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12 l'interno della terra e i sismi
 

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    12 l'interno della terra e i sismi 12 l'interno della terra e i sismi Presentation Transcript

    • Lo studio dell’interno della TerraLuomo non ha mai raggiunto profondità superiori ai 10chilometri, ma dallo studio di particolari fenomeni, qualile onde sismiche ha tratto importanti informazioni chehanno portato allattuale ipotesi sulla struttura internadella Terra.
    • Lo studio delle onde sismiche1) Se sottoposte a sollecitazioni meccaniche le rocce inizialmente si deformano;
    • Lo studio delle onde sismiche2) Le rocce accumulano energia potenziale elastica durante il periodo della deformazione
    • Lo studio delle onde sismiche3) Quando hanno raggiunto il limite di rottura, rilasciano l’energia accumulata sotto forma di ONDE SISMICHE
    • Lo studio delle onde sismicheTale modello viene definito con l’espressione “Teoria delrimbalzo elastico”
    • Lo studio delle onde sismicheL’energia accumulata viene liberata improvvisamente dandoorigine a un sisma
    • Lo studio delle onde sismicheLubicazione della zona sorgente si assimila ad un puntodenominato ipocentro. Il suo corrispondente sulla superficieterrestre si chiama epicentro.
    • Le onde P Le onde P, che si generano in corrispondenza dellipocentro di un terremoto, si propagano attraverso rocce solide e fluide.. Le onde P viaggiano ad una velocità maggiore (5,5 – 14 km/s) rispetto alla altre onde e giungono in superficie per prime.
    • Le onde P Le rocce attraversate da queste onde subiscono rapide variazioni di volume, comprimendosi e dilatandosi alternativamente: sono onde longitudinali.
    • Le onde S Anche le onde S si generano nellipocentro dei terremoti. Le particelle delle rocce colpite dalle onde S compiono oscillazioni perpendicolari alla direzione di propagazione.
    • Le onde S Per questo motivo esse sono meno veloci (3 – 7 km/s) e giungono in superficie dopo le onde P… Le onde S non si propagano attraverso i fluidi. Non possono perciò attraversare il nucleo esterno che si trova allo stato fluido.
    • Le onde SLe onde S sono onde trasversali
    • Le onde superficiali Le onde P e S, giunte in superficie formano onde superficiali, o lunghe, a velocità costante (3,5 Km/s), propagantisi dall’epicentro: le onde di Love e le onde di Rayleigh
    • Le onde superficiali Le onde di Love determinano una vibrazione del terreno ortogonale alla direzione di propagazione dell’onda… Le onde di Rayleigh imprimono invece un moto ellittico alle particelle del suolo.
    • Lo studio delle onde sismicheL’onda sismica si propaga dall’ipocentro e si dirige in tutte ledirezioni con la stessa velocità. I punti interessati dalpassaggio dell’onda costituiscono il fronte d’onda…
    • Il comportamento delle onde sismicheQuando il fronte d’onda incontra una superficie di discontinuità,l’onda subisce fenomeni di rifrazione e di riflessione.Una superficie di discontinuità è una zona in cui cambiano lecaratteristiche chimico-fisiche del mezzo attraversato.
    • Il comportamento delle onde sismiche-Se l’onda passa da un mezzo con densità minore a uno con densità maggiore, lavelocità aumenta e la sua inclinazione diminuisce (a).-Se l’onda passa da un mezzo con densità maggiore a uno con densità minore, lavelocità diminuisce e la sua inclinazione aumenta (b).
    • Il comportamento delle onde sismicheLa presenza del nucleo esterno liquido provoca l’estinzione delle onde S chelo attraversano, mentre le onde P passano indisturbate.
    • La struttura interna della TerraLo studio del comportamentodelle onde P e S ci dice chela Terra è costituita da unaserie di involucri a densitàcrescente verso il nucleo.Ogni involucro è separato dalsuccessivo tramite unasuperficie di discontinuità.
    • Le superfici di discontinuitàDiscontinuità di Mohorovicic(Moho): separa la crosta dalsottostante mantello.Si trova ad una profonditàvariabile:- 11 Km sotto gli oceani- 35 Km sotto i continenti- 80 Km sotto le catene montuose più elevate.
    • Le superfici di discontinuitàDiscontinuità di Gutenberg:separa il mantello dalsottostante nucleo.Si trova alla profondità di2900 Km
    • Le superfici di discontinuitàDiscontinuità di Lehmann:separa il nucleo esterno(liquido) dal nucleo interno(solido)..Si trova alla profondità di5000 KmDiscontinuità di Repetti:separa il mantello superiore(più plastico) dal mantelloinferiore (più rigido)..
