STRESS FIELD AND SUMMIT ERUPTION OF MT ETNA                                                       251

GEOLOGICA CARPATHICA, 54, 4, BRATISLAVA, AUGUST 2003

251–260

CORRELATION BETWEEN LOCAL STRESS FIELD AND SUMMIT

ERUPTION OF MOUNT ETNA: THE 27 MARCH 1998 EVENT

SANTO LA DELFA

1

, VALERIA INNOCENTE

1

, GIUSEPPE PATANÈ

1

 and JEAN CLAUDE TANGUY

2

1

Dipartimento di Scienze Geologiche, Università di Catania, Italy

2

Université de Paris 6 & IPGP, Observatoire de Saint-Maur, France

Corresponding Author: Giuseppe Patanè, Dipartimento di Scienze Geologiche, Università di Catania, Corso Italia 55,

95129 Catania, Italy; gpatane@unict.it

(Manuscript received February 28, 2002; accepted in revised form March 11, 2003)

Abstract: The eruption on 27 March 1998 at the NE Crater, from 21h22 to 23h59 GMT, with Strombolian explosions

and lava fountains, was the first of a long series of eruptive manifestations with relatively high energy, which affected

the volcano after the 1991–1993 lateral event. The seismic activity occurred late in 1997 and the first months of 1998

constitutes, in the authors’ opinion, a precursor of this eruption and the successive eruptive events at the SE Crater, since

it is believed to be associated with a conspicuous magma uprise. The continuous epicentre migration, in a brief time span,

in various sectors of the volcano owing to the dynamics of different tectonic trends, is considered related to a rapid

fluctuation in the local stress field, probably responsible for the sudden onset and rapid end of the eruptive event.

Key words: stress field, focal mechanisms, earthquakes, eruption, Mt Etna.

Introduction

Etna is a volcano, circa 3300 m a.s.l., with a 40 km mean di-

ameter, located on the convergence between the African and

Eurasiatic plates. Its eruptive behaviour has evolved over the

last 500 ka, from a prevalently fissure type eruptive activity to

a central type one (Chester et al. 1985; Kieffer 1985; Tanguy

et al. 1997).

Monitoring the eruptive phenomena and the morphological

variations  of  the  summit  craters,  was  carried  out  carefully

from the second decade of the 20th century on; in fact, vulca-

nologists understood that the eruptive activity at the Central

Crater (where both the Voragine Centrale or “Chasm” and the

Bocca Nuova are located) and the NE Crater (Fig. 1), in many

cases,  represented  precursors  of  very  high  energy  volcanic

phenomena, like the lateral eruptions.

Monitoring  of  seismic  activity  began  much  later,  in  1967

(Bottari & Riuscetti 1967). The data quality was improved in

time and good reliability has been achieved since 1977. Most

of the data collected over the last 20 years, allowed the work-

ing  out  of  various  approaches,  including  statistical  ones,  to

studiyng the relationships between earthquakes and eruptions.

On the basis of statistics, Sharp et al. (1981) found an impor-

tant correlation between lateral eruptions and earthquakes. In-

stead,  Gasperini  et  al.  (1990)  stated  a  contrasting  opinion.

These  researchers,  by  applying  an  algorithm  developed  by

Gasparini & Mulargia (1989) to the sequences of earthquakes

and eruptions in the period 1978–1987, concluded that there

is no correlation between lateral or summit events and seis-

micity.

According to Cardaci et al. (1993), the summit eruptions are

preceded  by  an  increase  in  the  number  of  low-frequency

events  and  seismic  transients  with  spectral  characteristics

equal to those of tremors; the source of low-frequency events

(spindle) is associated by Montalto et al. (1992) to slug break-

ing at the top of the magma column, which generates impul-

sive type pressure.

Cosentino et al. (1989) attempted to characterize the summit

and  lateral  eruptions  from  a  seismological  point  of  view.

