fenomeni endogeni - Istituto Pontano

TERREMOTI
E
VULCANI
ALCUNI FENOMENI FISICI CHE
SERVONO AL NOSTRO PIANETA COME
MECCANISMI DI SFOGO DELLE ENORMI
ENERGIE CHE SI TROVANO NEL
NOSTRO PIANETA.

TERREMOTI
Movimento brusco e rapido che
si manifesta sulla superficie
terrestre con una serie di
scosse dovute alle onde
sismiche originatesi in un punto
più o meno profondo della
crosta terrestre o del mantello
dove è avvenuta un'improvvisa
rottura.

IPOCENTRO
L'ipocentro è il punto all'interno della Terra
dove ha inizio la fratturazione e lo scorrimento
dei blocchi rocciosi. La rottura provoca il
rilascio dell'energia accumulata. In superficie,
in corrispondenza dell'ipocentro si trova
l'epicentro.

EPICENTRO
Di solito queste rotture, ed i conseguenti
spostamenti, si hanno lungo linee preferenziali
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

DEFORMAZIONI
PLASTICHE E RIGIDE
Le deformazioni di tipo plastico sono quelle che
modificano la forma, e a volte la struttura della
roccia, ma senza che questa subisca delle rotture.
Questo processo quindi "piega" le rocce, un po'
come si piega una barra di ferro. È questo tipo di
deformazione che da vita al fenomeno delle pieghe.
Tutti i tipi di roccia possono essere interessati da
pieghe, ma i risultati di tali piegamenti si notano
più facilmente in rocce sedimentarie che per la
loro particolare geometria costituita da strati
sovrapposti aiutano l'osservatore ad individuare
l'andamento curvilineo della deformazione (vedi
figura in alto a sinistra).

Piega sinforme coricata
Dyfed, Galles.

PIEGHE
La struttura base di una piega è composta dai fianchi che unendosi
formano la cerniera; la retta che passa lungo la cerniera è
chiamata asse della piega ed individua l'immersione della piega
stessa (l'insieme degli assi di una piega costituisce il piano assiale.
Dalla disposizione dei fianchi si può risalire all'entità dello sforzo
che ha formato la piega; infatti un piccolo sforzo darà vita a
pieghe quasi piatte con i fianchi molto aperti (piega lieve), ma più
lo sforzo applicato è grande e più i fianchi della piega saranno
vicini, cosi si passa da pieghe lievi, a pieghe aperte, chiuse,
strette ed isoclinali nelle quali i fianchi della piega sono paralleli.
Le pieghe in cui gli strati sono incurvati verso l'alto si dicono
sinclinali, mentre quelle con gli strati verso il basso sono chiamate
anticlinali (dipendendo sull'età degli strati che si trovano nel
nucleo della piega, si distinguono anche le anticlinali sinformi e le
sinclinali sinformi). Accanto uno schema che illustra l'immersione
degli assi delle pieghe.

P
I
E
G
H
E

LA DEFORMAZIONE
ELASTICA
La deformazione elastica è quel genere di
deformazione attraverso il quale la materia si
deforma solo nel momento della spinta e quando
questa viene meno torna nel suo stato iniziale
senza aver subito alcuna modificazione. Questo
tipo di deformazione in realtà si osserva
raramente in natura poiché noi vediamo e
studiamo i risultati della deformazione e non
mentre questa avviene, inoltre materiali
completamente elastici non esistono in natura.

