Terra inquieta

Il fenomeno sismico in Italia

Sabrina Mugnos

• Editore: Hoepli
• Anno: 2022
• ISBN:
  9788836006557
• Argomento: Scienze biologiche
• Categoria: Scienza generale

Un viaggio attraverso l'Italia per capire come e perché si verifichino i terremoti, manifestazione di vita del pianeta che si raffredda. L'attività sismica si concentra lungo i margini delle placche tettoniche in cui è suddivisa la superficie della Terra, dove le zolle interagiscono spezzandosi, accavallandosi o fagocitandosi. Nel volume l'autrice si sofferma anche sui risvolti degli episodi tellurici sul tessuto sociale, cioè sulla vulnerabilità di un territorio. Nel caso dell'Italia i maggiori fenomeni si registrano a ridosso delle Alpi Orientali e lungo la dorsale appenninica, in particolare nel tratto centro-meridionale. La descrizione chiara dei fenomeni sismici, dalle cause fino ai metodi di misurazione e prevenzione, è accompagnata da un vademecum delle poche ma importanti regole comportamentali da tenere a eventi in corso. Con prefazione di Francesca Bianco, direttrice dell'Osservatorio Vesuviano.

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Il terzo pianeta del Sistema Solare

Tanto tempo fa, in una galassia lontana lontana...

Ispirandoci all’incipit della saga di Guerre Stellari di George Lucas, la storia del nostro pianeta potrebbe cominciare proprio come titola il paragrafo.

L’apparente “vuoto” dell’universo è costellato di raggruppamenti di centinaia di miliardi di stelle chiamati galassie. Nel loro interno, le galassie ospitano anche nubi di gas e polveri in lenta rotazione che, a cose normali, se ne stanno buone e tranquille. Ma quando vengono agitate da una qualche perturbazione (come l’onda d’urto di un’esplosione stellare) cominciano a subire un processo di contrazione che ne fa aumentare la temperatura verso il centro, fino ad accendere una fornace nucleare: nasce una stella. Nel frattempo, anche il resto della nube è diventato incandescente, e dall’accrescimento progressivo di piccole disomogeneità prendono forma i pianeti e l’intero sistema planetario.

Ecco. Questo è ciò che pensiamo sia avvenuto nella nostra galassia, la Via Lattea, circa 4,6 miliardi di anni fa, quando vide la luce il Sistema Solare di cui la nostra Terra fa parte.

In principio, ogni pianeta, satellite e corpo minore era fluido e rovente. Poi, nel corso del tempo si sono raffreddati e solidificati, assumendo l’aspetto che vediamo oggi.

L’apparenza, però, può ingannare. Le immagini riprese dallo spazio ci mostrano il nostro bel pianeta come una placida sfera blu dalla geometria massiccia e perfetta. Eppure, una “fotografia strumentale” estrapolata dalla distribuzione delle masse superficiali (ovvero gravimetrica, cioè basata sull’andamento dell’accelerazione di gravità in superficie), la tradisce come un agglomerato bitorzoluto e per nulla accattivante, e se le acque non ne riempissero i vuoti assomiglierebbe ad una patata malandata.

L’interno, però, è tutt’altra cosa. Lì, vigono ordine e armonia. Il raffreddamento ha convogliato gli elementi più pesanti in profondità creando una struttura stratificata.

