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Titolo : Impariamo a ridurre le plastiche in mare

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I terremoti sottomarini, cause ed effetti di Andrea Mucedola

livello elementare 
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ARGOMENTO: GEOLOGIA
PERIODO: na
AREA: SISMOLOGIA
parole chiave: sismi, tsunami, terremoti

 

Nascono negli abissi, nei movimenti tra le faglie
Come sappiamo, tra i disastri naturali più devastanti, i terremoti sono da sempre considerati i più temuti. Plinio riferiva che erano provocati da venti che penetravano nelle profondità della terra sconvolgendola e che erano in grado di staccare isole dalla terraferma o riunirle o farle sparire completamente delle terre (riferendosi alla Atlantide citata nei dialoghi di Platone). 

In Europa, durante il Rinascimento, nacquero fantasiose teorie come quella di Pierre Gassendi che nel 1600 pensava che i sismi fossero dovuti a sacche di gas che esplodevano o quella  dell’abate Pierre Bertholon de Saint-Lazare che, nel 1779, vi vedeva un effetto dell’elettricità accumulata nel suolo, che provocava un tuono  sotterraneo. Nel 1854 il geologo Robert Mallet pubblicò la prima carta sismica del mondo, ma un importante contributo alla fondazione della sismologia scientifica venne dagli italiani. Fu in particolare padre Timoteo Bertelli a costruire i primi strumenti in grado di rilevare fenomeni micro-sismici ed a rendersi conto della loro frequenza, trasformando quello che era stato lo studio occasionale di fenomeni considerati eccezionali in una rilevazione costante dell’attività sismica. All’inizio del XX secolo con il geologo Richard Dixon Oldham si giunse ad identificare i differenti tipi di onde sismiche. Oggigiorno lo studio dei terremoti è una branca della geofisica che studia i fenomeni sismici e la propagazione delle onde elastiche ed anelastiche da essi generate. Tale disciplina si interessa anche dello studio di eventi disastrosi come i maremoti (tsunami).

Scala Richter o Scala Mercalli  … che confusione !!!Non tutti sanno che gli eventi sismici possono avvenire anche sotto il mare e, in certe circostanze, possono causare effetti catastrofici in superficie, i tristemente famosi tsunami. Come vedremo questi fenomeni avvengono spesso in prossimità delle faglie attive ai margini delle grandi dorsali oceaniche.

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L’intensità dei terremoti sottomarini, a similitudine di quelli terrestri, può essere misurata scientificamente mediante l’uso della scala Richter. Spesso si sente usare dai mass media la scala Mercalli-Càncani-Sieberg (MCS), comunemente chiamata scala Mercalli.

In realtà le due scale indicano parametri diversi: la scala Richter si riferisce all’energia del terremoto mentre la Mercalli agli effetti causati dal terremoto che non dipendono solo dall’energia liberata ma anche dalla profondità dell’ipocentro, dalla natura del terreno, dalla distanza dall’epicentro, dalla quantità e tipologia  degli edifici costruiti (aderenza alle norme antisismiche). Per cui due terremoti di ugual scala Richter potrebbero aver due valori della Mercalli diversi. In pratica, quando parliamo di intensità del terremoto con riferimento Mercalli ci riferiamo ad una quantificazione dei suoi effetti distruttivi riportati nella scala (dai valori più piccoli non avvertiti dall’uomo a quelli più elevati che comportano  la distruzione del territorio).

Ovviamente quando parliamo di terremoti avvenuti in mare aperto questa scala non può essere applicata e ci si riferisce alla scala Richter che si basa su un parametro chiamato magnitudo, ovvero alla misura indiretta dell’energia meccanica sprigionata all’ipocentro. Essa è determinata dall’ampiezza delle onde sismiche registrate dai sismografi in superficie o sul fondo del mare. In sintesi, la magnitudo Richter è una misura della grandezza relativa tra terremoti e non una stima della reale grandezza dei terremoti. Dato che le energie e di conseguenza le ampiezze delle onde sismiche hanno un campo di variazione estremamente ampio, nel 1935 un sismologo statunitense, Charles Francis Richter, propose un metodo per la classificazione dei terremoti in base alla loro potenza prendendo come riferimento una traccia di ampiezza 0,001 mm lasciata su un sismografo orizzontale a torsione relativa ad un sisma avvenuto a 100 km di distanza.

