TERREMOTI

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.

La superficie terrestre è infatti in lento, ma costante movimento (vedi tettonica delle placche) e i terremoti si verificano quando la tensione risultante accumulata da stress meccanici eccede la capacità o resistenza del materiale roccioso di sopportarla cioè supera il cosiddetto carico di rottura.

Questa condizione occorre molto spesso ai confini delle placche tettoniche. Gli eventi sismici che si verificano ai confini tra placche sono detti terremoti interplacca, quelli meno frequenti che avvengono all'interno delle placche della litosfera sono invece detti terremoti intraplacca.

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

Le onde sismiche sono rilevabili e misurabili attraverso particolari strumenti detti sismografi usati comunemente dai sismologi e visualizzabili su sismogrammi; l'elaborazione incrociata dei dati di più sismografi sparsi su un territorio ad una certa distanza dal sisma consente di stimare in maniera abbastanza accurata l'epicentro, l'ipocentro e l'intensità del sisma; quest'ultima può essere valutata attraverso le cosiddette scale sismiche, principalmente la Scala Richter, la Scala Mercalli e la Scala di magnitudo del momento sismico.

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.

I terremoti più forti, come quello del Giappone dell'11 Marzo 2011 (terremoto del Tōhoku del 2011), possono spostare di alcuni centimetri l'asse terrestre (questo ad esempio ha spostato l'asse di circa 10 cm). A livello locale gli effetti di un sisma possono variare anche sensibilmente in conseguenza dei cosiddetti effetti di sito.

Il singolo evento che ha fatto registrare più vittime negli ultimi mille anni è il terremoto dello Shaanxi (Cina) del 1556, di magnitudo 8,3, a causa del quale morirono 830.000 personE. Quello a più alta magnitudo, invece, è il Terremoto di Valdivia (Cile) del 1960, che raggiunse 9,5.