generally have showed the existence of a

complete and scarcely reworked volcaniclastic sequence in the

zero order basins and with slope angle values less than 30°; while

a greater presence of reworked pyroclastic soils at the base of the

same zero order basins, in correspondence of the slope angle

increase.

The debris slides initiation can be also related to the previously

described hydrogeomorphological model, whereas the stability

conditions in relationship with natural or artificial factors are

already close to the limit equilibrium and they can become critical

because of a localised increase in pore water pressure due to the

insufficient transmissivity of the pyroclastic horizons respect to

the throughflow discharge. For such purpose it is important to con-

sider a phenomenon often observed after the landslide initiation,

cited by different authors (C

ELICO

et alii, 1986), consisting in the

abundant presence of groundwater outflow in the landslide deple-

tion zone, prolonged for up to some hours after the occurrence of

landslide. The phenomenon has been interpreted up to now as clear

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANI

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES IN THE AREA SUR-

ROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

sorgiva nell'ambito della zona di distacco, fino a diverse ore dopo l'e-

vento franoso. Tale fenomeno, che è stato finora interpretato a favore

delle ipotesi di contribuzione ai fenomeni di instabilità da parte di

apporti idrici provenienti dal substrato carbonatico, potrebbe invece

corrispondere allo svuotamento di una falda sospesa nell'ambito di un

livello di lapilli pomicei soprastante il coronamento della frana stessa.

CONCLUSIONI

I risultati illustrati in questo lavoro consentono di delineare nuove

linee di ricerca, riguardanti la suscettibilità a franare delle coltri pirocla-

stiche che ammantano i versanti carbonatici peri-vesuviani, avendo ipo-

tizzato i fattori che controllano i processi morfoevolutivi delle stesse. In

base ai dati discussi è possibile ipotizzare un modello di formazione di

una falda sospesa occasionale nell'ambito della coltre piroclastica.

Inoltre l'assetto stratigrafico della coltre lascerebbe escludere l'ipotesi

della formazione di una falda sospesa nell'ambito della porzione più

superficiale dell'ammasso roccioso carbonatico, soprattutto per la

costante presenza di un orizzonte piroclastico basale, fortemente pedo-

genizzato, a bassa permeabilità, che costituisce il riempimento delle dis-

continuità dell'ammasso roccioso. Tuttavia la formazione della falda

sospesa occasionale, nell'ambito della parte più esterna dell'ammasso

roccioso e con deflusso parallelo al pendio, non può essere esclusa per

la possibilità che il substrato carbonatico possa ricevere alimentazione

diretta dalle parti sommitali dei rilievi, dove esso spesso è privo di

coperture piroclastiche; tale falda potrebbe pertanto contribuire all'inne-

sco dei debris slides, quando per fattori carsici o strutturali dell'ammas-

so essa può interagire con la coltre piroclastica oppure laddove essa può

alimentare lateralmente il manto di terreni piroclastici.

I risultati discussi hanno inoltre evidenziato un valore molto alto

della trasmissività della coltre piroclastica, quando in presenza di oriz-

zonti di lapilli pomicei, che, in relazione a fenomeni di ricarica zenitale

consentirebbe la formazione di una zona di saturazione di altezza mode-

sta e di breve durata a causa dell'elevata capacità di drenaggio dell'oriz-

zonte C, essendo quest'ultima proporzionale alla trasmissività e all'ele-

vata inclinazione dell'interfaccia con l'orizzonte basale. Tuttavia, la ter-

minazione laterale degli orizzonti C, per angoli di pendio attorno al

valore di 35°, e la complessiva riduzione di spessore della coltre piro-

clastica, possono determinare localmente una diminuzione della portata

di deflusso con l'incremento localizzato delle pressioni neutre, e quindi

condizioni maggiormente critiche per la stabilità. A tale proposito la

convergenza del deflusso subsuperficiale appare essere un fattore certa-

mente favorevole all'incremento localizzato delle pressioni neutre,

anche se questa condizione può non essere necessariamente associabile

a quella della convergenza morfologica ma anche all'andamento pla-

noaltimetrico della terminazione dell'orizzonte di lapilli pomicei, che

potrebbe condizionare il recapito verso il punto dove esso raggiunge la

quota più bassa. Secondo questo schema, quindi, un debris slide occor-

rente in una zona, eventualmente posizionata anche su un versante a

profilo trasversale rettilineo o convesso, comporterebbe una migrazione

verso monte della terminazione dell'orizzonte pomiceo cui consegui-

evidence that instabilities are provoked by a perched water table

flowing in the surficial part of the carbonate bedrock, instead in

accordance with the proposed model we can suppose that the flow

could be attributed to the emptying of a saturated zone in the upper

part of landslide crown within pumiceous horizons.

