CORSO SICUREZZA 2017 Prof.ssa Laura Damiani lauradamiani.wordpress.com 21/08/14 Prof.ssa Laura Damiani lauradamiani.wordpress.com CORSO SICUREZZA 2017 1

Litosfera: tettonica, terremoti e vulcani 21/08/14 Litosfera: tettonica, terremoti e vulcani La teoria della deriva dei continenti La struttura interna della Terra La teoria della tettonica I terremoti e il rischio sismico in Italia Cenni sulla struttura e sull’attività dei vulcani

La deriva dei continenti 21/08/14 LEZIONE 1 La deriva dei continenti CORSO SICUREZZA 2017 3

21/08/14 Secondo Alfred Wegener i continenti si sono spostati nel corso del tempo Wegener nel 1912 formulò la teoria della deriva dei continenti. In passato esisteva un unico supercontinente, che egli chiamò Pangèa circondato da un grande mare, la Pantalàssa. In seguito i continenti si sarebbero allontanati gli uni dagli altri, comportandosi come zattere.

2. Le dorsali oceaniche sono spaccature da cui esce la lava 21/08/14 2. Le dorsali oceaniche sono spaccature da cui esce la lava I fondali oceanici non sono affatto piatti e lisci, ma presentano vaste zone pianeggianti intervallate a lunghe catene montuose chiamate dorsali oceaniche e a profonde depressioni, dette fosse. Le dorsali sono sede di intensa attività vulcanica, con fuoriuscita di lava basaltica (fluida).

2. Le dorsali oceaniche sono spaccature da cui esce la lava 21/08/14 2. Le dorsali oceaniche sono spaccature da cui esce la lava

La struttura interna della 21/08/14 LEZIONE 2 La struttura interna della Terra CORSO SICUREZZA 2017 10

3. La Terra è formata da crosta, mantello e nucleo 21/08/14 La conoscenza diretta che abbiamo dell’interno della Terra è limitata a poche migliaia di metri. La conoscenza diretta che abbiamo dell’interno della Terra è limitata a poche migliaia di metri. Abbiamo soprattutto prove indirette della struttura terrestre. Lo strato più esterno e sottile è la crosta, costituita soprattutto da silicati di alluminio. Sotto la crosta c’è il mantello, uno strato prevalentemente solido formato soprattutto da silicati di ferro e magnesio. Al centro della Terra vi è il nucleo, in parte allo stato liquido, composto soprattutto da ferro e nichel.

4. La crosta terrestre può essere oceanica o continentale 21/08/14 La crosta terrestre corrisponde allo strato superficiale solido che si trova sopra il mantello. La crosta continentale è costituita prevalentemente da rocce metamorfiche e ignee, ricoperte da rocce sedimentarie. La crosta oceanica è molto più sottile e uniforme ed è costituita soprattutto da rocce basaltiche.

5. Il mantello è uno strato di rocce in parte fuse 21/08/14 Il mantello si estende in profondità fino a circa 2900 km ed è costituito da rocce che contengono ferro e magnesio. La crosta e la parte superiore del mantello costituiscono la litosfera.

6. Il nucleo è la parte più interna della Terra 21/08/14 6. Il nucleo è la parte più interna della Terra Il nucleo è il “nocciolo” del pianeta e ha un raggio di circa 3500 km. È costituito da una regione più interna solida, mentre quella più esterna è liquida. La composizione chimica del nucleo è stata ricostruita analizzando frammenti di diversi meteoriti.

7. Le discontinuità discontinuità sismiche: indicano cambiamenti netti di proprietà fisiche e chimiche discontinuità di Mohorovičič, o Moho, separa la crosta terrestre dal mantello litosferico: qui la velocità delle onde sismiche cambia bruscamente, indicando un aumento della densità È a una profondità media di 35-40 km sotto i continenti e di 8-10 km sotto gli oceani.

7. Le discontinuità discontinuità di Gutenberg divide il mantello dal nucleo e si trova a circa 2900Km di profondità discontinuità di Lehmann all'interno del nucleo, alla profondità di circa 5000 km separa il nucleo esterno "fuso" dal nucleo interno "solido” La sua presenza è dimostrata dall'esistenza di una zona d'ombra, cioè un'ampia fascia che si estende sulla superficie del globo nella quale arriva solo una piccola parte dell'energia delle onde P e dove non si registrano le onde S. Questi risultati si possono spiegare ammettendo l'esistenza di un nucleo formato, almeno nella parte esterna, da materiali allo stato fuso, in cui le onde P perdono velocità e le onde S non possono propagarsi.

