Il documento esplora la struttura interna della Terra e il comportamento delle onde sismiche, evidenziando come le onde p e s si propagano, rispettivamente, attraverso solidi e fluidi, con diverse velocità e modi di vibrazione. Viene descritto il fenomeno dei terremoti, definito dal rilascio di energia accumulata nelle masse rocciose, e come questo si manifesti attraverso onde sismiche. Si analizzano anche le diverse scale di intensità sismica e la distribuzione dei terremoti, evidenziando il rischio sismico in Italia situata tra le placche africana ed eurasiatica.

1. Lo studio dell’interno della Terra
L'uomo non ha mai raggiunto profondità superiori ai 10
chilometri, ma dallo studio di particolari fenomeni, quali
le onde sismiche ha tratto importanti informazioni che
hanno portato all'attuale ipotesi sulla struttura interna
della Terra.

2. Lo studio delle onde sismiche
1) Se sottoposte a sollecitazioni meccaniche le rocce inizialmente
si deformano;

3. Lo studio delle onde sismiche
2) Le rocce accumulano energia potenziale elastica durante il
periodo della deformazione

4. Lo studio delle onde sismiche
3) Quando hanno raggiunto il limite di rottura, rilasciano l’energia
accumulata sotto forma di ONDE SISMICHE

5. Lo studio delle onde sismiche
Tale modello viene definito con l’espressione “Teoria del
rimbalzo elastico”

6. Lo studio delle onde sismiche
L’energia accumulata viene liberata improvvisamente dando
origine a un sisma

7. Lo studio delle onde sismiche
L'ubicazione della zona 'sorgente' si assimila ad un punto
denominato ipocentro. Il suo corrispondente sulla superficie
terrestre si chiama epicentro.

8. Le onde P
Le onde P, che si
generano in
corrispondenza
dell'ipocentro 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.

9. Le onde P
Le rocce attraversate
da queste onde
subiscono rapide
variazioni di volume,
comprimendosi e
dilatandosi
alternativamente:
sono onde
longitudinali.

10. Le onde S
Anche le onde S si
generano nell'ipocentro
dei terremoti. Le
particelle delle rocce
colpite dalle onde S
compiono oscillazioni
perpendicolari alla
direzione di
propagazione.

11. 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.

12. Le onde S
Le onde S sono onde trasversali

13. 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

14. 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.

15. Lo studio delle onde sismiche
L’onda sismica si propaga dall’ipocentro e si dirige in tutte le
direzioni con la stessa velocità. I punti interessati dal
passaggio dell’onda costituiscono il fronte d’onda…

16. Il comportamento delle onde sismiche
Quando 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 le
caratteristiche chimico-fisiche del mezzo attraversato.

17. Il comportamento delle onde sismiche
-Se l’onda passa da un mezzo con densità minore a uno con densità maggiore, la
velocità aumenta e la sua inclinazione diminuisce (a).
-Se l’onda passa da un mezzo con densità maggiore a uno con densità minore, la
velocità diminuisce e la sua inclinazione aumenta (b).

18. Il comportamento delle onde sismiche
La presenza del nucleo esterno liquido provoca l’estinzione delle onde S che
lo attraversano, mentre le onde P passano indisturbate.

19. La struttura interna della Terra
Lo studio del comportamento
delle onde P e S ci dice che
la Terra è costituita da una
serie di involucri a densità
crescente verso il nucleo.
Ogni involucro è separato dal
successivo tramite una
superficie di discontinuità.

20. Le superfici di discontinuità
Discontinuità di Mohorovicic
(Moho): separa la crosta dal
sottostante mantello.
Si trova ad una profondità
variabile:
- 11 Km sotto gli oceani
- 35 Km sotto i continenti
- 80 Km sotto le catene
montuose più elevate.

21. Le superfici di discontinuità
Discontinuità di Gutenberg:
separa il mantello dal
sottostante nucleo.
Si trova alla profondità di
2900 Km

22. Le superfici di discontinuità
Discontinuità di Lehmann:
separa il nucleo esterno
(liquido) dal nucleo interno
(solido)..
Si trova alla profondità di
5000 Km
Discontinuità di Repetti:
separa il mantello superiore
(più plastico) dal mantello
inferiore (più rigido)..

23. Gli involucri della Terra
Schematizzando possiamo
riconoscere:
- litosfera, (crosta + mantello
litosferico) ad alta velocità di
propagazione delle onde
sismiche (zona solida)
- astenosfera, a bassa velocità
di propagazione delle onde
sismiche (zona fusa)

24. Gli involucri della Terra
- mantello inferiore, a
crescente velocità di
propagazione delle
onde sismiche
(maggiore densità)
- nucleo esterno fluido
- nucleo interno solido

25. Il calore interno della Terra
Lo strato superficiale
della crosta,fino a circa
25 – 30 metri di
profondità ha una
temperatura dipendente
da quella ambientale.
Scendendo più in
profondità la
temperatura cresce
progressivamente:

26. Il calore interno della Terra
Si chiama gradiente
geotermico l'aumento
della temperatura con la
profondità.
In media questo
gradiente e di circa 1
grado centigrado ogni 33
metri (3 gradi ogni 100
metri) di profondità.
Tale gradiente è un
valore medio in quanto
ogni regione risente di
una peculiare situazione
geologica.

