Laboratorio sui terremoti. Classe III E, a.s. 2013-2014

1. Terremoti, tsunami e
sismografo
Nel mondo, come prevedere e
come prevenire

2. TERREMOTI
Il terremoto è un fenomeno naturale che si manifesta
con un’improvvisa, rapida vibrazione del suolo causata
dal rilascio di una grande quantità di energia accumulata
nel sottosuolo.
I terremoti sono in genere classificati in base alla loro
origine in tre grandi categorie:
I terremoti TETTONICI sono i più frequenti e quelli
più estesi di intensità. Sono dovuti alla brusca
liberazione dell'energia meccanica accumulata
gradualmente all'interno della crosta terrestre;
I terremoti VULCANICI precedono e accompagnano
le eruzioni vulcaniche, sono raramente in relazione
con i precedenti, hanno carattere locale e, in genere, di
minore intensità;
I terremoti DI CROLLO sono i meno frequenti e quelli più locali
e superficiali; sono tipici di terreni carsici e dovuti, provocati, dal
crollo delle volte di cavità sotterranee.
Una quarta categoria comprende tutti quei terremoti di debole
intensità (MICROSISMI), avvertibili solo con strumenti adatti
(sismografi)

3. La crosta terrestre è formata da numerose grandi placche litosferiche e da una miriade di piccoli frammenti. Le
placche convergono, divergono oppure si spostano parallelamente tra loro A causa dell‘attrito delle rocce,
all’interno della crosta terrestre si accumulano ininterrottamente enormi sforzi, che nel momento di una rottura si
scaricano sotto forma di scosse, le quali si propagano dall’ipocentro in forma di onde. Le onde sismiche
colpiscono per prima e con maggiore energia l’area epicentrale. È per questo che qui generalmente si ha il più
forte scuotimento e, di conseguenza, i maggiori danni. Sulle fratture nascono scorrimenti, che possono essere più
o meno riconoscibili in superficie a seconda della forza.
I terremoti frutto della tettonica a placche sono detti terremoti tettonici. Essi rappresentano la maggior parte dei
terremoti in tutto il mondo e si manifestano lungo i margini delle placche tettoniche.
I terremoti si verificano su fratture o spaccature
della crosta terrestre note come faglie sismiche,
laddove cioè si accumula lo stress meccanico
indotto dai movimenti tettonici. I confini tra
placche tettoniche non sono infatti definiti da una
semplice rottura o discontinuità, ma questa spesso
si manifesta attraverso un sistema di più fratture,
che possono essere indipendenti tra loro ed anche
parallele per alcuni tratti, che rappresentano
appunto le faglie.

4. Le onde sismiche, che si propagano nel terreno, si avvertono in superficie come scosse, che vengono
definite sussultorie o ondulatorie, secondo che prevalga nel movimento la componente verticale o quella
orizzontale.
La durata di ogni scossa è, di solito, di pochi secondi; eccezionalmente raggiunge 30 secondi.
Raramente un terremoto si verifica con una sola scossa: infatti, le scosse si succedono a intervalli irregolari, per
diversi giorni e talvolta per mesi. Si chiama periodo sismico il tempo durante il quale si registrano le scosse.

5. Esistono diversi tipi di faglie suddivise a seconda del movimento relativo delle porzioni tettoniche adiacenti alla
frattura stessa e dell'angolo del piano di faglia. Il processo di formazione e sviluppo della faglia nonché dei
terremoti stessi, è noto come fagliazione, e può essere studiato attraverso tecniche di analisi proprie della
meccanica della frattura.
L'intensità di un sisma dipende dalla quantità di energia accumulata nel punto di rottura che dipende a sua volta in
generale dal tipo di rocce coinvolte nel processo di accumulo, cioè dal loro carico di rottura, dal tipo di
sollecitazione o stress interno e dal tipo di faglia.
I movimenti delle zolle provocano notevoli deformazioni negli strati più
esterni della terra. I terremoti distruttivi, localizzati di solito a profondità
non superiori a qualche decina di chilometri, si producono quando, a
seguito di quelle deformazioni, si verificano rotture di limitate porzioni
della crosta , che costituisce la parte più superficiale della litosfera.

