I terremoti
Appunti di geografia per gli studenti delle sezioni C e D a cura della
prof.ssa A. Pulvirenti.
Le immagini presenti in questo file sono state reperite in rete o modificate da testi
cartacei e vengono utilizzate solo per l’elevato contenuto didattico.
Un
terremoto
è
un
movimento brusco e rapido
che si origina all ’ interno
della terra e che si
manifesta in superficie con
una serie di scosse.
E ’ prodotto dalla brusca
liberazione
dell'energia
accumulata da una roccia
sottoposta a sforzo.
A pressioni non elevate le
rocce, sottoposte a sforzi,
hanno un comportamento
"fragile“.
Teoria del
rimbalzo elastico
• 2 blocchi contigui sono
costretti a muoversi in
direzioni opposte.
• Deformazione elastica fino
al limite della rottura.
• Formazione della faglia.
• Liberazione dell ’ energia
accululata e ritorno ad una
nuova posizione di riposo
La
roccia
si
deforma
elasticamente fino ad un valore A
dello sforzo, al di sopra del quale
la relazione non è più lineare.
Quando lo sforzo raggiunge il
valore C (punto di rottura) la
roccia si rompe, liberando tutta
l'energia accumulata fino a quel
momento. Il punto in cui avviene
la rottura (accompagnata dallo
spostamento delle parti), viene
chiamata faglia.
Il terremoto si origina in un punto
all'interno della terra che prende il
nome
di
IPOCENTRO,
la
proiezione dell'ipocentro sulla
superficie della terra, prende
invece il nome di EPICENTRO.
A partire dalla sorgente del
terremoto
IPOCENTRO,
si
propagano in tutte le direzioni
all'interno della Terra.
Quando durante un terremoto si forma una frattura si hanno
principalmente due tipi di deformazione: STATICA e
DINAMICA.
La deformazione STATICA è rappresentata dallo spostamento
permanente del terreno dovuto all'evento sismico.
Ciclo sismico
1. Stadio intersismico: accumulo di energia;
varia a seconda delle regioni, della natura
delle rocce
2. Stadio presismico: accentuazione della
deformazione elastica (fenomeni precursori:
caratter. fisiche diverse)
3. Stadio cosismico: liberazione di energia
accumulata (calore e vibrazione)
4. Stadio postsismico: ripristino di un nuovo
equilibrio; assestamento
Il secondo tipo di deformazione è rappresentato dalle onde che
si liberano dall’ipocentro quando avviene la frattura.
Le onde primarie, di compressione,
dette onde P, viaggiano ad una
velocità tra 4 e 8 Km/s nella crosta
terrestre. Le particelle oscillano
avanti e indietro nella direzione di
propagazione dell'onda. Si verificano
variazioni di volume: compressione e
dilatazione.
POSSONO PROPAGARSI IN OGNI
MEZZO.
Le onde secondarie, di taglio, dette
onde S viaggiano più lentamente
circa il 60 % della velocità delle
onde P (2,3 - 4,6 Km/s).
Le particelle di roccia compiono
oscillazioni
perpendicolari
alla
direzione di propagazione.
NON SI PROPAGANO NEI FLUIDI
Accanto alle onde P ed S esistono altri tipi di onde: le onde
superficiali. I due fondamentali tipi sono:
le onde di Rayleigh (le particelle
compiono orbite ellittiche in un
piano verticale lungo la direzione di
propagazione,
come
un'onda
marina; sono responsabili delle
onde sussultorie).Vel. 2,7 Km/ s
quelle di Love (le particelle
oscillano trasversalmente alla
direzione di propagazione. Sono
sresponsabili
delle
scosse
ondulatorie e viaggiano alla
velocità di 3 km/s).
SISMOGRAFI E SISMOGRAMMI
Le onde sismiche vengono rilevate in
superficie dai sismografi.
Il sismografo è costituito da un supporto al
quale è agganciata una massa metallica che
tende a rimanere ferma per inerzia quando il
supporto, (solidale col terreno) si muove.
