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appunti sui terremoti e vulcani, Appunti di Scienze della Terra

appunti sui terremoti, vulcani e altri fenomeni

Tipologia: Appunti

2019/2020

Caricato il 10/03/2020

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10 OTTOBRE 2018!
IL VULCANESIMO
Per fenomeno vulcanico (vulcanesimo) si intende qualunque manifestazione legata alla presenza di
magma. Per magma si intende l’insieme di roccia fusa e gas. Il vulcanismo dà luogo a fenomeni primari
come le eruzioni vulcaniche o a un vulcanismo secondario, cioè fenomeni che riguardano l’emissione di
gas o acque e seguono le eruzioni vulcaniche:
-I GAYSER: spruzzi acqua mista a vapore ad alte temperature
-LE SORGENTI IDROTERMALI: sorgenti di acqua calda ricca di minerali
-LE FUMAROLE: quando la camera magmatica si trova in prossimità di falde acquifere, le fa riscaldare
e i minerali circostanti si sciolgono, generando fiumi densi
-LE MOFETE: emissione di anidride carbonica a bassa temperatura da fessure del terreno
-LE SOLFATARE: apparati vulcanici di piccole dimensioni in cui è presente un’attività fumarolica
I vulcani sono un esempio di quanto il nostro pianeta sia un “pianeta vivente”; la luna, satellite morto, non
ha la presenza di vulcani attivi.
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La lava è il magma degassato.
Il magma risale finché non arriva in serbatoi naturali dove si accumula: le camere magmatiche. La
camera non è collegata direttamente col centro della terra, perchè esso, in realtà, è solido.
Ci sono due casi: il magma primario e quello secondario.
Il magma primario è femico di natura basica (ha un basso contenuto di silice), è fluido e poco viscoso,
deriva dalla fusione di rocce del mantello superiore, ha un alta temperatura (circa 1300 gradi), non fa
fatica a risalire e darà una eruzione effusiva. (Etna)
Il magma secondario deriva da quello primario, è acido e sialico (alto contenuto di silice), ha alta viscosità
e fa fatica a scorrere perchè poco fluido (per fespati e quarzi che intrappolano i gas nel reticolo), deriva
dalla fusione di rocce nella crosta, ha una temperatura inferiore (circa 800 gradi), è ricco di gas. Origina
un vulcanesimo esplosivo, perchè il magma ottura il camino e trattiene i gasi. (Es. Vesuvio)
Lungo la camera magmatica il magma risale più o meno rettilineo, soprattutto attraverso il camino
principale. Fuoriuscirà dal cratere (primario o secondario) sotto forma di lava, creando l’edificio vulcanico.
PAG 19
Il magma si forma per:
-decompressione adiabatica (diminuisce la pressione che facilita la fusione della roccia senza una
variazione di temperatura)
-trasferimento di calore (il magma, risalendo, fonde le rocce ancora solide che incontra, originando il
magma secondario)
-Inserimento di gas (provoca la fusione delle rocce solide poste ad elevata temperatura)
Il magma è classificato in base al contenuto di silice:
Magma acido: + 65% silice. É solitamente secondario o di anatessi.
Magma intermedio: 52-65% silice.
Magma basico: 45-52% silice. E’ solitamente primario e origina un vulcanesimo effusivo. Le pareti
saranno basse es. vulcano a scudo
Magma ultrabasico: -45% silice.
La composizione del magma deriva dall’origine della sua formazione:
-Presso i margini convergenti si avrà un magma acido
-Presso i margini divergenti e i cosiddetti punti caldi si avrà un magma basico
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Un vulcano può emettere materiali solidi, liquidi e gassosi.
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10 OTTOBRE 2018

IL VULCANESIMO

Per fenomeno vulcanico (vulcanesimo) si intende qualunque manifestazione legata alla presenza di magma. Per magma si intende l’insieme di roccia fusa e gas. Il vulcanismo dà luogo a fenomeni primari come le eruzioni vulcaniche o a un vulcanismo secondario, cioè fenomeni che riguardano l’emissione di gas o acque e seguono le eruzioni vulcaniche:

