In
geofisica i
terremoti (dal
latino terrae motus, cioè "movimento della terra"), detti anche
sismi o
scosse telluriche (dal latino
Tellus, dea romana della Terra), sono vibrazioni o oscillazioni improvvise, rapide e più o meno potenti, della
crosta terrestre, provocate dallo spostamento improvviso di una massa rocciosa nel sottosuolo.
Tale spostamento è generato dalle forze di natura
tettonica che agiscono costantemente all'interno della crosta terrestre provocando la liberazione di
energia in un punto interno della Terra detto
ipocentro; a partire dalla frattura creatasi una serie di
onde elastiche, dette "
onde sismiche", si propagano in tutte le direzioni dall'ipocentro, dando vita al fenomeno osservato in superficie; il luogo della superficie terrestre posto sulla verticale dell'ipocentro si chiama
epicentro ed è generalmente quello più interessato dal fenomeno. La branca della geofisica che studia questi fenomeni è la
sismologia.
Quasi tutti i terremoti che avvengono sulla superficie terrestre sono concentrati in zone ben precise ossia in prossimità dei confini tra una
placca tettonica e l'altra: queste sono infatti le aree tettonicamente attive, ossia dove le placche si muovono più o meno lentamente sfregando o cozzando le une rispetto alle altre. Raramente i terremoti avvengono lontano dalle zone di confine tra placche (
terremoti intraplacca). In generale il movimento delle placche è lento, costante e impercettibile (se non con strumenti appositi); tuttavia in alcuni momenti e in alcune aree, a causa delle forze interne, delle pressioni, tensioni e attriti tra le masse rocciose,... tali movimenti avvengono in maniera improvvisa e repentina ("come un ingranaggio che si sblocca") sviluppando così un terremoto: il costante ma lento slittamento tra placche diventa così in alcune aree e in alcuni momenti una sorta di movimento a scatto, blocco e sblocco, che genera così un terremoto.
DESCRIZIONE
Ogni giorno sulla
Terra si verificano migliaia di terremoti: sperimentalmente si osserva che la stragrande maggioranza di terremoti al mondo avviene lungo la cosiddetta
cintura di fuoco pacifica e quindi interessando spesso la
crosta oceanica come zona di innesco o fratturazione. Solo qualche decina sono percepiti dalla popolazione e la maggior parte di questi ultimi causano poco o nessun danno. La durata media di una scossa è molto al di sotto dei 30
secondi; per i terremoti più forti può però arrivare fino a qualche minuto.
Mappa delle zone sismiche terrestri
La fonte del terremoto è generalmente distribuita in una zona interna della crosta terrestre — nel caso dei terremoti più devastanti questa può avere un'estensione dell'ordine di un migliaio di
chilometri — ma è normalmente possibile identificare un punto preciso dal quale le
onde sismiche hanno avuto origine; questo si chiama "
ipocentro" e qui si è originato il movimento della frattura preesistente (
faglia) o la sua improvvisa generazione. La proiezione verticale dell'ipocentro sulla superficie terrestre viene invece detta "
epicentro", ed è il punto in cui di solito si verificano i danni maggiori. Le
onde elastiche che si propagano durante un terremoto sono di diverso tipo e in alcuni casi possono risultare in un movimento prevalentemente orizzontale o verticale del terreno (scossa ondulatoria o sussultoria).
Alcuni terremoti si manifestano o sono preceduti da
sciami sismici (
foreshocks) più o meno lunghi e intensi, caratterizzati da più terremoti ripetuti nel tempo e particolarmente circoscritti in una determinata area, altri invece si manifestano subito e improvvisamente con una o più scosse principali (
main shock), un'altra forma sono le
sequenze sismiche, caratterizzata da più terremoti sprigionati in successione ravvicinata e non circoscritti in una determinata zona
[1]. I terremoti di maggiore magnitudo sono di solito accompagnati da eventi secondari (non necessariamente meno distruttivi) che seguono la scossa principale e si definiscono
repliche (
aftershocks, spesso definite in maniera impropria
scosse di assestamento). Quando più eventi si verificano contemporaneamente o quasi, può trattarsi di
terremoti indotti (il sisma innesca la fratturazione di altra roccia che era già prossima al punto critico di rottura).
Un terremoto, inoltre, può essere accompagnato da forti
rumori che possono ricordare boati, rombi, tuoni, sequenze di spari, eccetera: questi suoni sono dovuti al passaggio delle onde sismiche all'
atmosfera e sono più intensi in vicinanza dell'epicentro.
CAUSE
In generale i terremoti sono causati da improvvisi movimenti di masse rocciose (più o meno grandi) all'interno della crosta terrestre.
Quasi tutti i terremoti che avvengono sulla superficie terrestre sono quindi concentrati in zone ben precise ossia in prossimità dei confini tra una
placca tettonica e l'altra: queste sono infatti le aree tettonicamente attive, dove cioè le placche si muovono più o meno lentamente e improvvisamente le une rispetto alle altre. Secondo la
tettonica delle placche la superficie della
Terra è infatti modellata come se fosse composta da circa una dozzina di grandi placche tettoniche, che si muovono molto lentamente, a causa delle correnti di convezione dentro il
mantello, posto sotto la
crosta terrestre. Poiché esse non si muovono tutte nella stessa direzione, le placche spesso direttamente collidono o slittano lateralmente lungo il bordo dell'altra (
faglie trasformi). In generale il movimento delle placche è lento, impercettibile (se non con strumenti appositi) e costante; tuttavia in alcuni momenti e in alcune aree, a causa delle forze interne ovvero del bilancio tra pressioni, tensioni e attriti tra le masse rocciose, tali movimenti avvengono in maniera improvvisa e repentina ("come un ingranaggio bloccato, che all'improvviso si rompe") sviluppando così un terremoto: il lento slittamento costante tra placche diventa così in alcune aree e in alcuni momenti un movimento improvviso che genera un movimento tellurico.