These researchers conclude that there is no effective change in

seismicity close to an eruptive event at the summit craters, but

rather that the latter is the precursor of lateral eruptive activity,

an observation carried out by vulcanologists in the first half of

the 20th century only on the basis of the development of vol-

canic phenomena. Lastly, Vinciguerra et al. (1999), studying

the relationship between the main phases of seismic energy re-

lease  and  the  principal  eruptive  episodes  between  1977  and

1991, conclude that summit eruptions usually take place with-

out any preceding sudden change in seismic patterns. Howev-

er, the modest seismic activity some months before the onset,

suggests that the magma rises slowly, stopping temporarily in

a shallow magmatic batch, before the eruptive event.

This  work  considers  the  correlation  between  seismic  and

eruptive  activity  occurring  at  the  NE  Crater  on  March  27th

1998, through a detailed analysis of the spatial and temporal

fluctuations in seismic activity and the local stress field.

This eruptive phenomenon, as well as the other eruptions at

the NE Crater, was not immediately preceded by considerable

seismicity.  Nevertheless,  numerous  earthquake  swarms  of

modest  magnitude  (MD £ 3.5)  took  place  between  October

1997 and March 1998 and affected the whole volcanic area.

A seismic activity maximum was recorded during January

1998 and, in the authors’ opinion, was associated with magma

‘uprise’, which caused the eruptive event at the NE Crater and

the volcanic manifestations at the other summit craters during

1998.

252                                                                                           LA DELFA et al.

History of the NE Crater

The creation of the NE Crater (NEC) took place on 27 May

1911 through the non-eruptive collapse of the lower part of

the central cone, at about 3100 m elevation, 3.5 months be-

fore a lateral eruption on the NNE flank of the mountain (Ric-

cò 1911, see details in Tanguy 1981). During the following

two  years,  the  NEC  merely  appeared  as  a  steaming  chasm.

Weak explosive activity was noticed for the first time on 15

July 1913 (Riccò et al. 1917). However, Strombolian explo-

sions occurred only from March 1915 onwards, either jointly

with, or independently of, similar activity at the Central Cra-

ter.  On  24  June  1917  an  800  m  high  lava  fountain  gushed

forth for twenty minutes from the NEC, but the first sluggish,

«subterminal» lava flows occurred in March–July 1918 (Tan-

guy & Patanè 1996). Strombolian explosive activity was re-

newed in June 1922 and a typical lava effusion in May-June

1923 preceded another lateral eruption on the NNE flank. On

the other hand, the 2 November 1928 eruption (ENE flank)

was heralded by only one hour of explosive activity from the

NEC, and both NEC and Central Crater showed intermittent

lava fountains in the weeks before the 1947 eruption on the

Northern flank.

Conversely, and although intermittent weak explosions oc-

curred  there  between  1931  and  1941,  no  activity  from  the

NEC  happened  during  the  1942  eruption  on  the  Southern

flank, nor during the 1949 one (S, N and NW flanks) or dur-

ing the large Eastern flank 1950–51 eruption (125´10

6

 m

3

,

Murray 1990).

From 1955 to 1971, the NEC was in almost continuous, or

«persistent» explosive and effusive activity, producing more

than  350´10

6

  m

3

  of  flows  that  covered  the  Northern  and

Eastern summit area, sometimes in connection with strong ex-

plosions at the Central Crater (e.g., 1960, 1964). However, no

lateral  eruption  occurred  before  1971  (Southern  and  NE

flanks), when all activity at the NEC had already ceased (Tan-

guy & Patanè 1996).

Explosions resumed at the NEC on 28 September 1974, fol-

lowed by lava outflows and, in February 1975, by opening of a

new fissure on the Northern flank (Kieffer et al. 1975). Alter-

nation of lateral and subterminal (NEC) activity lasted in this

region until January 1977. On 16 July of the same year, a se-

ries of strong lava fountains began and very fast outflows oc-

curred at irregular intervals (a few days to several weeks) be-

tween July 1977 and March 1978, no connection being evident

with the 1978 (April–June, August, November) and 1979 later-

al eruptions (SE and NE flanks). Paroxysms similar to those of

the  1977–78  period  were  renewed  at  the  NEC  in  September

1980 and February 1981, perhaps heralding the violent March

1981  eruption  on  the  NNW  flank  (Tanguy  &  Patanè  1984).

Then the NEC was quiet for several years, although other later-

al eruptions occurred in 1983 and 1985 (S and E flanks).

