Come si formano i terremoti, come vengono misurati e cosa spiega la tettonica delle placche

I terremoti sono una parte ordinaria del comportamento del guscio esterno della Terra, non un'anomalia casuale o imprevedibile. Secondo l'United States Geological Survey (USGS), la crosta terrestre è divisa in grandi pezzi, chiamati placche tettoniche, che si muovono lentamente, si scorrono l'una accanto all'altra e si scontrano. La maggior parte dei terremoti si verifica lungo le faglie – linee di frattura nella roccia – situate ai margini o in prossimità dei confini tra queste placche.

Cosa accade effettivamente nel sottosuolo

L'USGS descrive il processo come un meccanismo a tre fasi noto come rimbalzo elastico. In primo luogo, quando le placche tettoniche si muovono, i bordi ruvidi e irregolari di una faglia rimangono bloccati l'uno contro l'altro anche se il resto della placca continua a muoversi, quindi lo stress e l'energia si accumulano nella roccia circostante. In secondo luogo, una volta che la forza accumulata finalmente supera l'attrito che mantiene i bordi della faglia insieme, la roccia scivola improvvisamente. In terzo luogo, l'energia immagazzinata viene rilasciata verso l'esterno come onde sismiche, che scuotono il terreno – il terremoto che le persone sentono.

L'attività sismica spesso si verifica in sequenze. L'USGS nota che tremori minori chiamati foreshock possono precedere uno shock principale più grande, sebbene siano identificati come foreshock solo retrospettivamente, e che gli aftershock – terremoti minori seguenti lo shock principale – possono continuare per settimane, mesi o addirittura anni. Nonostante questa comprensione della meccanica, l'USGS afferma chiaramente che gli scienziati non possono prevedere quando si verificherà un terremoto, anche nelle aree dove sanno che i terremoti sono probabili.

Tre tipi di margini di placca, tre tipi di terremoti

Le placche tettoniche interagiscono in tre modi distinti, e ognuno produce uno schema di terremoto diverso, secondo l'NOAA Ocean Exploration e l'USGS. Ai margini divergenti, le placche si separano e il magma sale per formare nuova crosta oceanica; i terremoti sono comuni lì, con la Dorsale medio-atlantica come esempio. Ai margini convergenti, le placche si scontrano – una spesso scivola sotto l'altra – producendo forti terremoti insieme a catene montuose, fosse abissali e catene vulcaniche, uno schema visibile intorno all'Anello di fuoco del Pacifico. Ai margini trasformi, le placche si scorrono l'una accanto all'altra di lato senza creare o distruggere crosta, generando terremoti attraverso l'attrito; la faglia di San Andreas della California è l'esempio standard.

Come i sismologi registrano e misurano un terremoto

I terremoti vengono rilevati attraverso una rete sismografica globale, in cui ogni stazione misura il movimento del suolo nel suo sito, spiega l'USGS. Lo strumento principale è un sismometro – tipicamente un pendolo o una massa montata su una molla – alloggiato in un sismografo che registra le vibrazioni mentre la roccia scivola e l'energia si irradia verso l'esterno in onde dall'epicentro.

I sismologi distinguono tra due misurazioni separate. La magnitudo descrive l'ampiezza del terremoto alla sua fonte ed è lo stesso numero indipendentemente da dove viene misurato. L'intensità, misurata sulla Scala di intensità di Mercalli modificata, descrive lo scuotimento e il danno avvertito in una posizione specifica, che cambia a seconda della distanza dalla fonte e dalle condizioni locali del suolo.

Scala Richter versus magnitudo momento

La scala di magnitudo di cui la maggior parte delle persone ha sentito parlare – la scala Richter – è stata sviluppata da Charles Richter negli anni '30 per misurare i terremoti nel Sud della California utilizzando stazioni sismografiche nelle vicinanze; era tecnicamente nota come ML, per 'magnitudo locale', secondo l'USGS. Misura il più grande spostamento, o ampiezza, registrato su uno specifico strumento chiamato sismografo Wood-Anderson.

Con l'espansione delle reti sismografiche a livello mondiale, i ricercatori hanno scoperto che il metodo di Richter era valido solo per determinati intervalli di frequenza e distanza, e non poteva registrare correttamente le onde a bassa frequenza prodotte dai terremoti più grandi – una limitazione nota come saturazione. I sismologi in seguito hanno introdotto la scala di magnitudo momento (Mw), che secondo l'USGS si basa sulla quantità fisica di 'momento' – la quantità di slittamento sulla faglia moltiplicata per l'area della superficie della faglia che ha subito lo slittamento – rendendola valida su tutta la gamma di dimensioni dei terremoti. L'USGS ora riporta le magnitudini dei terremoti utilizzando la magnitudo momento.

Quanto sono comuni i terremoti?

I terremoti sono molto più frequenti di quanto la maggior parte delle persone pensi. Il National Earthquake Information Center dell'USGS individua approssimativamente 12.000 – 14.000 terremoti ogni anno. L'IRIS (la Incorporated Research Institutions for Seismology) nota che il numero di terremoti rilevati è aumentato nel tempo principalmente perché le reti dei sismometri sono diventate più sensibili, non perché i terremoti stessi siano diventati più frequenti.

Poiché la scala di magnitudo momento è logaritmica, l'IRIS afferma che per ogni salto di una unità intera in magnitudo, il numero annuale di terremoti registrati a livello mondiale diminuisce di circa un fattore di dieci, mentre l'energia rilasciata aumenta di circa un fattore di trenta.

Perché è importante

Comprendere che i terremoti sono il sottoprodotto prevedibile del movimento continuo delle placche – piuttosto che eventi isolati e inspiegabili – è la base per le mappe di pericolo, i codici di costruzione e i sistemi di preallarme utilizzati in tutto il mondo. Il quadro dei margini di placca dell'USGS e della NOAA spiega anche perché determinate regioni, come l'Anello di fuoco del Pacifico o la zona della faglia di San Andreas, sperimentano terremoti ripetutamente nel tempo geologico, anche se nessun singolo evento può essere previsto in anticipo.