Faglie e terremoti – SCHEDA INSEGNANTE

Faglie e terremoti – SCHEDA INSEGNANTE
1. DESCRIZIONE
Si tratta di costruire un modello di faglia per condurre
una riflessione sulla teoria elastica dei terremoti
connessa alla tettonica delle placche.
2. INFORMAZIONI GENERALI
I terremoti si verificano in genere lungo i margini che
separano le placche litosferiche o crostali. La crosta
terrestre (che è il guscio più esterno della Terra e
costituisce la superficie del pianeta) è infatti composta
da diverse grandi placche che sono in lento ma
costante movimento reciproco. Questo movimento
sottopone le rocce delle placche principalmente lungo
i loro margini a degli sforzi, che cumulandosi portano
alla rottura delle rocce e alla generazione dei
terremoti.
Il confine tra due placche è costituito da un margine
lungo il quale le due parti si muovono in modo diverso:
allontanandosi una dall’altra (margine distensivo costruttivo); avvicinandosi l’una all’altra (margine
compressivo - distruttivo); scorrendo l’una di fianco
all’altra (margine trasforme).
Il movimento tra le placche genera numerose fratture
della roccia chiamate faglie, che si formano per il
comportamento fragile delle rocce sottoposte ad uno
sforzo, che le deforma oltre il limite di rottura: quando
il limite di resistenza delle rocce agli sforzi viene
superato, esse si rompono liberando l’energia che
avevano accumulato (terremoto), i due blocchi di
roccia che vengono così a separarsi vengono dislocati
reciprocamente durante il terremoto e tale movimento
genera una serie di onde sismiche che si propagano
all’interno della roccia (onde di volume, P e S) e sulla
superficie terrestre (onde di superficie, Rayleigh e
Love).
A seconda del movimento relativo tra i due blocchi di
faglia, e similmente ai margini di placca, si
distinguono: a) faglie normali o dirette, sono faglie
distensive che allontanano due punti della superficie
terrestre posti sui due blocchi; b) faglie inverse, sono
faglie compressive che avvicinano due punti della
superficie terrestre posti sui due blocchi; c) faglie
trascorrenti (destre o sinistre), i due punti si muovono
relativamente verso destra o sinistra. In natura le
faglie possono avere anche movimenti intermedi tra
queste tre classi di faglie..
Nella presente scheda si vuol riflettere su tali concetti
costruendo dei semplici modelli di faglia: i blocchi di
polistirolo rappresentano la roccia fratturata; le
superfici di contatto tra i blocchi rappresentano i piani
di faglia. Il velcro applicato lungo le superfici di
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contatto tra i blocchi rappresenta l’attrito che
impedisce alle porzioni di roccia di scorrere facilmente
le une rispetto alle altre. Non sarà necessario parlare
di “placche tettoniche” se non al termine
dell’esperienza:
questo
laboratorio
risulta
particolarmente utile proprio come introduzione alla
tettonica delle placche.
3. TEMPI
2 x 50’
4. MATERIALI
alcuni blocchi di polistirolo (dimensioni indicative 7 x 7
x 20 cm), colori acrilici, velcro e spilli, adesivo
5. PROCEDURA
1.
si preparano dei blocchi di polistirolo identici e si
dipingono con i colori acrilici a strati, come nelle
fotografie allegate; una prima coppia di blocchi verrà
utilizzata per simulare una faglia trascorrente; due
altri blocchi vengono tagliati trasversalmente in modo
da simulare faglie dirette e faglie inverse; si completa
con il colore anche lungo le superfici di taglio;
2.
si applica il velcro adesivo lungo le
superfici di taglio dei blocchi di polistirolo e lo
si fissa con lunghi spilli.
6. IMPLEMENTAZIONI
Dopo aver predisposto le tre situazioni di faglia diretta,
corrispondente
ad
un
contesto
di
margine
distensivo/costruttivo, faglia inversa per il margine
distruttivo/compressivo, faglia trascorrente per il
margine trascorrente, si chiede ai ragazzi di cercare di
muovere le coppie di blocchi reciprocamente, molto
dolcemente; durante questa fase viene immagazzinata
una
piccola
quantità
di
energia,
finché
improvvisamente il velcro cede permettendo un veloce
rilascio di energia.