Se pensiamo a tale diversificazione in termini chimici, il nostro mondo potrebbe essere equiparato a un grande uovo, dove il tuorlo è rappresentato da un nucleo di ferro e nichel in parte solido e in parte liquido, l’albume dal mantello soprastante fatto di silicati di ferro e magnesio, e il sottile guscio dalla crosta, estremamente eterogenea. Radiografando il pianeta da un punto di vista meccanico, invece, la struttura che ne risulta può essere equiparata a quella di una cipolla (metafora ormai famosa e abusata da noi divulgatori scientifici), cioè a gusci concentrici. In quest’ottica, la sottile crosta – meno dell’1% della massa planetaria totale – ha una duplice natura. Quella più densa e sottile giace sotto gli oceani, variando il suo spessore dai 5 ai 15 chilometri, circa, ed è costituita da composti del silicio a base di ferro e magnesio. Quella dei continenti, invece, è dominata da silicati di calcio, alluminio, sodio e potassio, ed essendo più spessa e leggera può variare dai 50-70 km ai 100 sotto le grandi catene montuose come, per esempio, l’Himalaya. Sotto la crosta (a circa 8 km di profondità negli oceani e 30 per i continenti), una variazione di direzione e velocità delle onde sismiche svela la discontinuità di Mohorovicic, anticamera del mantello. Quest’ultimo è il guscio preponderante del pianeta, perché costituisce l’83% del suo volume e il 67% della sua massa. La sua temperatura varia dai 200°C (al confine con la crosta) ai 4000°C (nelle sue zone più interne), ed è fatto di miscele di silicati a base di ferro e magnesio compressi da una pressione che ne porta la densità fino a 3,3 gr/cm³. A 2900 chilometri di profondità la discontinuità di Gutemberg separa il mantello dal nucleo esterno, un anello di ferro e nichel allo stato fuso spesso 2200 chilometri la cui rotazione origina il campo magnetico terrestre. Infine, al centro del pianeta, sepolto ad oltre 5100 chilometri di profondità, domina un nucleo interno solido dal diametro di circa 1250 chilometri (poco più della lunghezza della nostra penisola). Anch’esso è fatto di una lega ferro-nichel con una prevalenza di ferro, denso 12-13 gr/cm³ e caldo intorno ai 5-6000°C. Un’enorme palla di metallo rovente quanto la superficie solare, che da sola rappresenta un terzo della massa planetaria.

Fig. 1.1. A sinistra, l’immagine del nostro pianeta così come si presenta ad occhio nudo. Sulla destra, la sua forma secondo l’"occhio gravimetrico".

Tutto questo calore è il lascito della creazione, ma anche il contributo del decadimento di una quantità non ben precisata di elementi radioattivi finiti nell’impasto primordiale.

A 6371 km di profondità siamo al centro della Terra, il leggendario e oscuro regno al quale hanno avuto accesso solo scrittori e sognatori. Già, perché allo stato attuale della nostra tecnologia ogni esplorazione reale ci è assolutamente preclusa. Sembrerebbe inverosimile che ci sia vietato coprire una distanza che in aereo percorreremmo in poche ore. Eppure è proprio così, poiché dirigendosi sottoterra pressione e temperatura aumentano al punto da rendere la roccia una muraglia impenetrabile per ogni mezzo (almeno per l’attuale tecnologia). Pertanto, tutto ciò che sappiamo sull’interno del nostro pianeta lo abbiamo ricavato in modo indiretto, studiando il comportamento delle onde sismiche generate sia da terremoti naturali sia da quelli indotti, che si propagano da un lato all’altro del globo. Queste perturbazioni, infatti, si muovono con diverse velocità e modalità a seconda del mezzo che attraversano, fornendo preziose informazioni sulla sua natura.

Fig. 1.2. La struttura della Terra, sia dal punto di vista chimico (a sinistra) sia meccanico (sopra). Gli strati di cui è composta sono separati da transizioni chiamate "discontinuità", svelate dal cambiamento di velocità e direzione delle onde sismiche.

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Come su un tapis-roulant

Un efficiente gioco a incastri

Abbiamo chiamato i primi 100-200 chilometri di spessore del pianeta litosfera, un guscio che abbraccia la crosta più una piccola fetta di mantello. Ma non si tratta di un blocco unico bensì di un bricolage di placche o zolle in continuo moto reciproco, generato dalle correnti calde che risalgono da uno strato plastico e duttile sul quale poggiano, chiamato astenosfera. Lentamente ma inesorabilmente, le zolle si aprono e poi collidono in vari modi, deformandosi, accavallandosi e fagocitandosi.

Il funzionamento della dinamica litosferica, detto tettonica delle placche o zolle, si deve all’intuizione del geologo tedesco Alfred Wegener all’inizio del secolo scorso. Le similitudini tra rocce, strutture e fossili osservati in Africa e nel Sudamerica lo portarono a concepire l’idea di un super-continente inizialmente integro, poi fratturatosi in parti più piccole andate alla deriva.