DURANTE UN TERREMOTO
Se sei in casa... Mettiti al riparo sotto un tavolo per proteggerti dalla caduta di
calcinacci o con le spalle poggiate contro le pareti portanti. Non percorrere le
scale. Non uscire dall'edificio, potrebbero cadere vetri, calcinacci, cornicioni. Non
usare l'ascensore Stai lontano dalle finestre e dalle pentole sul fuoco.
Se sei a scuola... Mettiti sotto un banco. Cerca di fare coraggio a chi ti sta vicino.
Non correre fuori dell'edificio. Ricordati delle informazioni ricevute quando in
classe avete affrontato l'argomento protezione civile Se sei allo stadio, cinema,
tra la folla.... Stai calmo e non muoverti, soprattutto, non cercare di
scappare. Ricordati che il maggior pericolo è rappresentato dal panico. Se ti trovi
immerso nella folla che scappa, stringi le braccia davanti allo stomaco per
garantirti il respiro e proteggere la cassa toracica.
Dopo la scossa... Se incontri persone in preda a crisi di paura o leggermente ferite,
ciechi, handicappati, innanzitutto contatta le strutture di protezione civile, poi
cerca di consolare le persone più bisognose. Collabora attivamente con le forze
preposte all'emergenza. Riferisci loro ogni notizia certa di incendi, crolli e persone
ferite. Non usare inutilmente il telefono; le linee telefoniche devono essere
utilizzate solo da chi ha bisogno di un'ambulanza o dei Vigili del Fuoco.

I TERREMOTI SONO
DIVISI
GENERALMENTE IN
TRE TIPI DIVERSI

Terremoti d’assestamento: se una
cavità sotterranea sprofonda
improvvisamente può provocare
delle scosse d’assestamento talvolta
assai violente, ma in un’area assai
limitata;

Terremoti d’origine vulcanica:
anch’essi possono provocare effetti
catastrofici che precedono e
accompagnano le eruzioni
vulcaniche.

Terremoti d’origine Tettonica: sono i
più temibili, a causa delle vaste aree
che interessano. Si verificano per
assestamento della crosta terrestre
dove non è ancora stato raggiunto un
equilibrio tra i vari punti della terra.

LE PLACCHE
Fino all'inizio del novecento i geologi erano convinti che i
continenti e i bacini oceanici fossero forme stabili e
immobili della superficie terrestre, ma nel corso degli
ultimi decenni una grande quantità di nuove informazioni e
dati ha contribuito a mutare radicalmente la nostra
interpretazione circa l'attività della Terra e i conseguenti
fenomeni che osserviamo sulla sua superficie (vulcani,
terremoti ecc…). Adesso interpretiamo la crosta non più
rigida ma anzi formata da circa 20 zolle, o placche, di cui
le maggiori sono sei: quella africana, quella euroasiatica,
quella pacifica, la zolla nordamericana, quella
dell'sudamericana e infine quella antartica.

Tutte queste placche poggiano sul mantello, che non è un
substrato rigido e quindi permette un certo movimento alle
zolle. L'idea che i continenti, in particolare il Sud America e
l'Africa si potessero fare coincidere a formare un unico
continente, era già stata fatta presente nel 1858 da Antonio
Pellegrini ma senza nessuna base scientifica se non il fatto
che le coste di queste due placche potevano coincidere in
modo quasi perfetto. Ma si deve al metereologo Alfred
Wegener il merito di presentare l'idea della deriva dei
continenti (1915) accompagnata da una serie di prove ed
osservazioni; ipotizzò che un tempo fosse esistito un
suprecontinente, che chiamò Pangea, e questo circa 200
milioni di anni fa avesse iniziato a frammentarsi in pezzi più
piccoli che sono andati alla "deriva" verso le posizioni attuali.

COME SI FA A MISURARE
I TERREMOTI?
Per superare questo problema si usa il sismografo. Un sismografo è uno
strumento formato da un rotolo di carta e di un "pennino" che scrive
sulla carta sul rotolo. Il trucco è che il pennino è tenuto sospeso da una
molla che fa mantenere al pennino la stessa posizione, mentre 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 questo.

Grazie a questi strumenti, e agli stessi terremoti, gli esperti
possono studiare l'interno del pianeta e vedere cosa c'è al di
sotto della crosta sulla quale viviamo (infatti non si può
sapere nulla direttamente visto che nessuno è mai andato nel
centro della terra e anche le più moderne tecniche di
perforazione petrolifera non consentono di andare a
profondità maggiori di 10- 15 Km, e si è anche potuto
dividere l'interno della terra in varie parti come la crosta, il
mantello e il nucleo

QUALI SONO LE SCALE
PER MISURARE I
TERREMOTI?