- I GAYSER: spruzzi acqua mista a vapore ad alte temperature

- LE SORGENTI IDROTERMALI: sorgenti di acqua calda ricca di minerali

- LE FUMAROLE: quando la camera magmatica si trova in prossimità di falde acquifere, le fa riscaldare

e i minerali circostanti si sciolgono, generando fiumi densi

- LE MOFETE: emissione di anidride carbonica a bassa temperatura da fessure del terreno

- LE SOLFATARE: apparati vulcanici di piccole dimensioni in cui è presente un’attività fumarolica

I vulcani sono un esempio di quanto il nostro pianeta sia un “pianeta vivente”; la luna, satellite morto, non ha la presenza di vulcani attivi. PAG 18 La lava è il magma degassato. Il magma risale finché non arriva in serbatoi naturali dove si accumula: le camere magmatiche. La camera non è collegata direttamente col centro della terra, perchè esso, in realtà, è solido. Ci sono due casi: il magma primario e quello secondario. Il magma primario è femico di natura basica (ha un basso contenuto di silice), è fluido e poco viscoso, deriva dalla fusione di rocce del mantello superiore, ha un alta temperatura (circa 1300 gradi), non fa fatica a risalire e darà una eruzione effusiva. (Etna) Il magma secondario deriva da quello primario, è acido e sialico (alto contenuto di silice), ha alta viscosità e fa fatica a scorrere perchè poco fluido (per fespati e quarzi che intrappolano i gas nel reticolo), deriva dalla fusione di rocce nella crosta, ha una temperatura inferiore (circa 800 gradi), è ricco di gas. Origina un vulcanesimo esplosivo, perchè il magma ottura il camino e trattiene i gasi. (Es. Vesuvio) Lungo la camera magmatica il magma risale più o meno rettilineo, soprattutto attraverso il camino principale. Fuoriuscirà dal cratere (primario o secondario) sotto forma di lava, creando l’ edificio vulcanico. PAG 19 Il magma si forma per:

- decompressione adiabatica (diminuisce la pressione che facilita la fusione della roccia senza una

variazione di temperatura)

- trasferimento di calore (il magma, risalendo, fonde le rocce ancora solide che incontra, originando il

magma secondario)

- Inserimento di gas (provoca la fusione delle rocce solide poste ad elevata temperatura)

Il magma è classificato in base al contenuto di silice: Magma acido: + 65% silice. É solitamente secondario o di anatessi. Magma intermedio: 52-65% silice. Magma basico: 45-52% silice. E’ solitamente primario e origina un vulcanesimo effusivo. Le pareti saranno basse es. vulcano a scudo Magma ultrabasico: -45% silice. La composizione del magma deriva dall’origine della sua formazione:

- Presso i margini convergenti si avrà un magma acido

- Presso i margini divergenti e i cosiddetti punti caldi si avrà un magma basico

PAG 21 22 23

Un vulcano può emettere materiali solidi, liquidi e gassosi.