In September 1986, a renewal of subterminal explosive and

effusive activity at the NEC eventually culminated in a violent

phreatomagmatic  paroxysm  (on  the  24th),  perhaps  related  to

the opening of new fissures leading to the November 1986–

February 1987 Eastern flank eruption. Then the NEC was dor-

mant  for  a  long  period,  although  large  lateral  eruptions  oc-

curred in 1989 (NE flank) and 1991–93 (SE flank, this latter

producing 235´10

6

 m

3

, Calvari et al. 1994).

In recent years, the activity of the NEC was rather sporadic,

alternating  between  quiet  long-lasting  degassing  and  violent

paroxysms, usually of a few hours, namely in 1995 and 1996.

A peculiar effusive event was a lava outflow cascading within

the neighbouring Voragine of the Central Crater (21/7 to 19/8

1996).  Since  then,  only  occasional  explosions  have  occurred

Fig. 1. 3D schematic picture of the summit craters.

STRESS FIELD AND SUMMIT ERUPTION OF MT ETNA                                                       253

from  time  to  time,  as  in  October  1999.  Finally,  continuous

abundant degassing took place at the NEC before, during and

after the July 2001 lateral eruption (Tanguy et al. 2001).

The lava fountaining of 27 March 1998 was one of the last

significant  events  of  the  NEC.  After  moderate  and  transient

explosive activity in the early afternoon on this day, Strombo-

lian  jets  started  again  at  about  21h30  GMT  (22h30  Local

Time)  and  evolved  into  a  lava  fountain  between  22h50  and

23h50 GMT, accompanied by two phases of unusually high

amplitude  tremor.  Strong  detonations  were  heard  all  around

the volcano as large lava blocks and scoriae were thrown 300

to 400 m above the crater rim, but relatively little material was

found outside the large chasm. During this paroxysmal event,

the other summit craters (especially Bocca Nuova and SE Cra-

ter) continued their moderate magmatic activity without sig-

nificant change (Tanguy et al. 1999).

As  a  conclusion  to  this  brief  summary,  it  seems  that  the

NEC, although clearly related to the lateral eruptions of 1911

and 1923 and, to a lower degree, than the 1928 and 1947 one,

subsequently evolved as an independent summit vent. This is

particularly true since the appearance of the Bocca Nuova (or

West Chasm of the Central Crater) in 1968, and that of the

new subterminal South-East Crater in 1971–78.

Data analysis

Seismic activity before the 27th March 1998 eruptive event

at NE Crater prevalently affected the top of the volcano and,

only moderately, the other sectors.

The local magnitudes of the events are in the range 2 to 3.

Earthquakes were recorded by University of Catania seismic

stations and by the Seismological Observatory of Acireale.

Seismic signals are acquired by 1 Hz 3D digital seismome-

ters  located  in  Adrano  (ADR)  and  Acireale  (ACR)  and  by

1 Hz single-component seismometers in S. Venerina (SVN),

Pennisi  (PNS),  S.  Leonardello  (SND),  S.  Alfio  (CSA),  and

Mount Pomiciaro (PMC), in the eastern sector of Mount Etna,

and  Serra  La  Nave  (SLN),  Pedara  (PDR)  and  Torre  del

Filosofo (TDF), in the southern sector (Fig. 2).

A selection of the data has been performed by considering

the earthquakes recorded at a minimum number of 7 stations

and the standard errors of the coordinates ERH, ERZ £ 3 km

and RMS < 0.3 sec. This selection meant a dramatic reduction

in the number of the events, from more than a thousand to a

few hundred. The hypocentre location was performed by the

calculation program Hypo71 (Lee & Lahar 1975) and the ve-

locity model used is that of Hirn et al. (1991).

The  seismic  activity,  in  the  considered  period  (October

1997–March 1998), is located in the summit area, in the east-

ern, western and southern sectors. In October and in Novem-

ber, the epicentre distribution is associated with the NE-SW,

NNE-SSW and NW-SE structural trends and also affected the

middle-low altitudes (Fig. 3a,c). In December the seismic ac-

tivity decreased, and was located at middle-high altitudes with

two evident trends, NE-SW and NNW-SSE, (Fig. 3e). In Jan-

uary  1998  about  500  events  were  recorded,  only  138,  with

MD > 2.0, were located and affected almost the whole volca-

Fig. 2. Mt Etna map: location and names of the seismic stations.