SCALA MERCALLI
1° grado : strumentale – registrata solo dai sismografi
2° grado : leggerissima – avvertita solo da persone particolarmente sensibili
3° grado : leggera – avvertita da persone a riposo, soprattutto ai piani alti
4° grado : mediocre – avvertita anche camminando, oscillazione di oggetti
appesi
5° grado : forte – risveglio di persone che dormono, suono di campane, cadute
di oggetti
6° grado : molto forte – lievi danni agli edifici, oscillano gli alberi
7° grado : fortissima – allarme generale, crepe nei muri, caduta di intonaci
8° grado : rovinosa – caduta di camini, gravi danni agli edifici
9° grado : disastrosa – crollo di alcuni edifici, rottura di condutture, crepe nel
terreno
10° grado : disastrosissima – crollo di molti edifici, rotaie piegate, grandi
crepacci nel suolo, frane
11° grado : catastrofica – pochi edifici superstiti, ponti distrutti, tutti i servizi
(ferrovie, condutture, cavidotti) fuori uso, grandi frane, inondazioni
12° grado : grande catastrofe – distruzione totale, oggetti scagliati in aria,
sollevamenti ed abbassamenti del suolo ad onde

SCALA RICHTER
Tale scala non ha divisioni in gradi, limiti inferiori, (se non
strumentali) e superiori. La valutazione dell'energia
liberata da un sisma è associata ad un indice, detto
magnitudo, che si ottiene rapportando il logaritmo
decimale dell'ampiezza massima di una scossa e il
logaritmo di una scossa campione. Lo zero della scala
equivale ad una energia liberata pari a 105 Joule. Il
massimo valore registrato, è stato di magnitudo 8.6
equivalente all'energia di 1018 J.

SCALA ESI 2007
Un gruppo di geologi e sismologi italianI, composto da
ricercatori del Cnr, Apat e Università dell’Insubria, ha
messo a punto un metodo di classificazione dei sismi
basato sugli effetti ambientali, che potrebbe far
risparmiare migliaia di vite umane e miliardi di euro di
danni Si chiama ESI 2007 (Environmental Seismic
Intensity Scale) ed è una nuova scala di intensità sismica
basata sugli effetti che i terremoti producono
sull'ambiente e non solo su edifici e infrastrutture. Uno
strumento che consente una migliore conoscenza e
valutazione dei sismi e che può essere utilizzato nel
prevenire e mitigare gli effetti da questi causati
sull'ambiente, predisponendo più accurate pianificazioni
territoriali, con la prospettiva di ridurre le perdite umane
e la riduzione del danno economico. La scala ESI 2007,
costituita da 12 gradi di intensità, analoghi a quelli delle
scale tradizionali, si basa invece esclusivamente sugli
effetti indotti sull'ambiente fisico.

LA STORIA DEI VULCANI
C'è un'isola piccola piccola pochi chilometri a nord della
Sicilia che ha dato il nome a tutti i vulcani del mondo:
l'isola di VULCANO. Secondo gli antichi greci era su
quest'isola che il Dio Vulcano abitava e lavorava nella
sua mitica fucina. L'isola di Vulcano fa parte di uno
degli arcipelaghi più spettacolari del pianeta:
L'arcipelago delle isole Eolie. Un arcipelago formato da
sette distinte isole vulcaniche : Alicudi, Filicudi,
Panarea, Lipari, Salina, Stromboli e Vulcano.

MAGMA
Un vulcano è la via attraverso la quale il materiale fuso,
chiamato magma, dall'interno della Terra arriva in
superficie, trabocca all'esterno e si faffedda formando
la roccia effusiva chiamata generalmente lava. Nel
corso di tale movimento porzioni di magma possono
rimanere intrappolate entro la crosta e non
raggiungere mai la superficie. In questo caso si
raffreddano e formano roccia solida all'interno della
crosta stessa, dando origine alle rocce plutoniche o
intrusive. Se queste porzioni intrusive sono di grandi
dimensioni prendono il nome di batoliti.

