Esame Compl. Scienze Della Terra + Lab   I Terremoti
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Esame Compl. Scienze Della Terra + Lab I Terremoti

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Esame Compl. Scienze Della Terra + Lab I Terremoti Presentation Transcript

  • 1. I TERREMOTI SILSIS – UNIPV A.A. 2007/08 Classe di concorso: A060 Rasero Andrea
  • 2. CONTESTO DIDATTICO
    • Liceo scientifico “Pierluigi Nervi”
    • Piazza Sant’Antonio
    • 23017 Morbegno (SO)
    • Classe V B
    • (2 ore di Scienze per settimana)
  • 3. CONCETTI STRUTTURANTI
    • Terremoti
    • Faglie
    • Forze di compressione, distensione e taglio
    • Ipocentro di un sisma
    • Epicentro di un sisma
    • Onde sismiche longitudinali, trasversali e superficiali
    • Distribuzione degli epicentri sulla superficie terrestre
    • Piano di Benioff
    • Sismografi
    • Reti sismiche
    • Scala Richter
    • Scala Mercalli
  • 4. MAPPA CONCETTUALE
  • 5. PREREQUISITI
    • Superficie terrestre e forma della Terra (geoide)
    • Minerali e rocce
    • Studio dell’interno della Terra:
    • suddivisione crosta, mantello, nucleo
    • e suddivisione litosfera, astenosfera, mesosfera
    • Pieghe e faglie e deformazione delle rocce
  • 6. QUESTIONARIO DELLE RAPPRESENTAZIONI
    • Cosa avviene sulla superficie terrestre in occasione di un terremoto?
    • Cos’è e come si propaga un’onda meccanica?
    • I terremoti possono verificarsi in qualsiasi punto della superficie terrestre? Esistono zone a maggior rischio sismico?
    • I terremoti possono avere gradi di intensità differenti? Oppure un terremoto è sempre così devastante da non essere misurabile? Motiva la risposta.
  • 7. INDIVIDUAZIONE MISCONCEPTIONS
    • Terremoti generati a livello della superficie terrestre (come se ipocentro ed epicentro coincidessero)
    • Mancata concezione della presenza di vari tipi di onde sismiche (longitudinali, trasversali e superficiali)
    • Terremoti casualmente distribuiti su tutta la superficie terrestre (NO regioni a maggior maggior rischio sismico)
    • Terremoti solamente in alcune regioni particolari della superficie terrestre (impossibili nelle altre zone)
    • Mancata valutazione dell’esistenza di vari gradi di intensità dei terremoti (  terremoto sempre disastroso)
  • 8. OBIETTIVI
    • Comprendere la natura e l’origine dei terremoti
    • Distinguere i vari tipi di onde sismiche (longitudinali, trasversali, superficiali)
    • Saper indicare sul planisfero le aree maggiormente soggette a terremoti
    • Conoscere la distribuzione degli ipocentri, tipica di alcune aree della Terra, su un piano di Benioff
    • Valutare l’esistenza dei vari gradi di intensità dei terremoti e conoscere le due scale di misura di riferimento (scala Mercalli e scala Richter)
  • 9. STRATEGIE DIDATTICHE
    • Utilizzo del libro di testo:
    • “ Corso di geografia generale”, Matteo Filippini e Luigi Bignami, Minerva Italica, Milano, 1995
    • Esperienza con grossa molla di plastica colorata (direttamente in aula durante la prima lezione frontale)
    • Visita guidata su siti web:
    • www.wikipedia.org
    • www.gm.ingv.it (Ist. naz. geofisica e vulcanologia)
    • www.earthquake.it
    • www.astrogeo.va.it/sismi.htm (Centro geofisico prealpino)
  • 10. ORIGINE DEI TERREMOTI
    • L’esistenza dei terremoti è la testimonianza più diretta della presenza, all’interno della Terra, di forze immani capaci di frantumare e spostare spessori notevoli di roccia; quando questi eventi si verificano parte dell’energia che tale fenomeno ha prodotto viene liberata sotto forma di onde meccaniche che generano un terremoto .
    • A seconda della loro intensità, queste vibrazioni del terreno producono danni di diversa gravità.
  • 11. RUOLO DELLE FAGLIE
    • I terremoti sono sempre associati a grandi sistemi di fratture, denominati faglie ; le forze che generano e mantengono attive queste fratture nelle rocce dell’interno terrestre sono da mettere in relazione ai movimenti delle placche litosferiche (ved. Tettonica a zolle ).
    • Nel movimento delle placche litosferiche intervengono:
    • forze di compressione ;
    • forze di distensione ;
    • forze di taglio (più comuni).
  • 12. AZIONE DELLE FORZE INTERNE
    • Quando le forze che agiscono su un corpo roccioso hanno una debole intensità, le rocce si deformano senza rompersi (  comportamento plastico).