The inset on the upper-left corner offers a schematic picture of the

summit crater.

nic area (Fig. 4a). Two main structural trends were associated

with the seismic swarms: NNE-SSW and WNW-ESE. In the

following  months,  February  and  March,  the  seismicity  de-

creased and the structural trends involved were NE-SW, NW-

SE  and  NNE-SSW,  NNW-SSE  respectively  (Fig. 4c,e).  The

vertical sections (Figs. 3–4: b,d,f) show that the hypocentres

were distributed in a depth range between 0 and 24 km; a re-

duction  of  the  seismic  foci  density  was  observed  below

12 km. The highest focal depths are to be found in the western

sector and in relation to the main axis of the magma uprise; the

highest hypocentre density was located at a depth lower than

9 km.

Similar  eruptions  occurred  between  July  1977  and  March

1978 at the NE Crater (Vinciguerra et al. 1999), and seismic

activity  preceded  the  27th  March  1998  eruption  by  a  few

months.  In  fact,  in  January  about  500  earthquakes  with

MD < 3.5  (Fig. 5)  occurred  over  the  whole  volcanic  area

along the NNE-SSW regional tectonic trend and the WNW-

ESE volcano-tectonic one (Romano 1982).

Similar considerations were made on occasion of other sum-

mit phenomenologies (Tanguy & Patanè 1984; Cosentino et

al. 1989); this may mean that the source mechanisms of erup-

tive phenomena are substantially unchanged over time.

Between January and April 1998, the macroseismic activity

with intensity Io 

≤

 IV–V (M.S.K.), mainly affected the south-

west and southern sectors of the volcano (Fig. 6). The mesos-

eismic areas of some events are prevalently aligned in a NE-

SW  direction  (events  No.  1  and  2),  in  agreement  with  the

orientations of the eruptive fractures opened up in the NE Cra-

ter  and  along  the  NW-SE  structural  trend  (events  4  and  5).

Fig. 6 shows all the macroseisms occurring in 1998; all these

events show the particular dynamism of the southern sector of

Etna,  where  all  the  summit  eruptions  following  the  NE  one

254                                                                                           LA DELFA et al.

and  the  eruption  of  July  2001  took  place  (La  Delfa  et  al.

2001).

By using the earthquake data collected during March, 19 re-

liable Fault-Plane Solutions (F.P.S.) have been evaluated (Ta-

ble 1 and Fig. 7a). As can be seen from this figure, 9 events

show a focal mechanism linked mainly to thrust faulting and

only  6  of  them  show  mechanisms  connected  with  normal

faulting (Fig. 7b); 2 events are linked to strike-slip faults and

lastly, only 2 of them show a sub-vertical focal plane.

Generally, it can be observed that the Fault-Plane Solutions

(F.P.S.) are in good agreement with the outcropping structures

(Fig. 7a,b; Fig. 8); in some cases this correspondence seems

ambiguous, in particular in the sites where faults and fractures

outcrop with variable orientations; lastly, there is a complete

lack of correspondence for the F.P.S. No. 3, 7 and 15.

From  the  comparison  between  the  focal  mechanisms  and

the tectonic structures outcropping in the area it may be seen

that  the  most  active  structural  trend  is  the  NNW-SSE  one

(events No. 2, 4, 11, 12, 13, 14, 15, 18, 19). The WNW-ESE

(events No. 3, 5, 7, 8, 17), NNE-SSW (events No. 1, 6, 10)

and ENE-WSW (events No.  9 and 16) trends are less active,

at least in the studied period.

The eruption at the NE Crater is associated with the open-

ing of an eruptive fracture, oriented circa NE-SW (Fig. 9a),

the distribution of the azimuthal direction of the P-axes fluctu-

ates prevalently around an average value of roughly 45°–50°

Fig.  3.  Maps  indicating  the  seismic  activity  at  Mt  Etna  in  October,  November  and  December  1997:  (a,  c,  e)  epicentres  and  principal

trends (inside delimitate areas); (b, d, f) hypocentres.

