Appunti su vulcani e terremoti | Appunti di Scienze della Terra

VULCANI E TERREMOTI

I vulcani attivi oggi sono circa 600. Sono distribuiti sia nelle aree continentali sia sui fondi oceanici in modo non

uniforme in lunghe e strette fasce.

Ciascuna fascia predomina un solo tipo di attività del magma (effusiva o esplosiva).

Una parte consistente dei vulcani attivi si trova in corrispondenza delle dorsali oceaniche, ovvero catene

montuose che attraversano gli oceani.

Un’altro gruppo caratteristico di vulcani si sviluppa negli archi di isole e lungo alcuni margini continentali

situati in prossimità delle fosse oceaniche => depressioni allungati e strette in cui il fondale raggiunge

massima profondità

La maggior parte dei vulcani (dal tipico aspetto a cono) si trova nella cintura di fuoco circumpacifica, una

fascia che si snoda lungo le coste americane e asiatiche del pacifico => ad esempio gli arcipelaghi del

giappone, delle filippine o dei vulcani sudamericani.

Un gruppo di vulcani con lava di tipo basaltico è localizzato in piena area continentale ed è legato a una serie

lineare di fratture dette fosse africane (da libano ai laghi africani)

Un ultimo gruppo di vulcani ha una distribuzione atipica: le isole o vulcani continentali ed emettono lava

basaltica

Dato che sono isolati sono detti punti caldi => ad esempio i vulcani delle Hawaii.

Abbiamo potuto comprendere le cause della distribuzione dei vulcani grazie alla teoria della tettonica a zolle

LE PROVINCE MAGMATICHE

tanto la provincia magmatica toscana è formata da apparati vulcanici estinti.

● IL VESUVIO

Il vesuvio è attivo da circa 25 mila anni. Nell’8 secolo a.C. fu in parte distrutto da una violenta esplosione che

appiattì la cima del monte.

Dopo continue piccole scosse avvertite (causate dall’instabilità del magma in movimento) il 24 agosto del 79

d.C., dalla cima del vulcano si liberò con una violenta esplosione una colonna di gas e ceneri.

L’acqua della vicina falda si infiltrò nella camera magmatica, provocando la formazione di vapore e una nuova

intensa esplosione.

La nuvola di cenere causata da questa esplosione seppellì Pompei e poco dopo Ercolano.

L’eruzione modificò l’aspetto del Vesuvio : la cima collassò lasciando in corrispondenza del cratere una grande

caldera.

All’interno di essa si formò un nuovo cono vulcanico che è l’attuale vesuvio. Dal 1944 il vulcano è considerato

quiescente

I TERREMOTI

Iterremoti osismi sono vibrazioni naturali del suolo, rapide e violente, provocate dalla liberazione di energia

all’interno della litosfera.

I terremoti sono la prova che la terra non è statica, ma accumula energia grazie a fenomeni che deformano e

comprimono le rocce.

Quindi quando c’è un terremoto quell’energia accumulata si libera, fratturando le rocce causando in superficie

le scosse sismiche.

Il luogo in profondità in cui viene liberata l’energia è l’ipocentro del terremoto, dal quale partono le vibrazioni

elastiche che si propagano in tutte le direzione dello spazio.

L’epicentro è il punto della superficie terrestre, situato verticalmente sopra l’ipocentro che viene raggiunto per

primo dalle vibrazioni.

L’epicentro è il punto in cui le scosse sismiche sono avvertite con maggiore intensità.

Le vibrazioni possono essere percepite in vari modi:

- Nell’epicentro sono avvertite come movimento verticale => dette scosse sussultorie

- Nelle aree circostanti sono avvertite come movimento orizzontale => dette scosse ondulatorie

- Quando i due tipi di scosse interferiscono, le scosse si dicono scosse rotatorie

Le scosse possono durare e ripetersi a intervalli irregolari, l’energia rilasciata si dissolve man mano che ci si

allontana dall’ipocentro.

