TERREMOTI 1. Vibrazione movimento periodico che si può immaginare come una oscillazione intorno a un punto di equilibrio

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1 TERREMOTI 1 Definizione Vibrazioni più o meno forti della Terra prodotte da una rapida liberazione di energia meccanica in qualche punto al suo interno. Vibrazione movimento periodico che si può immaginare come una oscillazione intorno a un punto di equilibrio Tale oscillazione ha una frequenza elevata che si ripete più volte in un secondo Il corpo che vibra trasmette l oscillazione ai corpi che lo circondano. Questa trasmissione prende il nome di perturbazione che si propaga nel materiale circostante e dura finché continua la perturbazione nel punto di origine La perturbazione si propaga in ogni direzione ed è descritta come il propagarsi di onde sferiche dette onde elastiche (perché il materiale in cui si propagano si comporta in modo elastico)

2 TERREMOTI 2 CAUSE ONDE SISMICHE Onde elastiche causate dalla liberazione di energia. Quello che si propaga non è la materia, che compie solo piccole oscillazioni, ma l energia che si libera nel punto in cui inizia la vibrazione. Quando una roccia è sottoposta a qualche sforzo (compressione o stiramento) * si deforma * accumula energia Quando il limite di elasticità della roccia viene superato, improvvisamente * la roccia si spacca * l energia che era stata accumulata si libera (dando origine a onde sismiche) ORIGINE IPOCENTRO EPICENTRO luogo della scossa sismica in profondità il punto della superficie terrestre in corrispondenza dell ipocentro MOVIMENTI MOVOMENTO VERTICALE scosse sussultorie all epicentro MOVIMENTO ORIZZONTALE scosse ondulatorie MOVIMENTO COMPOSITO (verticale e orizzontale) scosse rotatorie CAUSA dei TERREMOTI

3 TEORIA DEL RIMBALZO ELASTICO (Mallet e Reid) MALLET Il terremoto è causato da una serie di onde elastiche che si propagano attraverso la Terra. Queste onde elastiche sono causate dalla deformazione o dalla frattura di masse rocciose nel sottosuolo REID Quando una roccia è sottoposta a qualche sforzo (compressione o stiramento) * si deforma * accumula energia Quando il limite di elasticità della roccia viene superato *** la roccia improvvisamente si spacca *** l energia che era stata accumulata si libera improvvisamente dando origine alle onde sismiche CLASSIFICAZIONE dei TERREMOTI

4 TERREMOTI TETTONICI 90% si producono quando masse rocciose si rompono improvvisamente per effetto delle forze geologiche CAUSE resistenza e forza di attrito tra le zolle ORIGINE lungo i margini delle zolle * divergenti * convergenti * trasformi TERREMOTI VULCANICI 7% collegati all attività vulcanica TERREMOTI DA CROLLO di sprofondamento piccoli terremoti locali causati dal crollo di caverne sotterranee TERREMOTI DI ESPLOSIONE terremoti artificiali causati da detonazioni di esplosivi - chimici - nucleari ONDE SISMICHE 1

5 Definizione Onde elastiche causate dalla liberazione di energia. Quello che si propaga non è la materia, che compie solo piccole oscillazioni, ma l energia che si libera nel punto in cui inizia la vibrazione. Quando una roccia è sottoposta a qualche sforzo (compressione o stiramento) * si deforma * accumula energia Quando il limite di elasticità della roccia viene superato, improvvisamente * la roccia si spacca * l energia che era stata accumulata si libera (dando origine a onde sismiche) CARATTERISTICHE si propagano in ogni direzione dall ipocentro che è il punto in cui si verifica lo spostamento iniziale della faglia sono soggette ai fenomeni di rifrazione e di riflessione quando passano attraverso materiali differenti per caratteristiche fisiche Quando un onda elastica che si propaga all interno di un materiale raggiunge la superficie di separazione con un materiale diverso * subisce una rifrazione cioè cambia direzione di propagazione nell attraversare tale superficie di separazione * subisce una riflessione cioè una parte della sua energia rimbalza su tale superficie e torna a propagarsi nello stesso materiale ma con diversa direzione ONDE SISMICHE 2

