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.

DWLMo 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 PMoto compressivo

(si allontana dalla sorgente) Moto dilatazionale(si avvicina alla sorgente)

Diagramma di radiazione Onda P

Esistono delle relazioni tra il radiation pattern delle onde registrate e l’orientazione del piano di faglia

2sin 2 cosru

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

mNin espresso Mcon 9.1M2

3LogM 0ω0

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

Come confrontare gli effetti di sorgente?

Osservazione sperimentale

Il momento sismico è proporzionale a Wo

La lunghezza della faglia è proporzionale a fc-1

fc

W0

Leggi di scalaEsistono relazioni di scala che legano tra loro le dimensioni di una faglia, la grandezzadel terremoto, la dislocazione e la durata del processo di frattura

02

c

0

c

ΩΩ f (Aki 1967)

f1

f

M μSD (Vvendeskaja 1956)

D ΔσC (Eshelby 1957)

L μ

cc

3c0c L

1f LM LD

L’effetto di direttività

L’ampiezza e la frequenza del segnale registrato dipendono dalladirezione di propagazione della rottura rispetto a quella del ricevitore.

L’effetto di direttività

Illustrazione schematica dell’effetto di direttività sul moto del suolo

Away(Antidirettiva)

Toward(Direttiva)

Storia della sorgente sismica1857 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

• Aki Richards Quantitative Seismology• Scholtz Earthquakes and faulting• Kramer Geotechnical earthquake engineering• Lay Wallace Modern global seismology (capitolo 8)

Risorse WebUSGS www.usgs.gov

Eduseis http://eduseis.na.infn.it

INGV www.ingv.it

Meccanismi focali

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