terremoti - geo rischio e disastri, Dispense di Geografia

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6 MAREMOTI

La natura della bestia …

Terremoto = Sisma (Earthquake)

Un improvviso tremore della superficie della Terra causato da forze

geologiche

Ogni anno avvengono più di 3000 terremoti percettibili!

Pericolo Sismico (Earthquake Hazard)

Qualunque fenomeno associato con un terremoto che può impedire le

normali attività dell’uomo. Questo include anche faglie, frane, liquefazione

dei sedimenti e onde anomale

Rischio Sismico (Earthquake Risk)

E’ il possibile danno economico, numero di morti e di feriti che ci si può

aspettare da un evento sismico specifico

Aristotele credeva che

i terremoti fossero

causati da venti

sotterranei

Strain - deformazione di un materiale

sotto stress

Elastic Strain – quando lo stress viene rilasciato, (deformazione

elastica) il materiale ritorna alla sua forma originale

Ductile (Plastic) Strain – quando lo stress viene (Deformazione

plastica) rilasciato, il materiale non ritorna alla sua forma

originale

Brittle Strain – rottura del materiale (Deformazione fragile)

(superato il limite elastico) movimenti lungo la faglia

Stress - forza applicata ad un

materiale

Stres

s

Strain

Forma

Originale

Tipi di faglie

Faglia normale: blocco sopra il piano

di faglia (hangingwall) si è mosso verso

il basso. Il tetto è sceso e il piede è

salito.

Faglia inversa: blocco sopra il piano di

faglia (hangingwall) si è mosso verso

l’alto

Faglia scorrevoli?: movimenti

orizzontali

Meccanismi dei terremoti

Dopo il terremoto del 1906 a San

Francisco H.H. Read sviluppò la

prima teoria generale

sui meccanismi sismici:

Elastic Rebound Theory (teoria

del salto elastico)

• Blocchi di roccia cercano di

muoversi in direzioni opposte

lungo il piano di faglia

• L’attrito non permette il

movimento, lo stress aumenta

• Le rocce accumulano lo stress

come energia elastica

• Quando il limite elastico viene

superato: (1) la roccia si rompe,

(2) i blocchi scivolano (3) l’energia

elastica viene rilasciata

Sei tipi di onde sismiche:

Body waves (onde interne)

P (pressure or primary) waves

S (shear or secondary) waves

Surface waves

(onde di superficie)

L (Love) waves

R (Rayleigh) waves

S (Stoneley) waves

C (Channel) waves

movimenti delle onde sismiche

Pressure or primary waves

Movimenti longitudinali

Espansione/compressione ( push/pull)

Viaggia attraverso ogni materiale

solido, liquido o gassoso

Onde più veloci!

Graniti: 5.5 Km/sec

Acqua: 1.5 Km/sec

Shear or secondary waves

Movimenti verticali (Su e giù)

Viaggia solo attraverso

materiali solidi

Su liquidi e gas L’onda S viene

riflessa indietro

Onde rapide Graniti: 4 Km/sec

Love waves: Movimenti trasversali. Simili alle

onde S , eccetto che sono laterali (side-to-side)

su un piano orizzontale parallelo alla superficie

della Terra

Viaggiano solo attraverso superfici stratificate

di materiale solido Rayleigh waves: Movimenti ellittici,

Avanzano tramite rotazioni antiorarie. Causano

movimenti orizzontali e verticali Viaggiano solo

attraverso materiali solidi e omogenei

Onde più distruttive! Onde più lente

Le ultime due onde di superficie sono lente e

localizzate e viaggiano solo attraverso la

superficie di certe strutture geologiche

Stoneley waves: Viaggiano solo all’interno

delle discontinuità crostali

Channel waves: Viaggiano solo nelle strutture

a canale o strati a bassa velocità della crosta

Sismografo

Lo strumento usato per misurare e registrare le onde sismiche è il

sismografo. Sismografo cinese con le rane e il pendolo.

Il telaio del sismografo si muove con la superficie della Terra, ma la massa

inerziale (heavy mass) rimane immobile

Sismogramma

È il tracciato prodotto dal

sismografo raffigurante le onde

sismiche

Localizzare un terremoto

Poiché le varie onde sismiche viaggiano a velocità differenti arrivano ad una

stazione sismografica con tempi diversi

Calcolando la differenza di tempo fra le onde e usando dati da

varie stazioni sismografiche è possibile localizzare l’epicentro di

un terremoto!

