La sorgente sismica

La sorgente sismica
Fattori che compongono il segnale
sismico
• Sorgente sismica
• Propagazione
•Condizioni locali non lineari
GOTECNICA
Modelli di sorgente sismica
• Modelli dinamici: distribuzione delle forze
sul piano di faglia
• Modelli cinematici: distribuzione della
dislocazione sul piano di faglia
La dislocazione (slip) è lo spostamento relativo
tra punti formalmente adiacenti sui lati opposti della
faglia, misurato sulla superficie di faglia.
Processo di frattura
Dislocazione sul piano di faglia
1989 M7.1 Loma Prieta, California earthquake slip model.
(Image from Emolo and Zollo, BSSA, 2004)
Propagazione della frattura
(by Stefan Nielsen, 2000)
Momento sismico
Il momento sismico è la misura della dimensione di un terremoto basata sulla area
della rottura sul piano di faglia, la dislocazione media, e la forza richiesta per superare
l’attrito tra le rocce.
Mo  L  W  D
Si esprime in N.m
Momento sismico
Le ode sismiche irradiate dalla dislocazione sono le stesse irradiate
da una distribuzione di forze sul piano di faglia con momento nullo.
S
Modello a doppia coppia
Meccanismi focali
Contrariamente a quello che avviene per le sorgenti esplosive, le
sorgenti sismiche non sono caratterizzate da simmetria sferica
Confronto con una sorgente
esplosiva
Diagramma di radiazione onde P
Moto compressivo
(si allontana dalla sorgente)
Moto dilatazionale
(si avvicina alla sorgente)
Diagramma di radiazione Onda P
ur  sin 2 cos 2 
Esistono delle relazioni tra il radiation pattern delle onde registrate e
l’orientazione del piano di faglia
Proiezione Stereografica
Meccanismi focali
Assi P e T
Diagrammi di radiazione onde P e
onde S
Il radiation pattern è la descrizione geometrica dell’ampiezza e del
senso del moto iniziale distribuito sui fronti d’onda P e S in prossimità
della sorgente
Geometria delle faglie
Meccanismi focali
Magnitudo Momento
Kanamori, 1977
3
LogM 0  M ω  9.1 con M 0 espresso in N  m
2
Come confrontare gli effetti di sorgente?
Un modo semplice per eliminare gli effetti di
propagazione e del ricevitore è confrontare
sismogrammi registrati alla stessa stazione, generati
da eventi con lo stesso epicentro.
Berckhemer 1962, comparò sei coppie di registrazioni e trovò
una forte dipendenza tra la frequenza del segnale e il rapporto
delle ampiezze tra ciascuna coppia
Aki, 1967 Spiegò queste relazioni sfruttando l’andamento spettrale in w2
Osservazione sperimentale
W0
fc
Il momento sismico è proporzionale a Wo
La lunghezza della faglia è proporzionale a fc-1
Leggi di scala
Esistono relazioni di scala che legano tra
loro le dimensioni di una faglia, la
grandezza
del terremoto, la dislocazione e la durata
del processo di frattura
Ω f  
Ω0
2
(Aki 1967)
  f 
1    
  fc 
M 0  μSD
(Vvendeskaja 1956)
D
Δσ
C
Lc
μ
D  Lc
(Eshelby 1957)
M 0  L3c f c 
1
Lc
L’effetto di direttività
L’ampiezza e la frequenza del segnale registrato dipendono dalla
direzione di propagazione della rottura rispetto a quella del ricevitore.
L’effetto di direttività
Away
(Antidirettiva)
Toward
(Direttiva)
Illustrazione schematica dell’effetto di direttività sul moto del suolo
Storia della sorgente sismica
1857
Mallet
I terremoti hanno origine in regioni
localizzate della crosta
1905
Reid
I terremoti come risultato di una rottura
lungo un piano di faglia
1924
Griffith
Teoria della rottura fragile (usata 40 anni pù
tardi per modellare la rottura sismica)
1964
Burridge&Knpoff
Equivalenza meccanica tra il modello a
doppia coppia e la dislocazione sul piano di
faglia
Fine
60’ Kostrov
Modello di rottura
1967/70 Aki & Brune
Leggi di scala dell’irraggiamento sismico
Proprietà spettrali dell’irraggiamento sismico
1977
Viene adottato il momento sismico come
misura dell’evento sismico
Bibliografia
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Aki Richards
Scholtz
Kramer
Lay Wallace
Quantitative Seismology
Earthquakes and faulting
Geotechnical earthquake engineering
Modern global seismology (capitolo 8)
Risorse Web
USGS
www.usgs.gov
Eduseis http://eduseis.na.infn.it
INGV
www.ingv.it
Meccanismi focali
Beach ball