STRESS FIELD AND SUMMIT ERUPTION OF MT ETNA                                                       255

Fig. 4. Maps indicating the seismic activity at Mt Etna in January, February and March 1998: (a, c, e) epicentres and principals trends

(inside delimitate areas); (b, d, f) hypocentres.

(Fig. 9b), in agreement with the direction of the same fracture.

In particular, during the third week of March, the orientation

of the P-axis is very close to the above mentioned discontinui-

ty (Fig. 7a: F.P.S. Nos. 17, 18, 19; Fig. 9b).

Discussion and conclusions

It is known that seismic energy release before an eruptive

event, during the final phase and after its end, can give differ-

ent information about the origin and evolution of the eruptive

event  (Yokoyama  1988;  Patanè  et  al.  1996;  La  Delfa  et  al.

1999).

Fig.  5.  Cumulative  curve  concerning  the  earthquakes  recorded  in

the  period  between  October  1997  and  April  1998;  1  —  seismic

swarm in January 1998; 2 — NE Crater eruption (March 27, 1998).

Table 1: Focal parameters of main earthquakes during March 1998. A.P. — pressure axis; A.T. — tension axis; P.A. and P.B. are the nodal planes from fault-plane solutions.

256       

                                                                                    

LA D

ELFA et al.

STRESS FIELD AND SUMMIT ERUPTION OF MT ETNA                                                       257

Similarly to the eruptions at the NE Crater in 1977–1978,

no seismic event of significant energy occurred shortly before

the 27 March 1998 eruption.

This eruption, like those in the second half of 1998 at the

SE Crater (La Delfa et al. 2001), justifies the hypothesis that

the magma migration towards higher crustal levels, began be-

tween  the  second  half  of  1997  and  the  first  half  of  1998,  a

time  interval  within  which  numerous  seismic  swarms  took

place.

The hypocentres affected both the surface crustal as well as

relatively  deeper  layers,  constituted  by  the  carbonate  units

cropping out to the south in the Iblean area (Cristofolini et al.

1979). In such a way one may hypothesize that the volcanic

phenomenon at the NE Crater, albeit to a modest degree, rep-

resents  the  manifestation  of  a  dynamism,  associated  with  a

very unstable stress field, which affects a large crustal thick-

ness. Cocina et al. (1997) have arrived at the same consider-

ations; according to these researchers, the trend of the stress is

rather heterogeneous in the Etnean crust eastwards from the

fifteenth meridian which is the eastern sector of the volcano

where the eruptive phenomenon of the NE Crater is located.

The analysis of the causes about the stress field and its vari-

ability in the Etnean area, is still a matter of debate among re-

searchers, since it is not well defined if the convergence be-

tween the African and European plates is still active and what

is  the  role  of  volcanism  about  the  mentioned  stress  field.

Fig.  6.  Map  indicating  the  mesoseismic  areas  of  some  earthquakes

during 1998. The macroseismic scale used is MSK. 1 — 01.10.1998,

08h46m  (GMT),  I

o

 —  IV–V;  2 —  03.02.1998,  06h10m,  06h27m

(GMT), I

o

 — III; 3 — 03.02.1998, 21h10m (GMT), I

o

 — III–IV; 4 —

03.03.1998, 21h21m (GMT), I

o

 — IV–V; 5 — 04.01.1998, 07h29m

(GMT), I

o

 — IV; 05.22.1998, 11h54m (GMT), I

o

 — V; 07.21.1998,

21h24m (GMT), I

o

 — IV; 07.22.1998, 14h19m (GMT), I

o

 — IV–V;

6 —  08.27.1998,  06h59m  (GMT),  I

o

 —  IV–V;  7 —  10.26.1998,

11h54m (GMT), I

o

 — IV; 8 — 11.03.1998, 15h26m (GMT), I

o

 — IV;

9 — 12.05.1998, 04h38m (GMT), I

o

 — V (La Delfa et al. 2001).

Fig.  7.  (a)  Fault-plane  solution  plots  of  the  main  earthquakes

which  occurred  during  March  1998  and  (b)  relative  enumerated

epicentres.  The  numbers  inside  the  squares  relate  to  the  normal

fault-plane  solutions  (see  Table  1  for  the  list  of  focal  parameters

associated with each event).

