Cap. 4 La sismologiaCap. 4 La sismologia

Definizione di terremotoDefinizione di terremoto• Un terremoto, o Un terremoto, o sismasisma, è un'improvvisa , è un'improvvisa

vibrazione del terreno prodotta da una vibrazione del terreno prodotta da una brusca liberazione di energia che si brusca liberazione di energia che si propaga in tutte le direzioni (come una propaga in tutte le direzioni (come una sfera) sotto forma di onde. sfera) sotto forma di onde.

• Se una porzione di roccia inizia a Se una porzione di roccia inizia a deformarsi, sotto l’azione delle forze deformarsi, sotto l’azione delle forze endogene essa tende a resistereendogene essa tende a resistere

• Quando le forze che tengono insieme la Quando le forze che tengono insieme la roccia vengono superate questa si spezza roccia vengono superate questa si spezza e si ha un brusco spostamento delle due e si ha un brusco spostamento delle due parti che rilasciano l'energia che avevano parti che rilasciano l'energia che avevano accumulato durante la deformazione e accumulato durante la deformazione e ritornano in uno stato indeformato. ritornano in uno stato indeformato.

Una teoria unificante che Una teoria unificante che spiega il fenomenospiega il fenomeno

La Tettonica a Zolle e una teoria La Tettonica a Zolle e una teoria molto importante perché riesce a molto importante perché riesce a spiegare in maniera molto semplice spiegare in maniera molto semplice tutti i fenomeni geologici più tutti i fenomeni geologici più rilevanti (terremoti compresi)rilevanti (terremoti compresi)

Una teoria che ha queste Una teoria che ha queste caratteristiche prende il nome di caratteristiche prende il nome di teoria unificante ed è il fondamento teoria unificante ed è il fondamento della geologia modernadella geologia moderna

La distribuzione dei La distribuzione dei terremoti e teoria della terremoti e teoria della tettonica a zolletettonica a zolle

Una delle più importanti Una delle più importanti spiegazioni che questa teoria spiegazioni che questa teoria riesce a fornire è la distribuzione riesce a fornire è la distribuzione dei terremoti e dei vulcani sulla dei terremoti e dei vulcani sulla TerraTerra

Le zone interessate a terremoti Le zone interessate a terremoti sono distribuite lungo i margini sono distribuite lungo i margini delle zolledelle zolle

I Fenomeni SismiciI Fenomeni Sismici

A causa degli attriti il movimento delle A causa degli attriti il movimento delle varie zolle è fortemente ostacolatovarie zolle è fortemente ostacolato

In pratica il movimento non avviene In pratica il movimento non avviene con regolarità ma spesso si fermacon regolarità ma spesso si ferma

Quando ciò avviene si accumulano Quando ciò avviene si accumulano tensioni fino al punto di resistenza dei tensioni fino al punto di resistenza dei materiali coinvoltimateriali coinvolti

Quando questo viene superato si ha Quando questo viene superato si ha una rottura con conseguenti una rottura con conseguenti liberazione dell'energia accumulataliberazione dell'energia accumulata

Questa energia viene liberata sotto Questa energia viene liberata sotto forma di onde sismicheforma di onde sismiche

Contemporaneamente si ha uno Contemporaneamente si ha uno spostamento repentino delle due zolle spostamento repentino delle due zolle coinvoltecoinvolte

Quando ciò si verifica si ha un terremotoQuando ciò si verifica si ha un terremoto

Si definisce terremoto un movimento Si definisce terremoto un movimento repentino della crosta terrestre con repentino della crosta terrestre con contemporaneo rilascio di onde sismichecontemporaneo rilascio di onde sismiche

• I punti di rottura hanno luogo lungo I punti di rottura hanno luogo lungo linee ben precise chiamate faglie linee ben precise chiamate faglie

• La La fagliafaglia è una frattura della roccia è una frattura della roccia che mostra evidenze di movimento che mostra evidenze di movimento relativo tra le due masse rocciose da relativo tra le due masse rocciose da essa divise. essa divise.

• Il punto preciso in cui avviene un Il punto preciso in cui avviene un terremoto è detto ipocentro mentre il terremoto è detto ipocentro mentre il punto situato immediatamente sulla punto situato immediatamente sulla sua verticale è detto epicentrosua verticale è detto epicentro

• Il sisma genera onde sferiche che si Il sisma genera onde sferiche che si propagano in tutte le direzionipropagano in tutte le direzioni

Ipocentro, epicentro e faglia

La teoria che meglio spiega La teoria che meglio spiega questo fenomeno è quella del questo fenomeno è quella del rimbalzo elasticorimbalzo elastico

1 assenza di sforzi1 assenza di sforzi

2 gli sforzi si accumulano e si 2 gli sforzi si accumulano e si ha una deformazione senza ha una deformazione senza rotturarottura