6. I terremoti possono causare gravi distruzioni e alte perdite di vite umane attraverso una serie di agenti distruttivi, il
principale dei quali è il movimento violento del terreno con conseguente sollecitazione delle strutture edilizie in
posa (edifici, ponti ecc.), accompagnato eventualmente anche da altri effetti secondari quali inondazioni (ad
esempio cedimento di dighe), cedimenti del terreno (frane, smottamenti o liquefazione), incendi o fuoriuscite di
materiali pericolosi; se il sisma avviene sotto la superficie oceanica o marina o nei pressi della linea costiera può
generare maremoti o tsunami. In ogni terremoto uno o più di questi agenti possono dunque concorrere a causare
ulteriori gravi danni e vittime.
I terremoti più forti, come quello del Giappone dell'11 marzo 2011 (terremoto del Tòhoku del 2011), possono
anche spostare di alcuni centimetri il Polo Nord Geografico (questo ad esempio lo ha spostato di circa 10 cm) a
causa dell'elasticità della crosta terrestre. A livello locale gli effetti di un sisma possono variare anche sensibilmente
in conseguenza dei cosiddetti effetti di sito.

7. I TERREMOTI PIU’ FORTI TRA IL XX E XXI SECOLO
Valdivia, Cile - magnitudo 9,5 - 22 maggio 1960
Sumatra, Indonesia - magnitudo 9,3 - 26 dicembre 2004
Stretto di Prince William, Alaska - magnitudo 9,2 - 28 marzo 1964
Sendai, Giappone - magnitudo 9,0 - 11 marzo 2011
Kamchatka, Russia - magnitudo 9,0 - 4 novembre 1952
Al largo della costa dell'Ecuador - magnitudo 8,8 - 31 gennaio 1906
Concepción, Cile - magnitudo 8,8 - 27 febbraio 2010
Isole Rat, Alaska- magnitudo 8,7 - 4 febbraio 1965
Sumatra, Indonesia - magnitudo 8,7 - 28 marzo 2005
Sumatra, Indonesia - magnitudo 8,6 - 11 aprile 2012

8. IL TERREMOTO IN ROMANIA
La Romania non è un paese ad alto rischio sismico. Il terremoto di Vrancea si scatenò alle 21:20 locali di venerdì
4 marzo 1977 nell'area a nord dei Balcani; è stato chiamato il Terremoto di Bucarest, essendo stata la capitale
della Romania fortemente colpita da questo tragico evento. Ora i geologi temono che queste scosse possano
essere i precursori di un nuovo devastante sisma che potrebbe colpire a breve quella regione .
CHE TIPO DI STRUTTURA GEOLOGICA POTREBBE AVER GENERATO DEI TERREMOTI COSI’
PROFONDI IN ROMANIA?
Se guardiamo l’area epicentrale ci accorgiamo subito
che si tratta di una zona montuosa, più precisamente
dell’enorme catena montuosa dei Carpazi. I Carpazi
hanno radici che affondano nelle profondità della terra
e per questo motivo i terremoti possono essere molto
profondi. La Romania tra l’altro non è estranea a
fenomeni sismici anche molto violenti.

9. La parola tsunami (sinonimo di maremoto) è di origine giapponese e significa "onda di porto", ad indicare un
tipo di onda anomala che non viene fermata dai normali sbarramenti posti a difesa dei porti. Il fenomeno dello
tsunami consiste in una serie di onde che si propagano attraverso l'oceano.
Queste onde sono generate dai movimenti del fondo del mare, generalmente provocati da forti
terremoti sottomarini, ma possono anche essere generate da eruzioni vulcaniche e da grosse
frane sottomarine.
LO TSUNAMI
Le onde di tsunami si propagano con una velocità proporzionale alla profondità del mare in quel punto e che
negli oceani può superare gli 800 km/ora. La loro lunghezza d'onda,
misurata da cresta a cresta, va da alcune decine fino ad alcune centinaia
di km, con un periodo di oscillazione che può andare da 5 a 60 minuti e
con una altezza da qualche centimetro ad 1 metro: per questo motivo le
onde di tsunami che si propagano in mare aperto non sono percepibili
dai marinai a bordo delle navi. Quando le onde di tsunami raggiungono
le acque poco profonde dei litorali, rallentano la loro velocità di propaga
zione ma aumentano di altezza, superando anche i 10 metri.

10. Lo tsunami in Sri Lanka
La causa dello tsunami di Sumatra del 26 dicembre 2004, che ha investito tutto l'Oceano Indiano è stato il
terremoto più grande registrato dopo quello Cileno del 22 maggio 1960 di magnitudo 9,5. Esso ha avuto
origine su una faglia in zona di subduzione tra la placca Indo-Australiana e la placca di Burma (che fa parte
della grande placca Euro-Asiatica, con ipocentro alla profondità di circa 30 km). Come si può facilmente
dedurre questa è una zona ad alto rischio sismico.

