Comprendere i terremoti: fenomeni, misurazioni e prevenzione

Insieme di terremoti e maremoti (tsunami)

♣ Terremoti: manifestazioni superficiali dell’azione delle forze tettoniche, che si sviluppano all’interno della crosta. Movimenti faglie + vibrazione del terreno

Porzione rigida--> litosfera, insieme di rocce e minerali. Importanti in quanto l’uomo ci vive

Cava--> si estraggono materiali comuni

Miniera--> materiali rari

Calamità naturali--> disastri che possono danneggiare l’uomo

Vulcani legati al materiale magmatico che risaliva dalla camera magmatica fino all’esterno

Teoria del rimbalzo elastico

I fenomeni sismici sono legati ai vulcani e si basano sulle deformazioni delle rocce.

Le deformazioni sono la manifestazione dell’elasticità della roccia, che può cambiare in maniera rigida o plastica

I fenomeni sismici sono spiegati dalla teoria del rimbalzo elastico

La roccia è in grado di sopportare le forze, soprattutto dovute alle pressioni, che agiscono sui blocchi rocciosi, infatti vengono intesi come corpi elastici, siccome vengono deformate. Una volta accumulato un limite di energia (limite di elasticità) la roccia si frattura, liberando energia sotto forma di calore e onde sismiche; si genera una faglia. Le onde sismiche sono l’energia che si propaga come onde magnetiche. La teoria spiega inoltre perché si ripetono sempre negli stessi luoghi e il tempo necessario per ritornare al punto limite

♣ Ipocentro --> Punto in profondità dove si verifica la rottura

♣ Epicentro --> Proiezione dell’ipocentro sulla superficie terrestre. Dove la forza è maggiore

Onde: due tipi + uno

Si propagano vibrazioni dall’ipocentro in tutte le direzioni e con fronti d’onda sferici

1) Onde P (rimarie), onde longitudinali e di compressione (modalità con cui si propagano) (martellando)

L’oscillazione delle particelle è la stessa della propagazione dell’onda

Attraversano tutti i tipi di materiali. Nei solidi sono più veloci, nei liquidi sono più lente;

La loro velocità dipende da stato fisico, tipo e densità del materiale

2) Onde S (econdarie), onde di taglio/trasversali: le particelle si spostano perpendicolarmente alla direzione di propagazione

Non si propagano nei fluidi, e nei solidi sono più lente rispetto alle onde P

*Le onde, nel passaggio da un materiale all’altro, possono essere rifratte o riflesse

3) Onde L (superficiali), sono entrambe le onde nel momento in cui raggiungono la superficie, partono dall’epicentro. Sono le onde P ed S sommate e portano distruzione e provocano i danni visibili. La loro propagazione è simile a quella di un sasso gettato nel lago

♣ Onde Rayleigh: sono longitudinali e generano movimenti ellittici (Onde P)

♣ Onde Love: movimenti trasversali, perpendicolari e superficiali alla direzione di propagazione (Onde Q)

Strumenti di misurazione sismica

Sismografo: registra su un tabulato cartaceo attraverso un pennino che pende (ha movimenti coerenti con quelli della terra); rileva le onde in superficie
Scala MCS (Mercalli)--> misura l’intensità in base ai danni su persone e cose, scala non scientifica

12 Gradi. Indirettamente tiene conto della zona in cui si verifica il terremoto. Es. zona storica con edifici deboli; il grado viene definito da un questionario oppure utilizzano la scala Richter

È molto variabile: dipende dai come sono costruiti gli edifici

Scala Richter--> scala logaritmica decimale del rapporto fra la magnitudine (A) ed una standard (A0). La crescita dei valori comporta danni molto differenti

La magnitudine è una grandezza direttamente proporzionale all’energia liberata

Stazioni sismologiche: molto importanti in cui ci sono strumenti monitorare eventuali tendenze anomale

Isosisme: linee chiuse di uguale intensità, mai a forma di cerchio: significherebbe, che il terreno è omogeneo