However  the  researches  carried  out  in  the  last  thirty  years

(Cristofolini et al. 1979; Sharp et al. 1980; Tanguy et al. 1997,

to quote some of them) have underlined the mantle uprising at

the deep crust correspondence, which may be a component re-

sponsible for the stress field and therefore for the magma up-

rising towards the surface. Furthermore the south-vergences

nappe  chain  outcropping  in  the  North  of  the  volcano,  with

clear gravitate balance loss, could represent another compo-

nent of the tangential type stress field, with North-South ori-

entation, acting on Etna. The intensity and direction of time

variation about these two strengths combination could be re-

sponsible for the local stress field fluctuation and therefore the

volcano geodynamics having different time scale (La Delfa et

al. 2000).

In particular, the main results obtained in this research, may

be listed as follows:

258                                                                                           LA DELFA et al.

a The  eruptive  style  of  the  NE  Crater  on  27  March  1998

does not differ from that observed in this century many times.

a The epicentral pattern preceding the eruptive phase of this

volcano suggests that the terminal activity is related in a more

complex way to the seismic activity. Analysis of seismicity

between October 1997 and March 1998 in fact shows that be-

fore  the  eruption  at  the  NE  Crater,  numerous  earthquake

swarms  affected  all  sectors  of  Etna  along  different  tectonic

and volcano-tectonic trends; however, most seismic events are

located in the summit area and the eastern sector (Figs. 3–4:

a,c,e), where the crust shows the greatest degree of fracturing

(Fig. 8).

Fig. 8. Structural map of Mt Etna (from Romano et al. 1979, modified). This map emphasized faults (1), fractures (2) and P-axis (3). The

numbers represent the progressive order of the associated F.P.S.

In  addition,  in  the  studied  period  there  were  two  seismic

peaks, in October 1997, before a moderate eruptive activity at

the SE Crater begun in November, and in January.

All these considerations allow us to conclude that the mag-

ma uprise is associated with a marked crustal deformation in

the  volcanic  area;  however,  the  release  of  elastic  energy  is

higher in the more brittle zones.

a The  migration  of  the  magma  to  the  surface  is  slowed

down  by  a  notable  hysteresis  of  the  crust,  probably  deter-

mined by a non-favourable stress field; in fact the time inter-

val separating the summit eruptive event from seismic parox-

ysms is generally in the order of a reduced number of months.

STRESS FIELD AND SUMMIT ERUPTION OF MT ETNA                                                       259

and following the eruption at the SE Crater in 1984, have fur-

ther confirmed these hypotheses.

The results in this work demonstrate a notable analogy with

those obtained by these last authors. In fact, the opening up of

eruptive  fractures  oriented  circa  NE-SW,  accords  well  with

the orientation of the P-axis, which shows the same direction

at least during the last ten days of March (F.P.S. Nos. 17, 18,

19). The instability of the local stress field was most likely re-

sponsible for the brief duration of the eruptive phenomenon.

Acknowledgments:  The  authors  wish  to  thank  the  referees

and  particularly  Dr.  M.  Ripepe  for  the  improvement  of  the

early  version  of  the  paper.  This  work  was  carried  out  by

means of 60 % MURST grants.

References

Bottari A. & Riuscetti M. 1967: Serra La Nave seismic station on

Mt Etna. Ann. Geophys. 20, 243–264 (in Italian).

Calvari S., Coltelli M., Neri M., Pompilio M. & Scribano V. 1994:

The 1991–1993 Etna eruption: chronology and flow-field evo-

lution. Acta Vulcanol. 4, 1–14.

Cardaci C., Falsaperla S., Gasperini P., Lombardo G., Marzocchi

W. & Mulargia F. 1993: Cross-correlation analysis of seismic

and volcanic data at Mt. Etna volcano, Italy. Bull. Volcan. 55,

596–603.

Centamore C., Patanè G. & Tuvè T. 1999: Maximum entropy esti-

mation of b values at Mt. Etna: comparison with conventional

least  squares  and  maximum  likelihood  results  and  correlation

with volcanic activity. Ann. Géophys. 42, 515–528.

Cocina O., Neri G., Privitera E. & Spampinato S. 1997: Stress ten-

sor computations in the Mount Etna area (Southern Italy) and

tectonic implications. K.J Geodinamics 23, 109–127.