11. IL RISCHIO SISMICO
Si parla di rischio sismico quando in un territorio è possibile subire un danno a causa del terremoto.
Si definisce come l’insieme dei possibile effetti che un terremoto di riferimento può produrre in un determinato
intervallo di tempo, in una determinata area, in relazione alla sua probabilità di accadimento ed al relativo grado
di intensità.
La determinazione è legata a tre fattori principali:
-PERICOLOSITA’: esprime la probabilità che in un certo intervallo di tempo avvenga un terremoto.
-ESPOSIZIONE: è una misura di importanza dell’oggetto esposto al rischio in relazione alle principali
caratteristiche dell’ambiente costruito
-VULNERABILITA’: Consiste nella valutazione della possibilità che persone, edifici o attività subiscano danni o
modificazioni al verificarsi dell'evento sismico.
Prevenire il rischio sismico significa ridurre gli effetti di un terremoto, intervenendo prima di tutto sulla qualità
degli edifici.
Come si può intervenire:
costruire nuovi edifici con criteri antisismici
intervenire sugli edifici antichi e sul patrimonio culturale, per ridurre la loro vulnerabilità
- contrastare l’edilizia abusiva a fare in modo che tutte le costruzioni siano in regola con le leggi.

12. In Italia
L’Italia è uno dei Paesi a maggiore rischio sismico del Mediterraneo, per la sua particolare posizione
geografica, nella zona di convergenza tra la zolla africana e quella eurasiatica. La sismicità più elevata si
concentra nella parte centro-meridionale della Penisola, lungo la dorsale appenninica ,in Calabria e Sicilia e in
alcune aree settentrionali, come il Friuli, parte del Veneto e la Liguria occidentale. Solo la Sardegna non
risente particolarmente di eventi sismici.

13. Terremoto a Monterotondo
E Mentana
•Il 13 gennaio del 1915 un forte terremoto, avente epicentro ad
Avezzano, arrivò a colpire anche Mentana e Monterotondo,
arrecando danni sia alle case che alle persone.
Le conseguenze del terremoto che colpì Avezzano alle
7,56 di mattina furono così gravi che la cittadina ebbe
10.710 morti ed i danni materiali furono talmente ingenti
che la città dovette essere totalmente ricostruita.
Conseguenza ancora visibile del terremoto a Mentana è
la "chiave" della volta della porta di piazza Borghese,
restaurata qualche anno fa. Ancora oggi si nota che essa
è scivolata di qualche centimetro più in basso dal suo
originario vano, e che si trova ancora lì, a perenne
ricordo.
Mentana non è inserita nella mappa a rischio di terremoti
diretti, come, invece, alcuni Comuni, sempre della
provincia di Roma, quali Tivoli, Guidonia, Nerola,
Montorio Romano, Palestrina, Subiaco, e tutti quei paesi
della fascia dei Castelli Romani, che vanno da Albano a
Frascati.
Per Mentana esiste soltanto un basso pericolo di scosse
provenienti da terremoti aventi altri epicentri.

14. A ROMA
Il territorio del Comune di Roma ha una sismicità modesta, determinata soprattutto dagli effetti dei terremoti con
epicentro nell'area dei Castelli romani e nell’Appennino abruzzese e umbro. Questa sismicità non è però
trascurabile, per il valore elevato dei beni monumentali e architettonici della città e per la vulnerabilità del
patrimonio edilizio.
Nel corso della storia, i terremoti con epicentro nelle aree dell'Appennino centrale (soprattutto
Umbria e Abruzzo) e dei Colli Albani hanno prodotto danni agli edifici della Capitale generalmente
non gravi, riferibili al VI-VII grado della scala Mercalli, come lesioni agli intonaci, caduta di comignoli
e cornicioni.
In alcuni casi, questi eventi hanno causato danni più gravi (fessure nelle pareti, crolli parziali di solai
e mura), legati alla fatiscenza delle costruzioni o, probabilmente, a effetti locali causati dalla natura
dei terreni.
I terremoti con epicentro nel Comune di Roma, invece, risultano poco frequenti e di bassa intensità,
anche se hanno raggiunto il VI-VII grado Mercalli nel 1812 e nel 1909.