Nel tempo, altre scoperte gli diedero ragione e oggi siamo in possesso di un modello che spiega in modo soddisfacente gran parte dei processi geologici endogeni e, soprattutto, come e perché avviene l’attività sismica e vulcanica che si osserva in superficie.

Le placche si muovono a una velocità di qualche centimetro l’anno, variabile da luogo a luogo. Nel quotidiano è pochissimo, certo, ma nei milioni di anni si creano o chiudono mari e oceani e s’innalzano montagne, coi cambiamenti ambientali e climatici che ne conseguono.

La natura delle zolle condiziona il modo in cui interagiscono e, di conseguenza, il tipo di attività geologica che si manifesta. Due zolle continentali che s’incontrano, per esempio, di norma si deformano piegandosi ed accartocciandosi fino a innalzarsi come catene montuose. È il caso delle nostre Alpi, frutto della collisione del continente africano contro quello euroasiatico; oppure dell’Himalaya, conseguenza della migrazione del corno indiano, un tempo all’altezza del Madagascar e successivamente scontratosi col continente euroasiatico.

Se a fronteggiarsi sono due zolle oceaniche o una zolla oceanica e una continentale, invece, avviene il fenomeno della subduzione, cioè dell’inabissamento della placca più densa e sottile (che è quella oceanica o, comunque, la più esile se sono della stessa natura) al di sotto dell’antagonista. In queste circostanze, oltre all’attività sismica si crea anche quella vulcanica, dovuta alla fusione parziale del lembo roccioso che sprofonda nel mantello e alla sua successiva risalita sotto forma di magma (vedi mio libro precedente Vulcani, così il pianeta cambia pelle, Hoepli 2019). È il caso della Cordigliera delle Ande, in Sudamerica, della Catena delle Cascate del Nordamerica, delle Filippine, dell’Indonesia, del Giappone e di tante altre zone bordate o interamente formate da allineamenti di vulcani.

Naturalmente questo schema deve essere inteso come modello teorico generale, perché nella realtà le cose sono più complesse e ibride. Per esempio, se due placche continentali sono in direzione di collisione, può accadere che una porzione della crosta oceanica che rimane in mezzo si infletta e sprofondi nel mantello, mentre il resto può venire scollato e innalzato sulla cima delle future montagne, così come “sotto”, in fusione, possono finire anche lembi di crosta continentale.

Fig. 2.1. La superficie della Terra, per i primi 100-200 km, è frammentata in placche o zolle i cui movimenti reciproci danno origine all’attività sismica e vulcanica che osserviamo. In alto, una raffigurazione della loro dinamica: lungo i margini divergenti (la cui evoluzione sono le dorsali) si forma nuova crosta che si consuma nei margini compressivi dove si formano sistemi di fosse e vulcani o montagne.

Infine, ci sono placche che si lambiscono soltanto, strofinandosi con un movimento che chiamiamo trascorrente. L’esempio più eclatante sono quella nordamericana e pacifica nel tratto della celebre faglia di Sant’Andrea, dove scorrono l’una accanto all’altra alla velocità di circa 5 cm l’anno.

Così si spacca la superficie terrestre

Il continuo movimento delle placche e la loro reciproca interazione le sottopongono a giganteschi sforzi. Tuttavia, essendo a piccola scala eterogenee, quindi con caratteristiche fisico-chimiche di varia natura, rispondono alle tensioni in modo diverso. Se queste ultime avvengono in modo graduale e le rocce sono sufficientemente plastiche, allora possono semplicemente deformarsi formando pieghe di varie fogge, dimensioni ed estensione.

Al contrario, se la risposta della roccia è più rigida allora l’energia non viene dissipata ma accumulata fino a quando non viene superato il limite di rottura. A quel punto si formano fratture (diaclasi) che, quando dislocano due blocchi, si chiamano faglie.

Fig. 2.2. Quando la roccia è s...