OGNI TIPO DI
FUORIUSCITA DEL
MAGMA PORTA A
DIVERSE ERUZIONI

ERUZIONI
Tra i fattori che determinano la natura di
un'eruzione, quelli principali sono: la
composizione chimica del magma, la sua
temperatura e la quantità di gas disciolti in
esso. I primi due controllano principalmente la
mobilità del flusso di magma, chiamata più
precisamente viscosità; quanto più questo è
viscoso tanto maggiore è la sua difficoltà a
muoversi e scorrere. Una delle differenze
composizionali che più determinano differenti
viscosità e quindi differenti tipi di eruzioni è la
quantità di silice

I MAGMI DI
DIFFERENZIANO IN DUE
GRANDI CATEGORIE:

QUELLI POVERI
Quelli poveri di silice (detti anche basici)
che danno origine alle rocce mafiche,
come il basalto, costituite per circa il
50% di silice.

QUELLI RICCHI
Quelli ricchi di silice (detti acidi),
contenenti oltre il 70% di silice, che
danno origine alle rocce sialiche, come i
graniti e il loro corrispettivo effusivo le
rioliti.

VULCANO ERUZIONE ATTIVITA' MAGMA
Hawaiiana Effusiva Fluido
Stromboliana Mista Semi-fluido
Vulcaniana Mista Viscoso
Peleana Esplosiva
Molto
viscoso

La scala VEI
•E’ molto difficile assegnare una magnitudine a
un'eruzione in modo quantitativo. Walker (1980)
suggerì che occorrono 5 parametri per definire
adeguatamente la natura o la dimensione di
un'eruzione esplosiva:
•Magnitudine di massa, è la massa totale del
materiale eruttato.
•Intensità , è la ragione a cui il magma è espulso
(massa/tempo).
• Potere dispersivo, è l'area su cui si distribuiscono
i prodotti vulcanici o è correlata all'altezza della
colonna eruttiva.
•Violenza , è una misura dell'energia cinetica liberata
durante le esplosioni, correlata alla capacità dei
frammenti lanciati,
•Potenziale distruttivo, è una misura dell'estensione
della distruzione di edificazioni, terre coltivabili o
vegetazione, prodotta da un'eruzione.

•Nel 1957 e nel 1963 si propose di
estendere le scale di volume a una scala di
Magnitudine di energia , basata sulla
relazione di proporzionalità diretta tra la
massa del materiale emesso, il suo volume
o l'energia liberata. Recentemente, Una
misura della dimensione delle eruzioni che
combina alcuni dei parametri anteriori (in
base alla disponibilità di informazioni), è l'
indice di esplosività vulcanica, VEI
(Newhall o Self, 1982). Alle eruzioni
storiche viene assegnato un numero dallo 0
all'8. I numeri VEI corrispondono alle
seguenti caratteristiche di eruzione:

VEI Altezza della
nube
Volume dei
materiali
espulsi
Classificazione Esempio
0 < 100 m 1000 m 3 Hawaiana Kilauea
1 100 m - 1 km 10.000 m3 Hawaiana/
Stromboliana
Stromboli
2 1 - 5 km 1.000.000 m3 Stromboliana/
Vulcaniana
Galeras, 1992
3 3 - 15 km 10.000.000 m3 Vulcaniana Ruiz, 1985
4 10 - 25 km 100.000.0000
m 3
Vulcaniana/
Pliniana
Galunggung, 1982
5 > 25 km 1 km 3 Pliniana St. Helens, 1981
6 > 25 km 10 km3 Pliniana/
Ultra-Pliniana
Krakatau, 1883
7 > 25 km 100 km3 Ultra-Pliniana Tambora, 1815
8 > 25 km 1000 km 3 Ultra-Pliniana Yellowstone/
Toba/Campi Flegrei

