I TERREMOTI

Materie:	Appunti
Categoria:	Scienze Della Terra
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Data:	05.06.2006
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I terremoti sono una evidente testimonianza della vitalità della terra, certamente insieme ai vulcani, sono il più appariscente effetto del fatto che il nostro pianeta è vivo (vedi il flusso di calore) e tutto ciò è dovuto prevalentemente al movimento che subiscono le placche (vedi la tettonica delle placche) al di sopra del mantello.
Un terremoto, o sisma, è un'improvvisa vibrazione del terreno prodotta da una brusca liberazione di energia e tale energia si propaga in tutte le direzioni (come una sfera) sotto forma di onde.
Ma cos'è questa energia? Beh è come immaginare di avere tra le mani un bastone di legno: se si inizia a piegare esso offre una resistenza al piegamento che si esprime sotto forma di energia elastica; le rocce si comportano nello stesso modo: cioè se una porzione di roccia inizia a deformarsi, essa offrirà una certa resistenza (che cambia a seconda del tipo di roccia), ma quando le forze che tengono insieme la roccia vengono superate da quelle che le deformano allora 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. Lo spostamento avviene sia verticalmente che orizzontalmente
Di solito queste rotture, ed i conseguenti spostamenti, si hanno lungo linee preferenziali chiamate faglie, e il punto preciso da cui si propaga il terremoto è detto ipocentro, mentre lo stesso punto, portato in verticale sulla superficie terrestre, si chiama epicentro. Ma cosa sono queste faglie? Una faglia è sostanzialmente una frattura nel terreno, profonda anche vari chilometri, lungo la quale avvengono i movimenti del terreno. Infatti una faglia non è altro che una linea di minore resistenza della roccia sottoposta a pressioni e quindi la rottura avviene sempre lungo questa linea.In figura accanto la sequenza di rottura: 1 e 2 piegamento, 3 rottura con rilascio di energia, 4 stabilizzazione nella nuova forma. Accanto un semplice schema 3D di propagazione delle onde.

Esistono vari tipi di faglie anche molto diverse tra loro, ma tutte hanno in comune il fatto che lungo quella linea si ha un movimento relativo delle rocce. Interessante è il caso della famosa faglia di S.Andreas che corre lungo la costa Ovest degli Stati Uniti. Questa è un tipo di faglia trascorrente, cioè i movimenti del terreno avvengono sempre sul piano orizzontale, (ad esempio un lato va verso Nord mentre l'altro va verso Sud) e lentamente sta avvicinando la città di Los Angeles a quella di S.Francisco alla velocità di circa 2 centimetri all'anno. Questo può sembrare un numero molto piccolo, ma in realtà se pensiamo in tempi geologici (milioni di anni) questo movimento è velocissimo.
Ma torniamo ai nostri terremoti: abbiamo detto che questi si originano perché ad un certo punto la roccia si rompe lungo una faglia, in profondità, e rilascia tutta l'energia che aveva accumulato per resistere al movimento. Questa energia si disperde nel terreno dall'ipocentro in tutte le direzioni in forma di onde (in parte anche sotto forma di calore) che possono essere: onde di volume, cioè che coinvolgono un volume e quindi in questo caso la terra stessa, e le onde di superficie che si propagano solo sulla superficie della terra.Le onde di volume si possono ulteriormente dividere anche in onde P cioè primarie (chiamate anche longitudinali), quelle che arrivano per prime e quindi quelle che viaggiano all'interno della terra con la velocità più alta (dell'ordine dei 6 chilometri al secondo) e sono anche diverse per il modo di viaggiare nel terreno.
Attualmente è possibile individuare con molta precisione il punto da cui si è formato un terremoto.
In figura uno schema della zona californiana interessata dalla faglia di S.Andrea (Scienze della Terra, Casati, Ed. clup).
Oltre ad essere le più veloci queste alternativamente comprimano e rilasciano il terreno nella loro direzione di propagazione proprio come le onde sonore e infatti quando questo genere di onde arrivano in superficie subiscono una rifrazione nell'aria e possono essere trasmesse all'atmosfera sotto forma di onde sonore. Poi abbiamo 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 e per loro natura non possono viaggiare nei liquidi.
