Cap. 4 La sismologia

Definizione di terremoto Un terremoto, o sisma, è un'improvvisa vibrazione del terreno prodotta da una brusca liberazione di energia che si propaga in tutte le direzioni (come una sfera) sotto forma di onde. Se una porzione di roccia inizia a deformarsi, sotto l’azione delle forze endogene essa tende a resistere Quando le forze che tengono insieme la roccia vengono superate questa si spezza e si ha un brusco spostamento delle due parti che rilasciano l'energia che avevano accumulato durante la deformazione e ritornano in uno stato indeformato.

Una teoria unificante che spiega il fenomeno La Tettonica a Zolle e una teoria molto importante perché riesce a spiegare in maniera molto semplice tutti i fenomeni geologici più rilevanti (terremoti compresi) Una teoria che ha queste caratteristiche prende il nome di teoria unificante ed è il fondamento della geologia moderna

La distribuzione dei terremoti e teoria della tettonica a zolle Una delle più importanti spiegazioni che questa teoria riesce a fornire è la distribuzione dei terremoti e dei vulcani sulla Terra Le zone interessate a terremoti sono distribuite lungo i margini delle zolle

I Fenomeni Sismici A causa degli attriti il movimento delle varie zolle è fortemente ostacolato In pratica il movimento non avviene con regolarità ma spesso si ferma Quando ciò avviene si accumulano tensioni fino al punto di resistenza dei materiali coinvolti Quando questo viene superato si ha una rottura con conseguenti liberazione dell'energia accumulata

Questa energia viene liberata sotto forma di onde sismiche Contemporaneamente si ha uno spostamento repentino delle due zolle coinvolte Quando ciò si verifica si ha un terremoto Si definisce terremoto un movimento repentino della crosta terrestre con contemporaneo rilascio di onde sismiche

Ipocentro, epicentro e faglia I punti di rottura hanno luogo lungo linee ben precise chiamate faglie La faglia è una frattura della roccia che mostra evidenze di movimento relativo tra le due masse rocciose da essa divise. Il punto preciso in cui avviene un terremoto è detto ipocentro mentre il punto situato immediatamente sulla sua verticale è detto epicentro Il sisma genera onde sferiche che si propagano in tutte le direzioni

La teoria che meglio spiega questo fenomeno è quella del rimbalzo elastico 1 assenza di sforzi 2 gli sforzi si accumulano e si ha una deformazione senza rottura 3 nel momento delle rottura le due parti oscillano liberando onde sismiche 4 si ha spostamento lungo la faglia

La profondità dei terremoti La profondità dei terremoti è variabile ed è legata alla geodinamica locale Nelle zone di subduzione (lungo i piani di Beniof) possiamo avere terremoti intermedi 70 – 300 Km profondi 300 – 700 Km Negli altri casi i terremoti sono superficiali 0 – 70 Km

Le onde sismiche Le onde sismiche si dividono in onde di volume e in onde di superficie Le onde di volume a loro volta si dividono un onde p e onde s e possono viaggiare per distanze lunghissime Le onde di superficie si dividono in onde Rayleight e onde Love

Le onde p Le onde p (dette anche prime o longitudinali) sono quelle più veloci, esse determinano una compressione e una dilatazione della roccia perciò si propagano in modo del tutto analogo alle onde sonore

Le onde s Le onde S cioè secondarie (chiamate anche trasversali) perché sono più lente (infatti arrivano per seconde) e fanno muovere il terreno alternativamente in basso e in alto trasversalmente alla direzione di propagazione

Lo tsunami Se un terremoto si origina in mare si può avere uno tsunami Lo scuotimento del fondo marino provoca delle azioni di compressione e decompressione che arrivano in superficie generando dello onde basse ma lunghe L’attrito che l’onda incontra nei pressi della costa ne riduce la lunghezza d’onda ma in questo modo il volume dell’onda si comprime e questo fa si che aumenti in altezza

Sulla spiaggia possono cosi arrivare onde alte anche 30 m Una massa d’acqua cosi imponente può causare gravi distruzioni non solo sulla costa ma anche nell’immediato retroterra È possibile accorgersi dell’arrivo di uno tsunami perché prima dell’arrivo dell’onda il mare si ritira In questo caso è bene rifugiarsi, il più presto possibile, in un luogo rialzato

L’allarme tsunami A causa del potere distruttivo degli tsunami è bene conoscere l’arrivo di un maremoto con un certo anticipo Per fare questo esiste una serie di sensori sul fondo degli oceani che misurano la variazione di pressione generata dal passaggio dello tsunami Ogni volta che c’è un forte terremoto viene diramato un allarme che rientra solo se non viene rilevato nulla di anomalo

Diramare un allarme è estremamente utile perché spesso si riesce a sapere dell’arrivo di uno tsunami con qualche ora di anticipo Questo è utile per salvare molte vite umane anche se i danni risulteranno comunque ingenti

I sismografi I sismografi sono gli strumenti principali per coloro che studiano i terremoti. Un sismografo è uno strumento formato da un rotolo di carta e di un "pennino" che scrive sulla carta sul rotolo l pennino è tenuto sospeso da una molla che fa mantenere al pennino la stessa posizione, mentre durante il terremoto il rotolo di carta andrà su e giù seguendo i movimenti del terreno.