    • Quando tali forze superano un certo valore soglia, la roccia si frattura con un movimento più o meno ampio dei due blocchi di roccia (  comportamento rigido).
    • La probabilità che queste forze diano origine a delle faglie ed al loro movimento dipende da:
    • tipo di roccia presente;
    • profondità a cui la forza agisce.
  • 13. IPOCENTRO ED EPICENTRO
    • Quando la tensione a cui sono sottoposte le faglie supera un certo valore soglia, i blocchi rocciosi a ridosso della frattura si muovono l’uno rispetto all’altro e si generano delle onde sismiche .
    • Tali onde sismiche :
    • partono da un ipocentro , collocato al di sotto della superficie terrestre;
    • giungono sulla superficie terrestre a livello di un epicentro .
  • 14. IPOCENTRO ED EPICENTRO
  • 15. ONDE SISMICHE
    • Le onde sismiche che si propagano all’interno delle rocce della crosta terrestre sono distinguibili in tre categorie.
    • 1) Onde longitudinali (o Onde P = primarie):
    • generate da forze di compressione
    • 2) Onde trasversali (o Onde S = secondarie):
    • generate da forze di taglio , velocità pari a metà di quella delle Onde P , NO trasmissione nei liquidi
    • 3) Onde superficiali :
    • generate dalle interazioni fra Onde P ed Onde S , distinte in Onde di Love ed in Onde di Rayleigh
  • 16. ONDE SISMICHE
    • Sulla superficie terrestre, almeno teoricamente, dovrebbe essere avvertito l’arrivo per primo l’arrivo delle onde P (scosse sussultorie), poi l’arrivo delle onde S (scosse ondulatorie) ed infine l’arrivo delle onde superficiali (oscillazioni complesse).
    • Nella realtà, però, non tutto avviene in modo così lineare:
    • per il fatto che le onde P e le onde S vengono riflesse e rifratte molte volte dalle superfici di separazione delle rocce;
    • per il fatto che parte dell’energia di un tipo di onde è trasferita nell’altro generando nuovi treni di onde .
  • 17. PROPAGAZIONE DELLE ONDE
    • La modalità di propagazione dei vari tipi di onde sismiche può essere illustrata con un semplice esperimento , effettuabile in aula, che consiste nel trasmettere impulsi di compressione , distensione e taglio ad una
    •  molla di plastica colorata.
    • Tale esperimento risulta:
    • economico;
    • poco dispendioso in termini di tempo;
    • mentalmente stimolante per gli alunni.
  • 18. DISTRIBUZIONE DEGLI EPICENTRI
    • Pur sottolineando che non esiste un’area della Terra sicura dal punto di vista sismico, va notato che la maggior parte dei terremoti si concentra in aree ben definite, che sono:
    • la cintura di fuoco circumpacifica  archi insulari del Pacifico occidentale + costa occidentale delle Americhe;
    • le dorsali medio-oceaniche;
    • il sistema alpino-himalayano.
    • In Europa paesi quali Grecia, Spagna, Portogallo ed Italia costituiscono aree frequentemente sottoposte a terremoti (ved. Friuli nel 1976, Irpinia nel 1980, Umbria nel 1997).
  • 19. DISTRIBUZIONE DEGLI EPICENTRI
  • 20. DISTRIBUZIONE DEGLI EPICENTRI Carta sismica italiana
  • 21. PIANO DI BENIOFF
    • In alcune aree, come sulla costa occidentale delle Americhe, si è notato che gli ipocentri dei terremoti si distribuiscono in modo che la loro profondità aumenta progressivamente andando dalla fossa oceanica verso la catena montuosa continentale o l’arco insulare.
    • È come se in queste aree gli ipocentri dei terremoti fossero posti lungo un piano che sprofonda all’interno della Terra fino ad una profondità massima di 700 Km.
    •  Tale fenomeno è stato studiato dal sismologo americano Hugo Benioff e, quindi, questo piano inclinato è detto piano di Benioff .
  • 22. PIANO DI BENIOFF
  • 23. SISMOGRAFO
    • Lo studio sistematico dei fenomeni sismici è stato possibile solamente con l’introduzione di strumenti fondamentali a questo scopo: i sismografi .
    • I sismografi sono utilizzati allo scopo di:
    • quantificare oggettivamente l’energia che viene liberata dai diversi sismi ;
    • localizzarne velocemente la posizione dell’ epicentro .
    • Un sismografo è costituito fondamentalmente da una massa sospesa in modo tale che le forze che producono le oscillazioni del suolo non vengano trasferite alla massa stessa.
  • 24. SISMOGRAFO
    • Quando il suolo si muove per opera di un terremoto , la massa rimane ferma ed il pennino fissato a tale massa registra su un rotolo di carta fissato al terreno le vibrazioni del terreno; il grafico ottenuto è detto sismogramma.
  • 25. RETI SISMICHE
    • In una stazione sismologica sono compresi almeno tre sismografi , uno per ciascuna delle tre direzioni fondamentali dello spazio.
