SYLLABUS

1
SYLLABUS
SISMOLOGIA A SM980 (60352) Corso di Laurea
Specialistica in Fisica Terreste e
dellAmbiente Anno Accademico 2002-2003II
Periodo didattico 13/01 - 14/3
2
Docente
Dr. Fabio Romanelli Dipartimento di Scienze della
Terra Palazzina P, Via Weiss 4 Tel. [phone]
Fax [phone] Email romanel_at_dst.univ.trieste.
it http//www.dst.univ.trieste.it/Seismology/Peop
le/romanelli/Sismologia_A.html
3
Obiettivi Formativi
Il corso vuole fornire allo studente le basi di
conoscenza necessarie per la comprensione delle
moderne tematiche legate alla genesi ed alla
propagazione delle onde sismiche.
Schematicamente Teoria dell'elasticità
equazioni del moto, onde elastiche, modi di
oscillazione, scattering ed attenuazione. Sorgen
ti sismiche teoremi fondamentali
dell'elasticità, momento tensore, modelli
cinematici e dinamici. Sismogrammi sintetici
funzioni di Green, sorgenti puntiformi ed
estese, mezzi elastici eterogenei. Teoria dei
sistemi metodi per il trattamento del segnale.
4
Testi Consigliati
BB) Bolt, B. Earthquakes, 1998, Freeman
Co. Testo elementare consigliato per una
panoramica introduttiva. LW) Lay, T. Wallace,
T. Modern global seismology, 1995, Academic
Press. Testo di base facilmente leggibile.
Consigliato come riferimento per tutto il
corso. AR) Aki, K. Richards, P.
Quantitative Seismology, 1980, Freeman.
Testo completo ed approfondito. Consigliato per
ogni approfondimento.
5
Programma
INTRODUZIONE TEORIA DELLELASTICITA ONDE
SISMICHE MODI DI OSCILLAZIONE ATTENUAZIONE E
SCATTERING SORGENTI SISMICHE TEORIA DEI
SISTEMI SISMOGRAMMI SINTETICI MISURA DEI
TERREMOTI E SISMOMETRIA TRATTAMENTO DEL SEGNALE
6
Sezione 1
INTRODUZIONE Concetti generali ed evoluzione
storica della sismologia. Ausiliaria
7
Sezione 1 - Ausiliaria
LW Capitolo 1. Paragrafi tutti. AMMON Origine
della Terra e sua composizione. Introduzione ai
terremoti ed alla pericolosità sismica. Intensità.
Onde sismiche, sismogrammi e sismometria. Onde
sismiche ed interno della Terra. Introduzione
alla tettonica a placche. Faglie e meccanismi
focali. Misura dei terremoti e dei loro effetti.
8
Sezione 2
TEORIA DELL ELASTICITA E ONDE SISMICHE Mezzi
continui. Sforzi, deformazioni e spostamenti.
Relazioni costitutive. Equazioni del moto
elastico. Teorema di Helmoltz. Mezzi omogenei
onde P ed S. Superficie libera onde SH e SV.
Mezzi eterogenei legge di Snell coefficienti di
trasmissione e riflessione rifrazione critica e
head waves. Raggi sismici in modelli piani e
sferici. Dromocrone in mezzi stratificati.
Ausiliaria
9
Sezione 2 - Ausiliaria
LW Capitolo 2. Paragrafi tutti. Capitolo 3.
Paragrafi 3.2-3.6. ASTER Stress and Strain Wave
Equation Rays. ANIMAZIONE Wave motion.
10
Sezione 3
MODI DI OSCILLAZIONE Dualita modi-raggi.
Equazione del moto in una corda. Corda ad estremi
fissi modi liberi. Modi di Rayleigh (onde
P-SV) in un semispazio. Strato su semispazio
modi di Love (onde SH). Autovalori ed
autofunzioni. Velocità di fase e di gruppo.
Dispersione. Strato liquido su semispazio modi
di Rayleigh dispersi. Geometria sferica modi
liberi e progressivi. Modi torsionali e
sferoidali. Semispazi stratificati matrix
propagator e metodo di Thomson-Haskell.
Ausiliaria
11
Sezione 3 - Ausiliaria
LW Capitolo 2. Paragrafi 2.4. Capitolo 4.
Paragrafi tutti. ASTER Surface Waves Layered
Media.
12
Sezione 4
ATTENUAZIONE E SCATTERING Geometrical spreading.
Attenuazione intrinseca ed anelasticita.
Oscillatore armonico smorzato. Q spaziale e
temporale. Viscoelasticità. Modello di Maxwell
e di Kelvin-Voigt. Solido lineare standard.
Attenuazione intrinseca, Q sismologico e
dispersione. Onde, Scattering e sua
classificazione sismologica. Diffusione. Ausiliar
ia
13
Sezione 4 - Ausiliaria
LW Capitolo 3. Paragrafi 3.7. Capitolo 4.
Paragrafi 4.7. VARIA Viscoleasticity
1 Viscoleasticity 2 Viscoleasticity 3.
14
Sezione 5
SORGENTI SISMICHE Teoremi fondamentali
dell'elasticità unicità, reciprocità, Betti.
