Scarica TERREMOTI e VULCANI, scienze della terra e più Sintesi del corso in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity!
TERREMOTO
Il terremoto, detto anche sisma, consiste in rapide vibrazioni del terreno prodotti dalla rottura di grosse porzioni della crosta terrestre, in seguito all’accumulo nel tempo di forti tensioni. I sismi hanno origine negli involucri più esterni della terra, cioè nella crosta e nel mantello superiore. La sismologia è la branca della geofisica che studia i terremoti e la struttura interna della Terra. Le onde elastiche generate durante un terremoto sono chiamate onde sismiche, deformano i materiali che attraversano e trasportano energia dall’interno della terra verso la superficie. A seconda della profondità a cui si verifica la rottura delle rocce, i terremoti si suddividono in: superficiali (fino a 70 km di profondità); intermedi (da 70 a 300 km); profondi (da 300 a 700 km). Il luogo nel sottosuolo dove ha origine un terremoto è detto ipocentro o fuoco. La proiezione dell’ipocentro sulla superficie terrestre è detta epicentro. In base alla loro origine, possiamo distinguere tre categorie di terremoti.
- I terremoti di sprofondamento e di assestamento sono causati da eventi come una frana imponente o un'esplosione molto forte. Talvolta sono violenti, ma interessano un'area molto limitata e si esauriscono in un solo episodio.
- I terremoti vulcanici precedono o accompagnano le eruzioni. Sono causati dai movimenti del magma nel sottosuolo o dalla spinta dei gas che premono dall'interno di condotti e crateri ostruiti. Hanno sempre ipocentro superficiale.
- I terremoti tettonici si verificano in particolari zone della crosta per opera di forze endogene che agiscono per lungo tempo generando tensioni nelle masse rocciose sepolte in profondità. Sono legati a situazioni di generale instabilità della litosfera e non si esauriscono con un unico sisma. I loro ipocentri si collocano in corrispondenza delle faglie, frattura tra due blocchi di roccia in movimento.
Comportamento elastico delle rocce
Il comportamento di un materiale è definito plastico se, all’applicazione di una forza, subisce una deformazione permanente. Il comportamento di un materiale è definito elastico se, all’applicazione di una forza, subisce una deformazione proporzionale alla forza applicata e se, cessata l’applicazione della forza, recupera la forma originaria. Un elastico se viene allungato e si rompe, è definito fragile. Secondo la teoria del rimbalzo elastico, formulata dal sismologo Harry Fielding Reid, blocchi di roccia, sottoposti a tensioni prolungate, si deformano lentamente, accumulando energia elastica, per poi fratturarsi all'improvviso quando viene superato il carico di rottura. Quando le rocce si fratturano l’energia elastica accumulatasi nel tempo si libera sotto forma di calore e di intense vibrazioni che si propagano in tutte le direzioni.
Ciclicità statistica dei fenomeni sismici
Una volta esaurito il terremoto, nella zona che l’ha originato inizia ad accumularsi nuova energia. I terremoti sono fenomeni ciclici con un periodo che dipende dalle caratteristiche geologiche del sottosuolo e dalle forze che agiscono dall’interno del pianeta. Più ravvicinati sono i terremoti, minore è l’energia elastica accumulata. Più lungo è l’intervallo di tempo tra due eventi sismici (50-200 anni), più violento e disastroso è il sisma che si produce. Il periodo di ritorno è il tempo che intercorre mediamente tra due eventi sismici di una certa intensità.