CONCLUSIONS

The results discussed in this paper allow to outline new objec-

tives of research concerning the landslide hazard of pyroclastic ash

fall deposits mantling peri-vesuvian carbonate slopes, after identi-

fying the factors that control their denudational processes. The ana-

lyzed data allow to hypothesize a surficial hydrogeological model

in which an occasional perched water table can exist within pyro-

clastic soil mantle, because stratigraphic characteristics generally

lead to exclude the formation of a temporary perched water table

within the surficial part of the carbonate bedrock, above all for the

existence of a low permeability basal Bb horizon that fills bedrock

discontinuities. Nevertheless the temporary existence of a ground-

water flow in the external part of the carbonate bedrock can not be

absolutely excluded according to the possibility that carbonate

bedrock can receive direct recharge in the top areas, whereas pyro-

clastic mantle often does not exist. Such parallel to the slope surfi-

cial groundwater flow could provoke debris slides initiation where

it involves overlying pyroclastic mantle by means of local karstic or

structural factors as well as where it can laterally fed the pyroclas-

tic mantle.

The results discussed put in evidence high transmissivity values

of the pyroclastic mantle when horizons of pumiceous lapilli exist

which, according to recharge velocity due to direct infiltration,

would allow the formation of a temporary, thin saturation zone

owing to the high drainage capacity of the C horizons. In fact, as

known, the latter is proportional to the transmissivity and to the

high gradient value of the interface between C and basal Bb hori-

zons. However, the downstream termination of C horizons, for

slope angle values of about 35°, and the general thickness reduction

of the pyroclastic mantle, could determine a local decrease of the

filtration discharge and a corresponding increase in pore water

pressure which can lead to instability conditions. In such model the

throughflow convergence seems to be a factor certainly favorable to

the local increase of pore water pressures even if this condition can

not be necessarily connected with the morphologic convergence but

also with the three-dimensional geometry of the pumiceous lapilli

horizons terminations. In fact, the latter could influence drainage

toward points with the lowest altitude. In accordance with this

scheme, a debris slide occurring in a zone, even if it is located on a

slope with rectilinear or convex transversal profile, would cause an

upstream migration of the lapilli horizon termination with the con-

sequent resettlement of the throughflow outflow in a lateral zone,

whereas the lapilli horizon termination reaches lowest altitude. This

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

rebbe la successiva migrazione del recapito del deflusso subsuperficia-

le in una zona laterale, laddove la terminazione dell'orizzonte di lapilli

pomicei raggiunge una quota inferiore. Ciò sarebbe peraltro favorito

dalla pedogenesi della scarpata di frana e/o dal deposito di materiale

rimaneggiato, che costituirebbe localmente un limite di permeabilità.

Con questo modello di migrazione laterale della zona di distacco

potrebbe anche essere giustificata la non ripetibilità del fenomeno nello

stesso punto ed il coinvolgimento degli orizzonti di lapilli pomicei.

Secondo tale schema, le discontinuità naturali della coltre pirocla-

stica, rappresentate da incrementi di pendenza verso valle, per condi-

zioni strutturali del substrato carbonatico, comportano una riduzione

dello spessore della coltre, una chiusura laterale degli orizzonti pomicei

e pertanto condizioni di maggiore suscettibilità a franare. Anche i tagli

artificiali della coltre, certamente di per sé predisponenti all'instabilità,

per l'annullamento del supporto laterale, possono essere considerati

maggiormente critici in quelle condizioni in cui esiste una combinazio-

ne sfavorevole di angolo di pendio e di riduzione dello spessore degli

orizzonti di lapilli pomicei.

È certamente interessante segnalare il ruolo degli apparati radicali

del bosco, generalmente di castagno nei rilievi peri-vesuviani, così

come è stato possibile osservare nelle trincee eseguite e nei tagli artifi-

ciali o naturali. Gli apparati radicali risultano non attraversare gli oriz-

zonti pomicei quando questi sono spessi, quindi generalmente per ango-

li di pendio inferiori a 30°, ma solo quando questi strati hanno uno spes-

sore fortemente ridotto, o quando pressoché assenti. In quest'ultimo

caso, per pendenze superiori a 35°, gli apparati radicali potrebbero avere

un decisivo effetto stabilizzante sulla coltre, ancorando le coperture alle

discontinuità del substrato carbonatico, e quindi conferendo alla coltre

piroclastica un effetto di coesione apparente. Ciò consentirebbe la pre-

senza di terreni piroclastici per angoli di pendio superiori a quelli carat-

teristici dell'angolo di attrito.