3 nel momento delle rottura 3 nel momento delle rottura le due parti oscillano le due parti oscillano liberando onde sismicheliberando onde sismiche

4 si ha spostamento lungo la faglia

La profondità dei terremotiLa profondità dei terremoti

• La profondità dei terremoti è La profondità dei terremoti è variabile ed è legata alla variabile ed è legata alla geodinamica localegeodinamica locale

• Nelle zone di subduzione (lungo i Nelle zone di subduzione (lungo i piani di Beniof) possiamo avere piani di Beniof) possiamo avere terremotiterremoti

• intermedi 70 – 300 Kmintermedi 70 – 300 Km

• profondi 300 – 700 Kmprofondi 300 – 700 Km

• Negli altri casi i terremoti sono Negli altri casi i terremoti sono superficiali 0 – 70 Kmsuperficiali 0 – 70 Km

Le onde sismicheLe onde sismiche•Le onde sismiche si dividono in onde Le onde sismiche si dividono in onde

di volume e in onde di superficiedi volume e in onde di superficie

•Le onde di volume a loro volta si Le onde di volume a loro volta si dividono un onde p e onde s e dividono un onde p e onde s e possono viaggiare per distanze possono viaggiare per distanze lunghissimelunghissime

•Le onde di superficie si dividono in Le onde di superficie si dividono in onde Rayleight e onde Loveonde Rayleight e onde Love

Le onde pLe onde p

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

Le onde s Le onde s

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

Lo tsunamiLo tsunami• Se un terremoto si origina in mare si può Se un terremoto si origina in mare si può

avere uno tsunamiavere uno tsunami

• Lo scuotimento del fondo marino provoca Lo scuotimento del fondo marino provoca delle azioni di compressione e delle azioni di compressione e decompressione che arrivano in superficie decompressione che arrivano in superficie generando dello onde basse ma lunghegenerando dello onde basse ma lunghe

• L’attrito che l’onda incontra nei pressi della L’attrito che l’onda incontra nei pressi della costa ne riduce la lunghezza d’onda ma in costa ne riduce la lunghezza d’onda ma in questo modo il volume dell’onda si questo modo il volume dell’onda si comprime e questo fa si che aumenti in comprime e questo fa si che aumenti in altezzaaltezza

• Sulla spiaggia possono cosi arrivare Sulla spiaggia possono cosi arrivare onde alte anche 30 monde alte anche 30 m

• Una massa d’acqua cosi imponente Una massa d’acqua cosi imponente può causare gravi distruzioni non può causare gravi distruzioni non solo sulla costa ma anche solo sulla costa ma anche nell’immediato retroterranell’immediato retroterra

• È possibile accorgersi dell’arrivo di È possibile accorgersi dell’arrivo di uno tsunami perché prima dell’arrivo uno tsunami perché prima dell’arrivo dell’onda il mare si ritiradell’onda il mare si ritira

• In questo caso è bene rifugiarsi, il In questo caso è bene rifugiarsi, il più presto possibile, in un luogo più presto possibile, in un luogo rialzatorialzato

L’allarme tsunamiL’allarme tsunami• A causa del potere distruttivo degli A causa del potere distruttivo degli

tsunami è bene conoscere l’arrivo di tsunami è bene conoscere l’arrivo di un maremoto con un certo anticipoun maremoto con un certo anticipo

• Per fare questo esiste una serie di Per fare questo esiste una serie di sensori sul fondo degli oceani che sensori sul fondo degli oceani che misurano la variazione di pressione misurano la variazione di pressione generata dal passaggio dello tsunami generata dal passaggio dello tsunami

• Ogni volta che c’è un forte terremoto Ogni volta che c’è un forte terremoto viene diramato un allarme che rientra viene diramato un allarme che rientra solo se non viene rilevato nulla di solo se non viene rilevato nulla di anomaloanomalo

• Diramare un allarme è Diramare un allarme è estremamente utile perché spesso si estremamente utile perché spesso si riesce a sapere dell’arrivo di uno riesce a sapere dell’arrivo di uno tsunami con qualche ora di anticipotsunami con qualche ora di anticipo

• Questo è utile per salvare molte vite Questo è utile per salvare molte vite umane anche se i danni risulteranno umane anche se i danni risulteranno comunque ingenticomunque ingenti

I sismografiI sismografi• I sismografi sono gli strumenti principali I sismografi sono gli strumenti principali

per coloro che studiano i terremoti. per coloro che studiano i terremoti.