Due diversi metodi di misura:

1. Intensità , una valutazione qualitativa basata sul tipo di danni

prodotti dal terremoto (prima che le osservazioni strumentali fossero

possibili)

2. Magnitudine , una misura quantitativa dell’energia rilasciata

dal terremoto L’ intensità di un terremoto è una valutazione soggettiva. Riflette

ciò che viene sentito dagli individui esposti al sisma e gli effetti sulle

infrastrutture antropiche

L’intensità descrive gli effetti del terremoto sulla società

L’intensità di un terremoto di

• Distanza dall’ipocentro

Tipo di rocce o sedimenti in

superficie

• Disegno e struttura degli edifici
• Densità della popolazione
• Forza è durata del tremore

La scala di intensità più usata al mondo fu sviluppata da Giuseppe

Mercalli nel 1902 successivamente modificata nel 1956 (Mercalli-Cancani-

Sieberg)

La Magnitudine è la quantità totale di energia radiata dall’ ipocentro di

un terremoto ed è comunemente misurata dal tracciato delle onde sismiche

riportato sul sismogramma

È basata sulla relazione fra la distanza dall’ ipocentro (o la differenza dei

tempi d’arrivo fra le onde P e le onde superficiali S) e la massima ampiezza

dell’onda

Lo schema più usato per calcolare la magnitudine è la scala sviluppata nel 1935

da Charles Richter

Formula per calcolare la magnitudine Richter:

M

L

= log( a/T) + ƒ( δh) + C s

+ C

r

M = magnitudine

a = ampiezza delle onde a terra (μm)

T = periodo delle onde (secondi)

δ = distanza dall’epicentro (gradi lat/long)

h = profondità dell’ipocentro (km)

C s

= coefficiente condizioni locali

C

r

= coefficiente condizioni regionali

ƒ = funzione empirica

La Scala Mercalli e la scala Richter

La magnitudine locale (M L

) conosciuta come scala Richter è usata per la

misurazione di terremoti medio-piccoli fra 3.0 e 6.0 (ma non è molto

affidabile per grandi terremoti e con distanze del sismometro superiori a

600 km dall’epicentro).

La magnitudo momento (M w

) introdotta nel 1979 da Thomas Hanks e

Hiroo Kanamor (Calthech) è invece più affidabile per terremoti medio-grandi.

Per un terremoto di media grandezza (5.0) M L

e M W

sono simili.

La magnitudine del momento M w

è un numero senza

dimensione definito da:

M

w

= 2/3 log 10

(M

0

dove M 0

è il momento sismico. Il momento sismico M 0

è definito come: M 0

= μ Au

Dove:

μ è il modulo di taglio delle rocce coinvolte (di solito 30 gigapascal).

A è l‘area di rottura lungo la faglia

u è lo spostamento medio lungo la faglia

Impatto umano del terremoto:

• Morti
• Feriti (incluso danno psicologico)
• Distruzione della proprietà
• Perdite economiche dirette ed indirette
• Alterazione fisica del paesaggio
• Perdite ecologiche (Habitat, terreno agricolo o vegetazione

naturale)

Maremoti

I terremoti con epicentro nella crosta

oceanica possono creare maremoti (o

tsunami)

Onde che viaggiano a velocità di

centinaia di km/orari

Ampiezza d’onda <1 m in oceano aperto,

ma in acque basse può eccedere i 65

m!

liquefazione

Frane

Translazione o rotazione del terreno

Incendi

Effetti indotti

Struttura edifici

I danni del terremoto sulle costruzioni tendono ad aumentare con

l’aumentare delle seguenti caratteristiche delle onde sismiche:

Ampiezza, Durata, Frequenza

Autostrade e ponti, piccoli edifici a multipiano, edifici alti

Pericolosità sismica

Fattori secondari (effetti indotti):

• Incendi (rottura dei tubi del gas)
• Frane
• Liquefazione dei sedimenti
• Maremoti (onde anomale)

Fattori primari:

• Magnitudine e durata del tremore
• Disegno e struttura degli edifici
• Tipo di terreno (roccia o sedimenti non

consolidati; Danni maggiori nei

sedimenti non consolidati)

• Densità della popolazione