L'uso del suolo ha in ogni caso un ruolo fondamentale sulla tipolo-

gia e sull'intensità dei processi denudazionali che interessano la coltre

piroclastica; infatti, la presenza del bosco consente la protezione dall'e-

rosione della coltre piroclastica, così com'è possibile evincere dalla

generale scarsa presenza di coperture piroclastiche sui crinali principa-

li, dove la vegetazione boschiva è rada o assente, o dove è stato effet-

tuato un cambio di destinazione da bosco a pascolo. In queste condi-

zioni, le coperture piroclastiche appaiono poco spesse, o addirittura

assenti, anche per angoli di pendio sostanzialmente bassi.

Le ipotesi ed i modelli concettuali formulati in questo lavoro con-

sentiranno di indirizzare le ricerche future e le sperimentazioni di

campo verso la verifica sperimentale dei processi di infiltrazione e

deflusso subsuperficiale, sebbene i dati sembrino evidenziare che negli

orizzonti di lapilli pomicei, per l'elevata trasmissitivtà degli stessi, la

falda sospesa occasionale possa costituire un fenomeno transitorio

molto rapido e difficilmente rilevabile, oltre che condizionato dalla

morfologia dell'interfaccia con l'orizzonte Bb basale. Ne consegue che

le ricerche di campo dovrebbero essere rivolte al monitoraggio idrologi-

co nell'ambito della fascia di pendenza critica, dove potrebbe generarsi

could be possible by the development of pedogenetic processes on

the landslide scar and/or the deposition of reworked material that

would constitute a permeability boundary. This conceptual model

of lateral migration of the depletion zone could justify the non-

repeatability of the initial landslides in the same location and the

involvement of the pumiceous lapilli horizons.

In the previous schematic model, natural discontinuities of the

pyroclastic mantle, represented by downstream slope angle

increase, owing to structural condition of the carbonate bedrock,

induce a thickness reduction, a downstream termination of the

pumiceous lapilli horizons and therefore higher landslide suscepti-

bility conditions. The artificial cuts of the pyroclastic mantle, cer-

tainly themselves predisposing to the instability by the annulment

of the lateral support, can be considered mostly critical in those

conditions in which an unfavorable combination of slope angle and

thickness reduction of lapilli horizons exists.

It is certainly significant to discuss the role of the root appara-

tuses of the wood, generally consisting of chestnut tree along the

peri-vesuvian slope, as they have been surveyed in test pits or in the

other artificial and natural cuts. In fact, they do not cross the

pumiceous lapilli horizons with greater thickness, therefore for

slope angle values less than 30°, but only when these horizons are

thinned or have a negligible thickness. In the latter case, for slope

angle values greater than 35°, root apparatuses could have a stabi-

lizing effect on the pyroclastic mantle anchoring the overburdens to

the bedrock discontinuities and therefore giving to the pyroclastic

cover an apparent cohesion effect. This would permit the presence

of pyroclastic soils with slope angle values greater than the friction

angle value.

Land use has a fundamental role on the typology and intensity

of the denudational processes of the pyroclastic mantle because

wood existence allows the preservation of the overburdens from the

erosion, as can be recognized by the scarce presence of pyroclastic

soils on the principal morphological divides where the wood cover

is poor or absent, or whereas landuse has been changed from wood

to pasture. In such conditions the pyroclastic mantle is thin or

absent, even with lower slope angle values.

The hypotheses and the conceptual models proposed in this

paper will permit to plan future research and field experimentations

finalized to the instrumental demonstration of the infiltration and

throughflow processes. Even if the discussed data seem to indicate

that the perched water table would be a rapid temporary and diffi-

cult to detect phenomenon, according to the high transmissivity and

its specific localization due to the morphology of the interface

between C and basal Bb horizon. It follows that field researches

should be oriented to the hydrological monitoring in the critical

slope angle range, where the increase in pore water pressure in the

lapilli horizons could occur.

In conclusion, the results proposed in this paper can be consid-

ered functional for the implementation of a distributed stability

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANIVESUVIANI

DISTRIBUTION, HYDROGEOLOGICAL FEATURES AND LANDSLIDE HAZARD OF PYROCLASTIC SOILS ON CARBONATE SLOPES IN THE AREA SUR-

ROUNDING MOUNT SOMMA-VESUVIUS

Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2006)

un incremento delle pressioni neutre negli orizzonti di lapilli pomicei.