    • Gli involucri della TerraSchematizzando possiamoriconoscere:- litosfera, (crosta + mantellolitosferico) ad alta velocità dipropagazione delle ondesismiche (zona solida)- astenosfera, a bassa velocitàdi propagazione delle ondesismiche (zona fusa)
    • Gli involucri della Terra - mantello inferiore, a crescente velocità di propagazione delle onde sismiche (maggiore densità)- nucleo esterno fluido- nucleo interno solido
    • Il calore interno della TerraLo strato superficialedella crosta,fino a circa25 – 30 metri diprofondità ha unatemperatura dipendenteda quella ambientale.Scendendo più inprofondità latemperatura cresceprogressivamente:
    • Il calore interno della TerraSi chiama gradientegeotermico laumentodella temperatura con laprofondità.In media questogradiente e di circa 1grado centigrado ogni 33metri (3 gradi ogni 100metri) di profondità.Tale gradiente è unvalore medio in quantoogni regione risente diuna peculiare situazionegeologica.
    • La geoterma Questa curva descrive l’andamento della temperatura in funzione della profondità e permette di descrivere lo stato fisico degli involucri terrestri
    • HFU (Heat Flow Unit)Il nostro pianeta diffonde calore che, dal nucleo e dalmantello, si trasferisce alla crosta e allatmosfera (anche se ilcalore che assume latmosfera da questi processi è assaiminore di quello che è fornito dal Sole).
    • HFU (Heat Flow Unit)In media il calore calcolato è pari a pari a 0,06 watt per metroquadro, quindi moltiplicato per tutta la superficie si arriva avalori di 30.000 miliardi di watt.
    • HFU (Heat Flow Unit)Questa energia termica, per unità di tempo e di area,costituisce il flusso di calore e viene espressa in HFU (HeatFlow Unit) ed è equivalente ad una microcaloria percentimetro quadro al secondo
    • HFU (Heat Flow Unit)Il flusso di calore diminuisce con laumentare delletà del fondooceanico, cioè via via che ci si allontana dalla dorsale dove siregistrano flussi intorno ai 2 HFU. Nelle fosse oceaniche alcontrario si registrano valori inferiori ad 1 HFU.
    • HFU (Heat Flow Unit)Il flusso di calore in corrispondenza dei continenti è piuttostobasso (circa 1 HFU)
    • HFU (Heat Flow Unit) Il flusso di calore in funzione dell’età dei fondali oceanici
    • LItalia è posta su una zona ad alto flusso di calore a causadellelevata attività tettonica e vulcanica dellarea delMediterraneo (superiore a 2 HFU nella parte delle Alpi e a 3 HFUnella regione vulcanica Tosco-Laziale).
    • Il trasporto del calore dal nucleo verso la crosta terrestre Conduzione (ma le rocce hanno una scarsa conducibilità termica: uno strato di lava spesso 50 metri si raffredda in circa 150 anni.)Deve quindi esistere un altro meccanismo di trasporto del calore: La convezione
    • La convezioneNel mantello sono localizzate correnti convettive chetrasportano il calore dall’interno del pianeta versol’esterno…
    • La convezioneLe correnti convettive danno luogo a zone di convergenza edi divergenza. In corrispondenza delle prime si trovano fosseoceaniche, archi insulari, catene montuose. Incorrispondenza delle seconde troviamo le dorsali oceaniche.
    • I terremotiUn terremoto o sisma, è unimprovvisa, rapidavibrazione del suolo causata dal rilascio di una grandequantità di energia accumulata in masse rocciose.Il fenomeno che sta alla base della maggior parte deiterremoti è chiamato rimbalzo elastico.
    • I terremotiA pressioni non elevate le masse rocciose, se sottoposte asforzi, hanno un comportamento “elastico": la roccia sideforma in modo elastico fino ad un valore A dello sforzoaccumulando energia.
    • I terremotiAl di sopra di tale valore la relazione non è più lineare.Quando lo sforzo raggiunge un determinato valore C (punto dirottura) la roccia si rompe, liberando tutta lenergiaaccumulata fino a quel momento.
    • I terremotiSe una porzione di roccia inizia a deformarsi, essa offrirà unacerta resistenza ma quando le forze che tengono insieme laroccia vengono superate da quelle che tendono a deformarlaallora questa si spezza a partire dal punto più debole dove sicrea una faglia.
    • I terremotiLenergia accumulata nelle rocce si libera sottoforma di intense e rapide vibrazioni che sipropagano in tutte le direzioni sotto forma ondesismiche.