6 TIPI ONDE LONGITUDINALI onde di compressione onde prime onde P * si propagano dall ipocentro nei solidi nei liquidi * hanno una velocità superiore a tutte le altre onde (tra 4 e 8 km/s) ONDE TRASVERSALI onde di taglio o di distorsione onde secondarie onde S * si propagano dall ipocentro nei solidi * hanno una velocità inferiore alle onde longitudinali (tra 2, e 4,5 km/s) ONDE SUPERFICIALI onde lunghe onde di Love onde L onde di Rayleigh onde R * si propagano dall epicentro in superficie * hanno origine dall incontro delle onde longitudinali e trasversali con la superficie * hanno una velocità bassa (2,5 km/s) (sono le onde che provocano i maggiori danni) SISMOGRAFI

7 Definizione strumenti che registrano le onde sismiche STRUTTURA * Massa sospesa a una molla e collegata con un pennino * Rullo di carta ruotante e solidale con il terreno Durante i movimenti sismici * la massa resta ferma per inerzia * il suolo e il rullo oscillano su e giù * il pennino lascia una traccia sul rullo SISMOGRAMMI Definizione Il sismogramma è la registrazione grafica del movimento sismico I diversi tipi di onde prodotte in un terremoto si propagano con velocità differenti

8 Quanto più ci si allontana dall ipocentro, tanto maggiore è l intervallo di tempo fra il momento in cui iniziano ad arrivare le onde più veloci e il momento in cui giungono le onde più lente. Nell AREA PROSSIMA all epicentro il sismogramma appare molto complicato e confuso (punto della superficie terrestre più vicino all ipocentro) per l ampiezza delle oscillazioni che possono mandare fuori scala gli strumenti ( salto dei pennini ) per l arrivo quasi contemporaneo di vari tipi di onde, a causa della brevità del percorso effettuato. A una certa DISTANZA dall epicentro i gruppi di onde cominciano a separarsi e nel sismogramma si riconosce una struttura fondamentale * L inizio delle oscillazioni e la prima parte del sismogramma corrispondono all arrivo delle onde P * Nella parte centrale del sismogramma all arrivo delle onde P si sovrappone quello delle onde S * Nell ultima parte del sismogramma (coda) compaiono le onde superficiali (più lente e più ampie) HLe prime onde che vengono registrate sono le onde P sono rappresentate da vibrazioni regolari (onde prime longitudinali) - di ampiezza piccola - di periodo breve HLe onde che vengono registrate in un secondo tempo sono le onde S (onde seconde trasversali) sono rappresentate da vibrazioni non regolari - di ampiezza grande - di periodo lungo HLe onde che vengono registrate per ultimo sono le onde L (onde lunghe sono rappresentate da vibrazioni non regolari - di ampiezza grandissima - di periodo lunghissimo superficiali) (sono le scosse che provocano i danni maggiori) SISMOGRAMMI NB Dalla lettura di un sismogramma si possono ricavare numerose informazioni

9 la potenza e la durata del terremoto la posizione dell epicentro la profondità dell ipocentro la direzione e l ampiezza del movimento lungo la faglia che ha generato il terremoto l estensione della faglia Per la stessa via si ricavano, inoltre, dati sulla struttura interna della Terra NB. si distinguono TERREMOTI SUPERFICIALI TERREMOTI INTERMEDI con profondità ipocentrale tra 0 e 70 km con profondità tra 70 e 300 km TERREMOTI PROFONDI con profondità oltre i 300 km DISTANZA DALL EPICENTRO Le onde sismiche si muovono nello stesso mezzo con velocità differenti Le onde P giungono alla stazione sismica prima Le onde S vengono registrate dopo un tempo quasi doppio rispetto alle onde P

