I terremoti. Appunti di geografia per gli studenti delle sezioni C e D a cura della prof.ssa A. Pulvirenti.

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1 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. 1

2 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. 2

3 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 3

4 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 4

5 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 5

6 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 km 22% Energia liberata Terremoti profondi : oltre 300 Km 3% Energia liberata 6

7 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 (A 0 ). A 0 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/A 0 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 Minore di Sotto Maggiori di 8 EFFETTI Generalmente non risentito, ma registrato. Spesso sentito, ma raramente causa danni. Leggeri danni in costruzioni con buon disegno strutturale. Possono causare danni significativi in edifici mal costruiti o vecchi, generalmente in aree ristrette Possono essere distruttivi in aree fino a 100 km di estesione "Major earthquake". Possono causare danni enormi su vaste aree "Great earthquake". Possono causare seri danni in aree ampie anche migliaia di km. 7

8 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. 8

9 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. 9

10 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. 10

11 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. 11

12 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 12