In definitiva, i risultati presentati in questo studio possono essere

considerati a carattere di indirizzo per l'applicazione di un modello di

stabilità distribuito delle coperture piroclastiche, rendendo possibile l’u-

tilizzazione del modello del tipo SHALLSTAB (M

ONTGOMERY

et alii,

1994), nei quali lo spessore dei terreni di copertura e le caratteristiche

idrodinamiche degli stessi sono considerate costanti, analizzando sol-

tanto l'effetto della topografia sulla stabilità delle coperture.

model of pyroclastic overburdens, allowing the use of a model like

Shallstab (M

ONTGOMERY

et alii, 1994), in which the soil thickness

and the soil hydrodynamic characteristics are considered constant,

analysing only the effect of topography on the soil stability.

OPERE CITATE / REFERENCES

RANCACCIO

L., C

INQUE

A., R

USSO

F. & S

GAMBATI

D. (2000) - Le frane del 5-6 maggio 1998 sul gruppo montuoso Pizzo d'Alvano (Campania): osservazioni geo-

morfologiche sulla loro distribuzione e sulla dinamica delle connesse colate. Quaderni di Geologia Applicata, 7(1): 5-36.

UDETTA

P. & D

ISO

R. (2004) - The mobility of some debris flows in pyroclastic deposits of the northwestern Campanian region (southern Italy). Bullettin of

Engineering Geology and Environment, 63: 293-302.

ALCATERRA

D., S

ANTO

A., D

ISO

R., B

UDETTA

P., D

RESCENZO

G., F

RANCO

I., G

ALIETTA

G., I

OVINELLI

R., N

APOLITANO

P. & P

ALMA

B. (1999) - Fenomeni fra-

nosi connessi all'evento pluviometrico del Gennaio 1997 in Penisola Sorrentina-M.ti Lattari, primo contributo. Atti IX Congr. Naz. Geologi, Roma 17-20 apri-

le 1997, 1: 23-231.

ASCINI

L. (2004) - The Flowslides of May 1998 in the Campania Region: The Scientific Emergency Management. Rivista italiana di Geotecnica, 2: 11-44.

ASCINI

L., G

UIDA

D., N

OCERA

N., R

OMANZI

G. & S

ORBINO

G. (2000) - A preliminary model for the landslides of May 1998 in Campanian Region. Proceedings 2nd

International Symposium on Geotechnics od Hard Soil-Soft Rock, Napoli. Balkema: 1623-1649.

ELICO

P., G

UADAGNO

F.M. & V

ALLARIO

A. (1986) - Proposta di un modello interpretativo per lo studio delle frane nei terreni piroclastici. Geologia Applicata e

Idrogeologia, 21: 173-193.

HIRICO

G.B., C

LAPS

P., R

OSSI

F. & V

ILLANI

P. (2000) - Hydrologic conditions leading to debris-flow initiation in the Campanian volcanoclastic soil. Mediterranean

Storms. Proceedings of the EGS Plinius Conference, pp. 473-484.

ROSTA

G. & D

EGRO

P. (2003) - Observations and modelling of soil slip-debris flow initiation processes in pyroclastic deposits: the Sarno 1998 event. Natural

Hazards and Earth System Sciences, 3: 53-69.

RUDEN

D.M. & V

ARNES

D.J., 1996. Landslides Types and Processes. In: "Landslides: Investigation and Mitigation". Transportation Research Board. National

Academy of Sciences: 36-75.

ENNARO

M., L

ANGELLA

A., C

OLELLA

A. & B

UONODONNO

A. (2000) - Caratterizzazione mineralogica delle vulcanoclastiti del Pizzo d'Alvano. Quaderni di

Geologia Applicata, 7(1): 49-58.

ISO

R. & N

OTA

D'E

LOGIO

E. (1973) - Sulla franosità della zona sud-occidentale della Penisola Sorrentina. Memorie e Note dell'Istituto di Geologia Applicata,

12, Napoli.

ISO

R., B

UDETTA

P., C

ALCATERRA

D. & S

ANTO

A. (1999) - Le colate rapide in terreni piroclastici del territorio campano. Atti della conferenza su "Previsione

e prevenzione di movimenti franosi rapidi, Trento: 133-150.