La teoria della tettonica 21/08/14 LEZIONE 3 La teoria della tettonica CORSO SICUREZZA 2017 19

La tettonica delle placche spiega i fenomeni geologici 21/08/14 La tettonica delle placche spiega i fenomeni geologici I dati raccolti fino alla metà del secolo scorso permisero di stabilire che non erano i continenti a spostarsi, bensì dei grandi blocchi di litosfera, chiamati placche. La teoria della tettonica delle placche sostiene che le rigide placche della litosfera poggiano sull’astenosfera, sulla quale sono libere di muoversi e spostarsi in senso orizzontale. Le placche sono tutte a contatto tra loro, ma possono muoversi indipendentemente.

La tettonica delle placche spiega i fenomeni geologici 21/08/14 La tettonica delle placche spiega i fenomeni geologici

I moti convettivi sono la causa degli spostamenti delle placche 21/08/14 I moti convettivi sono la causa degli spostamenti delle placche Attualmente gli scienziati ritengono che la causa dei movimenti delle placche litosferiche sia un trasferimento di calore che avviene all’interno della Terra; poiché le rocce che formano l’astenosfera sono fuse, il calore proveniente dallo strato sottostante si trasmette per convezione. All’interno dell’astenosfera si formano dei movimenti circolari (celle convettive) che, come se fossero dei grandi rulli, spostano le rigide placche soprastanti.

I moti convettivi sono la causa degli spostamenti delle placche 21/08/14 I moti convettivi sono la causa degli spostamenti delle placche

Lungo le dorsali oceaniche si forma nuova crosta terrestre 21/08/14 Lungo le dorsali oceaniche si forma nuova crosta terrestre La spinta laterale generata dalle correnti convettive dell’astenosfera e la risalita in superficie di magma provocano uno «stiramento» della litosfera e un progressivo allontanamento delle due placche vicine. Si formano così i margini divergenti. Attualmente i margini divergenti sono soprattutto sottomarini: la dorsale medio-atlantica, per esempio, si estende per migliaia di kilometri nell’Oceano Atlantico e determina tuttora l’allontanamento delle Americhe dall’Africa e dall’Europa.

Lungo le dorsali oceaniche si forma nuova crosta terrestre 21/08/14 Lungo le dorsali oceaniche si forma nuova crosta terrestre

Lungo i margini convergenti si verifica la subduzione 21/08/14 Lungo i margini convergenti si verifica la subduzione Quando si ha uno scontro tra una placca oceanica e una placca continentale, la litosfera oceanica si piega verso il basso, si immerge nell’astenosfera ed entra lentamente a far parte del mantello; questo fenomeno si chiama subduzione.

Lungo i margini convergenti si verifica la subduzione 21/08/14 Lungo i margini convergenti si verifica la subduzione Poiché la litosfera continentale posta sopra alla zona di subduzione subisce una forte spinta verso l’alto, sulla sua superficie si formano pieghe e corrugamenti che danno origine a catene montuose. Questo processo prende il nome di orogenesi.

Margini convergenti Margini divergenti Margini trascorrenti Due placche a crosta oceanica Due placche a crosta continentale Una placca continentale e una oceanica Margini divergenti Allonatanamento di due placche litosferiche Margini trascorrenti Le placche scorrono parallelamente, in direzioni opposte

LEZIONE 4 Le cause dei terremoti 21/08/14 LEZIONE 4 Le cause dei terremoti CORSO SICUREZZA 2017 29

I terremoti avvengono lungo i margini delle placche 21/08/14 I terremoti avvengono lungo i margini delle placche La distribuzione dei terremoti, o sismi, non è omogenea su tutta la superficie terrestre. Alcune placche si muovono parallelamente tra loro, ma in verso opposto, lungo i margini trascorrenti.

I terremoti avvengono lungo i margini delle placche 21/08/14 I terremoti avvengono lungo i margini delle placche Il punto all’interno della litosfera dal quale ha origine il terremoto si chiama ipocentro; dall’ipocentro partono le vibrazioni elastiche dette onde sismiche. Il punto della superficie terrestre che si trova sulla verticale dell’ipocentro e che viene raggiunto per primo dalle onde sismiche viene detto epicentro.

Ci sono diversi tipi di onde sismiche 21/08/14 Ci sono diversi tipi di onde sismiche Le onde longitudinali sono chiamate onde prime (o onde P) e si propagano producendo compressioni e dilatazioni. Al passaggio delle onde trasversali, dette anche onde secondarie (o onde S), le particelle del mezzo attraversato oscillano su e giù, in direzione perpendicolare rispetto alla direzione di propagazione dell’onda.

