La Terra e il paesaggio Dinamiche della geosfera Fabio Fantini, Simona Monesi, Stefano Piazzini La Terra e il paesaggio Dinamiche della geosfera Secondo biennio e quinto anno

Capitolo 4 Le rocce metamorfiche e le deformazioni crostali Lezione 20 Le onde sismiche

Sismografi, sismogrammi, onde sismiche Lo strumento usato per studiare le onde sismiche è il sismografo. Nella versione più semplice, il sismografo è costituito da un corpo sospeso di massa elevata, collegato a un pennino che lascia una traccia su un rullo di carta. Quando il terreno è scosso da un terremoto, il corpo tende a rimanere immobile per inerzia e non risente delle oscillazioni provocate dalle onde sismiche. Il rullo segue i movimenti del terreno, mentre il pennino immobile lascia una traccia sulla carta.

Sismografi, sismogrammi, onde sismiche Le stazioni sismologiche sono dotate di sismografi che registrano le tre componenti del movimento del suolo: verticale, orizzontale nord-sud, orizzontale est-ovest. Schema semplificato della struttura e del funzionamento di un sismografo per la rilevazione delle oscillazioni verticali (A) e orizzontali (B) del terreno al passaggio delle onde sismiche.

Sismografi, sismogrammi, onde sismiche Il tracciato del sismografo è chiamato sismogramma. In esso si succedono oscillazioni di diversa ampiezza, corrispondenti all’arrivo delle onde sismiche. Sono rilevate onde di tre tipi che, in ordine di arrivo, sono indicate come onde P, onde S e onde superficiali. Rappresentazione semplificata di un sismogramma.

Sismografi, sismogrammi, onde sismiche Le onde sismiche sono onde meccaniche, cioè si trasmettono grazie alla oscillazione delle particelle della roccia in cui si propagano. Il movimento di oscillazione può avvenire longitudinalmente, rispetto alla direzione di propagazione dell’onda, oppure trasversalmente. Le onde P sono registrate per prime, sono onde longitudinali, dette anche onde di compressione. Le onde S sono registrate per seconde, sono onde trasversali, dette anche onde di taglio.

Sismografi, sismogrammi, onde sismiche Le onde P sono onde longitudinali; sono dette anche onde di compressione. Le oscillazioni longitudinali fanno muovere le particelle come il soffietto di una fisarmonica, le fanno cioè avvicinare e allontanare alternativamente.

Sismografi, sismogrammi, onde sismiche Le onde S sono onde trasversali; sono dette anche onde di taglio. Le oscillazioni trasversali fanno muovere le particelle perpendicolarmente alla direzione di propagazione dell’onda, sollevandole e abbassandole alternativamente.

Sismografi, sismogrammi, onde sismiche Le onde L producono uno scuotimento orizzontale del terreno. Le onde superficiali sono di due tipi: onde L e onde R. Le onde R producono oscillazioni ellittiche, simili a quelle delle onde marine.

Sismografi, sismogrammi, onde sismiche Le onde P e le onde S sono onde di volume e si propagano attraverso il volume delle rocce in tutte le direzioni. La velocità di propagazione delle onde sismiche di volume dipende dalle caratteristiche delle rocce attraversate. Maggiori sono la rigidità e l’elasticità delle rocce, maggiore è la velocità. A parità di condizioni, la propagazione delle onde longitudinali P è più veloce di quella delle onde trasversali S.

Sismografi, sismogrammi, onde sismiche Le onde di volume, onde P e onde S, hanno origine contemporaneamente dal punto in cui inizia la liberazione dell’energia che causa il terremoto, l’ipocentro. Il primo punto della superficie raggiunto dalle onde di volume è detto epicentro.

Sismografi, sismogrammi, onde sismiche In base alla profondità dell’ipocentro i terremoti si possono dividere in: terremoti superficiali, con ipocentro tra 0 e 70 km. Rappresentano circa l’85% dei terremoti registrati ogni anno; terremoti intermedi, con ipocentro tra 70 e 300 km. Rappresentano circa il 12% del totale; terremoti profondi, con ipocentro oltre i 300 km. Rappresentano circa il 3% del totale.

Calcolo della distanza dell’epicentro di un terremoto Una delle principali informazioni ricavabili dalla lettura di un sismogramma è la distanza dalla quale provengono le onde sismiche. I tempi di propagazione delle onde in funzione della distanza dall’epicentro sono descritti da curve chiamate dromòcrone. Le dromòcrone riportano i momenti di arrivo delle onde ai sismografi, in funzione della distanza percorsa.

Calcolo della distanza dell’epicentro di un terremoto I sismogrammi vanno fatti scorrere sul grafico delle dromocrone fino a fare coincidere i momenti di arrivo delle onde P e delle onde S con le rispettive dromocrone. Il valore in ascissa che si ricava indica la distanza dell’epicentro.

Localizzazione dell’epicentro di un terremoto I sismogrammi dello stesso sisma registrati in tre stazioni sismologiche diverse consentono di determinare la posizione dell’epicentro. Il ritardo delle onde S rispetto alle onde P ci consente di calcolare la distanza dall’epicentro.

Localizzazione dell’epicentro di un terremoto Dal grafico dei tempi di propagazione delle onde sismiche si calcola la distanza dell’epicentro da una data stazione sismografica (ad esempio A); si traccia su una carta geografica una circonferenza di raggio uguale alla distanza calcolata, individuando così tutti possibili punti di origine delle onde sismiche; per localizzare l’origine del terremoto dobbiamo integrare i nostri dati con quelli raccolti in altre due località (B e C); le tre circonferenze che si intersecano hanno un solo punto in comune, che corrisponde all’epicentro del terremoto.