Calcolando il logaritmo dell’ampiezza massima registrata dal sismografo durante un sisma, messo in relazione all’ampiezza di riferimento, si può ricavare una scala di valori logaritmici delle energie registrate ovvero la scala RichterIl suo valore presenta però delle imprecisioni, tenendo conto che l’analisi delle frequenze registrate dal sismografo ha dimostrato che le energie in gioco variano a differenti frequenze. Questo portò, negli anni ’70, allo sviluppo di una nuova scala delle magnitudo da parte di due geologi, Kanamori e Hanks, che introdussero la Scala di Magnitudo del Momento Sismico o MSS (Mw) che può fornire maggiori precisioni della scala Richter; in parole semplici la magnitudo del momento sismico equivale al prodotto tra l’area di faglia, la dislocazione e la resistenza delle rocce e rappresenta quindi la migliore stima della reale grandezza del terremoto. 

Tra le due scale (Richter e Kananori) possono quindi esistere delle differenze. Nei resoconti stampa sui terremoti spesso le due scale vengono confuse e i valori indicati come misurati sulla scala Richter.

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Ecco svelata la differenza fra le scale, spesso confusa dai mass media, che comporta polemiche inutili e, di fatto, che non comportano nessuna ricaduta sugli eventi, essendo di effettiva importanza e valore solo per gli scienziati.

 

Perché avvengono i terremoti sotto gli oceani?
La teoria della tettonica a zolle ci può aiutare a comprendere la causa dei terremoti sottomarini.

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La superficie della Terra comprende placche tettoniche, che hanno uno spessore medio di circa cinquanta miglia e sono in continuo e lento movimento su un letto di magma posto tra l’astenosfera (la fascia superficiale del mantello terrestre che giace sotto la litosfera e sopra la mesosfera) ed il mantello inferiore. In parole semplici, l’interazione tra la litosfera ed astenosfera è simile a quella di una zattera che galleggia su del liquido più denso sottostante.

L’astenosfera è stata individuata con certezza sotto la crosta oceanica, mentre sotto la crosta continentale non è stata ancora individuata ma si suppone si possa trovare a profondità maggiori. Le zolle muovendosi lentamente possono distaccarsi (tensional stress) o convergere l’una sull’altra, scivolando una sotto l’altra (compressional stress).

Nelle zone dove avviene uno shear stress, le placche possono muoversi  in senso orizzontale una accanto all’altra. Ogni azione comporta un accumulo di energia che, prima o poi, viene rilasciata producendo un sisma. Piccoli movimenti, detti fault creep, possono non comportare un’attività sismica ma possono creare comunque delle rotture superficiali visibili.

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le aree di confine delle placche tettoniche e e direzioni dei loro movimenti – wikipedia

Quando le placche si incontrano, se vi sono asperità, si arrestano nel loro movimento (compressional stress) fino a quando le forze accumulate nella spinta sfociano in un attività di rottura violenta che rilascia energia sismica. Questa zona di slittamento, che può essere orizzontale o verticale o di entrambi, viene chiamata  epicentro, ed è la zona dove si registra la massima ampiezza che provoca danni maggiori. Con il termine ipocentro, dal greco ὑπόκεντρον, centro al di sotto, si intende invece il punto all’interno della Terra dove comincia a propagarsi la frattura che genera poi un terremoto. Come per un sisma terrestre anche in quello sottomarino l’indice di gravità dei danni non è causato dal terremoto nella zona di spaccatura ma piuttosto dagli eventi che vengono attivati ​​dal terremoto. Un terremoto sottomarino altera il fondale marino causando la generazione di una serie di onde enormi, in funzione della lunghezza e ampiezza del terremoto, che gravano sulle città costiere con danni e perdite di vite umane.