Nelle foto seguenti vengono indicati le tre situazioni
1.faglia trascorrente - transforme (le frecce indicano
direzione e verso del movimento reciproco dei due
blocchi)
Questa attività è stata realizzata da Cristiana Bianchi per ICLEEN.
Eccetto dove diversamente specificato, i contenuti di questa scheda sono rilasciati sotto Licenza Creative Commons Attribuzione 3.0 Italia.
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Faglie e terremoti – SCHEDA INSEGNANTE
2.
faglia diretta - situazione distensiva margine costruttivo
3. faglia inversa - situazione convergente - margine
distruttivo
La riflessione viene introdotta chiedendo agli studenti
che cosa si è voluto simulare con questo laboratorio: i
blocchi di polistirolo rappresentano porzioni della
crosta terrestre, mentre le superfici di contatto
rappresentano delle fratture; non è necessario parlare
già di placche tettoniche se tale argomento non è stato
ancora affrontato; a questo punto gli studenti
sicuramente hanno compreso che il movimento
improvviso tra i blocchi simula il terremoto; la
discussione prosegue su quanto osservato, con
particolare attenzione per l'energia elastica, che viene
dapprima immagazzinata e quindi improvvisamente
liberata lungo le superfici di contatto tra i blocchi.
Le conclusioni a cui pervenire nella discussione sono le
seguenti: un terremoto o sisma è un movimento
improvviso del terreno: esso si verifica grazie
all'elasticità delle rocce che si caricano come molle e
ad un certo punto si rompono lungo delle superfici
chiamate faglie, con una brusca liberazione di energia.
In alcuni casi, il movimento è talmente debole che solo
gli strumenti riescono a rilevarlo; in altri casi, la
violenza di questo movimento è fortemente distruttiva.
Una porzione di roccia inizia a deformarsi accumulando
grandi quantità di energia elastica, e offrendo una
certa resistenza, che cambia a seconda del tipo di
roccia. Ma quando le forze di resistenza della roccia
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vengono superate da quelle che le deformano, allora la
roccia si rompe in modo imprevedibile e si ha un
brusco spostamento delle due parti che rilasciano
l'energia che avevano accumulato durante la
deformazione e ritornano in uno stato di nuovo
equilibrio. La rottura ed i conseguenti spostamenti, si
ha lungo delle superfici chiamate faglie, e il punto
preciso da cui si propaga il terremoto è detto
ipocentro, mentre lo stesso punto, portato in verticale
sulla superficie terrestre, si chiama epicentro. Una
faglia è sostanzialmente una frattura nel terreno,
profonda anche vari chilometri, lungo la quale
avvengono i movimenti del terreno perché si tratta di
una superficie
di minore resistenza della roccia
sottoposta a pressioni e quindi la rottura avviene
sempre lungo questa superficie.
La magnitudo dei terremoti, cioè l’energia che viene rilasciata
e che viene misurata strumentalmente con i sismometri, è
proporzionale alla dimensione delle faglie e all’entità del
movimento sul piano di faglia stesso. Ad esempio il recente
terremoto che il 6 Aprile 2009 ha colpito L’Aquila ha avuto
una magnitudo pari a 6,3 e la faglia era una frattura lunga
circa 18 km e larga circa 12 km (immaginiamo la faglia come
un rettangolo), mentre il movimento in profondità è stato di
poco inferiore ad un metro.
9. BIBLIOGRAFIA
- pagina con animazioni di geologia strutturale (in
lingua italiana)
http://geologia.com/simulatio/strutturale.html
- pagina con chiara spiegazione sui terremoti (in lingua
italiana)
http://geologia.com/area_raga/terremoti/terremoti.h
tml
- animazione di faglie transformi (in lingua inglese)
http://www.wwnorton.com/college/geo/egeo2/conte
nt/animations/2_4.htm
- animazione di margine convergente (in lingua inglese)
http://www.wwnorton.com/college/geo/egeo2/conte
nt/animations/2_5.htm
- animazioni di rifting (in lingua inglese)
http://www.wwnorton.com/college/geo/egeo2/conte
nt/animations/2_7.htm
Questa attività è stata realizzata da Cristiana Bianchi per ICLEEN.
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