La tettonica delle placche - Eugenio Carminati e Michele Lustrino Dipartimento di Scienze della Terra
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
La tettonica delle placche
Eugenio Carminati e Michele Lustrino
Dipartimento di Scienze della Terra
Sapienza Università di Roma
Cosa sappiamo della Terra
La propagazione
delle onde
sismiche
Sismografi e sismogrammi
L’interno della terra Frutto della differenziazione da una Terra primordiale fusa
Carminati Eugenio
Geologia II LITOSFERA oceanica Pacifico
30-90 km
Università di Roma “La Sapienza” densità 2,7-3,3 g/cm3
Mantello superiore
subduzione
Oceano Pacifico
MANTELLO INFERIORE Ande
1300°C densità 4-5 g/cm3
(silicati di magnesio)
Perovsk ite
Hawaii Sud
punto caldo America
2890 km alta velocità
3000°-4000°C
bassa velocità
astenosfera
olivina
spinello
400 km
NUCLEO
INTERNO SOLIDO
6371 km
6500°C
Subduzione densità13g/cm3
Marianne
670 km Atlantico
5150 km
NUCLEO ESTERNO LIQUIDO
leghe ferrose
bacino di
densità10-12 g/cm3
retroarco
LITOSFERA
continentale
densità 2,3-3,3 g/cm3
Asia Africa 70-200 km
Zagros Mar Rosso
La sismicità globale e i limiti di placca
Eventi registrati dal 1960 al 1990
L’anello di fuoco del Pacifico
Vulcanismo calcalino di
tipo prevalentemente
esplosivo
Le placche principali
I tre tipi di movimenti delle placche Margini divergenti Margini convergenti Margini trasformi
L’evoluzione della terra dal Triassico
I terremoti
Come si deformano le rocce? Deformazione Deformazione fragile duttile Temperature di transizione fragile Calcite: 200-250°C (elasticità-fratturazione)-duttile Quarzo: 300°C (comportamento viscoso) Plagioclasio: 300-400°C
Deformazioni duttili: le pieghe
Morcles Nappe, Swiss AlpsDeformazione fragile: i terremoti
Tokio, 1923 Chi-Chi, Taiwan, 1999
Chi-Chi, Taiwan, 1999Le cause dei terremoti
Poseidone, dio dei mari, è anche detto scuotitore della terra in
quanto genera i terremoti
Mitologia greca, sin dall’epoca Micenea
Otto possenti elefanti fanno da pilastri alla Terra; se e quando uno
di loro si stancava scuoteva la testa provocando il terremoto.
Mitologia Indu, sin dall’epoca Micenea
Le grandi catastrofi sono una voce paterna della bonta' di Dio, che ci
richiama al fine ultimo della nostra vita.
Roberto De Mattei, Vice presidente del CNR1906 SAN FRANCISCO
(magnitudo 7.8)
~ 4 m di scorrimento lungo 450 km della
faglia di San Andreas ~2500 morti,
~28,000 edifici distrutti (perloppiù dal
fuoco)
Ha catalizzato lattenzione sul fatto che ci
fosse una relazione tra terremoti e faglieStatua di Louis Agassiz (1807-1873; famoso geologo, di origine svizzera ma molto attivo negli stati uniti) dopo il terremoto di San Francisco del 1906
Perché le faglie?