• Un sismografo è uno strumento formato Un sismografo è uno strumento formato da un rotolo di carta e di un "pennino" da un rotolo di carta e di un "pennino" che scrive sulla carta sul rotoloche scrive sulla carta sul rotolo

• l pennino è tenuto sospeso da una l pennino è tenuto sospeso da una molla che fa mantenere al pennino la molla che fa mantenere al pennino la stessa posizione, mentre durante il stessa posizione, mentre durante il terremoto il rotolo di carta andrà su e terremoto il rotolo di carta andrà su e giù seguendo i movimenti del terreno.giù seguendo i movimenti del terreno.

SismogrammaSismogramma• Un Un sismogrammasismogramma è un grafico, risultato è un grafico, risultato

della registrazione fatta da un della registrazione fatta da un sismografo, che può rappresentare lo sismografo, che può rappresentare lo spostamento, la velocità o spostamento, la velocità o l’accelerazione del suolo in funzione del l’accelerazione del suolo in funzione del tempo. tempo.

• La registrazione parte dall'arrivo di una La registrazione parte dall'arrivo di una qualunque onda sismica, prodotta da una qualunque onda sismica, prodotta da una sorgente naturale o artificiale, che viene sorgente naturale o artificiale, che viene rilevata dalla stazione sismica e continua rilevata dalla stazione sismica e continua per tutto l’evento sismico fino alla per tutto l’evento sismico fino alla cessazione delle vibrazionicessazione delle vibrazioni

La stazione sismicaLa stazione sismica• Una stazione sismica ha tre differenti sismografi Una stazione sismica ha tre differenti sismografi

sensibili ai movimenti nelle tre direzioni principali sensibili ai movimenti nelle tre direzioni principali (N-S, E-W, e verticale o Z), registrerà sismogrammi (N-S, E-W, e verticale o Z), registrerà sismogrammi da cui e' possibile stimare distanza, direzione, da cui e' possibile stimare distanza, direzione, magnitudo magnitudo

• I sismologi usano naturalmente più di una stazione I sismologi usano naturalmente più di una stazione per localizzare un terremoto e meglio stimare per localizzare un terremoto e meglio stimare anche gli altri parametri. anche gli altri parametri.

• Esaminando sismogrammi registrati a differenti Esaminando sismogrammi registrati a differenti distanze dal terremoto e' possibile definire distanze dal terremoto e' possibile definire situazioni schematizzate come nel disegnosituazioni schematizzate come nel disegno

• Le curve che vediamo sono dette dromocrome e Le curve che vediamo sono dette dromocrome e uniscono i punti di arrivo delle onde agli strumenti uniscono i punti di arrivo delle onde agli strumenti in funzione delle distanze dall’ipocentro in funzione delle distanze dall’ipocentro

La magnitudineLa magnitudine• La magnitudine è la misura dell’energia La magnitudine è la misura dell’energia

sviluppata dal terremotosviluppata dal terremoto• il sismologo americano Charles Francis il sismologo americano Charles Francis

Richter stabilì nel 1935 un metodo per la Richter stabilì nel 1935 un metodo per la classificazione dei terremoti in base alla classificazione dei terremoti in base alla potenza prendendo come riferimento un potenza prendendo come riferimento un terremoto che, in un sismografo situato in terremoto che, in un sismografo situato in una stazione di rilevamento distante una stazione di rilevamento distante dall’epicentro del terremoto 100km, traccia dall’epicentro del terremoto 100km, traccia un sismogramma la cui onda di ampiezza un sismogramma la cui onda di ampiezza massima ha un'ampiezza di 1 mm massima ha un'ampiezza di 1 mm

• A questo terremoto è stati assegnato il A questo terremoto è stati assegnato il grado 0; un terremoto di grado 1 sarà 10 grado 0; un terremoto di grado 1 sarà 10 volte più forte, uno di grado 2 100 volte più volte più forte, uno di grado 2 100 volte più forte e cosi via secondo le potenze di 10forte e cosi via secondo le potenze di 10

Scala MercalliScala Mercalli• La scala Mercalli è una scala sismica che La scala Mercalli è una scala sismica che

misura gli effetti di un terremoto.misura gli effetti di un terremoto.

• Non è una scala scientifica come quella Non è una scala scientifica come quella precedente in quanto risente molto dello precedente in quanto risente molto dello stato delle infrastrutture e delle zone in cui stato delle infrastrutture e delle zone in cui avviene un terremotoavviene un terremoto

• Ha un utilizzo pratico (misura gli effetti Ha un utilizzo pratico (misura gli effetti visibili di un terremoto e quindi la gravità visibili di un terremoto e quindi la gravità dei danni) e storico (dai resoconti dei danni dei danni) e storico (dai resoconti dei danni causati da un terremoto è possibile risalire causati da un terremoto è possibile risalire in qualche modo alla sua gravitàin qualche modo alla sua gravità

• 5 DICEMBRE 1456  IRPINIA,MATESE,SANNIO 7,1    30000 vittime5 DICEMBRE 1456  IRPINIA,MATESE,SANNIO 7,1    30000 vittime