Microsismi => scosse troppo deboli per essere avvertite

Macrosismi => scosse di grande intensità

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VULCANI E TERREMOTI

I vulcani attivi oggi sono circa 600. Sono distribuiti sia nelle aree continentali sia sui fondi oceanici in modo non uniforme in lunghe e strette fasce. Ciascuna fascia predomina un solo tipo di attività del magma (effusiva o esplosiva). Una parte consistente dei vulcani attivi si trova in corrispondenza delle dorsali oceaniche , ovvero catene montuose che attraversano gli oceani. Un’altro gruppo caratteristico di vulcani si sviluppa negli archi di isole e lungo alcuni margini continentali situati in prossimità delle fosse oceaniche => depressioni allungati e strette in cui il fondale raggiunge massima profondità La maggior parte dei vulcani (dal tipico aspetto a cono) si trova nella cintura di fuoco circumpacifica , una fascia che si snoda lungo le coste americane e asiatiche del pacifico => ad esempio gli arcipelaghi del giappone, delle filippine o dei vulcani sudamericani. Un gruppo di vulcani con lava di tipo basaltico è localizzato in piena area continentale ed è legato a una serie lineare di fratture dette fosse africane (da libano ai laghi africani) Un ultimo gruppo di vulcani ha una distribuzione atipica: le isole o vulcani continentali ed emettono lava basaltica Dato che sono isolati sono detti punti caldi => ad esempio i vulcani delle Hawaii. Abbiamo potuto comprendere le cause della distribuzione dei vulcani grazie alla teoria della tettonica a zolle LE PROVINCE MAGMATICHE tanto la provincia magmatica toscana è formata da apparati vulcanici estinti. ● IL VESUVIO Il vesuvio è attivo da circa 25 mila anni. Nell’8 secolo a.C. fu in parte distrutto da una violenta esplosione che appiattì la cima del monte. Dopo continue piccole scosse avvertite (causate dall’instabilità del magma in movimento) il 24 agosto del 79 d.C., dalla cima del vulcano si liberò con una violenta esplosione una colonna di gas e ceneri. L’acqua della vicina falda si infiltrò nella camera magmatica, provocando la formazione di vapore e una nuova intensa esplosione. La nuvola di cenere causata da questa esplosione seppellì Pompei e poco dopo Ercolano. L’eruzione modificò l’aspetto del Vesuvio : la cima collassò lasciando in corrispondenza del cratere una grande caldera. All’interno di essa si formò un nuovo cono vulcanico che è l’attuale vesuvio. Dal 1944 il vulcano è considerato quiescente I TERREMOTI I terremoti o sismi sono vibrazioni naturali del suolo, rapide e violente, provocate dalla liberazione di energia all’interno della litosfera. I terremoti sono la prova che la terra non è statica, ma accumula energia grazie a fenomeni che deformano e comprimono le rocce. Quindi quando c’è un terremoto quell’energia accumulata si libera, fratturando le rocce causando in superficie le scosse sismiche. Il luogo in profondità in cui viene liberata l’energia è l ’ipocentro del terremoto, dal quale partono le vibrazioni elastiche che si propagano in tutte le direzione dello spazio. L’ epicentro è il punto della superficie terrestre, situato verticalmente sopra l’ipocentro che viene raggiunto per primo dalle vibrazioni. L’epicentro è il punto in cui le scosse sismiche sono avvertite con maggiore intensità. Le vibrazioni possono essere percepite in vari modi:

Nell’epicentro sono avvertite come movimento verticale => dette scosse sussultorie
Nelle aree circostanti sono avvertite come movimento orizzontale => dette scosse ondulatorie
Quando i due tipi di scosse interferiscono, le scosse si dicono scosse rotatorie Le scosse possono durare e ripetersi a intervalli irregolari, l’energia rilasciata si dissolve man mano che ci si allontana dall’ipocentro. Microsismi => scosse troppo deboli per essere avvertite Macrosismi => scosse di grande intensità

CAUSE DEI TERREMOTI

Le cause che scatenano un sisma possono essere diverse e si dividono in 4 categorie :