Le rocce hanno
una resistenza
alla deformazione
limitata. Quando
le forze che
agiscono sulle
rocce la
superano, si
genera una faglia
Spesso, quando si è formata una faglia, la natura, che è pigra,
preferisce riutilizzarla per generare nuovi terremoti piuttosto che
svilupparne un’altra spendendo più energiaI tipi di faglie Normali Inverse Trascorrenti
Alcuni esempi di faglie El Salvador, faglie normali Dolomiti, faglia inversa Faglia inversa di Glarus, Alpi Svizzere Las-Vegas-Nevada, trascorrenza destra
Accumulo e rilascio di energia
accumulo
stick
slip
rilascio Modello
di energia Stick-slipIl piano di Wadati-Benioff e le zone di
subduzioneMagnitudo e tempo di ricorrenza
Stein & Wysession after IRISI terremoti più forti del XX e XXI secolo
1) Valdivia, Cile - magnitudo 9,5 - 22 maggio 1960
2) Stretto di Prince William, Alaska - magnitudo 9,2 - 28
marzo 1964
3) Sumatra, Indonesia - magnitudo 9,1 - 26 dicembre 2004
4) Kamchatka, Russia - magnitudo 9,0 - 4 novembre 1952
5) Sendai, Giappone - magnitudo 9,0 - 11 marzo 2011
6) Al largo della costa dell'Ecuador - magnitudo 8,8 - 31
gennaio 1906
7) Concepción, Cile - magnitudo 8,8 - 27 febbraio 2010
8) Isole Rat, Alaska - magnitudo 8,7 - 4 febbraio 1965
9) Sumatra, Indonesia - magnitudo 8,7 - 28 marzo 2005
10) Haiyuan, Cina - magnitudo 8,6 - 16 dicembre 1920
Fonte: USGSI terremoti più forti del XX e XXI secolo
1) Tangshan, Cina (1976) - 255.000 morti
2) Sumatra settentrionale, Indonesia (2004) - 227.898
morti (Tsunami)
3) Port-au-Prince, Haiti (2010) - 222.570 morti
4) Haiyuan, Cina (1920) - 200.000 morti
5) Qinghai, Cina (1927) - 200.000 morti
6) Kanto, Giappone (1923) - 143.000 morti
7) Messina e Reggio Calabria, Italia (1908) - 120.000
morti
8) Ashgabat, Turkmenistan (1948) - 110.000 morti
9) Sichuan orientale, Cina (2008) - 88.000 morti
10) Muzzarrafad, Pakistan e India (2005) - 86.000 morti
Fonte: USGSScuotimento del bedrock e di bacini sedimentari
1989 LOMA PRIETA,
Le case sono collassate nel
distretto Marina di San
Francisco a causa della
amplificazione dello
scuotimento per la presenza
di sedimenti a bassa velocità
di propagazione delle onde
sismiche
Stein & Wysession 2003Microzonazione sismica Consiste nella valutazione della pericolosità sismica locale attraverso l’individuazione di zone del territorio caratterizzate da comportamento sismico omogeneo; individua e caratterizza le zone stabili, le zone stabili suscettibili di amplificazione locale del moto sismico e le zone suscettibili di instabilità Crespellani et al., 2007
Frana indotta da terremoto a San Salvador (El Salvador)
Liquefazione Sand blows in New Madrid area (USGS)
Gli tsunami
I terremoti generano
altri terremoti?
Rottura sequenziale
lungo la faglia Anatolica
Come si spiega?
Con il trasferimento di
energia da un tratto
di faglia a quello
successivoAltre cause naturali dei terremoti?
Oltre alle interazioni tra placche litosferiche i terremoti
possono essere generati da:
• Attività vulcanica (generalmente di bassa magnitudo;
sono usati anche come indicatori della attività vulcanica)
• Maree
Terremoti indotti dall’uomo
1) Estrazione e pompaggio di fluidi (acqua e idrocarburi
2) Costruzione di dighe
3) Attività minerarie
4) Esplosioni nucleariI vulcani
Esistono almeno tre tipi di vulcani: I Vulcani di Fango
Esistono almeno tre tipi di vulcani: I Vulcani di Asfalto
Esistono almeno tre tipi di vulcani:
I Vulcani… veri
Apertura o rottura nella superficie terrestre che
permette al magma di fuoriuscire
Dimensioni?
da pochi m2a milioni di km2
Nuvola di cenere e gas
Età e durata?
Cratere esistono da 4.4 Ga e
Lava possono vivere da pochi
Condotto
giorni a milioni di anni
La loro forma?
Da quasi piatti a fianchi
molto inclinati
Camera
Magmatica Temperature?
Da 500°C a 1200°CE’ possibile classificare due tipi
principali di vulcani: Vulcani “grigi”
Vulcani “rossi”
Eruzione esplosiva (Papua)
Colata effusiva del Kilauea (Hawaii)
Flusso piroclastico (Sinabung Volcano)Velocità di risalita dei magmi?
~100 km/h ~0.02-4 km/h Zero
il magma non raggiunge la
superficie
1
cm
Solo il 10-20% del magma
raggiunge la superficieGenesi dei magmi per fusione del mantello
Curva di Temperatura
SOLIDUS
Curva di Solido Liquido
LIQUIDUS Inizio Fusione Tutto
Pressione
fusione completa liquido
Decompressione =
raffreddamento con Liquido
Inizio Fusione
fusione! fusione completa
Aumento di
Liquido
temperatura = fusione Tutto
solido Inizio Fusione
Aggiunta di volatili = fusione completa
fusioneQuanto magma viene prodotto ogni anno sulla Terra? Un quantitativo che potrebbe riempire 250-350 milioni di TIR… In fila farebbero 100 volte il giro dell’Equatore
~80% delll’attività magmatica lungo le dorsali oceaniche ~15% delll’attività magmatica lungo il Ring of Fire
Vulcanismo nelle dorsali medio oceaniche
Genesi dei magmi nelle dorsali
Curva di Temperatura
SOLIDUS
Curva di
LIQUIDUS Tutto
Pressione
liquido
Decompressione =
raffreddamento con
fusione!