27. La geoterma
Questa curva
descrive
l’andamento della
temperatura in
funzione della
profondità e
permette di
descrivere lo stato
fisico degli
involucri terrestri

28. HFU (Heat Flow Unit)
Il nostro pianeta diffonde calore che, dal nucleo e dal
mantello, si trasferisce alla crosta e all'atmosfera (anche se il
calore che assume l'atmosfera da questi processi è assai
minore di quello che è fornito dal Sole).

29. HFU (Heat Flow Unit)
In media il calore calcolato è pari a pari a 0,06 watt per metro
quadro, quindi moltiplicato per tutta la superficie si arriva a
valori di 30.000 miliardi di watt.

30. HFU (Heat Flow Unit)
Questa energia termica, per unità di tempo e di area,
costituisce il flusso di calore e viene espressa in HFU (Heat
Flow Unit) ed è equivalente ad una microcaloria per
centimetro quadro al secondo

31. HFU (Heat Flow Unit)
Il flusso di calore diminuisce con l'aumentare dell'età del fondo
oceanico, cioè via via che ci si allontana dalla dorsale dove si
registrano flussi intorno ai 2 HFU. Nelle fosse oceaniche al
contrario si registrano valori inferiori ad 1 HFU.

32. HFU (Heat Flow Unit)
Il flusso di calore in corrispondenza dei continenti è piuttosto
basso (circa 1 HFU)

33. HFU (Heat Flow Unit)
Il flusso di calore
in funzione dell’età
dei fondali oceanici

34. L'Italia è posta su una zona ad alto flusso di calore a causa
dell'elevata attività tettonica e vulcanica dell'area del
Mediterraneo (superiore a 2 HFU nella parte delle Alpi e a 3 HFU
nella regione vulcanica Tosco-Laziale).

35. 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

36. La convezione
Nel mantello sono localizzate correnti convettive che
trasportano il calore dall’interno del pianeta verso
l’esterno…

37. La convezione
Le correnti convettive danno luogo a zone di convergenza e
di divergenza. In corrispondenza delle prime si trovano fosse
oceaniche, archi insulari, catene montuose. In
corrispondenza delle seconde troviamo le dorsali oceaniche.

38. I terremoti
Un terremoto o sisma, è un'improvvisa, rapida
vibrazione del suolo causata dal rilascio di una grande
quantità di energia accumulata in masse rocciose.
Il fenomeno che sta alla base della maggior parte dei
terremoti è chiamato rimbalzo elastico.

39. I terremoti
A pressioni non elevate le masse rocciose, se sottoposte a
sforzi, hanno un comportamento “elastico": la roccia si
deforma in modo elastico fino ad un valore A dello sforzo
accumulando energia.

40. I terremoti
Al di sopra di tale valore la relazione non è più lineare.
Quando lo sforzo raggiunge un determinato valore C (punto di
rottura) la roccia si rompe, liberando tutta l'energia
accumulata fino a quel momento.

41. I terremoti
Se una porzione di roccia inizia a deformarsi, essa offrirà una
certa resistenza ma quando le forze che tengono insieme la
roccia vengono superate da quelle che tendono a deformarla
allora questa si spezza a partire dal punto più debole dove si
crea una faglia.

42. I terremoti
L'energia accumulata nelle rocce si libera sotto
forma di intense e rapide vibrazioni che si
propagano in tutte le direzioni sotto forma onde
sismiche.

43. I terremoti
Le vibrazioni prodotte dalle onde sismiche si
possono scomporre in due componenti:
1) verticale, che dà origine a scosse sussultorie
2) orizzontale, che dà origine a scosse ondulatorie

44. I terremoti
Le linee immaginarie che uniscono i punti dove il
sisma si è manifestato con la stessa intensità sono
dette isosisme.
Le isosisme del terremoto in Irpinia del 1980

45. In base alla profondità dell'ipocentro i terremoti si
possono dividere in:
• terremoti superficiali con ipocentro tra 0 e
70 km; rappresentano circa l'85% 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.

46. Intensità dei terremoti : il sismografo
Fondamentalmente un sismografo è un semplice pendolo.
Quando la terra trema, la base dello strumento si muove
con essa, ma l'inerzia mantiene il pendolo in posto. Esso
allora sembrerà muoversi, relativamente al suolo che vibra.

47. 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 S
2) Fase principale che registra le onde superficiali
3) Fase finale che registra onde sempre più smorzate

48. 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 dipende
da 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 all'interno di un edificio in ore diurne, all'aperto 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 all'aperto; spostamento di mobili pesanti, caduta di intonaco e danni ai comignoli; danni lievi
tutti fuggono all'aperto; 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 dell'acqua
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

49. 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.

50. Distribuzione geografica dei terremoti
La maggior parte dei terremoti si verifica:
1) Lungo le dorsali oceaniche
2) Nei sistemi arco-fossa
3) Lungo le faglie
4) Nelle zone orogenetiche

51. Distribuzione geografica dei terremoti
I sismi si verificano comunque in aree
geologicamente attive..
Tali zone coincidono con i margini delle placche
litosferiche.

52. Confronto con la mappa
delle placche litosferiche

53. La sismicità in Italia
L'Italia 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.