Terremoti - Simone Damiano Ph.D.

9. I fenomeni sismici
«Mi tremava anche il sogno!»: è l’esperienza del
terremoto raccontata attraverso le parole e gli occhi
dei bambini di Serravalle di Chienti. È il terremoto del
1997: l’evento naturale più catastrofico verificatosi in
Umbria negli ultimi decenni. La notte del 26
settembre 1997, alle 2:33, si verifica la prima forte
scossa con epicentro a Colfiorito di Foligno; il paese
viene completamente distrutto. Alle 11:42 dello stesso
giorno, una scossa altrettanto forte provoca altre
vittime e il crollo della volta della Basilica superiore
di San Francesco di Assisi. Complessivamente la
sequenza sismica ha interessato per molti mesi la
fascia della catena appenninica tra l’Umbria e le
Marche, colpendo 76 comuni, tra cui Assisi, Foligno,
Colfiorito, Serravalle di Chienti; sono state evacuate
22604 persone e sono stati localizzati 33000 interventi
di soccorso. Dopo il sisma, la Regione Umbria ha
istituito a Foligno un Centro Operativo Regionale con
funzioni di coordinamento e 6 Centri misti in
altrettanti comuni maggiormente colpiti. (A. Pizzoli / Corbis)
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Lo studio dei terremoti
I terremoti a livello globale avvengono ogni giorno con una frequenza di un sisma ogni 30
secondi. Questo significa un milione di terremoti l’anno. Ciononostante la parte di questi non
sono percepiti dall’uomo e solamente un centinaio sono potenti abbastanza da causare un
significativo movimento delle placche.
La maggior parte dei terremoti avviene lungo i margini di placca.
Epicentri di circa 358000 sismi registrati nel periodo 1963-1998
Lo studio dei terremoti
La prima carta completa della sismicità delle zone del Mediterraneo fu disegnata nel
1857 dall’irlandese Robert Mallet, grande studioso del fenomeno «terremoto».
Lo studio dei terremoti: Il meccanismo del rimbalzo elastico
In seguito al grande sisma del 1906 che colpì San Francisco, il geologo Harry Reid esaminò la
trasformazione del terreno lungo la Faglia di Sant’Andrea.
Reid osservò che le rocce, soggette a enormi pressioni, venivano deformate elasticamente fino al
punto di rottura, dopodiché l’energia veniva rilasciata come onde sismiche. Reid arrivò alla
conclusione che durante un terremoto non c’è trasporto di materia ma propagazione di
energia.
Lo studio dei terremoti: la rottura delle rocce genera onde sismiche
Formazione delle onde sismiche:
Se pieghiamo un bastone di legno prendendolo dai lati (A), questo si piegherà elasticamente al
centro (B) fino a che non raggiunge un punto di rottura (C).
Le due barre di legno oscilleranno per un periodo immediatamente dopo la rottura del bastone.
L’oscillazione è il risultato dell’energia rilasciata dalla rottura. A grande scala, questo è quello che
succede quando un terremoto libera energia e genera onde sismiche.
Lo studio dei terremoti
I binari della ferrovia tra Izmit e Sakanya deformati dal terremoto che ha
colpito la Turchia nell’agosto del 1999.
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Propagazione e registrazione delle onde sismiche
Dall’ipocentro, che è il volume di rocce in cui si verifica lo spostamento iniziale
della faglia, le onde sismiche si propagano in ogni direzione. la sua proiezione
sulla superficie è chiamato epicentro.
La profondità dell’ipocentro dipende dal tipo di margine su cui avviene il sisma.
Un terremoto con un ipocentro superficiale è solitamente più intenso ma esercita i suoi
effetti su un’area più ridotta e viceversa. La velocità delle onde tende ad aumentare con la
profondità, passando da 2/8 km/s nella crosta superficiale a 13 km/s nel mantello profondo.
Propagazione e registrazione delle onde sismiche
Propagazione delle onde interne.
