Cap. 4 La sismologia
Definizione di terremoto
• Un terremoto, o sisma, è un'improvvisa
•
•
vibrazione del terreno prodotta da una brusca
liberazione di energia che si propaga in tutte le
direzioni (come una sfera) sotto forma di onde.
Se una porzione di roccia inizia a deformarsi,
sotto l’azione delle forze endogene essa tende a
resistere
Quando le forze che tengono insieme la roccia
vengono superate questa si spezza e si ha un
brusco spostamento delle due parti che
rilasciano l'energia che avevano accumulato
durante la deformazione e ritornano in uno stato
indeformato.
Una teoria unificante che spiega
il fenomeno
La Tettonica a Zolle e una teoria molto
importante perché riesce a spiegare in
maniera molto semplice tutti i
fenomeni geologici più rilevanti
(terremoti compresi)
Una teoria che ha queste
caratteristiche prende il nome di teoria
unificante ed è il fondamento della
geologia moderna
La distribuzione dei terremoti e
teoria della tettonica a zolle
Una delle più importanti spiegazioni
che questa teoria riesce a fornire è la
distribuzione dei terremoti e dei
vulcani sulla Terra
Le zone interessate a terremoti sono
distribuite lungo i margini delle zolle
I Fenomeni Sismici
A causa degli attriti il movimento delle
varie zolle è fortemente ostacolato
In pratica il movimento non avviene con
regolarità ma spesso si ferma
Quando ciò avviene si accumulano tensioni
fino al punto di resistenza dei materiali
coinvolti
Quando questo viene superato si ha una
rottura con conseguenti liberazione
dell'energia accumulata
Questa energia viene liberata sotto forma
di onde sismiche
Contemporaneamente si ha uno
spostamento repentino delle due zolle
coinvolte
Quando ciò si verifica si ha un terremoto
Si definisce terremoto un movimento
repentino della crosta terrestre con
contemporaneo rilascio di onde sismiche
Ipocentro, epicentro e faglia
• I punti di rottura hanno luogo lungo linee
ben precise chiamate faglie
• La faglia è una frattura della roccia che
mostra evidenze di movimento relativo tra
le due masse rocciose da essa divise.
• Il punto preciso in cui avviene un terremoto
è detto ipocentro mentre il punto situato
immediatamente sulla sua verticale è detto
epicentro
• Il sisma genera onde sferiche che si
propagano in tutte le direzioni
La teoria che meglio spiega
questo fenomeno è quella del
rimbalzo elastico
1 assenza di sforzi
2 gli sforzi si accumulano e si ha
una deformazione senza rottura
3 nel momento delle rottura le
due parti oscillano liberando onde
sismiche
4 si ha spostamento lungo la
faglia
La profondità dei terremoti
• La profondità dei terremoti è variabile
ed è legata alla geodinamica locale
• Nelle zone di subduzione (lungo i piani
di Beniof) possiamo avere terremoti
• intermedi 70 – 300 Km
• profondi 300 – 700 Km
• Negli altri casi i terremoti sono
superficiali 0 – 70 Km
Le onde sismiche
• Le onde sismiche si dividono in onde
di volume e in onde di superficie
• Le onde di volume a loro volta si
dividono un onde p e onde s e
possono viaggiare per distanze
lunghissime
• Le onde di superficie si dividono in
onde Rayleight e onde Love
Le onde p
• Le onde p (dette anche prime o
longitudinali) sono quelle più veloci,
esse determinano una compressione e
una dilatazione della roccia perciò si
propagano in modo del tutto analogo
alle onde sonore
Le onde s
• Le onde S cioè secondarie (chiamate
anche trasversali) perché sono più
lente (infatti arrivano per seconde) e
fanno muovere il terreno
alternativamente in basso e in alto
trasversalmente alla direzione di
propagazione
Lo tsunami
• Se un terremoto si origina in mare si può avere
•
•
uno tsunami
Lo scuotimento del fondo marino provoca delle
azioni di compressione e decompressione che
arrivano in superficie generando dello onde
basse ma lunghe
L’attrito che l’onda incontra nei pressi della
costa ne riduce la lunghezza d’onda ma in
questo modo il volume dell’onda si comprime e
questo fa si che aumenti in altezza
• Sulla spiaggia possono cosi arrivare
onde alte anche 30 m
• Una massa d’acqua cosi imponente può
causare gravi distruzioni non solo sulla
costa ma anche nell’immediato
retroterra
• È possibile accorgersi dell’arrivo di uno
tsunami perché prima dell’arrivo
dell’onda il mare si ritira
• In questo caso è bene rifugiarsi, il più
presto possibile, in un luogo rialzato
L’allarme tsunami
• A causa del potere distruttivo degli
tsunami è bene conoscere l’arrivo di un
maremoto con un certo anticipo
• Per fare questo esiste una serie di sensori
sul fondo degli oceani che misurano la
variazione di pressione generata dal
passaggio dello tsunami
• Ogni volta che c’è un forte terremoto viene
diramato un allarme che rientra solo se
non viene rilevato nulla di anomalo
• Diramare un allarme è estremamente
utile perché spesso si riesce a sapere
dell’arrivo di uno tsunami con qualche ora
di anticipo
• Questo è utile per salvare molte vite
umane anche se i danni risulteranno
comunque ingenti
I sismografi
• I sismografi sono gli strumenti principali per
coloro che studiano i terremoti.