Tutto
solidoVulcanismo nelle zone di subduzione
Isole Aleutine
Vulcano Osorno, ChileGenesi dei magmi nelle subduzioni
Curva di Temperatura
SOLIDUS
Curva di
LIQUIDUS Tutto
Pressione
liquido
Aggiunta di volatili =
fusione
Tutto
solidoIdratazione e deidratazione dello slab
Idratazione (della crosta e serpentinizzazione): 1) alla dorsale; 2) al trench
Deidratazione della crosta tra 60–75 km (eclogitizzazione)
Deidratazione del mantello serpentinizzato tra 110 e 130 km
Angibust et al., 2012Rilascio di volatili…
Tonnellate di CO2/giorno
Etna Solfatara >44mila
Ischia
Stromboli Pantelleria Ton/giorno!
Ustica
Vulcano
Colli Albani
Da: Inguaggiato et al., 2012, G3, doi:10.1029/2011GC003920Rilascio di volatili…
Tonnellate di CO2/giorno
Etna Solfatara >44mila
Ischia
Stromboli Pantelleria Ton/giorno!
Ustica
Vulcano
Colli Albani
In media le vetture di ultima generazione emettono 100 g CO2/km
44000000000g / 100g/km=CO2 rilasciata dopo ~440 milioni di km.
Ipotizzando che ogni auto percorra 30 km al giorno, la CO2 rilasciata dai
vulcani italiani è uguale a 440000000 km/30 km = CO2 rilasciata da circa
15Inguaggiato
Da: milioni etdial.,vetture (solo in Italia)
2012, G3, doi:10.1029/2011GC003920Sismicità e vulcanismo globale
Alcuni database interessanti
Terremoti nel mondo: file per google earth
http://earthquake.usgs.gov/learn/kml.php
Vulcani nel mondo: file per google earth
volcano.si.edu/ge/GVPWorldVolcanoes.kmlRischio sismico in Italia
I terremoti dell’area mediterranea Serpelloni et al., 2001
Alpi: Sismicità moderata; Appennino: un po’ di più
La regione mediterranea
Le subduzioni nel Mediterraneo
CentraleSismicità strumentale in Italia (1981-1997) http://iside.rm.ingv.it/ iside/standard/index.jsp http://csi.rm.ingv.it/
Terremoti storici http://emidius.mi.ingv.it/ CPTI15-DBMI15/
Sorgenti sismogenetiche Diss working group http://diss.rm.ingv.it/diss/
Mappa della pericolosità sismica in Italia
espressa in
termini di
accelerazione
massima del
suolo
con probabilità
di eccedenza del
10% in 50 anni
riferita a suoli
rigidi
INGV, 2004
http://esse1-gis.mi.ingv.it/Il terremoto del Friuli (1976)
Il terremoto dellAquila (2009)
Cosentino et al., 2010Il terremoto dell’Emilia (2012)
Tsunami lungo le coste italiane
Tinti et al., 2004Rischio vulcanico in Italia
Vulcani di fango in Italia
Generalmente in zone di compressione
Mefite di Ansanto
(Alta Irpinia) Fiumicino
Macalube
di Aragona
Associati a modeste emissioni
di gas (essenzialmente CH4)Vulcani di fango in Italia
Possono essere pericolosi!
27 settembre 2014
MacalubeVesuvio e Monte Somma
Monte Somma iniziale
Monte Somma attuale
(quel che resta…)
VesuvioImpronte di persone in fuga dal Vesuvio sulla cenere ancora soffice. 3800 anni fa, Eruzione di Avellino
…il tragitto delle ceneri….