A onde longitudinali;
B onde trasversali.
Propagazione e registrazione delle onde sismiche
Propagazione delle onde superficiali:
onde di Rayleigh e onde di Love.
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Propagazione e registrazione delle onde sismiche
Esempio di sismogrammi.
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Propagazione e registrazione delle onde sismiche
Il sismoscopio cinese o «banderuola
dei terremoti» fu inventato nel 132
d.C. dal cinese Chang Heng,
astronomo e matematico.
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Propagazione e registrazione delle onde sismiche
Struttura di base di un sismografo.
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Propagazione e registrazione delle onde sismiche
Localizzazione dell’epicentro con i
sismogrammi.
A. Esempio di dromocrone, costruite
per le onde P ed S.
B. Esempi di localizzazione di un
epicentro.
La «forza» di un terremoto
Esempio di costruzione di isosisme per un terremoto.
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La «forza» di un terremoto: la scala Richter
La magnitudo di un terremoto è la misura della quantità di energia rilasciata
La scala Richter fu sviluppata nel 1940 da Charles Richter ed è una scala logaritmica che misura l’energia rilasciata durante
un terremoto. Richter fece riferiento all’ampiezza delle oscillazioni di un sismografo situato alla distanza di 100km
dall’epicentro.
Richter magnitudes Description
Earthquake effects
Frequency of occurrence
Less than 2.0
Micro
Microearthquakes, not felt.
About 8,000 per day
2.0-2.9
Minor
Generally not felt, but recorded.
About 1,000 per day
Often felt, but rarely causes damage.
49,000 per year
Noticeable shaking of indoor items, rattling noises.
6,200 per year
Can cause major damage to poorly constructed buildings
800 per year
3.0-3.9
4.0-4.9
Moderate
5.0-5.9
6.0-6.9
Strong
Can be destructive in areas up to 160 km
120 per year
7.0-7.9
Major
Can cause serious damage over larger areas.
18 per year
8.0-8.9
Great
Can cause serious damage in areas miles across
1 per year
Can cause serious damage in areas several hundred miles across
1 per 20 years
Never recorded
Extremely rare
9.0-9.9
10.0+
Epic
La «forza» di un terremoto
Diversi effetti di un sisma.
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Gli effetti del terremoto
Effetti del terremoto che colpì Umbria e Marche il 26 settembre del 1997:
danni al soffitto della Basilica superiore di San Francesco, in Assisi.
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Gli effetti del terremoto
Differente comportamento di edifici
contigui nel corso di un terremoto
(città di Adapazari, Turchia, 1999).
(Olimpia)
Il cedimento delle fondamenta,
conseguente alla liquefazione del
suolo, ha fatto sprofondare, e, in certi
casi, anche cadere questi edifici in
Turchia durante il terremoto del 1999.
(G. Naso)
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Gli effetti del terremoto
All’origine di un maremoto associato a un terremoto vi è il brusco
sollevarsi (o abbassarsi) di un settore del fondo del mare.
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I terremoti e l’interno della Terra
Studiare la Terra con
le onde sismiche.
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I terremoti e l’interno della Terra
Sismica artificiale: fase di raccolta dei
dati sul terreno.
Una «radiografia» geologica pronta per
l’interpretazione.
La distribuzione geografica dei terremoti
Distribuzione generale dei terremoti con magnitudo maggiore di 4,5 nel
decennio 1963-1972.
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La difesa dai terremoti
Distribuzione degli epicentri dei
terremoti con intensità superiore al
grado IV-V MCS, avvenuti in Italia
dall’inizio del secolo al 1980.
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La difesa dai terremoti
Carta della «classificazione sismica»
del territorio nazionale, elaborata dal
Sevizio Sismico.
