Rischio Sismico: fenomeno del sisma e onde sismiche

RISCHIO SISMICO

Sisma e Terremoto

Prof. Luca Bessone1. SISMA Terremoto (o sisma) + improvvisa e rapida vibrazione del terreno, causata da una grande quantità di energia meccanica, accumulata nel sottosuolo, rilasciata sotto forma di calore e onde sismiche. rottura equilibrio interno · fratturazione rocce accumulo energia meccanica rilascio energia deformazione rocce nel sottosuolo A B La lava che fuoriesce da un vulcano in attività. Le emissioni di vapore dal sottosuolo. onde sismiche calore C Le pieghe nelle rocce stratificate. Le spaccature nel suolo dovute ai terremoti. scosse superficiali possono durare da pochi secondi a un minuto, generalmente si succedono a intervalli irregolari per per giorni o mesi -- > sciame sismico attività endogena1. SISMA

Ipocentro ed Epicentro

Ipocentro + punto di origine del terremoto, interno della Terra (10 m - 100 km) dall'ipocentro le onde sismiche si propagano in tutte le direzioni dello spazio, sia verso l'interno sia verso la superficie della Terra Epicentro Ipocentro Epicentro › punto della superficie terrestre che viene raggiunto per primo dalle onde sismiche situato sulla verticale dell'ipocentro.

Sismologia

SISMOLOGIA scienza che studia i terremoti e i fenomeni a essi connessi: · misura la forza e gli effetti dei terremoti; · ne stabilisce le cause; · cerca di identificare le aree a rischio.2. CAUSE DEI TERREMOTI

Tipi di Terremoti

Considerando le loro cause, si distinguono tre tipi di terremoti: > terremoti di sprofondamento e di assestamento -- > causati da eventi come il crollo improvviso della volta di una grotta, una frana imponente o un'esplosione nucleare violenta; terremoti vulcanici -- > precedono o accompagnano le eruzioni; > terremoti tettonici -- > si verificano in zone instabili della crosta terrestre, dove le forze endogene generano tensioni nelle masse rocciose in profondità.

Faglie e Terremoti Tettonici

Gli ipocentri dei terremoti tettonici si collocano in corrispondenza delle faglie (fratture della litosfera). Il movimento di scorrimento avviene lungo il piano di faglia (superficie di contatto fra i due blocchi). A FAGLIA NORMALE (provoca distensione) Piano di faglia B FAGLIA INVERSA (provoca compressione) c FAGLIA TRASCORRENTE (provoca movimento orizzontale) + Teoria del rimbalzo elastico -- > il terremoto è il culmine di una serie di eventi che si realizzano quando una grande massa rocciosa è sottoposta per lungo tempo a forti pressioni orientate che agiscono in direzioni opposte. 1 Quando una massa rocciosa è sottoposta a forze che agiscono in verso opposto, all'inizio l'attrito e la reazione elastica impediscono la frattura e la deformazione permette di immagazzinare forza elastica. 2 Superato il limite di rottura, le rocce si spaccano e l'energia liberata dà origine alle scosse sismiche. Faglia Epicentro Ipocentro come?3. ONDE SISMICHE

Onde Sismiche e Deformazione

Le onde sismiche si comportano come onde elastiche in quanto deformano transitoriamente i materiali che attraversano senza spostarli realmente. Pertanto, la deformazione che accompagna il movimento è momentanea: dopo il passaggio dell'onda, ogni singolo volume di roccia riacquista la sua conformazione originaria -> questo avviene nelle rocce compatte e coerenti (come il granito), mentre nei materiali poco coerenti (come sabbie o argille poco consolidate) possono verificarsi deformazioni permanenti o fenomeni di amplificazione e liquefazione. § PRIMARIE (P) dette onde di volume perchè si generano nell'ipocentro del terremoto e si propagano all'interno della Terra in tutte le direzioni. Distinguiamo tre tipi di onde sismiche: · SECONDARIE (S) SUPERFICIALI generate dalle onde P e S, quando raggiungono la superficie terrestre.3. ONDE SISMICHE