    • I terremotiLe vibrazioni prodotte dalle onde sismiche sipossono scomporre in due componenti: 1) verticale, che dà origine a scosse sussultorie 2) orizzontale, che dà origine a scosse ondulatorie
    • I terremotiLe linee immaginarie che uniscono i punti dove ilsisma si è manifestato con la stessa intensità sonodette isosisme. Le isosisme del terremoto in Irpinia del 1980
    • In base alla profondità dellipocentro i terremoti si possono dividere in:• terremoti superficiali con ipocentro tra 0 e 70 km; rappresentano circa l85% di quelli registrati ogni anno;2. terremoti medi con ipocentro tra 70 e 300 km; rappresentano circa il 12% del totale;3. terremoti profondi con ipocentro oltre i 300 km; sono circa il 3% del totale.
    • Intensità dei terremoti : il sismografoFondamentalmente un sismografo è un semplice pendolo.Quando la terra trema, la base dello strumento si muovecon essa, ma linerzia mantiene il pendolo in posto. Essoallora sembrerà muoversi, relativamente al suolo che vibra.
    • Intensità dei terremoti : il sismogramma Muovendosi esso traccia su un rullo di carta una registrazione chiamata sismogramma.Nel sismogramma si riconoscono 3 fasi successive:3) Fase iniziale che registra le onde P e S2) Fase principale che registra le onde superficiali3) Fase finale che registra onde sempre più smorzate
    • Intensità dei terremoti: le scale sismiche La scala Mercalli si basa sugli effetti provocati da un sisma.Essa è quindi una scala empirica: la valutazione dell’intensità del sisma dipendeda numerosi fattori (geologia del luogo, densità abitativa, tipologia di edifici) grad scossa descrizione o I strumentale non avvertito II leggerissima avvertito solo da poche persone in quiete, gli oggetti sospesi esilmente possono oscillare III leggera avvertito notevolmente da persone al chiuso, specie ai piani alti degli edifici; automobili ferme possono oscillare lievemente IV mediocre avvertito da molti allinterno di un edificio in ore diurne, allaperto da pochi; di notte alcuni vengono destati; automobili ferme oscillano notevolmente V forte avvertito praticamente da tutti, molti destati nel sonno; crepe nei rivestimenti, oggetti rovesciati; a volte scuotimento di alberi e pali VI molto forte avvertito da tutti, moltispaventati corrono allaperto; spostamento di mobili pesanti, caduta di intonaco e danni ai comignoli; danni lievi tutti fuggono allaperto; danni trascurabili a edifici di buona progettazione e costruzione, da lievi a moderati per strutture ordinarie ben costruite; avvertito da VII fortissima persone alla guida di automobili danni lievi a strutture antisismiche; crolli parziali in edifici ordinari; caduta di ciminiere, monumenti, colonne; ribaltamento di mobili pesanti; variazioni dellacqua VIII rovinosa dei pozzi danni a strutture antisismiche; perdita di verticalità a strutture portanti ben progettate; edifici spostati rispetto alle fondazioni; fessurazione del suolo; rottura di IX disastrosa cavi sotterranei disastrosissima X distruzione della maggior parte delle strutture in muratura; notevole fessurazione del suolo; rotaie piegate; frane notevoli in argini fluviali o ripidi pendii poche strutture in muratura rimangono in piedi; distruzione di ponti; ampie fessure nel terreno; condutture sotterranee fuori uso; sprofondamenti e slittamenti del XI catastrofica terreno in suoli molli grande XII danneggiamento totale; onde sulla superfice del suolo; distorsione delle linee di vista e di livello; oggetti lanciati in aria catastrofe
    • Intensità dei terremoti: le scale sismiche La scala Richter si basa sulla magnitudo, definibile come: M = log A – log A° Dove A° è’ l’ampiezza di un terremoto standard e A è l’ampiezza del terremoto da analizzare, misurate su un sismografo. E’ quindi una scala oggettiva.La scala Richter può assumere valori interi, decimali e anche negativi.La magnitudo più elevata mai registrata è pari a 9.
    • Distribuzione geografica dei terremoti La maggior parte dei terremoti si verifica:1) Lungo le dorsali oceaniche2) Nei sistemi arco-fossa3) Lungo le faglie4) Nelle zone orogenetiche
    • Distribuzione geografica dei terremoti I sismi si verificano comunque in aree geologicamente attive.. Tali zone coincidono con i margini delle placche litosferiche.
    • Confronto con la mappadelle placche litosferiche
    • La sismicità in Italia LItalia è situata nella zona di collisione tra le placche Africana ed Eurasiatica, e questo fatto comporta un elevato rischio sismico. La sismicità è concentrata nella parte centro- meridionale della penisola ed in alcune aree settentrionali.