Terremoti e vulcani
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I TERREMOTI
Un terremoto, o sisma, è un'improvvisa vibrazione del terreno prodotta da una brusca
liberazione di energia che si propaga in tutte le direzioni (come una sfera) sotto forma di onde.
Cos'è questa energia?
L’energia del terremoto è energia elastica, liberata
dalla roccia, che si trasforma in energia
meccanica.
Come si produce questa energia?
Se una porzione di roccia inizia a deformarsi in un
primo momento cerca di resistere accumulando
energia elastica. Quando le forze che causano la
deformazione diventano eccessive, la roccia si
spezza e si ha un brusco spostamento delle due
parti; l'energia accumulata durante la deformazione viene liberata sottoforma di energia
meccanica.
Il punto in cui si verifica la frattura o lo spostamento che genera il terremoto si chiama
ipocentro; il punto corrispondente sulla superficie lungo la verticale si chiama epicentro.
Dove si disperde questa energia e come si propaga?
Di solito queste rotture, ed i conseguenti spostamenti, si hanno lungo linee preferenziali
chiamate faglie.
L’energia liberata si disperde nel terreno, dall'ipocentro in tutte le direzioni, in forma di onde (in
parte anche sotto forma di calore) che si dividono in onde P, onde S e onde L.
Le onde P (primarie o longitudinali) viaggiano alla velocità di 18000-36000 km/h; comprimono
e rilasciano il terreno lungo la loro direzione di propagazione. Provocano oscillazioni orizzontali
di compressione e rarefazione del terreno dette, anche, scosse ondulatorie1.
Le onde S ( secondarie o trasversali) si propagano orizzontalmente alla velocità di 14000-29000
km/h, ma fanno muovere il terreno verticalmente e non possono viaggiare nei liquidi2
1
2
Le onde P sono simili alle a quelle provocate da una molla che viene, alternativamente, compressa e allungata.
Le onde S sono simili a quelle di una corda che legata da una parte viene fatta oscillare.
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Le onde L (lunghe o terziarie) si trasmettono orizzontalmente in superficie alla velocità di circa
12000 km/h e producono oscillazioni orizzontali del terreno in direzione perpendicolare a quella
di propagazione. Le onde lunghe arrivano per ultime, ma sono quelle che provocano i danni
peggiori.
Come si scarica l’energia?
L’energia di solito si scarica con una forte scossa principale, per lo più preceduta da piccole
scosse premonitorie (dette foreshocks) e seguita da una serie di numerosissime scosse dette
repliche. Ma qualche volta i terremoti si possono manifestare direttamente con la scossa
principale e sono i più pericolosi.
Come si misurano le onde sismiche?
Per misurare le onde sismiche si usa il sismografo. Il sismografo è uno strumento formato da un
rotolo di carta e un "pennino" che scrive sulla carta. Il pennino è tenuto sospeso da una molla
che lo mantiene nella stessa posizione.
Durante il terremoto il rotolo di carta andrà
su e giù seguendo i movimenti del terreno; il
pennino sta più o meno nella stessa posizione
perché la molla, a cui è attaccato, assorbe i
movimenti del terreno e non li trasmette a
Fig. 7
questo.
Fig. 5-6
Cosa sono le faglie?
Una faglia è una frattura nel terreno,
profonda anche vari chilometri, lungo la quale avvengono i movimenti del terreno. Infatti una
faglia non è altro che una linea di minore resistenza della roccia sottoposta a pressioni e quindi
la rottura avviene sempre lungo questa linea.
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Maremoto
Se l'epicentro è sui fondali marini, le onde sismiche si propagano nell’acqua e provocano la
formazione di onde che avvicinandosi verso la costa alla velocità di 500-1000 km/h diventano
sempre più alte raggiungendo anche 30-40 metri. Si parla di maremoto (chiamato anche
tsunami).
Bradisismo
Il bradisismo è un fenomeno che si
manifesta con un lento spostamento
verticale della crosta terrestre. Questo
fenomeno provoca modifiche della linea del
litorale. Il fenomeno si definisce bradisismo
positivo, se la costa si abbassa e il mare;
bradisismo negativo, se la costa si alza e il
mare retrocede. In Italia il fenomeno del
bradisismo è presente soprattutto il
Campania nell'area dei Campi Flegrei.