  • piroclasti: vengono classificati in base alle dimensioni: bombe (grossolani), lapilli (dimensioni sabbia), ceneri.
  • pomici: rocce magmatiche molto leggera ricche di gas.
  • (^) lava a corde: deriva da colate laviche di lava basica
  • (^) Lava a cuscino: nel caso in cui queste colate laviche si raffreddano in mare il raffreddamento è
  • (^) piu veloce. Testimonia che lì c’era il mare.
  • (^) plateau: grandissime distese di lava orizzontale. Tipici plateau sono i fondali oceanici.
  • (^) I basalti colonnari: dovuti ad un rapidissimo raffreddamento della lava basica. Quando la lava è acida o viscosa le eruzioni sono violentissime, esplosive. Non si ha la formazione di una colata ma di un esplosione vera e propria.
  • la nube ardente: è un’eruzione di questo tipo, l’emissione violentissima di ceneri, lapilli, gas tossici e vapore acqueo. (Pompei) Diverse tipi di lava fanno assumere ai vulcani diverse: Caldera : Quando il magma è molto viscoso (acido e poco fluido) la sua caratteristica è di non riuscire a scorrere, ottura il camino vulcanico restando in pressione nel serbatoio, quando la pressione è troppo alta esplode violentemente. La camera magmatica viene svuotata e accade un collasso, un grande buco al posto del cratere. Questo, col tempo, viene riempio d’acqua (es.laghi laziali) e la forma di questa zona di depressione è circolare. Vulcano a scudo: L’esatto opposto della caldera, quando la lava è molto fluida, può fuoriuscire dal vulcano sbrodolando ovvero senza grandi esplosioni e va lateralmente. Si forma così un vulcano dalla pendici molto piatte e verrà detto vulcano a scudo. Stratovulcano : È una via di mezzo ed è un vulcano con una lava intermedia. Si alternano delle fasi effusive ed esplosive e le pareti diventano più scoscese. I vulcani si classificano anche in: attivo (sta eruttato o ha appena eruttato) spento (quando la sua camera magmatica è completamente solidificata e non presenta da moltissimo tempo piu eruzioni) quiescente (in tempi recenti non hanno manifestato attività m) (Vesuvio).
  • la scala di misurazione Richter (scala delle magnitudo). Essa misura l’energia liberata dal terremoto tramite il movimento prodotto in superficie. È una grandezza che si ottiene confrontando l’ampiezza massima dell’onda registrata con il sismografo con quella di un terremoto campione (il cui epicentro si trova a 100 km di distanza) secondo la relazione: Magnitudo= LogA - LogA 0 = LogA/A 0 dove A= indica l’ampiezza massima in millimetri delle oscillazioni del suolo A0= l’ampiezza che avrebbe fatto registrare il terremoto campione. Poiché non tutti i terremoti possono verificarsi a 100 km dalla stazione, nella misurazione si deve prendere in considerazione la reale distanza dall’epicentro. Data la sua definizione, la scala non prevede un limite superiore, anche se fino a oggi non si sono mai registrati terremoti superiori a 9,5 gradi. Un terremoto di grado 4 è 10 volte piu grande di un terremoto di grado 3 e 100 volte piu grande di uno di grado 2. (Aumenta esponenzialmente di 10 volte)
  • la scala Mercalli, di un valore massimo di 12. Essa misura i danni prodotti dal terremoto. Il danno dipende da luogo e dal tipo di costruzione. I vantaggi è che tutti possono interpretarla. Sono utili per i terremoti storici, quando non c’erano i sismogrammi, ma localizzati. Lo svantaggio è che e troppo soggettiva perchè le conseguenze di un terremoto dipendono anche dalle caratteristiche del territorio. I terremoti possono avere effetti diretti e indiretti:
  • (^) DIRETTI: vibrazione del terreno (dipende dall’ampiezza, dalla durata delle onde e dalle caratteristiche del terreno. Se e piu morbido, ad esempio, gli edifici vibrano meno), dislocazione delle faglie (=spaccatura del terreno con uno slittamento delle parti), variazioni di quota topografica.
  • (^) INDIRETTI: maremoti e tsunami (=terremoti che hanno epicentro nell’oceano, le onde oscillano e arrivano violentemente sulla costa), liquefazione del terreno (=le acque impregnano il terreno e formano delle fontanelle di fango), frana, valanga, compattazione (=opposto liquefazione), incendi (=rottura conduttura gas), liberazione di sostanze tossiche. RISCHIO SISMICO Il rischio sismico considera contemporaneamente la pericolosità sismica, il valore esposto e la vulnerabilità di un territorio. La pericolosità sismica è una caratteristica fisica del territorio dovuta alle sue caratteristiche geologiche e aumenta in prossimità delle faglie attive. Il valore esposto è il grado di pericolosità a cui sono sottoposti gli abitanti e gli edifici di un certo territorio. Nel deserto, ad esempio, il valore esposto sarà abbastanza basso perchè ci sono poche abitazioni. Anche il livello artistico contribuisce ad aumentare il valore esposto. La vulnerabilità dice la resistenza delle costruzioni al sisma. Quella di un edificio italiano è più alta di quella di un edificio giapponese. Considerando questi tre fattori si costruisce la carta del rischio sismico. Io posso non costrittore laddove il rischio sismico è molto e levato, oppure se è già costruito dovrò abbassare il rischio con controlli. Ci sono alcuni fattori che ci dicono che un terremoto sta per avvenire, ad esempio:
  • (^) Aumenta il rumore di fondo dei sismogrammi
  • (^) I tilmetri (strumenti che misurano l’oscillazione del terreno) ci dicono le oscillazioni del terreno
  • (^) Aumenta il gas radon (gas nobile presente nella profondità della terra) nei pozzi dell’acqua
  • (^) Gli animali sono inquieti
  • (^) Escono i serpenti dalle tane