Chester  D.K.,  Duncan  A.M.,  Guest  J.E.  &  Kilburn  C.R.J.  1985:

Mount  Etna.  The  anatomy  of  a  volcano.  Chapman  and  Hall,

London, 1–404.

Cosentino M., Lombardo G. & Privitera E. 1989: A model for inter-

nal dynamical processes on Mt. Etna. Geophys. J. 97, 367–379.

Cristofolini  R.,  Lentini  F.,  Patanè  G.  &  Rasà  R.  1979:  Geologic,

geophysic  and  petrological  data  integration  for  the  drawing

up of a crust outline at Etna volcano. Boll. Soc. Geol. Ital. 98,

239–247 (in Italian).

Gasperini P. & Mulargia F. 1989: A statistical analysis of seismicity

in Italy: the clustering properties. Bull. Seismol. Soc. Amer. 79,

973–988.

Gasperini P., Gresta S. & Mulargia F. 1990: Statistical analysis of

seismic and eruptive activities at Mt. Etna during 1978-1987. J.

Volcan. Geotherm. Res. 40, 317–325.

Guest J. 1973: The summit of Mt. Etna prior to the 1971 eruptions.

Phil. Trans R. Soc. Lond., A 274, 63–78.

Hirn A., Nercessian A., Sapin M., Ferrucci F. & Wittlinger G. 1991:

Seismic  heterogeneity  of  Mount  Etna:  structure  and  activity.

Geophys. J. Int. 105, 139–153.

Kieffer G. 1985: Evolution structurale et dynamic d’un grand vol-

can  polygénique:  stades  d’édification  et  activité  actuelle  de

l’Etna (Sicile). Ph. D. thesis, Univ. Clermont-Ferrand, 1–497.

Kieffer G., Nicolosi A. & Tanguy J.C. 1975: Sur le réveil du Cratère

Nord-Est de l’Etna (29.9.74) et le mécanisme de l’activité vol-

canique persistante. C. R. Acad. Sci. 280 D, 701–704.

La Delfa S., Patanè G. & Centamore C. 1999: The geodynamics of

Mt. Etna volcano during and after the 1984 eruption. Ann. Géo-

Fig.  9.  (a)  Schematic  picture  of  the  summit  craters,  f  =  eruptive

fracture inside NE Crater; (b) diagram showing the principals trends

of P-axes dip direction (see Fig. 7a).

However Centamore et al. (1999), show through the analysis

of the ‘b’ coefficient of the Gutemberg-Richter curve, that the

genesis of an eruptive event, at Etna, is also compatible with a

compressional type stress field. Indeed, the opening up of the

fractures and the penetration of the magma may occur follow-

ing a decrease in the intensity of the main stress module 

σ

1

. In

agreement  with  this  result,  the  focal  mechanisms  obtained

show fault processes both of normal and inverse type, but the

latter are predominant and located close to the summit (Fig. 7b).

a The fault-plane solutions show that in the same area of

the volcano, both normal and inverse faults may exist (e.g.,

F.P.S. Nos. 5, 8 and 12, 13) and that the fault planes may have

the same orientation. Therefore, the stress field acting on the

pre-existing structural discontinuities, when it varies locally,

can cause different source mechanisms in the same structures.

a The eruptive activity of Mt Etna varies from periods of

relative calm to periods in which there are violent eruptions.

This trend suggested to Scarpa et al. (1983) the hypothesis of

the existence of a temporal rotation of the axes of the stress

field acting on the volcano. La Delfa et al. (1999), through the

study of the focal mechanisms of earthquakes accompanying

260                                                                                           LA DELFA et al.

phys. 42, 545–563.

La Delfa S., Patanè G. & Tanguy J.C. 2000: Kilometer-scale hetero-

geneities inside volcanoes revealed by using a set of geophysi-

cal  methods:  variable  stress  field  at  Mount  Etna,  Sicily.

Physics of the Earth and Planetary Interiors 121, 157–173.

La  Delfa  S.,  Patanè  G.,  Clocchiatti  R.,  Joron  J.L.  &  Tanguy  J.C.