Comportamento plastico della roccia Applicazione di distensione o di compressione Distensione Compressione

Stato di riposo della roccia Roccia sottoposta ad azione compressiva Onde P , di compressione o longitudinali (si sviluppano nella direzione di propagazione)

Se la roccia subisce una deformazione nel senso delle frecce, si generano onde di taglio che deformano la roccia nel modo seguente: Onde S, di taglio o trasversali (si sviluppano perpendicolarmente alla direzione di propagazione)

Onde P (prime, si propagano nei solidi e nei liquidi) Onde S (seconde, si propagano solo nei solidi) Onde L (longae, superficiali)

le onde di Love (anche dette onde Q (Quer: in tedesco laterale, di traverso)) sono onde sismiche superficiali che causano uno spostamento orizzontale della terra durante un terremoto

Le Onde di Rayleigh sono un tipo onde elastiche superficiali che viaggiano nei solidi. Si generano per fenomeni di interferenza tra onde P e S. Al passaggio di un’onda R le particelle di terreno compiono orbite ellittiche retrograde su un piano verticale lungo la direzione di propagazione. Viaggiano solo alla superficie del mezzo.

21/08/14 Tipi di onde sismiche Quando le vibrazioni prodotte dal terremoto giungono in superficie, cioè all’epicentro, generano un altro tipo di onde, le onde superficiali, che si propagano anche per migliaia di kilometri facendo compiere alle particelle del suolo ampie oscillazioni sia orizzontali sia verticali. Queste onde sono le più lente a propagarsi, ma provocando movimenti sussultori e ondulatori del terreno, sono le principali responsabili del crollo degli edifici e delle strade.

21/08/14 La forza di un terremoto è classificata in base alle scale Mercalli e Richter L’intensità di un terremoto può essere valutata in base agli effetti prodotti dal sisma sull’uomo, sugli edifici e, in generale, sull’area colpita. La scala Mercalli, ideata dal geologo Giuseppe Mercalli (1850-1914), è suddivisa in 12 livelli, o gradi, e si basa proprio su questo principio empirico.

21/08/14 La forza di un terremoto è classificata in base alle scale Mercalli e Richter

21/08/14 La forza di un terremoto è classificata in base alle scale Mercalli e Richter La scala Richter, detta anche «scala delle magnitudo», si basa sulla misura dell’energia sprigionata dal terremoto nel suo ipocentro. Il valore della magnitudo si ottiene confrontando l’ampiezza delle oscillazioni prodotte dal sisma in esame con l’ampiezza delle oscillazioni prodotte da un terremoto campione.

21/08/14 La forza di un terremoto è classificata in base alle scale Mercalli e Richter

Altri tipi di terremoto I terremoti dovuti a movimenti lungo faglie, o terremoti tettonici sono i più importanti ma non sono gli unici. I terremoti vulcanici, legati all'attività vulcanica, sono dovuti alla risalita del magma entro la crosta terrestre e nel camino vulcanico; meno frequenti dei precedenti, hanno ipocentro molto superficiale e si manifestano con sciami di piccole scosse su aree limitate. I terremoti di crollo sono piccole scosse che avvengono per crollo della volta di grotte o per la caduta di frane (fra i terremoti di origine naturale, sono i meno frequenti, i più superficiali e quelli più localizzati). I terremoti da esplosione, di origine artificiale, sono prodotti dalla detonazione di dispositivi chimici o nucleari

LEZIONE 5 Struttura dei vulcani 21/08/14 LEZIONE 5 Struttura dei vulcani CORSO SICUREZZA 2017 47

L’interno della Terra produce calore che raggiunge la superficie 21/08/14 L’interno della Terra produce calore che raggiunge la superficie A mano a mano che si scende nella litosfera si avverte un aumento della temperatura; tale variazione, che dipende dalla profondità, è chiamata gradiente geotermico ed è pari a circa 3°C ogni 100 metri per le prime decine di kilometri. L’energia che deriva dal calore interno della Terra si chiama energia geotermica.

Gran parte dei vulcani si trova lungo i margini delle placche 21/08/14 Gran parte dei vulcani si trova lungo i margini delle placche La roccia fusa, o magma, è meno densa della roccia solida; essa quindi tende a salire in superficie e ad accumularsi all’interno della crosta terrestre in un serbatoio detto camera magmatica. Dalla camera magmatica, il magma si dirige verso l’alto lungo un condotto, il camino, e fuoriesce attraverso una spaccatura della crosta chiamata cratere. Quando il magma fuoriesce all’esterno della crosta, prende il nome di lava, la quale si accumula nella zona circostante il cratere formando l’edificio vulcanico.

Gran parte dei vulcani si trova lungo i margini delle placche 21/08/14 Gran parte dei vulcani si trova lungo i margini delle placche