Transcript Terremoti

Il terremoto
I terremoti sono vibrazioni del
terreno causate essenzialmente da
fratture che si producono nelle
rocce della crosta terrestre a seguito
di un accumulo di energia di
deformazione causato da movimenti
tettonici a grande scala.
Tale energia in parte viene liberata
sotto forma di calore prodotto
dall'attrito e in parte convertita in
energia cinetica e propagata a
distanza sotto forma di onde
sismiche.
Teoria del rimbalzo elastico – Reid, 1910
Le dinamiche interne della terra comportano compressioni e trazioni
sulle le masse rocciose che, fintanto che l'attrito ed altre resistenze
sono sufficienti ad opporsi ad uno spostamento relativo, si deformano
progressivamente.
In tal modo viene accumulata energia potenziale.
Nel momento in cui queste resistenze vengono vinte (superato il
punto critico), può succedere che la massa rocciosa si frantumi e
restituisca, in parte, l'energia potenziale come energia cinetica con
l'emissione di onde sismiche.
Nella maggior parte dei casi la “rottura” (faglia) avviene secondo un
preciso piano (piano di faglia) dividendo la roccia in blocchi che
scorrono l'uno rispetto all'altro fino a trovare una nuova posizione di
equilibrio.
Sotto compressione (o trazione), 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 comincia la rottura è detto
ipocentro.
La linea in cui avviene la rottura
(accompagnata dallo spostamento delle
parti), viene chiamata faglia.
Le faglie
Le faglie rappresentano le superficie di discontinuità (rottura) lungo le quali
avviene uno scorrimento fra due formazioni rocciose (letto e tetto) soggette
a pressione.
Considerando la direzione del movimento reciproco, si possono avere: faglia
trascorrente, faglia diretta, faglia inversa
La zona di rottura non è sempre visibile in superficie
(terremoti profondi  faglie profondi) .
Se la zona di rottura è visibile in superficie 
faglia superficiale.
La più nota è quella lungo la faglia di S. Andreas che
causò il terremoto di S. Francisco del 1906 (M = 8.3):
lunghezza 300 km, scorrimento di 6.4 m.
Tetto (blocco sovrastante
il piano di faglia)
Letto (blocco sottostante
il piano di faglia)
Classificazione delle faglie in base al movimento relativo
Seguire lo scorrimento
nel tempo dei blocchi
lungo una faglia è
importante per valutare il
rischio sismico in senso
deterministico.
Uno scorrimento
irregolare (soprattutto in
rallentamento) è indice
di accumulo di energia
potenziale che potrebbe,
prima o poi, produrre una
nuova frattura, quindi
ulteriori onde sismiche.
Dopo la «rottura», le rocce tendono
a raggiungere un nuovo equilibrio,
ma, data la loro elasticità, lo fanno
«vibrando».
Le vibrazioni trasmettono l’energia
cinetica alla materia circostante,
generando così le …
Onde sismiche
Le onde sismiche, generate
dall'energia sprigionata durante un
terremoto, si propagano
dall'ipocentro in tutte le direzioni,
arrivando in superficie.
Il punto sulla superficie posto sulla verticale dell’ipocentro si chiama epicentro ed è
il punto dove viene avvertito per prima il terremoto.
Esistono vari tipi di onde sismiche in relazione ai diversi caratteri e le diverse
velocità con cui si propagano attraverso i vari mezzi. Si possono dividere in due
grandi categorie: onde di volume e onde superficiali
Onde di profondità
Si trasmettono nell'intero della terra.
Schematizzando la superficie terrestre come superficie di
separazione fra un mezzo denso, la crosta, e un mezzo molto
leggero, l'aria, le onde che vi sopraggiungono in parte vengono
riflesse, tornando all'interno della terra, in parte passano per
trasparenza e, a contatto con l'aria, generano rumore.
Si distinguono in due tipi di onde di profondità: onde P e onde S
Onde P: longitudinali o primarie o di volume
Sono le onde più veloci, quelle che raggiungono per prime la
superficie terrestre (epicentro punto sulla verticale dell’ipocentro,
primo punto in assoluto ad essere raggiunto)
La velocità VP in roccia compatta è dell'ordine di 5-6 km/s
Le particelle del terreno si spostano nella stessa direzione di
propagazione del fronte d'onda (compressione ed espansione della
materia)
Queste onde producono variazioni di volume e si trasmettono sia
nei mezzi solidi sia nei mezzi fluidi
Onde S: trasversali o secondarie o di deformazione
Hanno velocità minore delle onde P; VS per roccia compatta è
dell'ordine di 3-3,5 km/s.
Le particelle del terreno si spostano lungo una direzione perpendicolare
a quella del fronte d'onda.
Queste onde modificano la forma del mezzo in cui si trasmettono (sono
dette anche onde di taglio), hanno ampiezze maggiori delle onde
primarie e si estinguono a contatto con un mezzo liquido
Onde di superficie
Hanno una velocità minore di quelle di profondità, grandi periodi e
si trasmettono negli superfici di discontinuità, in particolare sulla
superficia della Terra, provocando grandi spostamenti di materia.
Fra i vari tipi i più importanti ci sono le onde R e le onde L
Onde di Rayleigh (R)
Interessano i primi metri della superficie terrestre (4-5 m).
Le particelle si muovono sia nella direzione di propagazione dell'onda sia in
senso verticale, descrivendo un'ellisse sul piano verticale; il moto ellittico
antiorario si smorza molto rapidamente.