Alla massa è agganciato un pennino che
registra su un foglio di carta gli eventuali
movimenti. Il risultato della registrazione si
chiama sismogramma.
Che informazioni danno i sismogrammi?
1) Posizione dell’epicentro
2) Profondità dell’ipocentro
3) Potenza e durata del terremoto
4) Dati sullea struttura interna della terra
5) Movimento della faglia
LOCALIZZAZIONE DEI TERREMOTI
Per poter localizzare esattamente l'epicentro,
occorrono i dati registrati in più stazioni
sismografiche(Curve
sperimentali:
Dromocrone)
Più la stazione è lontana e più è grande
l’intervallo di tempo che passa dall’inizio del
terremoto e il momento in cui viene registrato
una singola stazione sismica. A questo punto si
disegna un cerchio con centro coincidente con
la posizione della stazione e raggio uguale alla
distanza calcolata. L'evento può essere
localizzato in uno qualsiasi dei punti sulla
circonferenza. Si usano così 3 circonferenze.
dromocrone
Profondità dell’ipocentro
Ci vogliono almeno 10 stazioni di rilevamento.
Terremoti superficiali: 0 – 70 Km
75% Energia liberata
Terremoti intemedi 70 – 300 km
22% Energia liberata
Terremoti profondi : oltre 300 Km
3% Energia liberata
Come si misura
L’energia liberata dall’ipocentro di un terremoto viene misurata
dalla MAGNITUDO, tramite la scala Richter.
La MAGNITUDO è direttamente proporzionale all’energia
liberata e si può calcolare misurando l’ampiezza massima (A)
delle onde sismiche registrate in una stazione, confrontata con
l’ampiezza standard (A0).
A0 è l’ampiezza generata da un terremoto di riferimento che
provochi un’ampiezza massima di 0,001mm rilevata da un
sismografo posto a 100 Km dall’epicentro.
M = Log 10 A/A0
Per determinare l’energia liberata da un terremoto (misurata in
erg), si utilizzano relazioni empiriche. E= 9,15 +2,15 M
Come si misura
MAGNITUDO
EFFETTI
Minore di 3.5
Generalmente non risentito, ma registrato.
3.5-5.4
Spesso sentito, ma raramente causa danni.
Sotto 6.0
Leggeri danni in costruzioni con buon disegno strutturale.
Possono causare danni significativi in edifici mal costruiti
o vecchi, generalmente in aree ristrette
6.1-6.9
Possono essere distruttivi in aree fino a 100 km di
estesione
7.0-7.9
"Major earthquake". Possono causare danni enormi su
vaste aree
Maggiori di 8
"Great earthquake". Possono causare seri danni in aree
ampie anche migliaia di km.
Prima dell’introduzione della magnitudo
la forza di un terremoto veniva indicata
dalla sua intensità, scala empirica,
puramente descrittiva basata sui danni
provocati a cose e persone.
Si chiama Scala MCS (Mercalli, Cancani
Sieberg)consiste in una serie di
descrizioni degli effetti che i terremoti
producono su un numero di " sensori "
che possono essere trovati ovunque
nell'ambiente.
Esseri viventi Animali e persone. All'aumentare dell'energia un maggior
numero di persone avvertono l'evento sismico.
Oggetti ordinari All'aumentare dell'energia dell'evento un numero
maggiore di oggetti domestici (libri, quadri, stoviglie etc) iniziano ad
essere scossi e cadono.
Costruzioni All'aumentare dell'intensità le costruzioni subiscono
progressivamente danni strutturali maggiori;
Ambiente naturale All'aumentare dell'intensità aumenta la probabilità di
fratture in terrapieni, cadute di massi , etc.
Molto spesso c'e' una gran confusione tra intensita' e
magnitudo.
L'intensita' e' una misura degli effetti del terremoto su
persone, cose, animali etc.
La magnitudo e' un parametro che viene definito
partendo dalle registrazioni dei terremoti sui
sismogrammi.