Fig. 8
http://www.geologia.com/area_raga/terremoti/terremoti.html
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I VULCANI
I vulcani sono fratture della crosta terrestre dalle quali fuoriesce in modo discontinuo materiale
fuso, chiamato magma. Il magma
si raffredda formando la roccia
effusiva chiamata lava.
A volte il magma si ferma entro la
crosta terrestre e, raffreddandosi
lentamente, da origine alle rocce
plutoniche o intrusive. Se le rocce
intrusive occupano grandi spazi
prendono il nome di batoliti (dal
Greco βαθύς = esteso + λίθος =
pietra)
Struttura di un vulcano
http://it.wikipedia.org/wiki/Rocce_intrusive
Un vulcano è formato da:
•
•
•
una camera magmatica, è un deposito temporaneo
sotto la superficie terrestre in cui il magma si
raccoglie e vi rimane per un periodo di tempo
variabile; quando la camera si svuota in seguito ad
una eruzione, il vulcano può collassare e dar vita ad
una caldera (Alcune caldere ospitano dei laghi,
esempio il lago Bolsena e lago di Bracciano). Le
camere magmatiche si trovano tra i 10 e i 50 km.
Cratere, è la depressione circolare al vertice di un
cono vulcanico. Alcuni crateri di vulcani spenti
ospitano dei laghi (Lago Albano e lago di Nemi,
Lago di Vico, …)
Camino vulcanico, condotto vulcanico che collega la
camera magmatica con la superficie terrestre.
Cratere del Vesuvio
Caldera
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Classificazione dei vulcani
In base al tipo di eruzione posso essere:
• lineari, se la lava eruttata proviene da fessure della crosta, in corrispondenza, ad
esempio, di una dorsale oceanica, dove i margini delle placche si allontanano;
• centrali, se si ha un camino centrale; sono frequenti lungo i margini convergenti delle
placche, in corrispondenza di aree orogeneticamente attive.
In base alla struttura dell’apparato
vulcanico si hanno:
•
vulcani a cono, se si
sviluppano in prossimità di un
condotto circolare dal quale
fuoriesce
direttamente
il
materiale eruttato (Stromboli e
Vesuvio).
•
vulcani a scudo o hawaiani,
che hanno edifici molto estesi
con una base larga anche
centinaia di chilometri e
versanti poco ripidi. Sono
caratterizzate
da
grandi
eruzioni di magma molto
fluido.
Vulcani hawaiani
• Vulcani
a
strato
o
Stromboliani con eruzioni debolmente esplosive e pulsanti: la lava ristagna nel cratere
solidificando, ma quando la pressione del gas è sufficiente, si ha un´esplosione che
scaglia detriti solidi che andranno a costruire l'edificio vulcanico.
• vulcaniano, con lave molto viscose ed eruzioni esplosive: si levano colonne di gas, ceneri
e lapilli a forma di fungo; esempio il Vesuvio.
• peleano, si tratta dei vulcani
più
catastrofici:
possono
restare quiescenti per tempi
lunghissimi,
e,
quando
esplodono, rovesciano verso
valle una nube ardente ad
elevatissima velocità che non
lascia via di scampo. Il nome di
questi vulcani si deve al
vulcano La Pelée nell'isola della
Martinica, che ne 1902 causò
la morte di 30000 persone del
capoluogo Saint Pierre, tutti i
suoi abitanti.
• I plateau, vulcani lineari, sono
Selciato del Gigante. Questa superficie, formata da circa 40.000
immensi tavolati costituiti dalla colonne di basalto, è il risultato di una antica eruzione vulcanica
sovrapposizione di strati di nella contea di Antrim. Le colonne sono con sei, con quattro, cinque,
sette e otto lati.
eruzioni successive.
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Vulcano Stromboliano
Vulcano Peleano
Tipo vulcaniano
In base alla loro attività possono essere: attivi, quiescenti e spenti.