1. Da crollo => I terremoti da crollo di una grotta o di una miniera sono episodi occasionali e di debole intensità 2. Da esplosione => si verificano in seguito a detonazioni di dispositivi chimici o nucleari nel sottosuolo 3. Vulcanici => precedono le eruzioni vulcaniche e sono provocati dal movimento del magma nel sottosuolo. Questa attività sismica è di solito debole 4. Tettonici => avvengono quando masse rocciose si fratturano in zone della litosfera. Questi terremoti sono i più frequenti e violenti e sono legati a situazioni di instabilità della litosfera, quindi non si esauriscono con un singolo sisma. Grazie ai terremoti tettonici è stato possibile individuare regioni particolari della litosfera dette aree sismiche ovvero aree dove questi terremoti avvengono frequentemente La distribuzione delle aree sismiche non è casuale ma c’è una stretta relazione tra le zone più colpite da terremoti e le aree geologicamente più recenti. Ci sono due fatti molto importanti a riguardo:

I terremoti tendono a distribuirsi in fasce sottili e allungate
Le fasce sismiche coincidono alle fasce dove si localizza l’attività vulcanica LA TEORIA DEL RIMBALZO ELASTICO Secondo questa teoria, i terremoti tettonici si verificano nelle regioni della litosfera dove le rocce in profondità sono sottoposte all’azione di pressioni orientate molto intense. Secondo la teoria, quando un blocco di rocce viene sottoposto a sforzo, inizialmente si comporta in modo elastico, cioè si deforma lentamente, accumulando energia. Ogni massa rocciosa ha un limite di elasticità e se lo si supera, il blocco roccioso si spacca nel punto più debole, producendo una faglia => una frattura lungo la quale due blocchi rocciosi si muovono in senso opposto e subiscono spostamenti. Nel momento in cui si forma una faglia, le rocce slittano lungo i margini della frattura e liberano l’energia accumulata, sotto forma di calore e intense vibrazioni. Il punto di rottura diventa l’ ipocentro del terremoto, le cui forza e durata dipendono dall’energia accumulata Il rimbalzo elastico causa la deformazione delle rocce, in questo modo il movimento si propaga lungo la faglia per decine o migliaia di chilometri. L’energia accumulata si libera in genere con una forte scossa principale (mainshock) che può essere preceduta da una serie di scosse premonitrici (foreshocks) Molto spesso la scossa principale è seguita da una serie di scosse successive (repliche o aftershocks) ed hanno un’intensità decrescente. In altri casi si realizza uno sciame sismico (swarm) costituito da una serie di scosse di intensità simile. LE FAGLIE ATTIVE Secondo la teoria del rimbalzo, gli ipocentri dei terremoti tettonici sono collocati sul piano di scorrimento di una faglia. Finché la faglia resta attiva, (cioè si mantengono le tensioni che deformano i blocchi rocciosi) essa può generare nuove scosse. I blocchi rocciosi lungo la faglia si muovono a scatti: si deformano nei periodi di quiete e subiscono uno slittamento quando si verifica un sisma. Se l’intervallo tra un sisma e l’altro si prolunga, le rocce possono accumulare una maggiore energia elastica e quindi le scosse avranno effetti più gravi. Esempio di faglia attiva : la faglia di Sant'andreas in California leggetela a pag 165 ma non penso sia importante cia LE ONDE SISMICHE L’energia liberata dal sisma provoca due tipi di effetti:
deformazioni statiche e permanenti => accompagnano il movimento lungo la faglia