2001: Activity of Mt. Etna February 1999 fissure eruption: in-

ferred mechanism from seismological and geochemical data. J.

Volcan. Geotherm. Res. Vol. 105 (1–2), 121–139

Lee W.H. & Lahr J.C. 1975: HYPO71PC (revised): a computer pro-

gram  for  determining  hypocenter,  magnitude  and  first-motion

pattern of local earthquakes. U. S. Geol. Surv. Open-File Rep.

75–311.

Montalto A., Di Stefano G. & Patanè G. 1992: Seismic patterns and

fluid-dynamic features preceding and accompanying the Janu-

ary 15, 1990 eruptive paroxism on Mt. Etna (Italy). J. Volcan.

Geotherm. Res. 51, 133–143.

Murray J.B. 1990: High level magma transport at Mount Etna volca-

no,  as  deduced  from  ground  deformation  measurements.  In:

Ryan  (Ed.):  Magma  transport  and  storage.  Wiley,  New  York,

357–383.

Patanè  G.,  Montalto  A.,  Vinciguerra  S.  &  Tanguy  J.C.  1996:  A

model of the onset of the 1991–1993 eruption of Etna (Italy).

Phys. Earth Planet. Inter. 97, 231–245.

Riccò A. 1911: The new vent at north-east of the central crater of

Mt. Etna. Atti Acc. Gioenia Sc. Nat. Catania, serie 5, 4, mem.

11 (1–6 + 1PL) (in Italian).

Riccò A., Platania Giov., Platania Gaet. & De Fiore O. 1917: About

recent  revival  of  active  volcanoes  Etna,  Stromboli,  Vulcano.

Boll. Soc. Sismol. Ital. 21, 28–36 (in Italian).

Romano R. 1979: Geological map of Mount Etna. CNR , Roma.

Romano R. 1982: Succession of the volcanic activity in the Etnean

area. Mem. Soc. Geol. Ital. 23, 27–48.

Scarpa R., Patanè G. & Lombardo G. 1983: Space-time evolution of

seismic activity at Mt. Etna during 1974–1982. Ann. Geophys.

1 (6), 451–462.

Sharp A.D.L., Davis P.M. & Gray F. 1980: A low velocity zone be-

neath Etna and magma storage. Nature, 287, 587–591.

Sharp A.D.L., Lombardo G. & Davis P. M. 1981: Correlation be-

tween  eruptions  of  Mount  Etna,  Sicily,  and  regional  earth-

quakes as seen in historical records from AD 1582. Geophys. J.

Royal Astron. Soc. 65, 507–523.

Tanguy J.C. 1981: Les éruptions historiques de l’Etna: chronologie

et localisation. Bull. Volcan. 44–3, 585–640.

Tanguy J.C. & Patanè G. 1984: Activity of Mount Etna, 1977–1983:

volcanic  phenomena  and  accompanying  seismic  tremor.  Bull.

Volcan. 47, 965–976.

Tanguy J.C. & G. Patanè 1996: L’Etna et le monde des volcans. Di-

derot éditeur, art? sciences, Paris, New York.

Tanguy  J.C.,  Condomines  M.  &  Kieffer  G.  1997:  Evolution  of  the

Mount Etna magma: constraints on the present feeding system and

eruptive mechanism. J. Volcan. Geotherm. Res. 75, 251–250.

Tanguy  J.C.,  La  Delfa  S.  &  Patanè  G.  1999:  Present  activity  of

Mount  Etna.  International  Association  of  Volcanology  and

Chemistry of the Earth’s Interior (IAVCEI), 2, 10–13.

Tanguy J.C., R. Clocchiatti, S. La Delfa & G. Patanè 2001: Etna (It-

aly): Strong June eruptions, a M 3.9 earthquake, copious July-

August  flank  lavas,  and  a  new  cone.  Bull.  Global  Volcanism

Network, 26, N. 9; Smithsonian Institution.

Vinciguerra S., Garozzo S., Montalto A. & Patanè G. 1999: Erup-

tive and seismic activity at Etna Volcano (Italy) between 1977

and 1991. Geol. Soc. London 161, 89–107.

Yokoyama  I.  1988:  Seismic  energy  releases  from  volcanoes.  Bull.

Volcan. 50, 1–3.