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 Si esprime in N.m 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. Si esprime in N.m

Momento sismico Modello a doppia coppia 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 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

Meccanismi focali

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

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

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 Toward (Direttiva) Away (Antidirettiva) 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 Risorse Web Aki Richards Quantitative Seismology Scholtz Earthquakes and faulting Kramer Geotechnical earthquake engineering Lay Wallace 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