ARGOMENTO: GEOLOGIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: sismi, tsunami, terremoti
Nascono negli abissi, nei movimenti tra le faglie
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 all’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 microsismici 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
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. 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.
con l’aumento della Scala Richter aumenta la severità di un terremoto Author: Webber (lavoro personale)File:Earthquake severity.jpg – Wikimedia Commons
In realtà le due scale indicano parametri diversi:
la scala Richter si riferisce all’energia del terremoto mentre la scala 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 e dalla quantità e tipologia degli edifici costruiti (se aderenti alle norme antisismiche).
Ciò significa che 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 la 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 che viene chiamata scala Richter.
Questa scala aveva però delle imprecisioni. L’analisi delle frequenze registrate dai sismografi dimostrò che le energie in gioco variavano a differenti frequenze. Questo portò, negli anni ’70, allo sviluppo di una nuova scala delle magnitudo da parte di due geologi, Kanamori e Hanks, chiamata Scala di Magnitudo del Momento Sismico o MSS (Mw) che forniva maggiori precisioni della precedente scala Richter. In parole semplici la magnitudo del momento sismico equivale al prodotto tra l’area di faglia, la dislocazione e resistenza delle rocce e rappresenta oggi la migliore stima della reale grandezza di un terremoto.
Tra le due scale (Richter e Kananori) possono quindi esistere delle differenze. Nei resoconti stampa sui terremoti spesso le due scale vengono confuse ed i valori sono spesso indicati come scala Richter.
Ecco svelata la differenza fra le scale, spesso confusa dai mass media, che non comporta nessuna informazione utile per i lettori, essendo di effettiva utilità 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. La superficie della Terra presenta delle 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. Immaginatevi delle zattere che galleggiano su del liquido più denso sottostante.
Sebbene l’astenosfera sia stata individuata con certezza sotto la crosta oceanica, questo non è avvenuto sotto la crosta continentale e si suppone possa trovarsi a profondità maggiori. Le zolle, muovendosi lentamente, possono distaccarsi (tensional stress) o convergere scivolando una sotto l’altra (compressional stress).
Nelle zone dove avviene uno shear stress, le placche possono muoversi in senso orizzontale ovvero 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 necessariamente un’attività sismica ma creare comunque delle rotture superficiali visibili.
le aree di confine delle placche tettoniche e e direzioni dei loro movimenti – wikipedia autore Fradeve11File:Plates tect2 it.svg – Wikimedia Commons
Nel caso di compressional stress, ovvero quando le placche si incontrano arrestandosi nel loro movimento, le forze accumulate nella spinta sfociano in un’attività di rottura violenta che rilascia una forte energia sismica. Questa zona di slittamento, che può essere orizzontale o verticale (o entrambe) viene chiamata epicentro. Questa 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 il 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, la cui altezza è in funzione della lunghezza e ampiezza del terremoto. Queste onde, avvicinandosi alle coste aumentano di energia e altezza provocando ingenti 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 dalla penisola Oshika di Tohoku e ipocentro ad una profondità di circa 30 km.
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, viaggiando nella zona di Sendai per 10 km nell’interno del litorale. 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.
Non solo edifici
Tra i danni più gravi vi sono anche quelli ai cavi sottomarini che possono creare 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 un grande terremoto scosse la costa orientale del Giappone, determinando numerosi guasti su cinque diversi cavi sottomarini; le stazioni di approdo dei cavi subirono in seguito 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 Mar Mediterraneo. Torneremo presto sull’argomento …
immagine in anteprima Mappa delle attività tettoniche e vulcaniche nell’ultimo milione di anni – fonte NASA – https://web.archive.org/web/20090530113305/http://denali.gsfc.nasa.gov/dtam/dtam/ Plate tectonics map – Tettonica delle placche – Wikipedia
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ammiraglio della Marina Militare Italiana (riserva), è laureato in Scienze Marittime della Difesa presso l’Università di Pisa ed in Scienze Politiche cum laude all’Università di Trieste. Analista di Maritime Security, collabora con numerosi Centri di studi e analisi geopolitici italiani ed internazionali. È docente di cartografia e geodesia applicata ai rilievi in mare presso l’I.S.S.D.. Nel 2019, ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia delle Scienze e Tecniche Subacquee per la divulgazione della cultura del mare. Fa parte del Comitato scientifico della Fondazione Atlantide e della Scuola internazionale Subacquei scientifici (ISSD – AIOSS).