VULCANI A SCUDO
Vulcani a scudo si formano da eruzioni effusive con colate di
lava molto fluida; hanno in pianta una forma allargata e
fianchi poco inclinati (in generale fra 2° e 10°, raramente più
di 15°).
Il nome deriva dal fatto che i vulcani a scudo sono
grossolanamente rotondi, presentano spesso un piccolo cono
al centro e coni laterali che li fanno somigliare a scudi
borchiati di antichi guerrieri.
Le dimensioni di un vulcano a scudo possono variare di
molto e la struttura tende a ingrandirsi e a cambiare forma
per l'accumulo di lave emesse alla sommità o lungo i fianchi.
Alcuni piccoli vulcani a scudo sono formati da una sola
eruzione, ma anche quelli grandi possono derivare da una
sola eruzione molto prolungata nel tempo. I vulcani a scudo
più estesi si formano per la sovrapposizione di incessanti
colate di lave basaltiche.

VULCANI A STRATO-
VULCANO
Quando un vulcano è formato dalla sovrapposizione di prodotti eruttati sia da eruzioni
esplosive che da eruzioni effusive, viene chiamato strato-vulcano (o vulcano
composito).
I fianchi di questi vulcani hanno pendii molto ripidi e non è raro individuare i resti di
precedenti crateri parzialmente distrutti dalle fasi esplosive più intense. Le
dimensioni sono spesso rilevanti, ma inferiori a quelle dei vulcani a scudo.
In Italia i migliori esempi sono rappresentati dall'Etna (3210 m s.l.m. e una base di 40
km) e dal Vesuvio, mentre tra i più grandi del mondo vi è il Fujiyama, in Giappone,
alto 3700 m s.l.m. e con un diametro basale di 30 km. Di dimensioni più o meno
simili sono i vulcani Shasta e Rainier nella catena Cascade negli Stati Uniti e
Popocatépetl e Orizaba in Messico.
Gli strato-vulcani si accrescono per la sovrapposizione di prodotti emessi
prevalentemente da un cratere centrale, anche se i loro fianchi sono spesso segnati da
conetti eruttivi laterali.
I coni laterali sono considerati indicatori di una lunga attività. Infatti, man mano che il
vulcano si accresce, diventa sempre più difficile per il magma giungere allo sbocco
sommitale e la pressione nel tratto inferiore del condotto diventa così alta da
fratturare il cono e iniettare il magma lateralmente.

La posizione dei coni laterali e il loro progressivo spostamento indicano
l'andamento delle fratture che si sono prodotte nel cono principale.
Quando le eruzioni avvengono da un condotto centrale, la forma dei
vulcani compositi è molto vicina a quella di un cono. Se il condotto è
costituito da una fessura come, ad esempio, il vulcano Hekla in Islanda, o
se il punto di emissione si sposta lungo una frattura, il vulcano assume una
forma allungata. Se il condotto principale si sposta con il tempo in
maniera irregolare, anche la forma del vulcano diventa irregolare, come
nel caso dell'Etna.
L'alternarsi di eruzioni effusive e esplosive su uno stesso vulcano, talvolta
senza determinanti variazioni nella composizione del magma come nel
caso del Vesuvio, è probabilmente favorito dalla chiusura del condotto
principale per l'accumulo di magma viscoso.
La pressione del magma e del gas sotto un condotto ostruito può crescere
fino a provocare un'eruzione esplosiva. Le fasi esplosive tendono a
distruggere la parte sommitale del vulcano e ad allargare il condotto,
ripristinando le condizioni favorevoli per una successiva attività di tipo
effusivo.

VULCANI ITALIANI
I vulcani italiani attivi sono quelli siciliani (Isole Eolie,
Etna e Canale di Sicilia) e quelli campani (Vesuvio,
Campi Flegrei e Ischia). I termini per stabilire se un
vulcano inattivo deve essere considerato
definitavamente spento o meno non sono molto precisi
essendo i tempi di un vulcano, e in generale i tempi
geologici, troppo lunghi per l'osservazione umana.
Ritenere che un vulcano non tornerà in attività richiede
una certa cautela, dal momento che si conoscono
vulcani i cui periodi di riposo si sono protratti per
molte centinaia di anni.