    • Un passo fondamentale nel mondo della Sismologia è stato compiuto quando si sono realizzate delle reti sismiche , costituite da un insieme di stazioni sismologiche distribuite secondo opportuni criteri su un certo territorio.
    • Compito di tali reti sismiche è di:
    • individuare l’ epicentro di un terremoto per permettere l’intervento della protezione civile;
    • raccogliere dati allo scopo di analizzarli a livello scientifico.
  • 26. SCALA RICHTER (1935)
    • Un sismografo misura l’intensità di un terremoto secondo la scala Richter (o scala delle magnitudo ).
    • Magnitudo = logaritmo in base 10 della massima ampiezza di onda sismica registrata da un sismografo a 100 Km dall’ epicentro di un terremoto
    • M = Log a + C • Log d + D
    • dove si ha che:
    • a = ampiezza MAX in millesimi di mm dell’ onda sismica
    • d = distanza in gradi del sismografo dall’ epicentro
    • (C e D sono parametri legati alla natura delle rocce.)
  • 27. SCALA MERCALLI (1902)
    • Precedentemente alla scala Richter era stata elaborata un’altra scala di misura dei terremoti : la scala Mercalli .
    • La scala Mercalli comprendeva inizialmente 10 gradi; poi Wood e Neumann misero a punto una scala detta « Intensità Mercalli modificata », comprendente 12 gradi.
    • Questa scala è, però, solamente di tipo descrittivo ed è basata sulla percezione soggettiva delle oscillazioni del terreno e dei danni subiti dagli edifici.
  • 28. SCALA MERCALLI MODIFICATA   12 gradi di intensità sismica riconosciuti Grado I : Debole Grado VII : fortissima Grado II : Leggerissima Grado VIII : rovinosa Grado III : Leggera Grado IX : disastrosa Grado IV : Mediocre Grado X : disastrosissima Grado V : Forte Grado XI : catastrofica Grado VI : Molto forte Grado XII : apocalittica
  • 29. QUALE SCALA UTILIZZARE?
    • Le due scale di misura analizzate presentano ciascuna i propri pregi (e difetti).
    • La scala Richter :
    • dà una misura oggettiva dell’intensità del terremoto ;
    • permette di ottenere l’oscillazione massima a cui è sottoposto il suolo in caso di terremoto .
    • Invece la scala Mercalli :
    • offre un’idea immediata degli effetti che il terremoto ha avuto in un determinato territorio;
    • è l’unica applicabile in alcune aree estese della Terra interessate da terremoti e nelle quali non esistono sismografi .
  • 30. LABORATORIO IN SALA COMPUTER
    • Ricerca in internet di approfondimenti su:
    • Origine e natura dei terremoti
    • Effetto di onde sismiche P , S e superficiali
    • Regioni della superficie terrestre a maggior interesse sismico
    • I sismi più catastrofici della storia
  • 31. MATERIALI
    • Libro di testo:
    • “ Corso di geografia generale”, Matteo Filippini e Luigi Bignami, Minerva Italica, Milano, 1995
    • Grossa molla di plastica colorata
    • Collegamento web
  • 32. TEMPI e SPAZI
    • Tempi: 6 ore totali (2 ore per settimana)
      • 1 ora per l’esecuzione e la discussione collettiva del QUESTIONARIO DELLE RAPPRESENTAZIONI
      • 3 ore di lezione frontale
      • 1 ora in sala computer
      • 1 ora per verifica dell’apprendimento
    • Spazi: aula, sala computer
  • 33. VERIFICHE DELL’APPRENDIMENTO
    • Spiega come le forze di compressione, distensione e taglio agiscono sulle rocce terrestri fino a 100 Km di profondità. Quando si verifica un terremoto?
    • Descrivi come si propagano e come vengono percepiti sulla superficie terrestre i vari tipi di onda: longitudinale, trasversale e superficiale.
    • Elenca le regioni della superficie terrestre più colpite da fenomeni sismici. Cosa rappresenta il piano di Benioff?
    • Illustra brevemente su cosa si basano la Scala Mercalli e la Scala Richter. Perché la Scala Mercalli è ancora utilizzata dai sismologi?
  • 34. OSTACOLI RISCONTRATI
    • Problemi nel concepire come e quando un certo tipo di roccia possa passare da comportamento plastico a comportamento rigido
    • Difficoltà nella rappresentazione mentale dell’effetto complessivo di forze di compressione, distensione e taglio (con relativi tipi di onde sismiche) sulle rocce della crosta
    • Mancate basi per poter comprendere per bene il perché della distribuzione tipica di zone maggiormente interessate a terremoti (poiché non ancora affrontata la teoria della tettonica a zolle)
    • Poca chiarezza nella comprensione del processo alla base della formazione di un piano di Benioff (per lo stesso motivo del punto precedente)