R = p V E --> rischio vulcanico

Pericolosità, Vulnerabilità, Esposizione

Rischio sismico --> P V C

♣ P: Pericolosità, probabilità, che si verifichi un evento

♣ V: Quanto un terreno sia in grado di sostenere una scossa

♣ C: Danni economici (vite umane e ricostruzione dei luoghi)

Determinazione dell'epicentro

Si guarda il tempo di ritardo fra onde P e onde S rilevato dal sismogramma

Il dato si confronta con le curve dromocrone

Particolari curve con:

♣ Ascisse i kilometri dall’epicentro

♣ In ordinata il tempo

Data una distanza su X, la distanza verticale fra curva P e S = tempo fra l’arrivo delle onde

Si incrociano allora i dati provenienti da tre stazioni in modo da determinare con precisione la località dell’epicentro, i tre cerchi si incontrano in un punto, che sarà l’epicentro. (foto in basso)

Se fosse solo uno sarebbe difficile: sarei a conoscenza solamente dell’aria di un cerchio. È importante per localizzare le zone più in pericolo

Previsione dei terremoti

1) Deterministica:

Previsione in grado di collocare con precisione il fenomeno nello spazio e nel tempo

Fenomeno premonitori: modificazione di alcuni parametri fisici --> nelle rocce, prima della rottura, si creano microfratture e spazi vuoti

I vuoti si possono riempire d’acqua --> diminuisce la coesione

L’indebolimento della crosta terrestre è spiegato da una teoria detta “della dilatazione”

Fenomeni premonitori dei terremoti

Fenomeni premonitori:

♣ Diminuzione della velocità di propagazione delle onde P

♣ Variazione del livello delle falde acquifere

♣ Aumento dell’emissione dei gas dal sottosuolo dovuto alle fratture

♣ Diminuzione resistività elettrica delle rocce (attitudine di un materiale nell’opporre resistenza al passaggio di cariche elettriche)

2) Statistica:

Insieme dei metodi di studio di fenomeni variabili e valutano moltissimi casi

Scopo: valutare la probabilità, che avvenga in un certo tempo, un evento potenzialmente distruttivo

Alla base di questi studi vi è la periodicità. Si parte dall’individuare delle strutture tettoniche.

Discernendo quelle attive basandosi su dati/documenti storici e formulando ipotesi

Aquila (2009)

300 morti

28 secondi di scosse provocato da uno sciame sismico

L’evacuazione non venne ritenuta dispensabile

Prevenzione --> vincoli edilizi, edifici con criteri antisismici, soccorsi a priori, studi geologici dettagliati (microzonazione sismica). Isolatori sismici

Struttura interna della Terra

♣ All’interno della Terra:

Dall’ipocentro le onde sismiche si propagano in tutte le direzioni

Quando incontrano una superficie di discontinuità subiscono riflessioni o rifrazioni

Il raggio incidente incontrando la superficie discontinua origina:

¬ Un raggio riflesso (torna in superficie)

¬ Un raggio rifratto (entra in profondità)

Se aumenta la densità (aumenta) la velocità il raggio rifratto tenderà ad avvicinarsi alla superficie discontinua, si appiattisce. Siccome la densità aumenta in profondità si raggi tenderanno a riemergere seguendo una curva concava verso l’alto. (il sismografo riceve sia onde dirette, che rifratte/riflesse)

Superfici di discontinuità

Le superfici di discontinuità sono involucri sferici individuabili grazie ai fenomeni di rifrazioni e riflessioni

Le onde sismiche, che colpiscono le superfici variano la propria velocità e deviano la loro traiettoria

Strato superficiale: crosta terrestre --> le onde sismiche viaggiano lentamente

Strato profondo: mantello --> le onde viaggiano veloci (densità alta)

La superficie di discontinuità tra i due strati è detta: Moho

L’esistenza di materiale liquido (meno denso) all’interno della Terra fu spiegato dal rallentamento delle onde P e dalla scomparsa delle onde S

Discontinuità di Gutenberg: mantello-nucleo, separa stato solido dall’liquido

Discontinuità di Lehmann: nucleo esterno- nucleo interno.

Il nucleo interno è solido: vennero registrati fenomeni di riflessione e rifrazione delle onde P dovuti al passaggio di materiale più denso ed elastico