Come abbiamo detto oltre alle onde di volume abbiamo anche quelle di superficie; queste sono anche chiamate lunghe perché viaggiano anche per lunghissime distanze e sono molto simili a quelle che appaiono sull'acqua quando lanciate un sasso; sono questo tipo di onde quelle che causano i danni alle case e alle fondazioni. Questa energia di solito si scarica con una forte scossa principale, per lo più preceduta da piccole scosse premonitorie (dette foreshocks) e seguita da una serie di numerosissime scosse dette repliche. Ma qualche volta i terremoti si possono manifestare direttamente con la scossa principale e naturalmente sono i più pericolosi. Il rilascio dell'energia dovuta a sforzi agenti sulla litosfera (l'involucro rigido che ricopre la terra, vedi interno della terra) può anche avvenire con continuità, cioè i due blocchi sui due lati della faglia possono scorrere delicatamente l'uno accanto all'altro senza scatti bruschi e senza accumulo di energia, quindi senza provocare terremoti importanti.
I terremoti che sono associati a movimento del terreno lungo le faglie sono i più comuni ma vi sono terremoti anche associati ai vulcani (vedi vulcani), e alla loro attività (movimento del magma, sovrapressione dei gas ecc..).In figura una rappresentazione schematica della propagazione delle onde: nel primo caso di onde P di compressione, sotto onde S di taglio. Sotto la propagazione delle onde di superficie.
Storicamente l'Uomo ha incessantemente cercato di classificare i vari tipi di terremoti.
Quasi tutte le classificazioni si basavano sulla proprietà più evidente : loro intensità.
In Italia la più nota è La scala Mercalli, inventata da Giuseppe Mercalli nel 1897, basata solo sull'entità e sulla quantità dei danni: cioè quando avveniva un terremoto si faceva una stima dei danni e in base a questi si assegnava al terremoto un determinato valore che va da 1 (nessun danno, solo gli strumenti lo avvertono) a 10 (distruzione totale). Quella di Mercalli è ormai superata da quella che si basa su valori più oggettivi: La scala Richter (inventata da Charles Richter nel 1935).
Questa esprime la magnitudo, grandezza che si riferisce alle massime oscillazioni registrate dagli strumenti sismici in opportune condizioni e da una misura oggettiva dell'energia rilasciata.
Lo schema di propagazione delle onde di superficie.
Ma voi vi chiederete come si fa a misurare le onde sismiche di superficie con uno strumento che appoggia sulla terra, se poi tutta la superficie stessa si muove ?
Per superare questo problema si usa il sismografo. Un sismografo è uno strumento formato da un rotolo di carta e di un "pennino" che scrive sulla carta sul rotolo. Il trucco è che il 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. Il pennino sta più o meno nella stessa posizione perché la molla, a cui è attaccato, assorbe i movimenti del terreno e non li trasmette a questo.
Grazie a questi strumenti, e agli stessi terremoti, gli esperti possono studiare l'interno del pianeta e vedere cosa c'è al di sotto della crosta sulla quale viviamo (infatti non si può sapere nulla direttamente visto che nessuno è mai andato nel centro della terra e anche le più moderne tecniche di perforazione petrolifera non consentono di andare a profondità maggiori di 10- 15 Km, e si è anche potuto dividere l'interno della terra in varie parti come la crosta, il mantello e il nucleo (ma questo è un altro argomento, vedi l'interno della Terra). In figura sopra due tipi di sismografo utilizzati, il primo misura i movimenti verticali, il secondo quelli orizzontali, e accanto un esempio di sismogramma con l'arrivo, in tempi diversi, dei diversi tipi di onde sismiche.
Un terremoto, se l'epicentro (il punto sulla superficie posto sulla verticale dell'ipocentro) è nel mezzo al mare allora si avrà come risultato un maremoto (chiamato anche tsunami). Molti di questi sono provocati da un improvviso movimento verticale del fondo del mare e si formano delle onde sulla superficie (come quando vi gettate un sasso) molto grosse che possono viaggiare ad una velocità dai 500 ai 1000 Km all'ora. Quando delle onde del genere arrivano vicino alle coste si alzano (perché diminuisce la profondità del mare) fino ad altezze di 40 metri e oltre. Il maremoto generato dal terremoto del Cile nel 1960, oltre a distruggere tutti i villaggi lungo 800 Km di costa, percorse 17.000 Km di Oceano Pacifico e arrivò in Giappone dopo circa 22 ore e provocò notevoli danni.
Quindi per concludere si possono considerare i terremoti come lo strumento con il quale la terra cambia forma e si evolve, i monti crescono e si innalzano, le valli si aprono; insomma i terremoti dimostrano che il nostro pianeta è " vivo" e in continua mutazione (vedi il flusso di calore).
Nella figura sopra, uno schema di propagazione di onde causate da un maremoto. Più diminuisce la profondità del fondale e più la cresta dell'onda si alza.