L’INTERNO DELLA TERRA:

Lo studio dell’interno della terra ci permette di capire le cause del vulcanesimo e del fenomeno sismico. Per studiare l’interno della terra bisogna utilizzare solo metodi indiretti e tra essi:

  1. il rapporto tra massa dell Terra 5,97 x 10^24 kg) e il suo volume (piu di 1000 miliardi di Km^3 ) ci dà la densità media del pianeta: 5,53 g/cm^3
  2. La densità delle rocce, che costituiscono lo stato piu esterno pari massimo a 3, ed è quindi molto piu bassa della densità media per cui gli strati interni sono piu densi per la presenza di rocce e pressioni diverse. La densità di una roccia dipende dallo stato, dal tipo di roccia e dalla composizione chimica
  3. La composizione chimica degli strati sottostanti è diversa da quella degli strati superficiali.
  4. Le onde sismiche viaggiano a velocità diverse e vengono deviate quando cambia la densità delle rocce che attraversano. Nel muoversi le onde sismiche incontrano delle zone di discontinuità che modificano repentinamente la loro velocità e direzione a seconda del materiale incontrato e del cambiamento del mezzo di propagazione che le velocizza o rallenta. La densità della terra non è uniforme, può arrivare ai 13grammi su cm cubo. Mi può dare questa densità il ferro e il nichel: probabilmente, il materiale piu denso del pianeta è scivolato all’interno della terra con il procedere della rotazione e del raffreddamento del nostro pianeta.
  5. Come varia la densità? Non si puo sapere. Per saperlo bisogna studiare le onde sismiche. Lo studio dei terremoti e della propagazione delle onde sismiche all’interno della terra ci ha permesso di definirne le caratteristiche. La velocità di propagazione delle onde varia quando passa all’interno del nostro pianeta e interpreto la velocità delle onde sismiche. I tre principali involucri concentrici che costituiscono l’interno della Terra sono:
  • (^) la Crosta: strato piu superficiale e meno denso formato da rocce ricche di O e di silicati di Alluminio. Ha uno spessore di 25-40 km sotto ai continenti e di 6-10 km sotto agli oceani. Si divide in crosta continentale - strato spesso di rocce sedimentarie come i graniti e metamorfiche di minor densità pari a 2,7 g/cm cubo, la cui struttura è composizione chimica viene modificata da sismi, eruzioni, formazioni di catene montuose, sprofondamenti ed emersioni marine in aree diverse di un continente - e crosta oceanica - strato poco spesso e molto denso (3 g/cm) costituito da rocce magmatiche effusive di ferro e magnesio, basalti, la cui struttura e composizione chimica è piuttosto uniforme.
  • (^) Il mantello: strato più denso formato da soli cadi di ferro e magnetico, rocce ultrabasiche come peridotiti
  • (^) Il nucleo: è il centro con elevata densità formato da ferro e nichel e distinto in una parte fluida più esterna e una solida più interna. Il grafico spiega come varia la velocità delle onde sismiche attraversando il nostro pianeta. Si ricava mettendo insieme i dati rilevati da tante stazioni sismografiche disposte in posti diversi che vanno a rilevare il tempo delle onde sismiche e a loro velocità. Ascissa: profondità del pianeta (da 0 a 6670 km) Ordinata: velocità onde sismiche S e P La velocità varia in funzione della densità, bisogna interpretare il grafico. La velocità non è omogenea ma mano che ci si addentra all’interno della terra: ci sono delle brusche variazioni, chiamate superfici di discontinuità. Esse si verificano quando l’onda incontra un mezzo diverso. Ci sono tre grandi superfici di discontinuità: la discontinuità di MOROVICHICH, quella di GUTENBERG e di LEHMAN. Il passaggio tra la crosta continentale e oceanica può avvenire secondo:
  1. il margine passivo/atlantico = passaggio tranquillo senza fenomeni vulcanici o sismici
  2. il margine attivo/pacifico = presenza di una catena costiera a poca distanza da una fossa con fenomeni vulcanici e sismici. Nel 1909 venne individuata la discontinuità di Mohorovicic (Moho) ossia la superficie che separa la crosta dal mantello e che indica una brusca variazione della velocità delle onde sismiche. La velocità