Teorema di rappresentazione e sue formulazioni.
Dislocazione di taglio. Funzione di Green in
uno spazio omogeneo far-field e near-field.
Profilo di radiazione. Momento tensore. Momento
sismico scalare. Doppia coppia puntiforme in
mezzi omogenei termini di near, intermediate e
far field. Principi dinamici. Piani di faglia
e relazioni con il momento tensore. Meccanismi
focali dip-slip strike-slip. Rise time.
Modello cinematico di Haskell. Spettro di
sorgente. Direttività. Curve di Gusev. Sorgenti
estese. Ausiliaria
15
Sezione 5 - Ausiliaria
LW Capitolo 8. Paragrafi Tutti. Capitolo 9.
Paragrafi 9.1-9.2. ASTER Seismic
Sources. VARIA Focal Mechanisms. SEMINARIO (di
Karim Aoudia) Seismic Sources and faults.
16
Sezione 6
TEORIA DEI SISTEMI ED APPLICAZIONI Cenni alla
teoria dei sistemi. Dominio trasformato di
Fourier. Funzione di trasferimento e risposta
impulsiva. Teorema della convoluzione.
Filtraggi. Serie temporali digitali.
Trasformata discreta. Aliasing e teorema di
Nyquist. Ausiliaria
17
Sezione 6 - Ausiliaria
ASTER Linear Systems (time domain) Linear
Systems (frequency domain) Sampling Power
Spectra. VARIA Convolution.
18
Sezione 7
SISMOGRAMMI SINTETICI Funzione di Green per
mezzi stratificati. Coppia e doppia-coppia
puntiforme. Eccitazione dei modi momento
tensore. Sismogrammi sintetici sorgenti
puntiformi ed estese. Esempi di calcolo di
spettri (autovalori ed autofunzioni). Calcolo di
sismogrammi sintetici in mezzi 1D con la tecnica
multimodale. Cenni a mezzi lateralmente
eterogenei coefficienti di accoppiamento.
Calcolo di sismogrammi sintetici in mezzi 2D con
la tecnica multimodale.
19
Sezione 8
MISURA DEI TERREMOTI Criterio di Coulomb e di
Anderson. Stress-drop. Leggi di scala.
Definizioni di magnitudo (mb, Ms e Mw). Relazioni
con parametri di sorgente. Leggi di scala.
Sismologia statistica e legge G-R.
SISMOMETRIA Sismoscopi, sismometri e
sismografi. Pendoli inerziali ed astatizzati.
Strumenti elettromeccanici ed elettromagnetici.
Contro-reazione e strumenti a larga banda. Rumore
sismico. Ausiliaria
20
Sezione 8 - Ausiliaria
LW Capitolo 9. Paragrafi 9.3-9.8. Capitolo 5.
Paragrafi tutti. Hyperphysics Damped and forced
pendulum. ASTER Poles and Zeroes.
21
Sezione 9
TRATTAMENTO DEL SEGNALE Filtraggi FTAN. Floating
filters ed equalizzazione di fase. Elaborazione
di segnali sismici sintetici e non esempi di
analisi della dispersione dei modi di Love e di
Rayleigh.
22
Links
LINKS CONSIGLIATIHeiner Igel, LecturesRichard
Aster Lectures Richard Aster Data Processing
and Analysis ULTERIORI LINK CONSIGLIATI Corso
introduttivo di sismologiahttp//www.essc.psu.edu
/ammon/HTML/Classes/IntroQuakes/Notes/eas193_ncnt
s.html Introduttivi alle scienze della terra, con
interessanti sezioni di sismologiahttp//pasadena
.wr.usgs.gov/office/ganderson/es10/lectures/lnotes
.htmlhttp//www.seismo.unr.edu/ftp/pub/louie/clas
s/333/index.html http//www.geo.lsa.umich.edu/crl
b/COURSES/107/gs107.html Articoli introduttivi
allingegneria sismicahttp//nisee.berkeley.edu/
Fisica ipertestuale http//230nsc1.phy-astr.gsu.e
du/hbase/hframe.html
23
Orario Lezioni
Lunedi Martedi Mercoledi Giovedi
900 - 1100 RICEVIMENTO 900 - 1100 RICEVIMENTO 900 - 1100 RICEVIMENTO 900 - 1100 RICEVIMENTO
1100 - 1300LEZIONE 1100 - 1300LEZIONE 1100 - 1300LEZIONE
AULAPALAZZINA P, Dipartimento di Scienze della
Terra, Via Weiss 4
24
Esami
Lesame consiste in una prova orale vertente
sulle tematiche affrontate durante il corso. E
richiesta la conoscenza (dinamica e non
mnemonica) dei contenuti presentati nel lezioni
di didattica frontale, ed arricchiti dal
materiale didattico consigliato.
SESSIONE 17/03 - 18/04 SESSIONE 23/06 - 31/07 SESSIONE 01/09 - 30/09 SESSIONE 01/12 - 21/12
27/03 16/04 24/06 17/07
Le date, ripartite nei periodi previsti, potranno
essere soggette a variazione e pertanto si
consiglia un contatto telefonico (o per e-mail)
di conferma. Lorario di inizio e solitamente
fissato alle 0930.