Tanti (forse troppi) ne parlano. Ma veramente le persone sanno cosa è un terremoto?
Energia accumulata, tettonica delle placche, onde sismiche, scuotimenti, ipocentro, epicentro e faglie: ecco spiegate le cause e caratteristiche di un terremoto
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Il terremoto è un fenomeno naturale che si manifesta con un rapido scuotimento della superficie della Terra.
A causarlo è la rottura delle rocce in profondità che liberano in questo modo l’energia accumulata in seguito ai movimenti a cui è continuamente sottoposta la crosta terrestre.
Infatti, secondo la teoria della tettonica delle placche, la parte più esterna della Terra, la litosfera, è suddivisa in una ventina di placche in movimento le une rispetto alle altre.
Durante un terremoto, parte dell’energia si libera sotto forma di onde sismiche che sono la causa diretta degli scuotimenti che avvengono in superficie.
Le onde si propagano a partire dall’ipocentro, sulla cui verticale in superficie si trova l’epicentro.
Le rocce possono fratturarsi in blocchi che scivolano l’uno rispetto all’altro. E’ così che si formano le faglie, fratture della crosta terrestre, più o meno profonde, in corrispondenza delle quali si verifica un movimento relativo dei due blocchi di roccia.
Si osservi che non tutte le faglie producono terremoti. Al centro delle placche, ad esempio, possono esistere faglie che sono state create in tempi remotissimi e che oggi si trovano in aree non più soggette a movimenti crostali. Al contrario esistono faglie che, pur trovandosi in zone soggette a deformazione crostale, non sono in grado di accumulare energia e quindi scivolano in moto relativo, accompagnando la deformazione stessa. Gli autori anglosassoni le chiamano “creeping faults”, anche perché uno degli esempi più spettacolari è rappresentato dalla porzione centrale della faglia di San Andreas, in California.
L’energia accumulata
Immaginiamo di avere una morsa e un mattone e di comprimere il mattone aumentando lo sforzo applicato. In un primo momento il mattone si deformerà accumulando energia in modo elastico. Questo vuol dire che se dovessimo interrompere la pressione esercitata, il mattone tornerebbe allo stato iniziale.
Aumentando lo sforzo, il mattone continua a deformarsi proporzionalmente all’energia accumulata. Al di là di una certa soglia, non resisterà più all’aumento dello sforzo e si romperà liberando l’energia. Una parte di questa si dissiperà sotto forma di calore e un’altra come onde elastiche, analoghe alle sollecitazioni che avvertiamo in caso di terremoto.
É in questo modo che si comportano le rocce quando sono sottoposte agli sforzi causati dai continui movimenti della crosta terrestre. L’esempio della morsa e del mattone può aiutarci a comprendere cosa succede alle rocce quando subiscono un processo di compressione. In natura esistono tuttavia altri modi di accumulo di
energia che dipendono dal regime tettonico: estensione e trascorrenza. Al di là di una certa soglia di resistenza media delle rocce – parliamo di resistenza media poichè le rocce sono formate da diversi materiali – avviene la rottura, causata dal fatto che l’energia accumulata è divenuta maggiore delle forze di coesione intrinseche alle rocce.
Questo processo si traduce con la formazione di faglie e con la liberazione dell’energia accumulata (terremoto).
la tettonica delle placche
Negli anni sessanta venne formulata una nuova teoria che seguendo la logica di altre teorie formulate in precedenza, ad esempio quella della deriva dei continenti, le unificava in un sistema globale in grado di spiegare molti fenomeni che riguardano la terra solida, inclusi i terremoti. Stiamo parlando della Tettonica delle Placche. Secondo questa teoria, lo strato più superficiale della Terra, la litosfera, è suddiviso in placche che si muovono le une rispetto alle altre. Mentre secondo la teoria della deriva dei continenti erano i continenti a muoversi, ora sono le placche. Per placca deve intendersi una grande lastra di roccia solida. La maggior parte dell’attività sismica, del vulcanesimo e delle deformazioni della crosta sono concentrate ai confini delle placche dove troviamo regimi tettonici differenti.
I tre tipi principali sono:
Limiti di placche convergenti: le placche si avvicinano
Esempio di placche convergenti
Limiti di placche divergenti: le placche si allontanano
Esempio di placche divergenti
Limiti di placche trasformi: le placche si muovono orizzontalmente le une accanto alle altre.
Durante un terremoto, parte dell’energia si libera sotto forma di onde sismiche che sono la causa diretta degli scuotimenti che avvengono in superficie
le onde sismiche
Esistono tipi diversi di onde sismiche.
Quando avviene un terremoto l’energia accumulata dalle rocce si libera in parte sotto forma di onde sismiche che si propagano all’interno della Terra.