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I terremoti più devastanti del passato
Rank
Date
Deaths
(Estimated)
Location
Name
Magnitude
1
23/1/1556
830000
Shaanxi, China
"Shaanxi"
8
2
28/6/1976
780000
Tangshan, China
"Tangshan"
7,5
3
21/5/525
250000
Antioch, Turkey
"Antioch"
8
4
16/12/1920
235502
Ningxia–Gansu, China
"Gansu"
7,8
5
11/10/1138
230000
Aleppo, Syria
"Aleppo"
8,5
6
26/12/2004
230000
Sumatra, Indonesia
"Sumatra"
9,1
7
12/1/2010
222570
Haiti
"Haiti"
7
8
1/9/1923
142000
Kantō region, Japan
"Great Kantō"
7,9
9
6/10/1948
110000
Ashgabat, Turkmenistan
"Ashgabat"
7,3
10
22/5/1960
5700
Valdivia, Chile
“Valdivia”
9,5
I terremoti più devastanti del passato
The 9.5 Valdivia earthquake or “Great Chilean earthquake” of 22 May 1960 is the most powerful
earthquake ever recorded. Its resulting tsunami affected southern Chile, Hawaii, Japan, Philippines, New
Zealand, Australia and Alaska. The main tsunami raced across the Pacific Ocean and devastated Hawaii.
Waves as high as 10.7 mt were recorded. Localised tsunamis severely battered the Chilean coast, with waves
up to 25 mt.
The epicenter was some 900 km south of Santiago, with Temuco being the closest large city, while Valdivia
was the most affected city.
Map showing the travel time of the Tsunami across
the Pacific and beyond. Contours are at one hour
intervals
A Valdivia street after the earthquake of 22 May 1960
I terremoti più devastanti del passato
Magnitude 9.0 “Tohoku” Earthquake near EAST COAST OF HONSHU
JAPAN March 11, 2011 at 05:46:24 UTC
15703 people killed and 4647 missing by the earthquake and tsunami along the entire east coast of Honshu. The
majority of casualties and damages occurred in Iwate, Miyagi and Fukushima from a Pacific-wide tsunami with a
maximum height of 37.88 m
I terremoti più devastanti del passato
Magnitude 9.0 “Tohoku” Earthquake near EAST COAST OF HONSHU
JAPAN March 11, 2011 at 05:46:24 UTC
The magnitude 9.0 earthquake resulted from a reverse fault caused by plate movements near the subduction
zone (converging boundary) between the Pacific and North America plates.
The Pacific plate (oceanic) sub-ducts westwards with respect to the North America plate (Continental) at a
rate of 83 mm/yr, and begins its descent beneath Japan at the Japan Trench.
I terremoti più devastanti del passato
Magnitude 9.0 “Tohoku” Earthquake near EAST COAST OF HONSHU
JAPAN March 11, 2011 at 05:46:24 UTC
Tectonic setting
RELATIVE PLATE MOTION
Red vectors represent the motion and the direction of the Pacific, Philippine and
Eurasian Plates. The motion of the Pacific Plate is generally 60mm/yr north
westward. The motion of the Philippine Plate is generally 44 mm/yr north
westward with respect to Eurasian one
I terremoti più devastanti del passato
Magnitude 9.0 “Tohoku” Earthquake near EAST COAST OF HONSHU
JAPAN March 11, 2011 at 05:46:24 UTC
Theoretical P-Wave Travel Times
The map shows the predicted travel times, in minutes, of the P-waves from the earthquake location to
points around the globe. The heavy black lines shown are the approximate distances to the P-wave shadow
zone (103 to 140 degrees)
I terremoti più devastanti del passato
Magnitude 9.0 “Tohoku” Earthquake near EAST COAST OF HONSHU
JAPAN March 11, 2011 at 05:46:24 UTC
Tsunami
The tsunami destroyed many coastal towns in the Kuji-Minamisanriku-Nami area. Several houses destroyed
in Indonesia by a tsunami with a wave height of 2 m. One person killed in California and Hawaii and
several boats destroyed by a tsunami with a recorded wave height of 247 cm.