La dislocazione delle placche si presume dunque sia il meccanismo scaturente dei terremoti. Causa secondaria è quella del movimento magmatico all'interno di un
vulcano che può essere indice di una imminente eruzione assieme al caratteristico
tremore. In rarissimi casi, terremoti sono stati associati all'accumulo di grandi masse d'acqua nei bacini delle dighe, come per la
diga di Kariba in
Zambia,
Africa, e con l'iniezione o estrazione di fluidi dalla crosta terrestre (
Arsenale delle Montagne Rocciose). Tali terremoti avvengono perché la resistenza della crosta terrestre può essere modificata dalla pressione del fluido.
TIPI DI FAGLIE
I terremoti si verificano su fratture o spaccature della crosta terrestre note come
faglie sismiche laddove cioè si accumula lo stress meccanico indotto dai movimenti tettonici. I confini tra placche tettoniche non sono infatti definiti da una semplice rottura o discontinuità, ma questa spesso si manifesta attraverso un sistema di più fratture, spesso indipendenti tra loro ed anche parallele per alcuni tratti, che rappresentano appunto le faglie. Esistono diversi tipi di faglie suddivise a seconda del movimento relativo delle porzioni tettoniche adiacenti alla frattura stessa e dell'angolo del piano di faglia. Il processo di formazione e sviluppo della faglia nonché dei terremoti stessi è noto come
fagliazione e può essere studiato attraverso tecniche di analisi proprie della
meccanica della frattura.
L'intensità di un sisma dipende dalla quantità di energia accumulata nel punto di rottura che dipende a sua volta in generale dal tipo di
rocce coinvolte nel processo di accumulo cioè dal loro
carico di rottura, dal tipo di
sollecitazione o
stress interno e dal tipo di
faglia.
LE ONDE SISMICHE
Si distinguono tre tipi di onde sismiche:
Onde di compressione o longitudinali (P)
Le onde P fanno oscillare le particelle della roccia nella stessa direzione di propagazione dell'onda. Esse generano quindi "compressioni" e "rarefazioni" successive nel materiale in cui si propagano. La velocità di propagazione dipende dalle caratteristiche elastiche del materiale e dalla sua densità , In genere però viaggiano a una velocità compresa tra i 4-8 km/s. Poiché le onde P si propagano più rapidamente, sono anche le prime (P = Primarie) a raggiungere i
sismometri, e quindi ad essere registrate dai
sismografi. Queste onde sismiche attraversano longitudinalmente tutti i tipi di materia:solidi , liquidi e gas.
Onde di taglio o trasversali (S)
Le onde S, ovvero onde "secondarie",si propagano solo nei solidi perpendicolarmente alla loro direzione di propagazione (onde di taglio). Esse sono più lente delle onde P, viaggiando nella crosta terrestre con una velocità fra 2-4 km/s. Le onde S non possono propagarsi attraverso i fluidi e i gas perché questi non oppongono resistenza al taglio. A differenza delle onde P le onde S non causano variazioni di volume.
Onde superficiali (R e L)
Le onde superficiali, a differenza di ciò che si potrebbe pensare, non si manifestano nell'
epicentro, ma solo ad una certa distanza da questo. Tali onde sono il frutto del combinarsi delle onde P e delle onde S, e sono perciò molto complesse. Le onde superficiali sono quelle che provocano i maggiori danni.
Le
onde di Rayleigh, dette anche onde R, muovono le particelle secondo orbite
ellittiche in un piano verticale lungo la direzione di propagazione, come avviene per le onde in acqua.
Le
onde di Love, dette anche onde L, muovono invece le particelle trasversalmente alla direzione di propagazione (come le onde S), ma solo sul piano orizzontale.
Tutte le onde sismiche sono soggette ad
attenuazione con la distanza in funzione delle caratteristiche del mezzo di propagazione.
Rilevazione e misurazione
Lo spostamento tettonico della crosta terrestre nelle 3 coordinate spaziali in seguito a un forte terremoto può essere misurato accuratamente attraverso tecniche di
telerilevamento quali le rilevazioni
geodetiche e l'
interferometria radar-satellitare tramite
SAR nell'intera area colpita a partire dall'epicentro.
EFFETTI E DANNI
I terremoti sono gli eventi naturali di gran lunga più potenti sulla terra; i sismi possono rilasciare in pochi secondi un'
energia superiore a migliaia di
bombe atomiche, solitamente misurata in termini di
momento sismico. A tal riguardo basti pensare che un terremoto riesce a spostare in pochi secondi volumi di roccia di centinaia di chilometri cubi.
In conseguenza di ciò i terremoti possono causare gravi distruzioni e alte perdite di vite umane attraverso una serie di agenti distruttivi, il principale dei quali è il movimento violento del terreno con conseguente
sollecitazione delle strutture edilizie in posa (edifici, ponti ecc.), accompagnato eventualmente anche da altri effetti secondari quali
inondazioni (ad esempio cedimento di
dighe), cedimenti del terreno (
frane, smottamenti o liquefazione),
incendi o fuoriuscite di
materiali pericolosi; se il sisma avviene sotto la superficie oceanica o marina o nei pressi della
linea costiera può generare
maremoti o tsunami. In ogni terremoto uno o più di questi agenti possono dunque concorrere a causare ulteriori gravi danni e vittime.