Le ceneri possono essere un problema
Le ceneri vulcaniche possono agire
anche come fertilizzantiBordo della
caldera
~10 km
Caldera dei Colli AlbaniNon tutti i vulcani sono pericolosi allo stesso modo. Coefficiente di Rischio Vulcanico (CRV) CRV = Kt + VEI + log(numero popolazione) Kt = log (1/tempo trascorso dall’ultima eruzione) VEI = Volcanic Explosivity Index numero popolazione = Danni potenziali Scandone et al., 2016 (J. Volcanol. Geotherm. Res., 78, 2, doi 10.1007/s00445-015-0995-y
Classificazione dei vulcani esplosivi
VEI = Volcanic Explosivity Index
Volume
dei Tefra
(in m3)
Periodicità Giornaliera Settimanale Decine
di anni
Centinaia
di anni
Migliaia
di anni
Decine di migliaia di
anni
VEI 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Hawaiiana Vulcaniana Pliniana
Tipo di eruzione
StrombolianaCoefficiente di Rischio Vulcanico CRV = Kt + VEI + log (numero popolazione) Kt = log (1/tempo trascorso dall’ultima eruzione) Ultima eruzione Kt Almeno 1 tra 0 e 1 anni fa 0 Almeno 1 tra 1 e 10 anni fa -1 Almeno 1 tra 10 e 100 anni fa -2 Almeno 1 tra 100 e 1.000 anni fa -3 Almeno 1 tra 1.000 e 10.000 anni fa -4 Almeno 1 tra 10.000 e 100.000 anni fa -5 Almeno 1 tra 100.000 e 1.000.000 anni fa -6 Scandone et al., 2016 (J. Volcanol. Geotherm. Res., 78, 2, doi 10.1007/s00445-015-0995-y
CRV per i vulcani italiani: In teoria il massimo CRV è 17 (0+8+9). Il massimo CRV di vulcani attivi è 12-14. Vulcano Kt Max VEI log popolazione CRV Campi Flegrei -3 7 7 11 Vesuvio -2 6 6 10 Etna 0 5 5 10 Ischia -3 6 4 7 Pantelleria -3 6 4 7 Colli Albani -5 6 5 6 Stromboli 0 4 2 6 Lipari -4 4 4 4 Vulcano -3 4 3 4 Salina -5 4 3 2 Ferdinandea -3 3 0 0 Scandone et al., 2016 (J. Volcanol. Geotherm. Res., 78, 2, doi 10.1007/s00445-015-0995-y
Scandone et al., 2016 (J. Volcanol. Geotherm. Res., 78, 2, doi 10.1007/s00445-015-0995-y
Scandone et al., 2016 (J. Volcanol. Geotherm. Res., 78, 2, doi 10.1007/s00445-015-0995-y
I Campi Flegrei sono entrati in attività
anche in epoca storicaIl risultato maggiore di questa attività
è stata la formazione del Monte Nuovo
William Hamilton, Veduta dal
cratere del Monte NuovoMa la attività vulcanica dei campi Flegrei è
anche associata a lenti movimenti verticali:
Il bradisismo
dal greco bradiùs (lento) e seismòs (movimento)
Macellum o Tempio di Serapide, PozzuoliL’effetto del bradisismo sul Serapeo Le tre colonne che fanno parte del tempio presentano a circa m. 3.60 dalla base, e per una fascia di m. 2.70, una grossa quantità di fori praticati da molluschi marini (litodomi), a testimonianza di un lungo periodo di sommersione delle stesse e che si pensa sia durato dal II sec. a.C. al 1000 d.C..
La lunga fase di subsidenza
I movimenti verticali nell’area di Pozzuoli
Il bradisismo è positivo quando è diretto verso il basso, negativo nel caso opposto.
L'area di Pozzuoli è stata caratterizzata fino al 1968 da un fenomeno di bradisismo positivo, quindi sono seguiti due
periodi di inversione : il primo dal 1970 al 1972 con un innalzamento di 170 cm. ed il successivo dal 1982 al 1984
con un innalzamento di 182 cm.. Nella primavera del 1983 il sollevamento è stato accompagnato da una crisi sismica:
i terremoti avvenivano principalmente nella fascia costiera nei pressi di Pozzuoli. Molti edifici furono danneggiati dal
sisma, buona parte della popolazione fu costretta ad evacuare e fu fondato un nuovo quartiere di Pozzuoli a
Monteruscello. Dal 1984 è ripreso l'abbassamento che è tuttora in atto.
1969 1997Macedonio Melloni Osservatorio
Vesuviano
(1841)
Ferdinando IIPrimo sismografo
elettromagnetico (1856)
Luigi PalmieriOggi
Attività di monitoraggio nella zona di Pozzuoli
Stazioni GPS Stazioni Gravimetriche
Linee di livellazione geodetica Stazioni mareometricheGrazie per l’attenzione eugenio.carminati@uniroma1.it
Puoi anche leggere