La velocità con cui viaggiano è di circa 2,7-3 km/s
Onde di Love (L)
Le particelle si muovono perpendicolarmente alla direzione di
propagazione dell'onda (onde di taglio).
Si formano sulla superficie di separazione degli strati con proprietà
elastiche diverse e si propagano circa con la stessa velocità delle
onde R.
La misura dei terremoti
Esistono due approcci diversi nella misura di un terremoto.
Un primo approccio, che può essere definito storico, è quello basato
sugli effetti: a seguito dell'evento sismico si valutano i danni
provocati sull'uomo, sulle costruzioni e sull'ambiente. Questo
approccio ha dato vita, nei vari paesi, a circa una cinquantina di scale
d'intensità (Mercalli-Cancani-Sieberg - MCS).
Un secondo approccio è basato sul rilevamento, attraverso opportune
strumentazioni, di grandezze oggettive quali l'energia sprigionata
dal terremoto, l'accelerazione delle onde sismiche, ecc. Questo
approccio ha prodotto, ad esempio, la scala delle magnitudo,
formulata da Gutenberg e Richter all'inizio degli anni quaranta.
Scala Mercalli
Magnitudo
Per caratterizzare l'energia meccanica globale messa in gioco da un
terremoto è stata proposta, nel 1935 da Richter, la grandezza
magnitudo M.
Il procedimento di misura è stato suggerito dalla seguente
osservazione:
• Una volta localizzato l’epicentro di
un terremoto, considerando le
distanze da varie stazioni
sismologiche, è possibile costruire
un diagramma riportando in
ordinate il valore log10A (Ampiezza
massima dell’oscillazione del sismografo)
ed in ascisse le distanze D da varie
stazioni sismologiche.
Magnitudo
Dall'elaborazione dei dati relativi a numerosi terremoti in California, Richter si
accorse che le curve ottenute nel diagramma precedente relative a terremoti
diversi sono significativamente parallele.
Confrontando, poi, i dati sismografici delle varie stazioni, relativi a due
terremoti qualsiasi, rilevò che la differenza log10A1 – log10A2 è sostanzialmente
la stessa. Praticamente tale differenza è indipendente dalla distanza degli
epicentri dei terremoti considerati rispetto alla stazione di rilevamento.
E' stato quindi proposto di fissare, per ogni stazione sismografica una scossa
«campione» a cui rapportare le varie scosse registrate in qualsiasi momento
Tale scossa campione è ideale ed è definita come la
scossa che, a distanza di 100 km, produrrebbe
una oscillazione del sismografo di ampiezza
massima 1 micronmetro. La magnitudine di un
terremoto reale sarà, quindi
M=log10(A/A0)
A0 rappresenta l’ampiezza che avrebbe la scossa
campione alla distanza del terremoto reale.
Magnitudo
lI terremoto di Valdivia del 1960 è conosciuto come il Grande Terremoto Cileno,
avvenuto il 22 maggio 1960 – grado 9,5 scala Richter (3.000 vittime).
Ma il più disastroso è stato il maremoto (tsunami) con epicentro nell’Oceano
Indiano al largo della costa nord-occidentale di Sumatra, in Indonesia il 26 dicembre
2004 – 9,3 M (250.000 morti).
La magnitudo è correlata con l'energia meccanica E rilasciata alla
sorgente.
Empiricamente si è calcolato che ad ogni grado di Magnitudine
(scala Richter) corrisponde un fattore di circa 32 relativo alle energie
sprigionate dal terremoto.
Per esempio: l’energia di un terremoto che abbia una magnitudo
M=7 è 32 volte maggiore di quella di un terremoto di M=6.
Un terremoto con M=8 ha un’energia circa 1000 volte maggiore di
quello con M=6 etc.
Rischio sismico
R =PxVxE
Quindi il rischio dipende da:
Pericolosità: probabilità che si verifiche un evento sismico
Vulnerabilità: possibilità che si verifichi un danno
Esposizione: è il valore di ciò che esiste sul territorio:
presenza di vita umana, di patrimonio edilizio, di attività
produttive, di patrimonio storico-artistico, ecc.
Mappa di pericolosità
sismica del territorio
italiano.
Per determinare l'epicentro occorre conoscerne la distanza di almeno tre
stazioni sismografiche.
Per calcolare la distanza si sfrutta la differenza di velocità tra le onde P e le onde
S. Infatti, quanto più è elevato l'intervallo di tempo fra l'arrivo dei due tipi di
onde, tanto più è distante l'epicentro del terremoto.
In pratica, la distanza si stabilisce utilizzando un grafico empirico e locale su cui
sono riportati in ordinata i tempi e in ascissa le distanze; sul grafico sono
tracciate due curve, dette dromòcrone, indicanti i tempi di propagazione in
funzione della distanza. Sovrapponendo a questo grafico il sismogramma, si
determina l'intervallo di tempo tra l'arrivo delle due onde, al quale corrisponde in
ascissa la distanza del sisma dall'epicentro.
Rimane ora da stabilire la posizione. Per fare questo occorre prima
conoscere la distanza da almeno tre stazioni di rilevamento sismico. Si
tracciano poi, a partire dalle tre stazioni, tre circonferenze con il raggio
corrispondente alla distanza stabilita: il punto d'intersezione indica
l'epicentro.