ITA

P. & P

ISCOPO

P. (2002) - Influences of hydrological and hydrogeological conditions on debris flows in peri-vesuvian hillslopes. Natural Hazards and Earth

System Sciences, 2: 1-9.

ITA

P. (2000) - Fenomeni di instabilità delle coperture piroclastiche dei Monti Lattari, di Sarno e di Salerno (Campania) ed analisi degli eventi pluviometri-

ci determinanti. Quaderni di Geologia Applicata, 7: 213-239.

ITA

P., A

GRELLO

D. & A

MBROSINO

F. (2005) - Landslide susceptibility assessment in ash-fall pyroclastic deposits surrounding Somma-Vesuvio: application of

geophysical surveys for soil thickness mapping. Journal of Applied Geophysics, 59(2): 126-139.

RETE

M., G

UADAGNO

F.M. & H

AWKINS

A.B. (1998) - Preliminary report on the landslide of 5 May 1998. Bullettin of Engineering Geology and the

Environment, 57: 113-129.

RESCENZO

G. & S

ANTO

A. (1999) - Analisi geomorfologica delle frane da scorrimento-colata rapida in depositi piroclastici della Penisola sorrrentina.

Geografia Fisica e Dinamica Quaternaria, 22: 57-72.

IETRICH

W.E., R

ENEAU

S.L. & W

ILSON

C.J. (1986) - Hollows, colluvium and landslides in soil-mantled landscapes. In: Hillslope processes, Abrahams A.D. ed.,

Allen and Unwin, pp. 361-388.

SPOSITO

L. & G

UADAGNO

F.M. (1998) - Some special geotechnical properties of pumice deposits. Bullettin of Enginnering Geology and the Environment, 57: 41-50.

IORILLO

F., G

UADAGNO

F.M., A

QUINO

S. & D

LASIO

A. (2001) - The December 1999 Cervinara landslides: further debris flows in the pyroclastic deposits of

Campania (southern Italy). Bullettin of Engineering Geology and the Environment, 60: 171-184.

ISHER

R.V. (1985) - Pyroclastic rocks. Springer, 472 pp.

P. DE VITA, P. CELICO, M. SINISCALCHI & R. PANZA

DISTRIBUZIONE, CARATTERI IDROGEOLOGICI E SUSCETTIBILITÀ A FRANARE DELLE COLTRI PIROCLASTICHE

SUI VERSANTI CARBONATICI PERI-VESUVIANIVESUVIANI

UADAGNO

F.M. & M

AGALDI

S. (2000) - Considerazioni sulle proprietà geotecniche dei suoli allofanici di copertura delle dorsali carbonatiche campane. Quaderni

di Geologia Applicata, 2: 143-155.

UADAGNO

F.M. (1991) - Debris flows in the Campanian volcaniclastic soils (Southern Italy). In: Proc. Int. Conf. on Slope stability engineering: developments and

applications, (Ed) Chandler, R. J., Isle of Wight, UK, 109-114.

UADAGNO

F.M., M

ARTINO

S. & S

CARASCIA

UGNOZZA

G. (2000) - L'influenza dei tagli sulla stabilità sulla stabilità delle coltri piroclastiche dell'Appennino cam-

pano. Atti Conferenza Internazionale "La città fragile" Ordine dei Geologi, Dicembre 2000, Roma.

ACK

J.T. (1965) - Geomorphology of the Shenandoah Valley, Virgia and West Virginia, an origin of the residual ore deposits. U.S. Geological Survey Professional

Paper 484, 84 pp.

EWLETT

J.D. & H

IBBERT

A.R. (1963) - Moisture and energy conditions within a sloping soil mass during drainage. Journal of Geophysical Research, 68: 1081-

1087.

EWLETT

J.D. (1961) - Soil moisture as a source of base flow from steep mountain watersheds. Southeastren Forest Experiment Station, Asheville, N. Carolina, U.S.

Dept. Agric. - Forest Ser., Station Paper n. 132.

ORTON

R.E. (1933) - The role of infiltration in the hydrological cycle. American Geophysical Union, Transaction, 14: 446-460.

UNGR

O., E

VANS

S.G., B

OVIS

M.J. & H

UTCHINSON

J.N. (2001) - A review of the classification of landslides of flow type. Environmental and Engineering Geoscience,

7(3): 221-238.

IRKBY

M.J. (1978) - Hillslope hydrology. John Wiley & Sons, p. 389.

IRER

L., P

ESCATORE

T., B

OOTH

B. & W

ALKE

r J.P.L. (1973) - Two plinian pumice-fall deposits from Somma-Vesuvius. Geological Society American Bull., 84: 759-772.

