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PARTE 3-B TEORIA DELLA SISMICA A RIFLESSIONE. Progetto SEALAND-Principato di Monaco sketch delle indagini geofisiche interpretazione dei profili sismici.

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1 PARTE 3-B TEORIA DELLA SISMICA A RIFLESSIONE

2 Progetto SEALAND-Principato di Monaco sketch delle indagini geofisiche interpretazione dei profili sismici : Francesco Giordano(Martec)

3 Propagazione delle Onde meccaniche in un mezzo elastico da Waters K.H. Reflection Seismology a tool for Energy Resource Exploration J.WILEY

4 Nel caso della sismica marina si ha che fare solamente con onde ti tipo P in quanto le S non si trasmettono nei liquidi(il loro modulo di taglio è zero). Le ampiezze di oscillazione delle particelle di materiale o grani interessate da una onda generata dalla la sismica per riflessione dipende dalla potenza della sorgente e dalla distanza Il range parte dall Angstrom.Nei mezzi reali bisogna tener conto che essi possono essere una miscela di materiali e la risposta di essi alla perturbazione dipende dalla lunghezza d onda della perturbazione stessa rafforntata alle dimensioni dei grani. Lunghezze d onda corrispondenti ad onde aventi come Frequenza fondamentale f=1/T ;lunghezza d onda lambda=c T=c/f v(m/s) f(Hertz) lambda m m

5 I valori delle velocità sono ricavabili dalle costanti elastiche : in particolare nel caso dei terreni e dei fondali,si utlizzano il modulo di Young e la densità media. Se i suoli sono saturi d acqua,allora si utilizza il modulo K, poiche l acqua confina le particelle annullando i vuoti. La velocita c è ricavabile indirettamente utilizzando la formula generale vedi clay Valori tipici delle velocità(Km/s) e densità di alcune rocce sono Kg/m^3 Materiale velocità(Km/s) densita(Kg/m^3) SALGEMMA GRANITIE ROCCE VULCANICHE DOLOMIE E CALCARI ARENARIE ARGILLE

6 LithologyVp(km s -1 ) Seawater Unconsolidated sand Deepsea pelagic ooze Clay Shales Permafrost Sandstones (Tertiary) Sandstones (Carboniferous) Chalk (Cretaceous) Limestones (Jurassic) Limestones (Carboniferous) Dolomite Halite Basalt Gabbro Granite Ultrabasic rock Serpentinite Gneiss Table 4.1 Approximate ranges of compressional wave velocities in common offshore materials. Data sources: Christensen {1982), Kearey and Brooks {1991). Sheriff and Geldart (1995), Reynolds (1996).

7 VELOCITA di MISCELE DI MEZZI 1° CASO: Miscela di due mezzi aventi velocità C1 e C2, la lunghezza d onda è grande per risolvere le differenze granulometriche. Quindi si può fare un modello semplificato. Il modello più semplice è quello di considerare separati i due mezzi. F = frazione di materiale con velocità C 2 presente nel materiale a vel C 1 ; velocità della miscela C

8 Lunghezza = (1-f)L Vel=C 1 Lunghezza = f L Vel=C 2 Il tempo necessario ad attraversare lo spessore L è

9 Con lo stesso schema si può calcolare la densità media = (1-f) 1 +f 2 Ad esempio: una arenaria con 1 =2.4 contiene una frazione di argille del 30/100 con 2 =2 =2.4*(100-30)/ *30/100=2.28*10 3 Kg/m 3

10 Velocity (km/sec)Velocity (1000ft/sec) Material (P) (S) (P) (S) Remarks Alluvium Near surface m depth Clay I Loam Loess Sand Loose Loose Above water table Loose ,911,64Below water table Calcarecus ,62-- Wet Weathered layer Glacial Till Unsatured Till1,73 5,67 Satured Sand and gravel Unsatured Sand and gravel1, Satured Sandstone-shale Tertiary Cretaceous Depth range Pennsylvanian km Ordovician km Sandstone TABLE 2.1 SEISMIC VELOCITIES IN UNCONSOLIDATED SEDIMENTS. CONSOLIDATED SEDIMENTS. AND METAMORPHE ROCKS

11 Sandstone Conglomerate , Australia Limestone Soft Hard Solenhofen5,972,8819,599,45 US. Mid-continent0, and Gulf Coast Argillaceous, Texas ,789,94to bedding Argillaceuus, Texas5, ,739,97to bedding Dolomitic. Penn.5, Cement rock. Penn CrysLal|1ne.Texa s, NM., Okla Dense. U.S.S.R Salt. cornallite. sylvite Caprock. salt. anhydrite. gypsum.Limeswn e

12 GEOMETRIA DELLA RIFLESSIONE E RIFRAZIONE ALLE INTERFACCE (BOUNDARY) ONDE P ed S con indici i = incidenti, pedici 1 e 2 per mezzo 1 e 2 rispettivamente ONDE P ed S con indici r= riflesse e rifratte, pedici 1 e 2 per mezzo 1 e 2 rispettivamente Le frecce indicano la direrzione dell oscillazione delle particelle del mezzo. MEZZO 1 MEZZO 2

13 Caso di onde incidenti P ed S

14 Caso di onde incidenti S, nascita delle onde di scambio

15 Relazioni tra angoli e velocità dalla legge di Snell:


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