10 Il ritardo delle onde S rispetto alle onde P sul sismogramma aumenta con la distanza della stazione di rilevamento dall epicentro Per determinare la distanza tra una stazione di rilevamento e l epicentro si usa il grafico dei tempi di propagazione delle onde P e S Sull asse delle ascisse Sull asse delle ordinate Sul diagramma è indicata la distanza dall epicentro è indicato il tempo trascorso dal momento in cui è iniziato il terremoto sono riportati i sismogrammi relativi ai terremoti di cui sia noto l epicentro si uniscono i punti che segnano la registrazione dell arrivo delle onde P e S si ottengono due curve chiamate dromocrome Le dromocrome hanno l origine in comune La distanza tra le due dromocrome rappresenta l intervallo di tempo tra l arrivo delle onde P e le onde S Per stabilire la distanza epicentro-stazione di rilevamento si sovrappone il sismogramma registrato al diagramma in modo tale che la distanza tra le onde P e le onde S coincida con l intervallo tra le due dromocrome Sull asse delle ascisse si leggerà direttamente la distanza tra epicentro e stazione di rilevamento FORMULA D = T 1 dove D = distanza espressa in megametri (10 6 m) T = tempo espresso in secondi esempio: se T = 7,5 secondi D = 7,5-1 megametri (6.500 km) LOCALIZZAZIONE dell EPICENTRO Per determinare la posizione dell epicentro

11 Si confrontano i dati provenienti da almeno tre stazioni sismografiche In base ai dati ricevuti si tracciano su una carta geografica equidistante circonferenze con raggio uguale alla distanza ricevuta per ciascuna stazione L epicentro del terremoto corrisponde al punto di intersezione delle circonferenze FORZA dei TERREMOTI SCALE SISMICHE SCALA MCS Mercalli Càncani Sieberg

12 Definizione Scala che misura l intensità di un sisma basandosi sugli effetti che le scosse sismiche producono in superficie scala basata su criteri soggettivi danni provocati dal sisma VALUTAZIONE La scala MCS assegna ad ogni sisma un grado di intensità Il grado di intensità varia dal I al XII Le scosse dal I al V Le scosse dal VI al VIII lesionano gli edifici Le scosse dal IX al XII distruggono gli edifici provocano scuotimenti senza causare seri danni NB: la valutazione dipende da molti fattori estranei e indipendenti rispetto al terremoto Sismi di uguale forza possono avere diverso grado di intensità per le diverse circostanze in cui avvengono FORZA dei TERREMOTI SCALE SISMICHE SCALA RICHTER Definizione Scala basata sulla magnitudo del terremoto

13 MAGNITUDO Grandezza che definisce la forza di un terremoto Grandezza che misura l ampiezza delle onde sismiche indipendentemente dagli effetti con cui si manifesta in superficie La magnitudo di un terremoto è calcolata in base all ampiezza delle onde sismiche è espressa dal logaritmo in base 10 del rapporto tra l ampiezza massima del terremoto (sul sismogramma si misura in micrometri) e l ampiezza che verrebbe prodotta dal terremoto standard alla distanza epicentrale Terremoto standard terremoto che produce su un sismografo standard posto a 100 km dall epicentro un sismogramma con oscillazione massima uguale a 0,001 mm M = Log A/A 0 M = Log A Log A 0 NB dove E bene precisare che la magnitudo A = ampiezza massima del terremoto conosciuto A 0 = ampiezza massima del terremoto standard non è la misura diretta dell energia totale liberata dal terremoto è correlabile con l energia tramite relazioni empiriche Log E = ,8 M Per l Italia la relazione è dove E = energia misurata in erg M = magnitudo delle onde di superficie Log E = 9,5 + 2,15 M MAGNITUDO e INTENSITA confronto j Non sempre c è corrispondenza tra intensità e magnitudo

14 j Può accadere che due terremoti di diversa magnitudo provochino effetti che vengono classificati nel medesimo grado di intensità Terremoti superficiali in zone densamente popolati producono molti più danni di terremoti che si verifichino in zone desertiche Terremoti superficiali producono molti più danni di terremoti di uguale magnitudo ma con ipocentro profondo LA MAGNITUDO è la misura strumentale della forza del terremoto nel punto in cui questo si è originato Il valore della magnitudo è il medesimo in qualunque punto della Terra venga effettuata la sua misurazione L INTENSITA si riferisce agli effetti provocati dal terremoto in una certa zona j Magnitudo e intensità sono concetti diversi e non sono interscambiabili Tuttavia a parità di condizioni all aumento della magnitudo aumenta l entità degli effetti ISOSISME