AEDA

T., S

OMA

K. & W

ARKENTIN

B.P., 1983) - Physical and engineering characteristics of volcanic ash soils in Japan compared with those in other countries.

Irrigation Engineering Rural Planning, 3: 16-31.

AEDA

T., T

AKENAKA

H. & W

ARKENTIN

B.P. (1977) - Physical properties of allophone soils. Advances in Agronomy, 29: 229-264.

ONTGOMERY

D.R. & D

IETRICH

W.E. (1994) - A Physically-Based Model for the Topographic Control on Shallow Landsliding. Water Resources Research, 30: 1153-1171.

EVELLINO

P., H

UNGR

O., G

UADAGNO

F.M. & E

VANS

G.S. (2004) - Velocity and runout simulation of destructive debris flows and debris avalanches in pyroclastic

deposits, Campania region, Italy. Environmental Geology, 45: 295-311.

OLANDI

G., B

ARTOLINI

F., C

OZZOLINO

G., E

SPOSITO

N. & S

ANNINO

D. (2000) - Sull'origine delle coltri piroclastiche presenti sul versante occidentale del Pizzo

d'Alvano. Quademi di Geologia Applicata, 7-1: 213-235.

OLANDI

, G., M

ARAFFI

S., P

ETROSINO

P. & L

IRER

L. (1993a) - The Ottaviano eruption of Somma-Vesuvio (8000 y B.P.): a magmatic alternating fall and flow for-

ming eruption. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 58: 43-65.

OLANDI

G., M

ASTROLORENZO

G., B

ARRELLA

A.M. & B

ORRELLI

A. (1993b) - The Avellino plinian eruption of Somma-Vesuvius (3760 y.B.P.): the progressive evolu-

tion from magmatic to hydromagmatic style. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 58: 67-88.

OLANDI

G., P

ETROSINO

P., M

EEHIN

J. (1998) - The interplinian activity at Somma-Vesuvius in the last 3500 years. Journal of Volcanology and Geothermal

Research, 82: 19-52.

OSI

M., P

RINCIPE

C. & V

ECCI

R. (1993) - The 1631 Vesuvius eruption. A reconstruction based on historical and stratigraphical data. Journal of Volcanology and

Geothermal Research, 58: 151-182.

OSSI

F. & V

ILLANI

P. (1994) - Valutazione delle piene in Campania - Pubblicazione Gruppo Nazionale per la Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche, Unità

Operativa 1.9.

CHMIDT

R. (1981) - Descriptive nomenclature and classification of pyroclastic deposits and fragments: Recommendations of the I.U.G.S. Subcommission on the

Systematics of Igneous Rocks. Geology, 9: 41-43.

COTTO DI

ANTOLO

A., N

ICOTERA

M.V. & R

AMONDINI

M. (2000) - Analysis of instability phenomena affecting a cut slope in unsaturated pyroclastic soils. In:

Landslides in research, theory and practice (Eds) Bromhead, E., Dixon, N., Ibsen, M.-L., Proc. 8th Int. Symp. on Landslides, Cardiff, UK, 1353-1360.

ERRIBILE

F., D

ENNARO

A., A

RONNE

G., B

ASILE

A., B

UONANNO

M., M

ELE

G. & V

INGIANI

S. (2000) - I suoli delle aree di crisi di Quindici e Sarno: aspetti pedo-

geografici in relazione ai fenomeni franosi del 1998. Quaderni di Geologia Applicata, 7-1: 81-95.

HORP

J. & S

MITH

G.D. (1949) - Higher categories of soil classification: order, suborder, and great soil groups. Soil Science, 67: 117-126.

USDA (1998) - Keys to soil taxonomy. USDA-Nat, Res. Cons. Service, 8

ed., 328 pp.

UKOVIC

M. & S

ORO

A. (1992) - Determination of hydraulic conductivity of porous media from grain-size distribution. Water Resources Pubblications, LLC,

Highlands Ranch, Colorado.

ADA

K (1985) - The Distinctive Properties of Andosols. In: Advances in Soil Sciences, Springer-Verlang, 2: 174-229.

HIPKEY

R.Z. (1965) - Subsurface stormflow from forested slopes. Bullettin of International Association Science of Hydrology, 10: 74-85.

WP/WLI (1993b) - Multilingual landslide Glossary. Bi-Tech Publisher, Richmond, British Columbia, Canada, 59 pp.

Received June 2005 - Accepted January 2006

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