IL MAGNETISMO:

La Terra possiede un campo elettromagnetico che si origina nel nucleo, ha asse inclinato di 11,5 gradi rispetto all’asse di rotazione terrestre ed è dipolare: polo nord magnetico e polo sud magnetico, non coincidono perfettamente con il polo nord e sud geografico. Il nostro campo magnetico è costituito da linee di forza che escono dal polo sud e entrano in quello nord. Il campo si esercita non solo sulla Terra ma in una regione un po’ più ampia, detta magnetosfera, che costituisce uno scudo di protezione contro le radiazioni cosmiche. Il campo magnetico ha una direzione definita dall’ago della bussola che possiede un ago calamitato che assume posizioni sempre parallele alla direzione delle linee di forza, indicando dunque sempre il polo Nord magnetico. L’intensità che è la forza esercitata dal campo magnetico terrestre su qualunque punto della superficie. Questa intensità è misurata tramite lo strumento detto magnetometro. L’intensità ha un valore medio di 50 gauss. La forza dipende dal punto in cui si trova, dalla latitudine. Il nostro pianeta è infatti una sfera schiacciata ai poli e in corrispondenza dei poli attirerà di più rispetto che all’equatore perchè è più vicina al centro della terra, per questo si parla di valore medio. Il campo magnetico terrestre è di tipo elettromagnetico e viene spiegato tramite il modello della dinamo autoeccitata. In ogni punto del nostro pianeta c’è un campo magnetico terrestre. Tutti i minerali ferromagnetici (= minerali che hanno dentro elementi metallici con proprietà magnetiche, ad esempio un basalto è pieno di minerali ferromagnetici) presenti nelle rocce hanno una magnetizzazione permanente, indipendente dal campo magnetico esterno. Questa magnetizzazione permanente è acquisita dal minerale nel momento in cui solidifica, in cui la roccia si forma. (Es supponiamo un vulcano che sta eruttando lava basaltica formata da tantissimi minerali ferromagnetici che si comportano come calamitine e, quando la roccia si raffredda e la temperatura si abbassa al di sotto dei 680 gradi (temperatura di Curie) tutti i minerali ferromagnetici acquisiscono una magnetizzazione che è quella del campo magnetico in quel punto del pianeta. Questa magnetizzazione viene mantenuta per sempre (anche se la roccia viene spostata) ed è chiamata magnetizzazione termoresidua o termorimanete. Quando si misura la magnetizzazione di una formazione rocciosa, la roccia avrà la magnetizzazione del campo magnetico del pianeta in quel punto. Quando misuro la magnetizzazione delle rocce ferromagnetiche può accadere che il valore della magnetizzazione sia superiore o inferiore rispetto a quello del campo magnetico in quel punto del pianeta. La roccia, solidificandosi, acquisisce un valore di magnetizzazione residua della roccia che si va a sommare con quella del campo magnetico terrestre in quel punto. Il valore del campo magnetico di un basalto, rispetto a quello di un calcare (che non è una roccia elettromagnetica), dovrebbe essere sempre maggiore ma l’anomalia del campo magnetico è che a volte è maggiore (positiva) o minore (negativa). Questo viene giustificato dal fatto che il campo magnetico terrestre, nel tempo, ha invertito la sua polarità. (Periodicamente, il polo nord magnetico era un polo sud magnetico). I periodi in cui si ha uguale polarità del campo magnetico è chiamata epoca magnetica e nel corso di miliardi di anni si sono succedute diverse epoche magnetiche. Ho un’anomalia positiva quando il basalto, mantiene il valore residuo che va a sommarsi al valore attuale. Ma se quando si e solidificato il campo magnetico terrestre aveva una polarità opposta a quella attuale le due polarità si sottraggono l’una rispetto all’altra. Queste anomalie sono dette anomalie o variazioni a lunghissimo periodo del campo magnetico. Le inversioni vengono dette eventi magnetici. Si parla di polarità normale o diretta se mantiene lo stesso verso, di polarità inversa nel caso contrario. La causa di queste inversioni non è nota, ma si pensa sia in relazione a correnti nel nucleo.