Onde Primarie (P)

- ONDE PRIMARIE (P) Il quadratino rosso indica le contrazioni e le espansioni di un singolo volume di roccia. L Le onde P viaggiano sotto forma di una serie di contrazioni ed espansioni, «spingendo» e «tirando» i blocchetti di roccia nella direzione in cui si propagano. partono dall'ipocentro; v sono le più veloci (8 km/s), quindi giungono in superficie per prime; sono onde di compressione (o longitudinali, come le onde sonore); V causano variazione di forma e di volume nella roccia che verranno riacquistati in seguito alla loro propagazione (come una molla); v si propagano nei solidi, nei liquidi e nei gas. Direzione delle onde3. ONDE SISMICHE

Onde Secondarie (S)

· ONDE SECONDARIE (S) v partono dall'ipocentro (insieme alle P); V sono più lente delle P (4 km/s), quindi giungono in superficie più tardi; V sono onde di distorsione (o trasversali); causano variazione di forma ma non di volume, provocando una distorsione in direzione perpendicolare alla propagazione dell'onda stessa, per poi torna alla forma originaria; V non si propagano nei fluidi (magma, acqua). Il quadratino rosso mostra come un singolo volume di roccia si deforma al passaggio delle onde S. Le onde S sono onde di taglio che fanno spostare ogni blocchetto in direzione perpendicolare alla propagazione dell'onda. Direzione delle onde3. ONDE SISMICHE

Onde Superficiali

· ONDE SUPERFICIALI v partono dall'epicentro; V sono le più lente (3,5 km/s), ma in poche ore possono fare il giro della Terra e ripeterlo per diverse volte prima di smorzarsi; v si propagano solo in superficie, a cerchi concentrici (come le onde prodotte da un sasso gettato in uno stagno) Direzione delle onde Nel primo tipo di onde superficiali, la superficie del terreno compie un movimento di rollio che si smorza al di sotto di essa. Ogni particella compie un'orbita ellittica in un piano verticale, prima di tornare nella posizione di riposo. Direzione delle onde Nel secondo tipo il terreno è scosso lateralmente senza movimento verticale. Il movimento si smorza con la profondità.4. ONDE SISMICHE e INTERNO DELLA TERRA

Propagazione delle Onde Sismiche

Le onde sismiche P e S si propagano a velocità diverse a seconda della densità, rigidità e stato fisico dei materiali che attraversano. P Anchorage (Alaska) P S Hawaii Berlino Mantello P SL Superficie di discontinuità Il Cairo Mantello Nucleo esterno Nucleo interno Ipocentro +onde P onde S Nei sismogrammi di uno stesso sisma registrati in due stazioni di rilevamento (Anchorage e Hawaii), poste pressocché agli antipodi rispetto all'ipocentro, mancano le onde S che non attraversano il nucleo esterno liquido. separa due strati della Terra nei quali le onde sismiche si propagano con direzione e velocità nettamente differenti. 2900 km 2900 km Discontinuità di Gutenberg (separa mantello dal nucleo) Nucleo esterno Discontinuità di Lehmann 5170 km (separa nucleo esterno dal nucleo interno) Nucleo interno 6370 km onde L Crosta Litosfera . 300 km Astenosfera 670 km Discontinuità di Moho (separa crosta da mantello) Moho P L5. SISMOGRAFO

Strumenti di Misurazione Sismica

O Sismografo strumento che misura le vibrazioni del suolo causate dall'arrivo in superficie delle onde sismiche (pennino attaccato a una molla che si muove insieme ai movimenti della Terra, lasciando un tracciato su un rullo rotante). Stazione di rilevamento insieme di sismografi che registrano le oscillazioni del suolo nelle tre diverse direzioni dello spazio. Sismogramma tracciato su cui vengono registrate ampiezza e durata delle oscillazioni del suolo («carta di identità» del terremoto). Sismografo che rileva le oscillazioni verticali Supporto solidale con il suolo Massa sospesa Tamburo rotante Sismogramma Movimento verticale del suolo Sismografo che rileva le oscillazioni orizzontali Pendolo vincolato a oscillare in una sola direzione Sismogramma Movimento orizzontale del suolo Onde superficiali Arrivo delle Arrivo delle onde P onde S L'intervallo di tempo tra l'arrivo delle onde P e delle onde S serve a calcolare la distanza dall'epicentro. La massima ampiezza delle onde superficiali si usa per calcolare la magnitudo del sisma.6. MAGNITUDO e SCALA RITCHER