• Un sismografo è uno strumento formato da
un rotolo di carta e di un "pennino" che
scrive sulla carta sul rotolo
• l pennino è tenuto sospeso da una molla
che fa mantenere al pennino la stessa
posizione, mentre durante il terremoto il
rotolo di carta andrà su e giù seguendo i
movimenti del terreno.
Sismogramma
• Un sismogramma è un grafico, risultato
della registrazione fatta da un sismografo,
che può rappresentare lo spostamento, la
velocità o l’accelerazione del suolo in
funzione del tempo.
• La registrazione parte dall'arrivo di una
qualunque onda sismica, prodotta da una
sorgente naturale o artificiale, che viene
rilevata dalla stazione sismica e continua per
tutto l’evento sismico fino alla cessazione
delle vibrazioni
La stazione sismica
• Una stazione sismica ha tre differenti sismografi sensibili
•
•
•
ai movimenti nelle tre direzioni principali (N-S, E-W, e
verticale o Z), registrerà sismogrammi da cui e' possibile
stimare distanza, direzione, magnitudo
I sismologi usano naturalmente più di una stazione per
localizzare un terremoto e meglio stimare anche gli altri
parametri.
Esaminando sismogrammi registrati a differenti distanze
dal terremoto e' possibile definire situazioni schematizzate
come nel disegno
Le curve che vediamo sono dette dromocrome e
uniscono i punti di arrivo delle onde agli strumenti in
funzione delle distanze dall’ipocentro
La magnitudine
• La magnitudine è la misura dell’energia
•
•
sviluppata dal terremoto
il sismologo americano Charles Francis Richter
stabilì nel 1935 un metodo per la classificazione
dei terremoti in base alla potenza prendendo
come riferimento un terremoto che, in un
sismografo situato in una stazione di rilevamento
distante dall’epicentro del terremoto 100km,
traccia un sismogramma la cui onda di ampiezza
massima ha un'ampiezza di 1 mm
A questo terremoto è stati assegnato il grado 0;
un terremoto di grado 1 sarà 10 volte più forte,
uno di grado 2 100 volte più forte e cosi via
secondo le potenze di 10
Scala Mercalli
• La scala Mercalli è una scala sismica che misura gli
•
•
effetti di un terremoto.
Non è una scala scientifica come quella
precedente in quanto risente molto dello stato
delle infrastrutture e delle zone in cui avviene un
terremoto
Ha un utilizzo pratico (misura gli effetti visibili di
un terremoto e quindi la gravità dei danni) e
storico (dai resoconti dei danni causati da un
terremoto è possibile risalire in qualche modo alla
sua gravità
Terremoti storici
•
•
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•
5 DICEMBRE 1456 IRPINIA,MATESE,SANNIO 7,1 30000 vittime
30 LUGLIO 1627 PUGLIA ( GARGANO ) 7,1
5000 vittime
27 MARZO 1638 CALABRIA
10000 vitme
9FEBBRAIO 1688 BASILICATA ( PISTICCI )
2000 vittime
11GENNAIO 1693 SICILIA ORIENT. - CALABRIA MERIDIONALE
7,5 60000 vittime
5, 6 e 7 Febbraio, 1 e 28 Marzo 1873 CALABRIA 7,4
40000 vittime
28 LUGLIO 1883 CAMPANIA ( SALERNO, ISCHIA ) 6,5 12300
18 SETTEMBRE 1905 CALABRIA ( NICASTRO ) 6,8 557 vittime
23 OTTOBRE 1907 CALABRIA ( FERRUZZANO ) 5,9 157 vittime
28 DICEMBRE 1908 CALABRIA MERID. – SICILIA ORIENTALE
7,5 90000
Per calcolare l’intensità di questi e di altri terremoti registrati in epoca
storica e di cui disponiamo di resoconto sui dati ci possiamo basare
solo sulla scala Mercalli
L’analisi dei dati di un terremoto
• Da un sismogramma si può ricavare:
1. il tempo di arrivo delle onde P e il primo
2.
3.
4.
•
impulso
il tempo di arrivo di fasi successive, come le
onde S
l'ampiezza massima della traccia e il suo
periodo
la durata della traccia sismica.
Il tempo di arrivo delle onde P e S vengono
utilizzati per la localizzazione del terremoto
• La distanza sismografo-epicentro (D) è
1.
2.
3.
4.
5.
6.
•
calcolata in base alle seguenti grandezze:
Velocità delle onde P (Vp);
Velocità delle onde S (Vs):
Differenza delle due Velocità (Vp - Vs);
Tempo di percorrenza delle onde P (Tp);
Tempo di percorrenza delle onde S (Ts);
Differenza in secondi tra i due tempi (Ts - Tp)
Tali valori sono tutti ricavabili dai sismogrammi
pertanto abbiamo tutto ciò che ci serve per il
calcolo della distanza
• A questo punto per il calcolo della distanza
basta utilizzare la seguente formula:
Che
approssimata
diventa
• In questo modo però non abbiamo risolto il
problema dell’identificazione dell’epicentro del
terremoto
• Sappiamo solo che si trova su una circonferenza
distante di raggio D dalla stazione sismologica
Come trovare l’epicentro
• Per trovare l’epicentro
•
di un terremoto
occorre avere i dati di
tre stazioni
sismologiche
A questo punto
l’epicentro si troverà
nel punto di incontro
dei tre cerchi