Le onde che si propagano all’interno della Terra sono dette “onde di volume”.
I due tipi principali sono:
Le Onde P (o Primarie) sono le più veloci. Esse si propagano come le onde sonore nell’aria. Sono infatti anche dette “longitudinali” perché fanno oscillare le particelle di roccia che attraversano parallelamente alla loro direzione di propagazione. In sostanza, al loro passaggio, le rocce si comprimono e si dilatano continuamente.
Le Onde S (o Secondarie) viaggiano più lentamente delle “P”. L’oscillazione delle particelle di roccia che attraversano avviene trasversalmente rispetto alla loro direzione di propagazione. A differenza delle Onde P, le Onde S non causano variazioni di volume al loro passaggio e non si propagano nei fluidi.
Quando le Onde P e le Onde S raggiungono un qualsiasi punto della superficie terrestre allora comincia a propagarsi concentricamente un’onda superficiale più lenta delle “onde di volume”. I due tipi principali sono:
Le Onde di Rayleigh assomigliano a quelle che si propagano quando un sasso viene lanciato in uno stagno. Esse fanno vibrare il terreno secondo orbite ellittiche e retrograde rispetto alla direzione di propagazione dell’onda.
Le Onde di Love fanno vibrare il terreno sul piano orizzontale. Il movimento delle particelle attraversate da queste onde è trasversale e orizzontale rispetto alla direzione di propagazione delle onde.
Sono le onde che si propagano in superficie ad essere responsabili dei danni più rilevanti.
Scuotimenti in superficie
Danni da scuotimento a Santa Rosa, California, USA, 18 Aprile, 1906.
Il Municipio della città di Santa Rosa crollò, insieme a molti altri edifici, nel quartiere economico. L’equivalente di 7-8 isolati fu distrutto dal terremoto e 4-5 isolati, dal fuoco. Si ritiene che la causa del crollo di molti edifici sia imputabile alla scarsa qualità delle costruzioni, difatti materiali a basso costo furono usati per cementare i mattoni e poche strutture possedevano un adeguato rinforzo. Le persone intrappolate nelle macerie, che non poterono essere liberate, rimasero bruciate; morirono sessantuno persone e una dozzina furono i dispersi.
Foto: Univ. of California, Berkeley (NOAA-National Geophysical Data Center, Boulder, Colorado)
Danni causati da collasso del suolo. Seattle, Washington, 29 Aprile, 1965.
I danni alla linea ferroviaria della Union Pacific si verificarono per il franamento, di circa 121 metri della massicciata, posta sul fianco di una collina nei pressi di Olimpia, a più di 60 Km dall’epicentro. La scossa, di magnitudo 6.5, fu avvertita in un’area approssimativa di 336,700 Km2; morirono 7 persone e causò danni per 12.5 milioni di dollari.
Foto: Univ. of California, Berkeley (NOAA-National Geophysical Data Center, Boulder, Colorado)
Le onde si propagano a partire dall’ipocentro, sulla cui verticale in superficie si trova l’epicentro.
ipocentro ed epicentro
L’ipocentro è il punto all’interno della Terra dove ha inizio la fratturazione e lo scorrimento dei blocchi rocciosi. La rottura provoca il rilascio dell’energia accumulata. In superficie, in corrispondenza dell’ipocentro si trova l’epicentro.
In genere, sentiamo parlare soprattutto di quest’ultimo. Le località più vicine all’epicentro sono quelle dove le scosse sismiche sono maggiormente risentite.
Le rocce possono fratturarsi in blocchi che scivolano l’uno rispetto all’altro. E’ così che si formano le faglie, fratture della crosta terrestre, più o meno profonde, in corrispondenza delle quali si verifica un movimento relativo dei due blocchi di roccia.
le faglie
Esistono tipi diversi di faglie
La superficie più o meno inclinata lungo la quale avviene il movimento dei due blocchi di roccia è detta piano di faglia. In base ai movimenti di un blocco di roccia rispetto all’altro avremo differenti tipi di faglie. Qui di seguito descriviamo i quattro tipi principali di faglie:
Faglia normale o diretta
In questo tipo di faglia, c’è uno scivolamento del blocco roccioso al disopra della parete di faglia (detto “hanging wall”) rispetto all’altro. Questo tipo di faglia si trova in aree caratterizzate da estensione (i due blocchi di roccia si allontanano l’uno rispetto all’altro).
Esempio di faglia normale o diretta
Faglia inversa
In questo tipo di faglia, il blocco roccioso al disopra della parete di faglia sale rispetto all’altro (in figura, quello di destra rispetto a quello di sinistra). Questa faglia è tipica dei regimi di compressione (i due blocchi di roccia spingono l’uno verso l’altro).
Esempio di faglia inversa