Il filmato di seguito è esemplificativo degli effetti  causati da un terremoto sottomarino e si riferisce al sisma avvenuto nel 2011 al largo della costa del Pacifico di Tohoku con una magnitudo di 9,0. Il terremoto sottomarino avvenne al largo delle coste del Giappone alle 14:46 JST (5:46 UTC ) di venerdì 11 marzo 2011, con epicentro a circa 70 chilometri (43 mi) dalla penisola Oshika di Tohoku e ipocentro ad una profondità sottomarina di circa 30 km (19 mi).  

Questo sisma fu il più forte terremoto mai registrato in Giappone ed il quarto più potente terremoto nel mondo moderno, generando potenti onde di tsunami che raggiunsero altezze di 40,5 metri in Miyako e che, nella zona di Sendai, viaggiarono fino a 10 km nell’interno. Da misure geodetiche fu rilevato che il terremoto spostò Honshu (l’isola principale del Giappone) di 2,4 metri verso Est e spostò la Terra sul suo asse con un valore compreso tra i 10 ai 25 cm. I terremoti sottomarini possono danneggiare anche i cavi sottomarini creando a volte importanti interruzioni dei servizi elettrici e telefonici.

Nel 2006, nell’oceano Pacifico, un forte terremoto sottomarino scosse con violenza la costa meridionale dell’isola di Taiwan, interrompendo linee di telecomunicazione e collegamenti telefonici necessari per il data exchange ed internet, necessari per i rapporti sociali e di lavoro di centinaia di milioni di persone in quell’area geografica. A seguito del sisma, i conseguenti smottamenti e fratture del fondo marino danneggiarono una decina di cavi sottomarini in più di venti punti e furono necessari costosi interventi subacquei di riparazione che richiesero settimane di lavoro. 

Nel 2011 il grande terremoto, che scosse la costa orientale del Giappone, determinò numerosi guasti su cinque diversi cavi sottomarini e anche le stazioni di approdo dei cavi subirono seri danni a causa dello tsunami seguito al terremoto. La rottura dei cavi sottomarini è particolarmente frequente in Asia dove molti cavi subacquei attraversano zone fortemente sismiche come l’anello di fuoco del Pacifico e la grande faglia di Sumatra. Ma il problema potrebbe interessare anche il Mediterraneo.

Struttura dei fondali
Se potessimo svuotare gli oceani, potremmo osservare direttamente un susseguirsi di catene montuose, chiamate  dorsali medio-oceaniche che si snodano lungo la linea che separa i vari continenti. 

fossa_dorsali_pacifico

Ogni dorsale è costituita da catene montuose parallele tagliate da faglie trasversali tra le quali si osserva una spaccatura del fondo oceanico. Da queste spaccature fuoriesce continuamente il magma proveniente dal mantello sottostante. Il magma raffreddandosi con l’acqua dell’oceano spinge lateralmente il materiale già presente che si innalza aggiungendosi alle dorsali e creando crolli e smossamenti e, naturalmente, i terremoti sottomarini.

dorsali-oceaniche

Occasionalmente, ma non così raramente, si possono formare dei vulcani sottomarini. Il confine tra le placche genera delle vere e proprie spaccature che attraversano i fondali marini. Esse si ritrovano dove le differenze di densità sono grandi ad esempio nella Fossa delle Marianne, in quella di Porto Rico o nell’arco vulcanico posto lungo la grande faglia di Sumatra. L’aumento dei moti convettivi si verifica anche quando due placche si allontanano l’una dall’altra. Nel divario fra le faglie così prodotto, il magma si solleva e, incontrando l’acqua di mare (che ha una temperatura più fredda) si raffredda e solidifica, unendo entrambi i bordi delle placche tettoniche e creando una nuova dorsale oceanica.