15. TERREMOTI ACCADUTI A ROMA E DINTORNI

17. Una casa dopo
il terremoto a
Tuscania
Torre della basilica di
Santa Maria
Maggiore dopo il
terremoto
Una via del centro
storico dopo il
terremoto
A Tuscania
Un altro edificio
danneggiato dal
terremoto

18. Per impedire fenomeni sismici sono stati fatti dei tentativi, intervenendo nel sottosuolo per scaricare gradualmente
le tensioni accumulate, facendo iniezioni di sostanze fluide lubrificanti o con esplosioni nucleari di piccola
potenza.
I risultati sono stati difficilmente valutabili.
Maggiori progressi sono stati invece realizzati dall'ingegneria antisismica, in grado si progettare edifici capaci di
resistenza a scosse di maggiore entità.
COME SI POSSONO PREVEDERE LE
SCOSSE SISMICHE?

19. È POSSIBILE PREVEDERE I TERREMOTI?
Cosa vuol dire in questo caso la parola "prevedere"? Si vuole qui intendere anno, mese, ora, luogo e magnitudo di una futura scossa di
terremoto? In tal caso, gli americani, ad esempio, userebbero il termine "prediction". Il termine "forecast" indica invece una
previsione approssimativa che ci dice intervalli di tempo, di spazio e di magnitudo entro i quali si può verificare con maggiore
probabilità della media un evento sismico. Val la pena di fare questa premessa perchè possiamo ora rispondere alla domanda. La
risposta è no, quando intendiamo previsioni del primo tipo. La risposta non può essere un "no" deciso nel secondo caso. Numerosi
sono i precursori sismici, ossia quelle anomalie di alcuni parametri geofisici, osservate prima di alcuni terremoti. Un esempio di
anomalia potrebbe essere una quiescenza sismica ovvero l'assenza di terremoti per un determinato periodo di tempo in un' area
considerata sismica. Studi per l'identificazione di precursori sismici sono condotti anche in Italia, grazie alla collaborazione con
esperti di altri paesi dove questo tipo di metodologia è già collaudata. Si tratta comunque di previsioni approssimative che non
possono essere utilizzate per dare un allarme alla popolazione. Altri esempi di precursori sismici sono la variazione inconsueta della
velocità delle onde sismiche, variazioni nel contenuto di gas radon nelle acque di pozzi profondi, mutamenti nel livello delle acque di
fiumi e di laghi, movimenti crostali.
Oltre ai fenomeni cosiddetti precursori, è anche possibile attraverso l' individuazione delle aree sismogenetiche, lo studio della loro
sismicità storica e recente, dell'assetto tettonico e geologico, definire la pericolosità sismica del territorio in base alla quale adottare
adeguate misure di prevenzione che possano ridurre gli effetti dei terremoti.

20. Il sismografo è lo strumento che viene utilizzato per registrare i fenomeni sismici. Il sismografo può essere di due
tipi :
Il SISMOGRAFO

21. Un sismografo è formato da una massa con un pennino, oscillante in una direzione, che scrive su un rullo di carta
rotante lasciando una traccia detta sismogramma. Poiché le onde possono arrivare da diverse direzioni,
occorrono almeno tre sismografi in grado di registrare le oscillazioni secondo le tre direzioni dello spazio.
Quando si verifica un terremoto il pendolo con una mina
oscilla rispetto al rotolo di carta e lascia una traccia a zig zag
con oscillazioni più ampie se la scossa è più forte.
La traccia
che viene descritta dalla mina crea delle onde chiamate «onde
sismiche».
Esistono 3 tipi di onde che si distinguono
per velocità e propagazione:
le onde primarie sono di compressione;
quelle secondarie sono trasversali;
quelle lunghe sono le più pericolose perché scuotono
violentemente il terreno.

22. E’ una scala che misura l'intensità di un terremoto tramite gli effetti che esso produce su persone, cose e manufatti.
La scala Mercalli trae origine dalla semplice scala Rossi-Forel, di 10 gradi, derivando poi il nome da
Giuseppe Mercalli, sismologo e vulcanologo famoso in tutto il mondo. Venne riveduta e aggiornata
nel 1883 e nel 1902. Nello stesso anno la Scala Mercalli venne espansa a 12 gradi dal fisico italiano
Adolfo Cancani. Essa fu in seguito riscritta dal geofisico tedesco Heinrich Sieberg e divenne nota
come scala Mercalli-Cancani-Sieberg (MCS) e detta brevemente Scala Mercalli.

