Il terremoto di San Francisco e la teoria del rimbalzo elastico

Il 18 aprile del 1906, esattamente 112 anni fa, si verificava in California uno dei più forti terremoti del XX secolo, ricordato come il terremoto di San Francisco. Il sisma raggiunse una magnitudo momento 7.9. Gli effetti sulla città, fondata solo poco più di un secolo prima, furono catastrofici, soprattutto a causa degli incendi scoppiati in seguito. Le vittime del terremoto furono circa tremila. 

Gli studi effettuati dopo quell'evento sismico, però, portarono a importantissime scoperte, che aprirono la strada alla sismologia moderna. Il geologo statunitense Henry Fielding Reid, che da anni studiava l’area della faglia di San Andreas, formulò pochi anni dopo una importantissima teoria, che ancora oggi è valida per spiegare la dinamica dei terremoti. Si tratta della “elastic rebound theory”, la teoria del rimbalzo elastico.

I terremoti spiegati dalla "teoria del rimbalzo elastico

In sostanza, dopo un periodo in cui i movimenti tettonici sottopongono a enormi “stress” le rocce, con fortissime pressioni lungo zone di rottura (faglie), l’energia elastica immagazzinata per anni, secoli o millenni, viene liberata improvvisamente trasformandosi nelle tanto temute onde sismiche. Questo avviene lungo quelle fratture che i geologi chiamano faglie, dove avviene uno spostamento reciproco delle due parti a contatto. 

Si tratta di un fenomeno complesso, che varia da caso a caso. In generale però, è un processo molto simile a quello che si ottiene piegando con le mani una matita, o una bacchetta di legno: dapprima la matita si deforma leggermente, inarcandosi. Quando la matita non riesce più a “sopportare” la forza da noi applicata, si spezza in due. Si passa in sostanza da un periodo di deformazione elastica, ad uno in cui si ha rottura. 

Nel corso di anni ed anni, lungo le faglie le rocce accumulano gli sforzi esterni dovuti alle spinte tettoniche. In parte le rocce si deformano, con deformazioni permanenti che sono visibili in montagna (ad esempio le pieghe), in parte tendono a comportarsi in modo elastico, accumulando “stress” ma senza rompersi. Quando le pressioni diventano troppo forti, si ha la rottura: improvvisamente, l’energia accumulata per così tanto tempo viene liberata, trasformandosi in parte in onde elastiche, che generano lo scuotimento del suolo che tanti danni produce agli insediamenti umani. 

Prima la deformazione, poi la rottura

 Quando  lo stress accumulato supera un limite quindi, dopo un periodo di tempo che varia a seconda dei casi, l’energia accumulata viene liberata di colpo, generando quello che noi conosciamo come terremoto. 

Questa rottura improvvisa avviene in profondità, in corrispondenza di quello che viene chiamato ipocentro. I tempi di ritorno di un terremoto, cioè il tempo che passa da una rottura all'altra, variano da caso a caso, influenzati da tanti fattori. Ad esempio, l’entità delle forze che deformano le rocce, la capacità delle rocce di deformarsi o meno, la direzione delle forze applicate, eccetera. 

La teoria del rimbalzo elastico venne formulata da Reid pochi anni dopo il terremoto di San Francisco nel famoso testo The Mechanics of the Earthquake, The California Earthquake of April 18, 1906.