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il livello tra le zolle può essere anche importante. Il gioco delle pressioni causa un innalzamento delle energie in gioco che può sfociare in uno tsunami

Quando il fenomeno si ripete si ha un accumulo verticale che può comportare la nascita di un vulcano sottomarino. Modificandosi continuamente  la forma del fondo marino, se un terremoto avviene in prossimità del fondo allora parte di esso sarà sollevato (o abbassato) e l’acqua di mare, essendo incomprimibile, solleverà la superficie del mare. Questa violenta risalita delle masse d’acqua può produrre una serie di onde anche di grandi dimensioni, ovvero quello che chiamiamo tsunami.

Tsunami

beginning

In pratica, è un effetto simile a quello delle onde causate da un sasso lanciato in un laghetto che, creando un’apertura nella superficie dell’acqua produce delle increspature in superficie. La lunghezza d’onda (ovvero la distanza tra una cresta all’altra)  dipenderà dall’energia in gioco. Poiché l’area colpita da un terremoto può essere enorme, la lunghezza d’onda delle onde potrebbe essere eccezionale, raggiungendo poi distanze di centinaia di miglia. Ricorderete tutti gli effetti dei terribili tsunami del 2004 (Indonesia) e del 2010 (Cile).

La rappresentazione in basso mostra i treni d’onda che attraversarono l’Oceano Pacifico partendo dalla costa occidentale del Pacifico, al largo del Cile.  Il terremoto in Cile avvenne il 27 febbraio del 2010 con una magnitudo di 8,8 per circa tre minuti risultando il più forte terremoto dopo quello del 1960 (9,5 Mw, il più forte mai registrato). Il sisma liberò un’energia mille volte maggiore rispetto al terremoto di Haiti dello stesso anno e 30.000 volte maggiore del terremoto dell’Aquila (Italia). Fu lanciato un allarme tsunami per le coste del Cile e del Perù poi esteso alle coste dell Ecuador, della Colombia, di Panama e della Costa Rica. Gli effetti si sentirono  anche in Antartide.

chile-earthquake-creates-tsunami

Questa lista racchiude alcuni tra i più devastanti terremoti sottomarini:

Data evento luogo Magnitudine (Mw) note
Marzo 11, 2011 2011 Tōhoku earthquake L’epicentro si trova a 130 chilometri (81 mi) al largo della costa orientale della penisola di Oshika, Tōhoku, con l’ipocentro a una profondità di 32 km (20 mi). 9,0 9.0 Questo è considerato il più forte terremoto conosciuto che  ha colpito il Giappone
Dicembre  26, 2006 2006 Hengchun earthquakes L’epicentro è al largo della costa sud-occidentale di Taiwan, nello stretto di Luzon, che collega il Mar Cinese Meridionale con il Mar delle Filippine.

 

7.1  
Dicembre
26, 2004
2004 Indian Ocean earthquake L’epicentro è al largo della costa nord-occidentale di Sumatra, in Indonesia. 9.3 Questo è il terzo più grande terremoto mai registrato nella storia ed ha generato uno che causò una devastazione diffusa della costa con una stima di circa 230.000 morti nei paesi in tutto il Golfo del Bengala e l’Oceano Indiano.
Maggio
4, 1998
  Una parte dell’isola di Yonaguni fu distrutta da un terremoto marino    
Maggio
22, 1960
1960 Valdivia earthquake L’epicentro è al largo della costa del centro-sud del Cile. 9.5 Questo è il più forte terremoto mai registrato (le prime registrazioni incominciarono nel 1900)
Dicembre
20, 1946
1946 Nankaido earthquake L’epicentro fu registrato al largo della costa meridionale della penisola di Kii e Shikoku, in Giappone. 8.1  
Dicembre  7, 1944 1944 Tōnankai earthquake L’epicentro si trova a circa 20 km al largo della costa della penisola di Shima in Giappone. 8.0  
Novembre 18, 1929 1929 Grand Banks earthquake L’epicentro è a Grand Banks, al largo della costa a sud di Terranova, nell’Oceano Atlantico 7.2  
Giugno
15, 1896
1896 Sanriku earthquake L’epicentro è al largo della costa nord-orientale Sanriku di Honshu, in Giappone. 8.5  
Aprile 4, 1771   L’epicentro avvenne presso Yaevama a Okinawa, Giappone 7.4  
Gennaio
26, 1700
1700 Cascadia earthquake L’epicentro fu al largo di Vancouver Island a nord della California. 9.0 Questo fu uno dei più grandi terremoti tramandati.
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mappa delle zone sismiche suddivise per livello di pericolosità, INGV

Esistono cause naturali che possono essere indotte da attività antropiche ?
Questo argomento è molto delicato e controverso, specialmente dopo il recente sisma di Amatrice. Lascio agli esperti di settore fare le proprie valutazioni. Di fatto  parliamo di una zona che per sua natura giace in un area altamente sismica (color rosso nella mappa dell’INGV). In tutti gli Appennini la presenza di faglie in movimento ha da sempre causato devastanti terremoti: dall’Irpinia dell’80 all’Aquila nel 2009 fino al più recente di Amatrice, Accumoli ed Arquata del Tronto (ma purtroppo non solo). I movimenti delle faglie causano periodicamente (e storicamente lo hanno sempre fatto) dei terremoti i cui effetti sul territorio sono pesanti da gestire. Se vogliamo gran parte dell’Italia ha questo problema essendo uno dei Paesi a maggiore rischio sismico del Mediterraneo.

Perché?
La sismicità della Penisola italiana è legata alla sua posizione geografica collocata nella zona di convergenza tra la zolla africana e quella eurasiatica e sottoposta a forti spinte compressive che causano l’accavallamento delle placche. Un fattore che sembrerebbe apparentemente solo geomorfologico e naturale ma, recentemente, sono state pubblicate delle evidenze scientifiche dalla rivista ‘Scientific American’ che rivelano che i terremoti possono essere causati anche da attività di fracking e da trivellazioni di petrolio e gas.

Maria Rita D’Orsogna, ricercatrice della California State University, che da anni segue tra gli Usa e l’Italia la problematica delle trivellazioni, ha rivelato a Adnkronos una serie di casi accertati in tutto il mondo dove le attività petrolifere furono collegate a movimenti tellurici attorno al sesto grado della scala Richter.

sismi fracking

Ad esempio, negli Stati Uniti molte aree sono state colpite da sciami sismici proprio nelle zone in cui veniva effettuato il fracking (Arkansas, Ohio, Oklahoma, Texas). La ricercatrice italiana ha specificato che non è detto che ad ogni trivellazione segua un attività sismica che possa sfociare in un terremoto ma, visto che non si può escludere questa possibilità, in un Paese come l’Italia, sismicamente molto attivo, sarebbe meglio andare cauti. A creare problemi non sono solo le trivellazioni in sé ma anche i pozzi di reiniezione, utilizzati per reiniettare ad alta pressione, nel sottosuolo, sostanze di scarico delle trivellazione andando ad interferire con gli equilibri sotterranei – aggiunge – “Sarebbe opportuno che la geologia si interrogasse sulla questione, per amore della conoscenza, visto che in Italia, a differenza di altri Paesi, non ci sono molti studi sulla sismicità indotta“. 

Un esempio per tutti il Royal Netherlands Meteorological Institute (Knmi) ha recentemente pubblicato un catalogo di casi di “terremoti indotti” causati dalla produzione di gas nel nord dell’Olanda con ben 688 eventi dal 1986 al 2011, di magnitudine massima 3.5 Richter, concentrati nella zona di Groningen, eventi con una magnitudine medio-bassa che hanno causato danni minori ma molte preoccupazioni alle popolazioni locali.  Dal 2003, il governo olandese, raccogliendo le legittime preoccupazioni dei propri cittadini, ha iniziato a richiedere studi preventivi di compatibilità e di rischio sismico per le aree interessate da ulteriori azioni trivellative.

E in Italia a che punto siamo, visto che si è data l’autorizzazione a esplorazioni in zone geologicamente instabili come nel canale di Sicilia?

 

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