24. E’ una scala che esprime una misura del cosiddetto magnitudo, ovvero una stima dell’energia sprigionata
dall’ipocentro.
Sviluppata nel 1935 da Charles Richter in collaborazione con Beno Gutenberg, entrambi del California
Institute of Technology, la scala era stata originariamente studiata solo per essere usata in una particolare area
della California e solo su sismogrammi registrati da un particolare modello di sismografo: quello a torsione di
Wood-Anderson.
All’inizio si usavano valori arrotondati e poi i decimi di magnitudo.
SCALA RICHTER

26. COME COSTRUIRE UN SISMOGRAFO
A scuola stavamo studiano i terremoti per un progetto
interdisciplinare di geografia e scienze; la professoressa ci ha
chiesto di provare a realizzare a casa un sismografo.
Arrivato a casa, ho fatto delle ricerche su internet per farmi
un’idea su come costruirlo. In questa fase ho chiesto l’aiuto di
mio padre che, con occhio più esperto, mi ha saputo
consigliare quale tra i sismografi, visti su internet, era più
facile da realizzare.
Il mio sismografo è composto prevalentemente da pezzi di
legno e da oggetti di scarto che ho trovato in casa.
Prima di montarlo mi sono fatto un disegno preparatorio e
una lista di materiali da utilizzare.
Per realizzarlo ho utilizzato: due tavole di legno per fare la
base, dei listelli di legno per fare una colonna e gli appoggi del
rullo, due tondini per realizzare l’asta del sismografo e la
manovella del rullo, un pezzo di tubo dell’acqua, viti, un
cordino, un elastico, due pesi, due rondelle di plastica e una
staffetta a “l”.
La base del sismografo è formata da due tavole di legno, una
grande sopra e una piccola sotto, incollate con vinavil e fissate
poi con delle viti.
A un’estremità della base ho fissato con la staffetta a “l” e viti
una colonna.

27. All’estremità opposta ho realizzato i due appoggi laterali,
precedentemente forati, fissati alla base con vinavil e due
viti ciascuno. Per realizzare il rullo ho preso un pezzo di
tubo di plastica sul quale ho incollato, con della colla a
caldo alle due estremità del tubo, due rondelle.
Poi ho posizionato il rullo tra i due appoggi laterali con un
tondino di legno fatto passare tra i due fori degli appoggi.
Con un altro tondino di legno ho realizzato l’asta del
sismografo la quale appoggia a circa 1/3 dell’altezza della
colonna sorretta da un cordino legato all’estremità
superiore della colonna e regolabile.
Su quest’asta ho posizionato due pezzi di ferro che
fungono da pesi. Sul tondino, poi, ho messo una vite
passante attraverso la quale ho fatto passare un elastico
tirato e fissato alla colonna con altre due viti. Questo
serve per tenere l’asta del sismografo e farla oscillare.
Sulla punta del tondino ho praticato un piccolo foro dove
ho fatto passare una mina in corrispondenza del centro
del rullo precedentemente posizionato sul quale ho
incollato dei fogli di carta.
Dando delle piccole scosse alla base del mio sismografo,
l’asta oscillava e la mina tracciava sul rullo un segno che
simulava un’onda sismica prodotta da un terremoto.
Quest’esperienza è stata molto bella perché mi sono
divertito molto nel costruire questo sismografo.

28. Realizzazione di un sismografo
Per la realizzazione di un sismografo fatto in casa, io e mio fratello
abbiamo utilizzato materiali molto rudimentali: tre tavole di compensato
alte 3cm, una cerniera, una catenella e un bicchiere di vetro stretto e
lungo. Per prima cosa abbiamo praticato un foro al centro di una tavola di
compensato. Dopo abbiamo legato una cerniera alla catenella, che
abbiamo inserito all’ interno del foro nella tavola di compensato.
In seguito abbiamo fatto un nodo alla catenella per tenerla ferma alla
tavola, successivamente abbiamo posato al cento di un' altra tavola di
compensato il bicchiere. Infine abbiamo messo la cerniera al centro del
bicchiere, abbiamo fatto una prova e abbiamo notato che, muovendo la
tavola di compensato, la cerniera batteva contro il bicchiere il quale
emetteva un ticchettio. A scuola, abbiamo fatto vedere alla professoressa
di scienze l’ esperimento, lei è rimasta molto colpita e ha gradito molto il
nostro sismografo. Anch’io e mio fratello siamo restati molto contenti dell’
esperimento riuscito bene.
Giunti a casa, abbiamo riferito l’ esito della nostra esperienza ai nostri
genitori, i quali sono restati molto contenti. Questo lavoro, per me e mio
fratello, ci ha migliorato molto e ci ha fatto scoprire un’ abilità manuale,
nascosta dentro di noi.
Lorenzo & Gabriele IEVOLELLA