La crosta => composta da silicati
Il mantello => composto da silicati ultrafemici e ossidi metallici
Il nucleo => composto da metalli I materiali più densi sono sprofondati per primi quando la terra non era ancora allo stato solido, e gli altri si sono distribuiti in ordine di densità decrescente. Dato che la terra non è omogenea le onde sismiche non si propagano in modo uniforme. Le onde P e S all’interno della terra subiscono brusche variazioni di velocità e di direzione, questo perché stanno attraversando involucri con proprietà diverse. Dobbiamo ricordare che la velocità delle onde P e S varia, è maggiore quando si propagano in un solido compatto mentre è minore quando si propagano in solidi molli. Anche la direzione cambia, come abbiamo già detto prima!!! Grazie a queste caratteristiche sono state individuate le zone di confine tra un guscio e l’altro, dette superfici di discontinuità => sono luoghi in cui la densità e composizione dei materiali che compongono la terra variano. LA DISCONTINUITÀ DI MOHOROVICIC Questa discontinuità, anche detta Moho, separa la crosta dal sottostante mantello. Lungo questa superficie le onde P e S accelerano bruscamente, ciò significa che i materiali sottostanti sono più densi rispetto ai materiali della crosta. Si ipotizza che il mantello sia composto da peridotiti => rocce ultrafemiche con densità e rigidità elevate Questa di discontinuità ha una profondità di 20-70 km sotto i continenti, mentre ha una profondità di 4-10 km sotto gli oceani LA DISCONTINUITÀ DI GUTENBERG Questa discontinuità è la superficie di separazione tra il mantello e il nucleo. Si trova a una profondità regolare e costante di 2900 km, è una superficie sferica Lungo questa superficie le onde P diminuiscono di velocità e le onde S vengono fermate completamente, in quanto i materiali sottostanti si trovano allo stato fuso. Diversi studi hanno individuato altri tipi di discontinuità che dividono ogni involucro in sottozone come ad esempio la discontinuità di Lehmann => separa il nucleo interno solido dal nucleo esterno fuso ed è localizzata a 5170 km di profondità. LA CROSTA La crosta è l'involucro esterno , sottile e rigido del pianeta. Non è omogenea perché presenta variazioni di spessore. Ci sono 2 tipi di crosta : ● La crosta continentale Ha una densità media di 2,7 g/cm3, è composta da rocce sialiche ricoperte da una coltre (strato) di sedimenti. Raggiunge uno spessore di 5 km Le rocce presenti sono eterogenee sia per composizione che per origine ● La crosta oceanica Ha una densità media di 3 g/cm3 ed è composta da rocce femiche Raggiunge uno spessore di pochi chilometri. Ha una composizione più uniforme e regolare della crosta continentale, è composta da 3 strati sovrapposti:
strato di sedimenti => è sottile
strato di basalti => ha uno spessore di 2 km => formato da un'attività magmatica effusiva
strato di gabbri => formato da un'attività magmatica intrusiva I due tipi di crosta formano un involucro continuo Attorno a ciascun continente vi è una piattaforma che è formata dalla crosta continentale. Al limite esterno della piattaforma c’è il confine tra le due coste detta scarpata

IL MANTELLO

Ha uno spessore che costituisce il 83% del volume della terra. Grazie alle onde sismiche si è potuto distinguere i due tipi di mantello: ● Il mantello superiore Si estende fino a una profondità di circa 700 km ed è formato da rocce ultrafemiche. Il mantello sottostante la Moho, detto mantello litosferico , è rigido e più denso della crosta. A questo involucro esterno che comprende la crosta e il mantello litosferico viene dato il nome di litosfera. La litosfera è uno strato rigido ed elastico che varia di spessore a seconda di quale area si trova. Sotto la litosfera si trova l’ astenosfera , ovvero una zona in cui la velocità delle onde sismiche diminuisce. Dato che in questa zona le onde S non si annullano, si ritiene che essa non sia uno strato completamente fuso ma uno strato nel quale i materiali si comportano come una poltiglia. La differenza tra l'astenosfera e il mantello litosferico è a livello fisico. Oltre il limite inferiore dell’astenosfera, i materiali del mantello riacquistano rigidità, per cui la velocità delle onde sismiche aumenta. Questa zona, detta mesosfera , arriva a 700 km di profondità ed è formata da materiali rigidi organizzati in strutture cristalline. ● Il mantello inferiore Qui vi è un incremento della velocità delle onde sismiche perché c’é un cambiamento di composizione mineralogica. Qui la densità aumenta gradualmente fino ad arrivare al nucleo. IL NUCLEO Il nucleo occupa la zona compresa tra il centro della terra e la discontinuità di Gutenberg. Ha una densità elevatissima che cresce verso il centro passando da 9,7 g/cm3 a 13 g/cm3. All’interno del nucleo la discontinuità di Lehmann, situata a 5170 km di profondità, distingue il nucleo esterno dal nucleo interno ● Il nucleo esterno => si comporta come un fluido, è costituito da ferro,nichel, silicio e zolfo ● Il nucleo interno => si comporta come un solido ed è costituito da un mix di nichel e ferro Zona d’ombra => è una zona della superficie terrestre dove non si registrano onde sismiche dirette. Essa fu la prova dell’esistenza di un nucleo CALORE INTERNO DELLA TERRA La terra possiede un proprio calore interno che viene in parte disperso verso l’esterno. Le attività vulcaniche ci hanno confermato che la temperatura aumenta man mano che si va più in profondità. flusso geotermico => è la quantità di energia termica emessa da un unità di superficie terrestre in 1 s ed è in media 0,06 W/m Ci sono due fonti di calore:

Calore primordiale => deriva dall’energia accumulata quando il pianeta era ancora allo stato fuso
Radioattività naturale delle rocce della crosta e del mantello Come arriva questo calore all’esterno?? Grazie ai moti convettivi , ovvero correnti ascendenti di materiali caldi e densi che rilasciano all’esterno energia termica. Rilasciando il loro calore si raffreddano e generano a loro volta correnti discendenti di materiali freddi. Però esistono altri due metodi di trasmissione del calore:
La conduzione => passaggio di calore da un corpo caldo a uno freddo, messi a contatto
L'irraggiamento => emissioni di radiazioni IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE La terra possiede un campo magnetico terrestre dipolare generato nel nucleo terrestre. (come una pila) Il polo nord magnetico => si trova a nord del canada Il polo sud magnetico => si trova nel continente antartico => da esso escono linee di forza del campo magnetico Il campo magnetico terrestre si estende anche all’esterno della terra.

Sono zone in cui la crosta si inarca, formando un rigonfiamento. Le creste delle dorsali presentano un avvallamento centrale detto Rift Valley che segue l'asse della dorsale. Le pareti del rift presentano una struttura a gradini ripidi, delimitati da faglie, lungo le quali fuoriescono lave basaltiche. Si registrano anche terremoti con flusso termico superiore alla media. La dorsale non ha una struttura continua ma è formata da segmenti separati da fratture dette faglie trasformi. ● Pianure abissali Ai due lati della dorsale, il fondale oceanico si estende formando le pianure abissali, ovvero regioni pianeggianti molto estese. Sono ricoperte da un sottile velo di sedimenti. Sulle pianure abissali si elevano rilievi isolati di origine vulcanica (seamounts), alcuni dei quali hanno una superficie tronca (guyot) ● Fosse oceaniche e archi vulcanici Sono profonde depressioni lunghe (migliaia di km) e strette che si trovano vicino ai continenti. Le fosse assomigliano a incisioni con un profilo a V, asimmetrico con un fianco più inclinato verso il continente e l’altro verso il mare aperto. Ad esempio si trovano lungo il bordo dell’oceano pacifico, vabb si trovano anche lungo le coste del Sudamerica. A una certa distanza dalla fossa e lungo la fascia parallelamente ad essa, si verifica sempre un’intensa attività vulcanica che genera una catena di coni vulcanici, detta arco vulcanico o magmatico, disposti lungo il margine di un continente. Il Vulcanesimo associato alle fosse è spesso esplosivo con magmi sialici. Lungo le fosse si verificano spesso terremoti sia superficiali sia profondi. L’insieme della fossa e dell’arco vulcanico a essa associato prende il nome di sistema arco-fossa. I dati raccolti nel 1968 da una campagna di ricerca dimostrano che la crosta oceanica (formata da 3 strati: sedimenti, basalti e gabbri) L’analisi dei sedimenti prelevati da diverse regioni oceaniche ha permesso:

in nessuno oceano i sedimenti hanno un’età superiore ai 200 milioni di anni
Le coltre di sedimenti

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IL MANTELLO