Sismogramma Un sismogramma è un grafico, risultato della registrazione fatta da un sismografo, che può rappresentare lo spostamento, la velocità o l’accelerazione del suolo in funzione del tempo. La registrazione parte dall'arrivo di una qualunque onda sismica, prodotta da una sorgente naturale o artificiale, che viene rilevata dalla stazione sismica e continua per tutto l’evento sismico fino alla cessazione delle vibrazioni

La stazione sismica Una stazione sismica ha tre differenti sismografi sensibili ai movimenti nelle tre direzioni principali (N-S, E-W, e verticale o Z), registrerà sismogrammi da cui e' possibile stimare distanza, direzione, magnitudo I sismologi usano naturalmente più di una stazione per localizzare un terremoto e meglio stimare anche gli altri parametri. Esaminando sismogrammi registrati a differenti distanze dal terremoto e' possibile definire situazioni schematizzate come nel disegno Le curve che vediamo sono dette dromocrome e uniscono i punti di arrivo delle onde agli strumenti in funzione delle distanze dall’ipocentro

La magnitudine La magnitudine è la misura dell’energia sviluppata dal terremoto il sismologo americano Charles Francis Richter stabilì nel 1935 un metodo per la classificazione dei terremoti in base alla potenza prendendo come riferimento un terremoto che, in un sismografo situato in una stazione di rilevamento distante dall’epicentro del terremoto 100km, traccia un sismogramma la cui onda di ampiezza massima ha un'ampiezza di 1 mm A questo terremoto è stati assegnato il grado 0; un terremoto di grado 1 sarà 10 volte più forte, uno di grado 2 100 volte più forte e cosi via secondo le potenze di 10

Scala Mercalli La scala Mercalli è una scala sismica che misura gli effetti di un terremoto. Non è una scala scientifica come quella precedente in quanto risente molto dello stato delle infrastrutture e delle zone in cui avviene un terremoto Ha un utilizzo pratico (misura gli effetti visibili di un terremoto e quindi la gravità dei danni) e storico (dai resoconti dei danni causati da un terremoto è possibile risalire in qualche modo alla sua gravità

Terremoti storici 5 DICEMBRE 1456  IRPINIA,MATESE,SANNIO 7,1    30000 vittime 30  LUGLIO 1627 PUGLIA ( GARGANO ) 7,1     5000 vittime 27  MARZO 1638  CALABRIA     10000 vitme  9FEBBRAIO 1688 BASILICATA ( PISTICCI )      2000 vittime 11GENNAIO 1693 SICILIA ORIENT. - CALABRIA MERIDIONALE 7,5    60000 vittime 5, 6 e 7 Febbraio, 1 e 28 Marzo 1873 CALABRIA 7,4     40000 vittime 28 LUGLIO 1883 CAMPANIA ( SALERNO, ISCHIA ) 6,5    12300 18 SETTEMBRE 1905 CALABRIA ( NICASTRO ) 6,8 557 vittime 23 OTTOBRE 1907 CALABRIA ( FERRUZZANO ) 5,9 157 vittime 28 DICEMBRE 1908 CALABRIA MERID. – SICILIA ORIENTALE 7,5    90000 Per calcolare l’intensità di questi e di altri terremoti registrati in epoca storica e di cui disponiamo di resoconto sui dati ci possiamo basare solo sulla scala Mercalli

L’analisi dei dati di un terremoto Da un sismogramma si può ricavare: il tempo di arrivo delle onde P e il primo impulso il tempo di arrivo di fasi successive, come le onde S l'ampiezza massima della traccia e il suo periodo  la durata della traccia sismica. Il tempo di arrivo delle onde P e S vengono utilizzati per la localizzazione del terremoto

La distanza sismografo-epicentro (D) è calcolata in base alle seguenti grandezze: Velocità delle onde P (Vp); Velocità delle onde S (Vs): Differenza delle due Velocità (Vp - Vs); Tempo di percorrenza delle onde P (Tp); Tempo di percorrenza delle onde S (Ts); Differenza in secondi tra i due tempi (Ts - Tp) Tali valori sono tutti ricavabili dai sismogrammi pertanto abbiamo tutto ciò che ci serve per il calcolo della distanza

A questo punto per il calcolo della distanza basta utilizzare la seguente formula: Che approssimata diventa In questo modo però non abbiamo risolto il problema dell’identificazione dell’epicentro del terremoto Sappiamo solo che si trova su una circonferenza distante di raggio D dalla stazione sismologica

Come trovare l’epicentro Per trovare l’epicentro di un terremoto occorre avere i dati di tre stazioni sismologiche A questo punto l’epicentro si troverà nel punto di incontro dei tre cerchi