PARTE 3-B TEORIA DELLA SISMICA A RIFLESSIONE

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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
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 Table 4.1 Approximate ranges of compressional wave velocities in common offshore materials.
Lithology Vp(km s-1) Seawater Unconsolidated sand Deep—sea pelagic ooze Clay Shales Permafrost Sandstones (Tertiary) Sandstones (Carboniferous) Chalk (Cretaceous) Limestones (Jurassic) Limestones (Carboniferous) Dolomite Halite Basalt Gabbro Granite Ultrabasic rock Serpentinite Gneiss 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 C2 presente nel materiale a vel C1 ; velocità della miscela C

8 Vel=C2 Vel=C1 Lunghezza = f L Lunghezza = (1-f)L
Il tempo necessario ad attraversare lo spessore L è

9 Con lo stesso schema si può calcolare la densità media r = (1-f)r1+f r2
Ad esempio: una arenaria con r1=2.4 contiene una frazione di argille del 30/100 con r2=2 r=2.4*(100-30)/ *30/100=2.28*10 3 Kg/m 3

10 TABLE 2.1 SEISMIC VELOCITIES IN UNCONSOLIDATED SEDIMENTS. CONSOLIDATED SEDIMENTS. AND METAMORPHE ROCKS Velocity (km/sec) Velocity (1000ft/sec) Material a(P) a (S) b(P) b(S) Remarks Alluvium -- Near surface 2000 m depth Clay 3.6I-8.20 Loam Loess Sand Loose 1.00 0.04 3.28 1.31 Above water table 1.08 0.05 5,91 1,64 Below water table Calcarecus 0.8 2,62 Wet Weathered layer Glacial Till Unsatured 1,73 5,67 Satured Sand and gravel 1,67 5.48 Sandstone-shale Tertiary Cretaceous Depth range Pennsylvanian km Ordovician km Sandstone

11 Sandstone Conglomerate 2.04 -- 0, Australia Limestone Soft Hard Solenhofen 5,97 2,88 19,59 9,45 US. Mid-continent 0, 9.02 and Gulf Coast Argillaceous, Texas 6.03 3.03 19,78 9,94 to bedding Argillaceuus, Texas 5,71 3.04 18,73 9,97 Dolomitic. Penn. 19.59 Cement rock. Penn. 7.07 23.20 CrysLal|1ne.Texas, NM., Okla. Dense. U.S.S.R.  Salt. cornallite. sylvite Caprock. salt. anhydrite. gypsum.Limeswne

12 GEOMETRIA DELLA RIFLESSIONE E RIFRAZIONE ALLE INTERFACCE (BOUNDARY)
MEZZO 1 MEZZO 2 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.

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: