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Articolo pubblicato il 17-01-2005
di Piero Manetti,
Direttore dell'Istituto di Geoscienze e Georisorse del Cnr, Pisa.
Numero 11-12 - Anno 2
17 Gennaio 2005
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 La Dinamica dei Terremoti
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Geodinamica e terremoti
La distribuzione dei terremoti ha permesso agli studiosi di scienze della terra (geologi e geofisici) di disporre di uno degli elementi principali per sviluppare la teoria della tettonica a placche. Infatti la maggior parte dei terremoti che attualmente vengono registrati si concentrano lungo i limiti di placche, cioè lungo le zone dove esse collidono, si allontanano o scivolano l'una accanto all'altra (Fig 1-2-3).
Fig. 1. Distribuzione dei terremoti. La scala di colori sulla destra indica la loro profondità.
Fig. 2. Distribuzione delle principali placche sulla superficie terrestre. In nero sono riportati i limiti di placca, sia divergenti (Dorsali oceaniche), che convergenti (Linee continue). In rosso sono riportati i principali vulcani attivi.
Fig. 3. Sezione schematica mostrante i principali processi della tettonica a placche. In particolare, è evidenziato come le placche oceaniche, il cui limite è rappresentato dalle dorsali in estensione, subducono sotto margini continentali o gli archi insulari che rappresentano il bordo in compressione delle placche. La maggior parte dei vulcani attivi si formano sopra i piani di subduzione. Nella parte a destra, è mostrato come la risalita di astenosfera produce una separazione (rifting) di porzioni continentali, che daranno luogo successivamente ad altre distinte placche che potranno subire processi di oceanizzazione (es. il Mar Rosso).
Confrontando le due immagini, quella con la distribuzione delle placche principali e quella della distribuzione dei terremoti, risulta chiaramente che la maggiore frequenza dei terremoti si ha nelle zone di convergenza. Come esempi possiamo citare la placca oceanica come quella di Nazca che si immerge sotto il margine continentale sudamericano (Ande) o la placca pacifica e indo-australiana che si immergono rispettivamente sotto gli archi insulari delle Aleutine, del Giappone, del Tonga-Kermadec e dell'Indonesia.
Cos'è un terremoto
Un terremoto avviene quando rocce che vengono deformate si rompono all'improvviso lungo una faglia. Il punto in cui avviene la rottura è l'ipocentro del terremoto che può essere ubicato a profondità variabili all'interno della crosta oceanica o continentale. Lungo i margini di placche convergenti i terremoti possono raggiungere profondità fino a 700 Km. I terremoti avvengono generalmente lungo la parte superiore della litosfera che si immerge nel mantello formando una fascia che dà l'angolo di immersione della placca in subduzione.
Fig. 4. Schema illustrante i processi di convergenza di litosfera oceanica lungo un margine continentale. I terremoti poco profondi sul bordo continentale sono come quello avvenuto il 26 dicembre 2004 al largo dell'Isola di Sumatra. I Terremoti profondi (pallino Celeste) delimitano il piano di Benioff
La zona lungo la quale si formano i terremoti profondi è conosciuta come piano di Benioff dal nome dello studioso che per primo la descrisse. I terremoti lungo questo piano, essendo generati ad elevate profondità, non producono generalmente effetti distruttivi. Quelli che avvengono in superficie (vedi croci rosse in fig. 4), lungo il margine di placche convergenti, come nel caso del terremoto del 26 dicembre, sono tra i più violenti tra quelli finora registrati. Infatti tra i maggiori terremoti degli ultimi 100 anni (Fig. 5) la maggior parte si sono generati nello stesso ambiente geodinamico, cioè lungo i margini attivi in zone di convergenza tra placca oceanica e continentale.
Fig. 5. Posizione dei principali terremoti registrati 1. Chile, 1960 M 9.5; 2. Prince William Sound, Alaska 1964 M 9.2; 3. Andreanof Islands, Alaska 1957 M 9.1; 4. Kamchatka 1952 M 9.0; 5. Off the West Coast of Northern Sumatra 2004 M 9.0; 6. Off the Coast of Ecuador 1906 M 8.8; 7. Rat Islands, Alaska 1965 M 8.7; 8. Assam - Tibet 1950 M 8.6; 9. Kamchatka 1923 M 8.5; 10. Banda Sea, Indonesia 1938 M 8.5; 11. Kuril Islands 1963 M 8.5.
L'energia liberata da un terremoto si scarica nella maggior parte durante la scossa principale e successivamente durante le scosse secondarie (repliche) che interessano praticamente tutta la zona di rottura. Nell'ultimo terremoto di Sumatra, infatti alla scossa principale di magnitudo (M) di circa 9 è seguita una numerosa serie di repliche di M > 4 con una che ha raggiunto la M di 7.1 e che ha interessato una frattura lunga circa 1.200 km parallela alla zona dove la placca oceanica indo-australiana si immerge sotto la placca di Burma (Fig. 6).
Fig. 6. Epicentro del terremoto (stella) del 26 dicembre 2004 ed ubicazione delle repliche al 10 Gennaio 2005 (fonte USGS).
Ci sono legami tra i vari terremoti?
Su questo argomento esiste la quasi unanimità della comunità scientifica sulla non certa esistenza di relazione tra terremoti che si svolgono in varie parti del globo. C'è naturalmente uno stretto legame tra il terremoto principale e le sue repliche, talvolta anche molto forti, però non sembra esistere nessun legame per esempio tra il terremoto di Sumatra del 26 dicembre e quello delle isole Macquaire (a sud ovest della Nuova Zelanda) che è avvenuto tre giorni prima e che ha raggiunto M 8,3. Tra l'altro questo terremoto che è stato il secondo per M del 2004 è passato inosservato, salvo che per i sismologi, perché avvenuto in una zona praticamente inabitata senza generare danni o morti.
Dopo il terremoto di Sumatra molti si sono chiesti se c'era una relazione tra questi due terremoti; anche se è difficile dimostrare che questa relazione non esiste, tuttavia questi sono avvenuti a distanze maggiori di 4.000 km e in un contesto geodinamico e con meccanismi focali differenti.
Frequenza e previsione dei terremoti.
Con lo sviluppo delle reti sismiche per il rilevamento dei terremoti è stato stimato che ogni anno sulla terra avvengono almeno 1.300.000 terremoti di M >2. La maggior parte sono rilevabili solo dagli strumenti. Sulla terra almeno un terremoto all'anno (medie a partire dal 1900) ha una M maggiore di 8. La tabella del USGS (servizio geologico americano) ci dà una idea dell'attività sismica a livello mondiale.
Sempre dai dati dell'USGS risulta che in epoca storica ci sono stati almeno 21 terremoti che hanno prodotto più di 50.000 morti. Quello che ha prodotto più danni in termini di vite umane è avvenuto in Cina nel 1556 con più di 850.000 morti. Sempre in Cina nel 1976, in seguito ad un terremoto di magnitudo 7.5 sono decedute ufficialmente 250.000 persone anche se stime non ufficiali parlano di 655.000 morti.
Terremoti della stessa M in un contesto simile, cioè con una densità simile di popolazione hanno registrato decessi molto minori come per esempio per alcuni terremoti avvenuti in Giappone e California. Questo è dovuto essenzialmente alla qualità degli edifici che negli ultimi 50-80 anni sono stati costruiti secondo precise norme antisismiche a resistere a terremoti di elevata magnitudo. La comunità scientifica è naturalmente anche impegnata per ricercare parametri (fisici, chimici, sulla natura del terreno ecc.) capaci di prevedere terremoti. Le ricerche in questo campo sono molteplici e tra le altre occorre ricordare quelle basate sulle velocità di spostamento di blocchi lungo faglie attive, sul significato dell'emissione di onde elettromagnetiche e delle variazioni di parametri chimici in sorgenti prima di un evento sismico, sul calcolo delle probabilità che un evento sismico si ripeta dopo un certo periodo, sulla presenza di tremori o piccoli terremoti prima di scosse principali, ecc.
Attualmente gli studi sulle previsioni che vedono massicciamente impegnata la comunità scientifica non sembrano indicare risposte certe a breve periodo tali da poter essere utilizzate per avvertire la popolazione o i servizi di protezione civile.
Attualmente la strada più seguita per ridurre i danni generati da terremoti è quella di costruire edifici capaci di resistere alle sollecitazioni dei terremoti di massima intensità che hanno colpito un determinato territorio. Per gli edifici già costruiti si tratta di metterne a norma il massimo numero possibile cominciando naturalmente da quelli pubblici come scuole, ospedali, stazioni ferroviarie ecc. In Italia esistono poi numerose città con edifici per i quali un intervento di messa a norma richiede una particolare attenzione per il loro significato storico.
Le norme di edificabilità con criteri antisismici tuttavia possono non essere sufficienti se gli edifici vengono costruiti in zone franose o su terreni che subiscono fenomeni di liquefazione per le scosse sismiche. Infatti terremoti di forte intensità possono attivare movimenti di scivolamento lungo pendii come è per esempio avvenuto ripetutamente in Calabria e in varie zone dell'Appennino dove interi villaggi sono stati distrutti e abbandonati. Nel 1984 un terremoto colpì Città del Messico vi furono numerosi morti in seguito al crollo di edifici costruiti in una zona prosciugata di un lago. I sedimenti argillosi subirono un processo di liquefazione che determinò la caduta degli edifici nell'area dell'ex lago mentre gli edifici limitrofi subirono limitati danni.
Il terremoto di Messina generò uno tsunami?
Il terremoto di Messina e Reggio avvenne alle 4.20 della mattina del 28 dicembre del 1908. Ebbe una intensità massima di XI gradi della scala Mercalli e una M di 7.2. Gli effetti di questo terremoto furono devastanti nelle città di Messina e Reggio Calabria e in molti paesi della Calabria Meridionale. Una stima delle vittime parla di 60.000 morti a Messina e 12.000 morti a Reggio Calabria e nella sua provincia. Il terremoto generò un maremoto molto violento che causò circa 2.000 morti. Il maremoto colpì alcuni paesi lungo lo stretto con onde da 6 a 12 metri di altezza nella costa orientale della Sicilia a sud di Messina (da Galati a Giardini Naxos) e nella costa reggina (San Leo, Pellaro e Lazzaro) dove le onde raggiunsero 6-10 metri di altezza. Il maremoto generò un'onda che ebbe effetti devastanti nella zona vicina all'epicentro senza effetti rilevanti nelle coste più lontane. In generale terremoti di questa M, raramente producono danni o morti. Infatti secondo gli studiosi di maremoti, i terremoti con M tra 7.6-7.8 producono elevati danni e morti vicino all'epicentro. Solo quelli con M >7.9 generano onde che possono raggiungere località molto distanti dall'epicentro del terremoto specialmente quando avvengono in zone oceaniche. Nel caso del Mediterraneo, sia perché i terremoti raramente raggiungono M >7.6 sia perché le onde generate si spostano in un relativamente piccolo spazio rispetto a quello oceanico, i maremoti sono limitati alle zone limitrofe agli epicentri; interessando aree relativamente ristrette le onde raggiungono in breve tempo le coste. Per ridurre i danni in termini di vite umane in caso di maremoto occorre predisporre di un sistema di sorveglianza basato su sensori sottomarini, che in caso di forti terremoti registrano le variazioni di pressione o il formarsi delle onde di marea per avvertire in tempo reale la popolazione.
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Autore: Piero Manetti, Direttore dell'Istituto di Geoscienze e Georisorse del Cnr, Pisa.
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