Per quanto riguarda la magnitudo molto spesso si
parla della scala Richter che e' usata in California
mentre per terremoti in Italia si usano altre definizioni
A volte si sente ancora dire intensità della scala
Mercalli (che è espressa in 10 gradi e non in 12 come
la scala EMS o la MSK o la MCS) e che non è più in uso
dagli anni '30.
Prevedere i terremoti
E' ormai accertato che per i grandi sismi i segnali
premonitori si annunciano diversi anni prima.
Si sa che nel periodo immediatamente precedente il sisma
1) la roccia, sottoposta a tensione si piega e ciò causa
numerose microfratture nella regione di massima tensione.
2) Anche la resistività elettrica subisce delle alterazioni;
nelle aree attive la normale frequenza dei microsismi ha un
periodo di stasi prima di una grave scossa.
3) Variazioni di livello delle acque nei laghi, fiumi e nel mare
4) Aumento della quantità di radon nelle acque dei pozzi
5) Variazioni del campo magnetico nell'area epicentrale del
terremoto.
Sono stati elaborati due modelli di
previsione uno americano e l'altro
russo.
primo stadio: è previsto un accumulo di
energia elastica.
secondo stadio: inizia l'emissione dei segnali premonitori:
numerose fratture nell'area sottoposta a tensione
anomalo aumento del volume della roccia,
un aumento del flusso dell'acqua nella roccia
maggior quantità di radon nelle acque.
Nel modello americano in questa seconda fase inizia a diminuire la
resistività elettrica ed anche il numero di microsismi, perchè l'acqua
riempiendo le fratture aumenta la coesione.
I due modelli differiscono sostanzialmente nel
Terzo stadio che precede immediatamente il sisma.
Gli americani in questa fase prevedono un maggior afflusso
d'acqua nell'area di maggior tensione. Ciò comporta un
aumento della velocità delle onde sismiche, un aumento
della pressione sulle facce delle fratture e nei pori della
roccia invasa dall'acqua.
Questa azione indebolisce la struttura, che reagisce alle
nuove spinte con una serie di fratture, segnalate da
numerose scosse che evidenziano il precario equilibrio
delle forze in gioco, che si concluderà catastroficamente
alla ricerca di una nuova stabilità.
Nel modello russo l'acqua non riveste alcun ruolo, ma la
deformazione della roccia ed il rapido aumento delle fratture
fanno diminuire la tensione e l'area deformata trova una
precaria e momentanea stabilità con aumento della velocità
sismica, diminuzione dei piccoli terremoti e diminuzione
della resistività, ma non così accentuata come nel modello
americano. Poi la pressione d'instabilità ha il sopravvento e
si ha la scossa principale. Le rocce dopo l'evento sismico
ritrovano le loro caratteristiche normali.
I terremoti in Italia
Se si eccettuano i terremoti collegati al
sistema arco calabro-arco delle Eoliebacino marginale del Tirreno, l'attività
sismica in Italia è prevalentemente
concentrata nella crosta terrestre, cioè a
profondità minori di 40 Km circa.
I terremoti nel mondo
I terremoti sono concentrati in alcune aree ben definite da un punto
di vista geologico.
a)
seguono
perfettamente
l'andamento delle varie dorsali
oceaniche;
b) delineano i margini dell'intero
oceano Pacifico e dell'oceano
Indiano orientale, caratterizzati da
vistosi fenomeni recenti di tettonica
compressiva;
c) si addentrano nelle masse continentali rivelando l'instabilità delle
grandi linee di sutura in corrispondenza delle catene corrugatesi
durante il ciclo Alpino-Himalayano.
Gli tsunami
Sono onde altissime generate
da terremoti sottomarini.
Sono
onde
lunghe
che
possono attraversare l ’ intero
oceano senza essere avvertite,
ma crescono in altezza e
diventano molto pericolose in
acque basse. La loro velocità
può raggiungere i 700 km /h.
Schema di funzionamento
dei rilevatori di tsunami in
mare aperto:
sensori posti sul fondale
registrano il passaggio delle
onde
di
tsunami
e
trasmettono segnali a boe
galleggianti, che a loro volta
trasferiscono il segnale via
satellite diretto verso i centri
responsabili di allertare la
popolazione