• attivi, attualmente in eruzione o che lo sono stati fino a tempi recenti e che possono
riprendere l’eruzione in qualsiasi momento;
• quiescenti, non danno segni di attività eruttiva da tempi abbastanza lunghi da essere
considerati non pericolosi. Ii vulcani quiescenti possono però emettere gas o vapori,
come il Vesuvio, in Campania;
• spenti, se non manifestano alcuna attività da molti secoli, come quelli laziali, i cui crateri
sono occupati da laghi (laghi di Bolsena, di Vico, di Bracciano, di Albano e di Nemi).
Materiali emessi dai vulcani
I materiali emessi dai vulcani sono:
• Lava, rocce allo stato solido
• Piroclasti, prodotti vulcanici solidi emessi nel corso delle eruzioni esplosive. I piroclasti
hanno nomi diversi a seconda della loro origine e delle loro dimensioni: ceneri (Ø
inferiore ai 2 mm), lapilli (Ø compreso fra i 64 e i 2 mm), bombe (Ø superiore ai 64 mm).
• Gas disciolti nel magma: vapore acqueo (H2O), l´anidride carbonica (CO2), l´anidride
solforosa (SO2), l´acido cloridrico (HCl), l´acido solfidrico (H2S), idrogeno (H2), il metano
(CH4)...
Composizione dei magmi
La composizione dipende dalla percentuale di silice (SiO2) che contengono. I magmi sono
classificati in:
• acidi: contengono più del 65% di SiO2, hanno un´alta viscosità e per questo raramente
riescono ad emergere all´esterno, e si solidificano nelle profondità dando origine a
plutoni. Se fuoriescono sono responsabili di fenomeni esplosivi.
• neutri: contengono fra il 52 e il 65% di SiO2, sono detti andesitici e hanno caratteristiche
intermedie fra i magmi acidi e quelli basici.
Terremoti e vulcani
•
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basici: contengono meno del 52% di SiO2, sono ricchi di silicati di magnesio e ferro,
hanno una bassa viscosità, scorrono velocemente e rilasciano in modo ´tranquillo´ i gas
disciolti; la loro emissione non è accompagnata da fenomeni esplosivi.
Distribuzione dei vulcani
I vulcani sono distribuiti principalmente lungo i margini delle zolle e soprattutto lungo i margini
di subduzione. Alcuni invece si possono trovare lontani da questi margini attivi, come quelli
dell'arcipelago delle Hawaii, che
sono associate agli hot spots ,
fessurazioni
della
crosta
attraverso le quali il magma
risale direttamente dal mantello.
Infatti dal mantello possono
salire masse di magma, a forma
più o meno colonnare, che
"perforano" la crosta dando
origine a un vulcano. Questa
colonna di magma rimane fissa
perché è creata da un punto più
caldo del mantello profondo. E'
la zolla sovrastante che si muove
sopra questo punto caldo facendo apparire una serie di vulcani più o meno allineati (fig. 5).
Uno stesso punto caldo ha dato origine, in passato, a una lunghissima serie di vulcani, più o meno allineati, diventati
oggi spenti e sottomarini, che si estende dalle Hawaii alle Aleutine per oltre 5000 km.
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Vulcanesimo secondario
•
Geyser sono getti di acqua bollente e vapore acqueo a carattere intermittente, dovuti al
surriscaldamento dell´acqua freatica a contatto con una zona ad alta temperatura;
•
•
le sorgenti termali sono sorgenti di acqua freatica che sgorga ad alta temperatura.
Solfatara sono emissione di vapore acqueo, anidride carbonica, idrogeno solforato. Sono
manifestazioni legate a vulcani in stato di quiescenza o prossimi all'estinzione.
Soffioni sono getti naturali di gas, soprattutto di vapor d'acqua accompagnato da
anidride carbonica, ammoniaca, acido solfidrico, acido borico, gas nobili, che escono da
fessure del suolo a una temperatura di
120-210 °C e a una pressione di 1-6
atmosfere. I soffioni sono manifestazioni
legate a masse magmatiche profonde in
via di consolidamento.
Fumarole sono emissioni di gas dal
terreno fessurato, sono presenti anche
dopo molto tempo dalla cessazione
dell’attività eruttiva.
Bradisismi
sono
movimenti
di
innalzamento o di abbassamento
verticali
del
suolo
dovuti
all’assestamento
di
una
camera
magmatica che non giace a grande
profondità; molto conosciuti sono i
bradisismi di Pozzuoli.
•
•
•