SISMOGRAFO E ONDE P, S, L, R
Lo strumento usato per studiare le onde sismiche è il sismografo. Il funzionamento del sismografo si basa sul principio d’inerzia. Nel sismografo è presente un corpo di massa elevata, non vincolato al terreno che, per inerzia, tende a mantenere il proprio stato di quiete. Al corpo è collegato un pennino che scrive su un rullo di carta solidale al terreno, il quale scorre con velocità costante. Al passaggio delle onde sismiche la massa pesante tende a rimanere immobile e registra lo spostamento del terreno che vibra. Il tracciato del sismografo è chiamato sismogramma, in cui sono riportate tutte le oscillazioni del suolo associate alle diverse onde sisismiche. Un insieme di sismografi costituisce una stazione di rilevamento. Sono rilevate onde di tre tipi che, in ordine di arrivo: onde P: sono le più veloci e registrate per prime, sono onde longitudinali, dette anche onde di compressione. Le oscillazioni longitudinali fanno oscillare i blocchi di roccia parallelamente alla direzione di propagazione, causando una variazione di volume del mezzo attraversato (i blocchi vengono compressi e poi si dilatano riacquistando la loro forma). Si propagano all’interno dei solidi, liquidi e gas. onde S: sono più lente e sono registrate per seconde, sono onde trasversali, dette anche onde di taglio. Le oscillazioni trasversali fanno muovere le particelle perpendicolarmente alla direzione di propagazione dell’onda. Provocano una variazione di forma, ma non di volume dei materiali attraversati (i blocchi vengono distorti in direzione perpendicolare, tornano poi alla forma originale). Si propagano all’interno dei solidi, NON nei liquidi. onde superficiali sono di due tipi: onde L producono uno scuotimento orizzontale del terreno e hanno la massima ampiezza arrivano per ultime e onde R producono oscillazioni ellittiche che determinano un movimento di rollio della superficie del terreno. Le onde superficiali partono dall’epicentro, il primo punto della superficie raggiunto dalle onde di volume, punto che si trova sulla verticale dell’ipocentro. La velocità di propagazione delle onde sismiche dipende dallo stato fisico, dalla rigidità e dalla densità dei materiali attraversati ed è per questo che tali onde possono fornire indicazioni sulle caratteristiche fisiche e chimiche dell’interno della Terra. Le P e S sono considerate onde di volume in quanto si generano nell’ipocentro del terremoto e si propagano all’interno della terra in tutte le direzioni come superfici sferiche. Determinazione dell’epicentro di un terremoto Una delle principali informazioni ricavabili dalla lettura di un sismogramma è la distanza dalla quale provengono le onde sismiche. I tempi di propagazione delle onde in funzione della distanza dall’epicentro sono descritti da curve chiamate dromòcrone. Le dromocrone sono curve tracciate su un piano spazio-
tempo, utilizzando dati relativi alla velocità delle onde sismiche. I sismogrammi vanno fatti scorrere sul
grafico delle dromocrone fino a fare coincidere i momenti di arrivo delle onde P e delle onde S con le rispettive dromocrone. Il valore in ascissa che si ricava indica la distanza dell’epicentro. Energia dei terremoti Per determinare l’energia rilasciata da un terremoto, i sismologi usano la scala Richter, messa a punto nel 1935 dal sismologo statunitense Charles Francis Richter. Charles Francis Richter (1900-1985) La «dimensione» di un terremoto si può misurare ricorrendo alla magnitudo M = log10 (A/A0) + Q dove A è l’ampiezza massima delle oscillazioni registrate. A0 è la massima ampiezza di un terremoto di intensità standard. Q è un fattore di correzione che tiene conto della distanza reale della stazione di rivelamento dell’epicentro e della profondità dell’ipocentro.
pericolose esplosioni capaci di generare nubi ardenti e formano strato-vulcani, caldere, guglie. eruzioni pliniane sono caratterizzate da violente esplosioni che producono grandi quantità di ceneri e formano strato-vulcani, caldere, coni di cenere. ATTIVITA’ VULCANICA ESPLOSIVA è legata a magmi riolitici, viscosi e ricchi di gas. Consiste in esplosioni, che scagliano violentemente in aria frammenti (PIROCLASTI) dell’edificio vulcanico e lava incandescente, con liberazione dei gas accumulati. I piroclasti si classificano in base alle loro dimensioni in: Bombe e blocchi, lapilli, ceneri o polveri. I frammenti ricadono al suolo e si accumulano in depositi piroclastici, nel tempo si trasformano in rocce dette piroclastiti. I depositi piroclastici derivano da tre differenti meccanismi di deposizione: per caduta gravitativa i piroclasti sono lanciati in alto, e successivamente ricadono a varie distanze dal centro eruttivo. Si formeranno, per granulometria crescente le cineriti, i tufi vulcanici e le brecce vulcaniche, ben stratificate. Se i piroclasti finiscono in mare si formano le tufiti. Le colate piroclastiche (o nubi ardenti) sono una massa densa e calda di piroclasti, ricca di gas che agisce da lubrificante, in rapido movimento verso valle, si formeranno le ignimbriti, privi di stratificazione. Le ondate basali sono flussi molto diluiti di gas e materiale piroclastico che si espandono radialmente e rasoterra dal condotto vulcanico, stratificazione incrociata. Un fenomeno associato all’attività magmatica esplosiva sono le colate di fango, flussi d’acqua mista a piroclasti provocati dallo scioglimento di neve o ghiaccio presenti nei pressi del cratere. ATTIVITA’ VULCANICA EFFUSIVA è tipica dei magmi basaltici, che danno origine a lave fluide: subaeree o subacquee e si distinguono in base alla forma della loro superficie e a strutture interne. Lave scoriacee Se il magma basaltico è molto ricco di gas genera scorie bollose dovute alla fuoriuscita dei gas e origina lave dalla superficie accidentata e irregolare. Lave a corda Se il magma è povero di gas, si forma sulla superficie della colata una sottile pellicola consolidata, sotto alla quale la lava continua a fluire deformandola. Lave a blocchi Se il magma è felsico, e la lava che ne deriva è molto viscosa, la parte superficiale della colata può suddividersi in blocchi isolati che la corrente trascina in superficie. Lave a cuscini o pillow lava Se l’eruzione è subacquea, il magma che giunge a contatto con l’acqua si raffredda e solidifica rapidamente formando strutture globulari che si ammassano una sull’altra. Lave autoclastiche Se il raffreddamento è molto rapido, si verifica il consolidamento allo stato vetroso e auto esplosione con sminuzzamento della colata e formazione di una breccia o di una sabbia vetrosa (ialoclastite). FORME DI PRODOTTI VULCANICI La forma degli edifici vulcanici dipende dal tipo di frattura da cui è risalito il magma e dal materiale eruttato: Basalti colonnari: strutture a fessurazione verticale associate a emissioni di lave basaltiche; si formano in seguito al rapido raffreddamento e alla conseguente contrazione della lava. Plateau basaltici: edifici di vulcani a eruzione lineare dall’aspetto di grandi distese laviche pianeggianti; derivano da attività effusiva, e sono caratteristici dei fondi oceanici. Strato-vulcani: edifici di vulcani a eruzione centrale di forma conica con fianchi abbastanza ripidi; derivano dall’alternanza di attività effusiva (lava) ed esplosiva (piroclasti). Vulcani a scudo: edifici di vulcani a eruzione centrale di forma conica con fianchi poco ripidi e base larga; derivano da attività effusiva di lava basaltica estremamente fluida. Cupole di ristagno: accumuli a forma di focaccia che ristagnano all’interno di un cratere fungendone da tappo; si formano in presenza di lave felsiche a viscosità molto elevata. Guglie: edifici di vulcani a eruzione centrale; derivano da lave molto viscose che solidificano all’interno del condotto vulcanico e vengono spinte in alto a formare strutture colonnari. Coni di cenere: edifici di vulcani a eruzione centrale conici, di piccole dimensioni e con fianchi ripidi; derivano da attività esplosiva e sono costituiti esclusivamente da piroclasti. Caldere: vaste depressioni originatesi dall’esplosione e dal collasso di un intero edificio vulcanico; al loro interno può formarsi un altro vulcano o, se cessa l’attività eruttiva, un lago. Diatremi: edifici di vulcani a eruzione centrale; sono brecce di riempimento di camini vulcanici, formatesi in seguito a eruzioni esplosive, messe a nudo dall’erosione dell’apparato vulcanico.
MANIFESTAZIONI GASSOSE
Anche in assenza di attività eruttiva nei pressi di un vulcano si può verificare attività vulcanica secondaria. Si tratta di fenomeni legati alla presenza del magma nel sottosuolo che consistono in emissioni di gas e vapori e in manifestazioni idrotermali. Sorgenti termali: affioramenti di acque sotterranee, che sgorgano dal terreno, con temperature superiori a 20 °C. Sono localizzate lungo le linee di frattura o in prossimità di crateri spenti. Geyser: sorgenti termali che emettono alti getti d’acqua calda a intervalli regolari. Sono localizzati in prossimità di una camera magmatica poco profonda che riscalda acque di falda. Fumarole e soffioni: emissioni di vapore acqueo e altri gas da fratture del terreno. Le solfatare contengono zolfo e i soffioni boraciferi vapore acqueo con acido borico in soluzione. Mud pot o salse: vulcanetti di fango e pozze di fango ribollente per esalazioni gassose. Si formano per fenomeni vulcanici secondari in terreni argillosi, melmosi o in laghetti Rischio vulcanico: Il rischio vulcanico è un parametro che dipende da tre fattori: pericolosità dell’evento vulcanico cioè la probabilità che si verifichi un’eruzione in un certo intervallo di tempo e in una data area; vulnerabilità del territorio cioè la capacità del territorio (persone, edifici, infrastrutture, attività economiche) di tollerare gli effetti di un’eruzione; esposizione del territorio cioè l’entità dei danni economici e i costi in perdite di vite umane che l’evento vulcanico potrebbe produrre. RISCHIO VULCANICO = PERICOLOSITÀ X VULNERABILITÀ X ESPOSIZIONE. COME SI FORMANO I MAGMI? Si formano per fusione dei materiali del mantello superioreo della crosta terrestre a causa di variazioni di temperatura e pressione causate da forze endogene. ORIGINE DEI DIVERSI TIPI DI MAGMI: magma primario si origina per fusione parziale del mantelli superiore, è femico(bassa % di silice, basico), è molto caldo e denso, non viscoso, scorre con facilità; magma secondario si origina per fusione parziale della crosta profonda, è sialico (alta % di silice, acido) temperatura bassa, meno denso, molto viscoso, scorre con difficoltà. DESTINI DEL MAGMA: 1 si ferma nel luogo di origine o si muove verso l’alto ma non raggiunge la superficie e si raffredda in profondità dando origine ad una massa solida: PLUTONE (di grande massa, BATOLITI, e rappresentano l’ossatura delle catene montuose, le cui radici possono affondare per decine di km); 2 risale e alimenta un’eruzione vulcanica