Magnitudo e Scala Richter

Magnitudo Misura indiretta dell'energia meccanica sprigionata da un evento sismico all'ipocentro, che permette di risalire alla quantità totale di energia liberata dal sisma. Scala Richter (o scala delle magnitudo) Misura la magnitudo: tanto maggiore è l'energia liberata da un sisma, tanto più ampie sono le oscillazioni registrate dal sismografo. La magnitudo si ottiene confrontando la massima oscillazione del terremoto con la massima oscillazione prodotta da un terremoto-campione scelto come unità di misura. La relazione tra magnitudo ed energia liberata dal sisma. Energia liberata 9,5 8 7 ! 6 5 4 2 3 1 0 Magnitudo Magnitudo (scala Richter) Terremoti all'anno nel mondo ≥8,0 0,1-0,2 ≥ 7,4 4 7,0-7,3 ! 15 6,2-6,9 100 5,5-6,1 500 4,9-5,4 1400 4,3-4,8 4800 3,5-4,2 30 000 2,0-3,4 800 000 Il terremoto più potente della storia recente è stato registrato a Valdivia (in Cile) il 22 maggio 1960: la magnitudo raggiunta è stata di 9,5. €7. INTENSITÀ e SCALA MCS

Intensità e Scala MCS

La scala MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg) assegna a ogni sisma un grado di intensità, in base agli effetti delle scosse sismiche sulla popolazione, sui manufatti e sull'ambiente. I danni provocati da un sisma dipendono da: · caratteristiche dell'evento; · caratteristiche del territorio; · presenza di centri abitati. La scala MCS non va confusa con la scala delle magnitudo. Es. Il terremoto di Amatrice del 2016 ha avuto una magnitudo inferiore a quella del sisma di Norcia, ma un grado superiore nella scala MCS.

Descrizione dei Gradi della Scala MCS

Grado Descrizione

1. Non percepito dalle persone; registrato solo dai sismografi.
2. Percepito ai piani alti delle case (che oscillano più dei piani a terra) da persone sensibili.
3. Percepito da più persone; oscillazione di oggetti appesi e vibrazioni.
4. Oscillazioni e vibrazioni anche di automezzi, tintinnio di vetri, vibrazioni di vasellame, scricchiolio di pareti.
5. Scossa che sveglia chi dorme, scricchiolii, tintinnii, spavento; cadono calcinacci.
6. Fa fuggire le persone all'aperto, produce boati, fa cadere og- getti pesanti, provoca lesioni agli edifici.
7. Provoca panico, caduta di intonaci, camini e tegole, rottura di vetri, danni di scarsa entità ai muri, piccole frane in materiali sciolti, suono di campane, onde sugli specchi d'acqua.
8. Si sente anche guidando automezzi, danneggia murature anche solide, ma non di cemento armato; provoca la caduta di torri, palizzate, alberi e l'apertura di crepacci nel suolo.
9. Distrugge edifici non molto resistenti, rompe tubazioni sotter- ranee, provoca crepacci nel terreno, apre crateri con espulsio- ne di sabbia e fango.
10. Distrugge buona parte degli edifici, danneggia dighe e argini, devia fiumi e rotaie, provoca grandi frane, sposta orizzontal- mente i terreni che si fessurano.
11. Rovina completamente gli edifici, rompe ogni tubazione, pro- voca molte vittime.
12. Distrugge ogni opera umana, sposta grandi masse rocciose o vasti tratti di terreno in cui si aprono larghi crepacci, lancia in aria oggetti, provoca grandi frane e può causare migliaia di vittime.