• 30  LUGLIO 1627 PUGLIA ( GARGANO ) 7,1     5000 vittime30  LUGLIO 1627 PUGLIA ( GARGANO ) 7,1     5000 vittime

• 27  MARZO 1638  CALABRIA     10000 vitme 27  MARZO 1638  CALABRIA     10000 vitme 

• 9FEBBRAIO 1688 BASILICATA ( PISTICCI )      2000 vittime9FEBBRAIO 1688 BASILICATA ( PISTICCI )      2000 vittime

• 11GENNAIO 1693 SICILIA ORIENT. - CALABRIA MERIDIONALE 11GENNAIO 1693 SICILIA ORIENT. - CALABRIA MERIDIONALE 7,5    60000 vittime7,5    60000 vittime

• 5, 6 e 7 Febbraio, 1 e 28 Marzo 1873 CALABRIA 7,4     40000 5, 6 e 7 Febbraio, 1 e 28 Marzo 1873 CALABRIA 7,4     40000 vittimevittime

• 28 LUGLIO 1883 CAMPANIA ( SALERNO, ISCHIA ) 6,5    1230028 LUGLIO 1883 CAMPANIA ( SALERNO, ISCHIA ) 6,5    12300

• 18 SETTEMBRE 1905 CALABRIA ( NICASTRO ) 6,8 557 vittime 18 SETTEMBRE 1905 CALABRIA ( NICASTRO ) 6,8 557 vittime

• 23 OTTOBRE 1907 CALABRIA ( FERRUZZANO ) 5,9 157 vittime 23 OTTOBRE 1907 CALABRIA ( FERRUZZANO ) 5,9 157 vittime

• 28 DICEMBRE 1908 CALABRIA MERID. – SICILIA ORIENTALE 28 DICEMBRE 1908 CALABRIA MERID. – SICILIA ORIENTALE 7,5    900007,5    90000

• Per calcolare l’intensità di questi e di altri terremoti registrati in Per calcolare l’intensità di questi e di altri terremoti registrati in epoca storica e di cui disponiamo di resoconto sui dati ci epoca storica e di cui disponiamo di resoconto sui dati ci possiamo basare solo sulla scala Mercallipossiamo basare solo sulla scala Mercalli

Terremoti storici

L’analisi dei dati di un L’analisi dei dati di un terremototerremoto• Da un sismogramma si può ricavare:Da un sismogramma si può ricavare:

1.1. il tempo di arrivo delle onde P e il primo il tempo di arrivo delle onde P e il primo impulsoimpulso

2.2. il tempo di arrivo di fasi successive, come il tempo di arrivo di fasi successive, come le onde Sle onde S

3.3. l'ampiezza massima della traccia e il suo l'ampiezza massima della traccia e il suo periodo periodo 

4.4. la durata della traccia sismica.la durata della traccia sismica.

• Il tempo di arrivo delle onde P e S Il tempo di arrivo delle onde P e S vengono utilizzati per la localizzazione del vengono utilizzati per la localizzazione del terremoto terremoto

• La distanza sismografo-epicentro (D) è La distanza sismografo-epicentro (D) è calcolata in base alle seguenti grandezze:calcolata in base alle seguenti grandezze:

1.1. Velocità delle onde P (Vp);Velocità delle onde P (Vp);

2.2. Velocità delle onde S (Vs):Velocità delle onde S (Vs):

3.3. Differenza delle due Velocità (Vp - Vs);Differenza delle due Velocità (Vp - Vs);

4.4. Tempo di percorrenza delle onde P (Tp);Tempo di percorrenza delle onde P (Tp);

5.5. Tempo di percorrenza delle onde S (Ts);Tempo di percorrenza delle onde S (Ts);

6.6. Differenza in secondi tra i due tempi (Ts - Differenza in secondi tra i due tempi (Ts - Tp)Tp)

• Tali valori sono tutti ricavabili dai Tali valori sono tutti ricavabili dai sismogrammi pertanto abbiamo tutto ciò sismogrammi pertanto abbiamo tutto ciò che ci serve per il calcolo della distanza che ci serve per il calcolo della distanza

• A questo punto per il calcolo della distanza A questo punto per il calcolo della distanza basta utilizzare la seguente formula:basta utilizzare la seguente formula:

• 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

Che approssimata diventa

Come trovare l’epicentroCome trovare l’epicentro

• Per trovare Per trovare l’epicentro di un l’epicentro di un terremoto occorre terremoto occorre avere i dati di tre avere i dati di tre stazioni sismologichestazioni sismologiche

• A questo punto A questo punto l’epicentro si troverà l’epicentro si troverà nel punto di incontro nel punto di incontro dei tre cerchidei tre cerchi