15 Definizione Linee chiuse che racchiudono zone di uguale intensità sismica l isosisma più interna racchiude l area dell epicentro l isosisma più esterna delimita l area complessiva all interno della quale il terremoto è stato in qualche modo percepito IMPORTANZA Le isosisme forniscono informazioni sulla natura e struttura geologica del terreno Se i terreni della crosta terrestre fossero omogenei, le isosisme sarebbero simili a circonferenze concentriche In realtà sono curve, lobate e complesse EFFETTI dei TERREMOTI La conseguenza fondamentale dell arrivo delle onde sismiche in superficie è l oscillazione del suolo, che si trasmette agli oggetti sovrastanti

16 DANNI AGLI EDIFICI sono provocati dai movimenti orizzontali del suolo da forti accelerazioni che gli edifici subiscono dalla durata delle oscillazioni (tra 20 e 60 secondi) dipendono dal tipo di costruzioni Le costruzioni antisismiche sono in grado di resistere maggiormente dalla natura geologica del terreno su cui poggiano gli edifici Sedimenti incoerenti (ghiaia e sabbia) a causa delle vibrazioni possono costiparsi Altri tipi di terreno subiscono un fenomeno di liquefazione (perdono ogni consistenza) e gli edifici sovrastanti affondano in essi FRATTURE DEL TERRENO SOLLEVAMENTO o ABBASSAMENTO DEL SUOLO VARIAZIONE DEL LIVELLO DELL ACQUA NEI POZZI PREVISIONE dei TERREMOTI PREVISIONE STATISTICA

17 si basa sull osservazione che la distribuzione geografica delle aree sismiche non è casuale, ma ben definita. sul presupposto che in ogni data area, la storia sismica abbia caratteristiche statisticamente simili nel tempo (cataloghi sismici) PREVISIONE DETERMINISTICA a breve termine si basa sulla ricerca dei segnali premonitori sollevamento e anomalie del terreno (nella zona epicentrale) variazione del livello di - laghi - corsi d acqua - pozzi variazione di temperatura torbidità delle acque dei pozzi segni di irrequietezza negli animali boati sotterranei PREVENZIONE dei TERREMOTI

18 SOSPENSIONE DEL FUNZIONAMENTO di centrali elettriche centrali nucleari oleodotti ALLONTANAMENTO DELLE PERSONE COSTRUZIONI ANTISISMICHE materiale di costruzione in cemento armato fondazioni solide muri ben legati l altezza non deve superare il doppio della larghezza finestre non molto ampie terrazzi e cornicioni non molto sporgenti strade più larghe dell altezza delle DISTRUBUZIONE GEOGRAFICA DEI TERREMOTI

19 Sismicità con epicentri lungo il sistema dorsali oceaniche Sismicità in prossimità delle grandi fosse oceaniche Sismicità lungo il percorso di catene montuose di recente formazione dal Mediterraneo all Himalaya SISMICITA in ITALIA

20 L Italia è una zona altamente sismica CAUSE L Italia è situata in una zona di collisione che attraversa il Mediterraneo In questa zona vengono a contatto la zolla africana la zolla eurasiatica NB Le onde sismiche possono riflettersi rifrangersi attenuarsi ampliarsi *nella pianura padana le onde sismiche arrivano in superficie attenuate (attraversano una spessa coltre di sedimenti) *nell Appennino meridionale le onde sismiche arrivano in superficie ampliate (attraversano rocce rigide) MAREMOTI

21 Definizione Perturbazione sulla superficie del mare che si propaga con velocità altissime come onde molto alte (tra i 500 km/h e i 1000 km/h) CAUSA Terremoto sottomarino che fa sollevare o abbassare bruscamente un tratto del fondo del mare L oscillazione del fondo marino provoca la perturbazione della massa d acqua sovrastante e genera in superficie un onda che si propaga ad alta velocità. Al diminuire della profondità del mare diminuisce la velocità dell onda ma ne cresce l altezza e sulle coste si abbattono alte muraglie di acqua NB In Giappone i maremoti vengono chiamati: tsunami