Il terremoto


La Terra è un sistema dinamico ed in continua evoluzione, composto al suo interno da rocce disomogenee per pressione, temperatura, densità e caratteristiche dei materiali. Questa elevata disomogeneità interna provoca lo sviluppo di forze negli strati più superficiali, che tendono a riequilibrare il sistema spingendo le masse rocciose le une contro le altre, deformandole. I terremoti sono un’espressione e una conseguenza di questa continua evoluzione, che avviene in centinaia di migliaia e, in alcuni casi, di milioni di anni. Nel corso della storia, i sismi hanno spesso condizionato la vita di intere comunità e le vicende di vaste aree geografiche. L’Italia, in particolare, è un Paese ad elevata sismicità, per la frequenza e la forza dei terremoti che hanno interessato il suo territorio e di cui conosciamo gli effetti grazie alle testimonianze scritte lasciate da numerosi testimoni oculari nel corso dei secoli, che hanno permesso di ricostruire la sua storia sismica.

Il terremoto si manifesta come un rapido e violento scuotimento del terreno e avviene in modo inaspettato, senza preavviso. Dura pochissimo, ma le sue conseguenze, in termini di vittime, danni materiali e popolazione coinvolta, sono spesso drammatiche.

All’interno della Terra, solo gli strati più superficiali, crosta e mantello superiore, sono sede di attività sismica. L’involucro solido della superficie del pianeta, la litosfera, è composto da placche (dette anche zolle), che si spostano, si urtano, si incuneano e premono le une contro le altre. I movimenti delle zolle determinano in profondità condizioni di sforzo e di accumulo di energia. Quando lo sforzo a cui sono sottoposte le rocce supera il loro limite di resistenza, esse si rompono formando profonde spaccature chiamate faglie, l’energia accumulata si libera e avviene il terremoto.
L’energia liberata viaggia attraverso la terra sotto forma di onde, che, giunte in superficie, si manifestano come movimenti rapidi del terreno che investono le persone, le costruzioni e tutto il territorio con effetti più o meno severi.

Un terremoto, soprattutto se forte, è caratterizzato da una sequenza di scosse chiamate periodo sismico, che talvolta precedono e quasi sempre seguono la scossa principale.
Le oscillazioni provocate dal passaggio delle onde sismiche determinano spinte orizzontali sulle costruzioni, provocando gravi danni o addirittura il crollo se esse non sono costruite con criteri antisismici. Il terremoto, inoltre, genera effetti indotti o secondari, come frane, maremoti, liquefazione dei terreni, incendi, a volte più dannosi dello scuotimento stesso. A parità di distanza dalla faglia in cui si è generato il terremoto (ipocentro), inoltre, lo scuotimento degli edifici non è sempre uguale, ma dipende dalle condizioni locali del territorio, in particolare dal tipo di terreni in superficie e dalla forma del paesaggio.

Per definire la forza di un terremoto vengono utilizzate due grandezze differenti: la magnitudo e l’intensità macrosismica.
La magnitudo è l’unità di misura che permette di esprimere l’energia rilasciata dal terremoto attraverso un valore numerico della scala Richter.
L’intensità macrosismica è l’unità di misura degli effetti provocati da un terremoto e viene espressa attraverso i gradi della scala Mercalli.
Per calcolare la magnitudo è necessario registrare il terremoto con uno strumento chiamato sismometro, che registra le oscillazioni del terreno durante una scossa sismica anche a grandissima distanza dall’ipocentro. L’intensità macrosismica, invece, viene attribuita in ciascun luogo in cui si è risentito il terremoto, dopo avere osservato gli effetti della scossa sull’uomo, sulle costruzioni e sull’ambiente. Sono quindi grandezze diverse e non confrontabili.


Gli effetti indotti

Gli effetti di un terremoto sull’ambiente possono essere distinti in diretti, ovvero quelli che comportano la deformazione del suolo nella faglia che ha originato il sisma (fagliazione superficiale) e secondari, ossia quelli non direttamente causati dal movimento della faglia, ma indotti dalla propagazione delle onde sismiche a distanza dall’area sorgente, dall’ipocentro (frane, liquefazione e tsunami). I terremoti, infatti, producono delle onde elastiche che si propagano facendo “vibrare” i terreni che attraversano, e possono indurre delle variazioni permanenti nel paesaggio attraverso l’innesco di fenomeni franosi. Lo scuotimento durante i terremoti, inoltre, può anche determinare un improvviso aumento della pressione dell’acqua con conseguente perdita di resistenza del terreno, dando luogo a fenomeni di liquefazione. Tali eventi sono del tutto simili a ciò che accade nelle “sabbie mobili”: le costruzioni fondate su tali terreni subiscono uno sprofondamento o un pauroso ribaltamento.  

Da Kramer, 1996 – Terremoto di Niigata(Giappone), 1964. Liquefazione dei terreni di fondazione 

 Un altro effetto indotto dal terremoto è lo tsunami, o maremoto, che significa "onda di porto" e indica tutti quei fenomeni ondosi così violenti da sconvolgere le acque all'interno dei porti. Le cause più frequenti degli tsunami sono i terremoti con sorgente sottomarina, ma possono essere generati anche da eruzioni vulcaniche o frane sottomarine. Un terremoto sul fondo del mare genera uno tsunami a causa del movimento lungo la faglia; questo improvviso movimento produce un'onda che si avvicina alla costa a gran velocità (fino a 800 km/h), aumentando la sua altezza (fino a 20 m) in corrispondenza dei fondali poco profondi. In Italia, i maremoti più distruttivi di questo secolo sono avvenuti in occasione del terremoto in Calabria del 1783 e a Messina del 1908.

Fonte: Press & Siever, 1994

In occasione di un terremoto, gli effetti che si osservano in superficie variano da un luogo ad un altro anche entro distanze molto piccole, non giustificabili con la lontananza dalla sorgente (ipocentro) e con le modalità di propagazione delle onde sismiche. Gli effetti che provoca un’onda sulle costruzioni, infatti, sono influenzati, oltre che dalla qualità delle costruzioni, anche dalle caratteristiche geologiche e morfologiche locali, come lo spessore dei terreni superficiali, la presenza di aree dissestate, la successione dei terreni, i versanti ripidi, ecc. L’insieme di tali caratteristiche costituisce il quadro delle “condizioni locali al sito”, determinanti per il tipo e l’entità degli effetti provocati da un terremoto (risposta sismica).

In generale si osserva uno scuotimento più forte (amplificazione) nelle aree caratterizzate da una copertura di terreni soffici (ovvero, depositi recenti costituiti da alluvioni fluviali o lacustri), piuttosto che su roccia compatta. Inoltre, le onde sismiche sono onde elastiche che provocano l’oscillazione delle particelle di terreno con frequenze (numero di oscillazioni nell’unità di tempo) variabili. Le frequenze delle onde sismiche dipendono non solo dalle caratteristiche geologiche dei terreni, ma anche dalla morfologia della superficie che incontrano, un po’ come accade per le onde sonore che subiscono, in certe condizioni, fenomeni di eco.
Se si verifica una oscillazione di intensità tale da entrare in risonanza con un edificio (ovvero sostanzialmente tale da fare eco con esso), si possono verificare danni molto gravi o il crollo dell’edificio stesso.
Questo è il motivo per cui si osservano spesso danni maggiori sugli edifici posti in cima a rilievi, lungo orli di scarpata, ma anche in quelle aree dove sono a contatto terreni con caratteristiche diverse di risposta sismica (terreni rigidi a contatto con terreni soffici).

Gli effetti che provoca un terremoto dipendono naturalmente anche dalle modalità con cui l’uomo è intervenuto sul territorio e dalla qualità delle sue costruzioni. Può accadere che, di due edifici sottoposti alla stessa scossa di terremoto, uno possa crollare ed un altro rimanere quasi intatto. È per questo che il primo, e fondamentale, strumento di prevenzione sismica è l’adozione di severi criteri antisismici per le nuove costruzioni ed il rafforzamento delle costruzioni esistenti.


Misurare la forza di un terremoto: intensità e magnitudo

Gli effetti dannosi che genera un terremoto sono legati alla presenza dell’uomo, delle sue costruzioni, del suo mondo. In sua assenza, lo scuotimento non provocherebbe alcun danno. Proprio l’osservazione degli effetti è stato il primo metodo utilizzato per classificare la forza di un terremoto.

Fu il sismologo italiano Giuseppe Mercalli ad elaborare nel 1902 l’idea già avuta da altri prima di lui, di classificare gli effetti che un terremoto provoca sull’uomo, sulle costruzioni e sull’ambiente, suddividendoli in 12 gradi di intensità: la scala Mercalli, che costituì poi la base per le successive scale macrosismiche.

L’intensità macrosismica, cosiddetta perché classifica gli effetti macroscopici, più evidenti di un terremoto, è massima nella zona epicentrale, mentre diminuisce con la distanza dall’epicentro. Tale diminuzione non è però regolare come ci si potrebbe aspettare, perché gli effetti dipendono non solo dalle caratteristiche dell’onda sismica, ma anche e soprattutto da quelle del terreno che l’onda incontra in superficie e dalle caratteristiche delle costruzioni. L’intensità non può quindi essere considerata una misura oggettiva della grandezza del terremoto, poiché è legata al luogo che si considera (area urbana, area rurale) e ai modi con i quali l’uomo ha occupato il territorio e vi ha costruito.

Nel 1935 il sismologo americano Charles Richter introdusse una modalità oggettiva di misura del terremoto. Prendendo come spunto il metodo utilizzato per definire la grandezza delle stelle, basato sull’osservazione della loro luminosità, egli definì la magnitudo di un terremoto, un valore calcolabile a partire dalle registrazioni degli strumenti sismici e correlabile con l’energia associata all’evento.
Un valore dunque unico, riferito all’ipocentro, indipendente dalle modalità di propagazione e dalle caratteristiche del territorio coinvolto, che non ha una diretta corrispondenza con ciò che si prova o si osserva durante la scossa.
La magnitudo, calcolata attraverso una relazione che lega l’ampiezza del sismogramma con la distanza dall’epicentro, è una grandezza logaritmica, cioè ad una variazione di un’unità corrisponde uno spostamento del pennino, e quindi del terreno, 10 volte maggiore ed equivale ad un terremoto 30 volte più grande.
L’energia di un terremoto di magnitudo 7.0, simile a quello di Reggio Calabria e Messina del 1908, è quasi 1000 volte più grande di quella di un terremoto di magnitudo 5.0. La massima magnitudo sino ad oggi attribuita ad un evento sismico è 9.0 (Sud Est Asiatico, 26 dicembre 2004).