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Una panoramica sulla geofisica. Capitolo 7 - An overview of geophysics. Chapter 7

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Geofisica planetaria. Le onde sismiche dei terremoti - Planetary geophysics. Earthquake seismic waves.

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Una panoramica sulla geofisica. Capitolo 7 - An overview of geophysics. Chapter 7

  1. 1. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE Chapter 7  Earthquake seismic waves Capitolo 7  Le onde sismiche dei terremoti 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics
  2. 2. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE ATTENZIONE Le onde S necessitano di un materiale acusticamente solido per propagarsi efficacemente, quindi non attraversano i liquidi o le roccie fuse NOTICE S waves require an acoustically solid material for effective propagation, so they cannot pass through the liquids or the melted rocks 7-Le onde sismiche dei terremoti 7-Earthquake Seismic waves 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics A powerful tool used by the Geophysicists is the Seismic. Natural seismic waves are generated by the earthquakes. Their study is very useful to understand the interior of the Earth. L’Ipocentro è dove le fratture delle rocce dentro la Terra rilasciano l'energia. Due tipi principali di onde si formano: The compressive ‘P’ waves are faster and generally less destructive than the ‘S’ shear waves which arrive later. The Focus is the place inside the Earth where rock fractures release energy. Two main types of waves are generated: Uno strumento potente usato dai Geofisici è la Sismica. Le onde sismiche naturali sono generate dai terremoti ed il loro studio è molto utile per capire l’interno della Terra. Le onde compressive ‘P’ sono più veloci e in genere meno distruttive delle trasversali onde ‘S’ che arrivano più lentamente. Onde Sismiche - Elementi Seismic Waves - Elements Onde sotterranee – Body waves >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> Direzione di propagazione Direction of propagation compressione-compression espansione-dilation Piano campagna-Ground level S=Secondarie-Secondary P=Primarie-Primary
  3. 3. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics The seismic waves leave the Focus in all directions at a velocity dependant upon the properties of the material. The seismic wave paths are not strait because generally the rocks inside the Earth are not homogeneous. The ray-path is subject to reflection and to refraction effects. Some secondary waves run on the surface of the Earth along the interface between ground and air, where there is an abrupt velocity decrease. The buildings are often shaken down by these waves Le onde sismiche lasciano l’ipocentro in tutte le direzioni ad una velocità dipendente dalle caratteristiche del materiale. I percorsi delle onde sismiche non sono rettilinei perché in genere le rocce dentro la Terra non sono omogenee. Essi sono soggetti alle riflessioni e alle rifrazioni. Certe onde secondarie viaggiano sulla superficie della Terra lungo l’interfaccia fra il suolo e l’aria, dove c’è una diminuzione brusca di velocità. Gli edifici sono spesso fatti crollare da queste onde. >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> Direzione di propagazione Direction of propagation L = Onde di superficie – Surface waves Onda Rayleigh - Rayleigh wave Onda Love - Love wave 7-Le onde sismiche dei terremoti 7-Earthquake Seismic waves
  4. 4. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics If a single earthquake shakes the rocks, they will end up swinging after some time. So the sudden ground movement does not end shortly after, as one can see in the figure. Actually the ground movements are the combination of the sets of oscillations related to the various types of waves reaching the recording station. Se una singola scossa sismica squote le rocce, queste smetteranno di oscillare dopo qualche tempo. Quindi l’improvviso moto del suolo non termina subito, come si può osservare nella figura. In realtà i moti del terreno sono la combinazione di un insieme di oscillazioni dovute ai vari tipi di onde che raggiungono la stazione di registrazione. A single seismic record is called Trace Una singola registrazione sismica è detta Traccia 7-Le onde sismiche dei terremoti 7-Earthquake Seismic waves
  5. 5. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE Vertical Earth movement Recorder = Z component 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics Registratore del movimento Verticale del suolo = componente Z Registratore del movimento Orizzontale = componente Est-Ovest The Seismic Stations are equipped with seismographs that record the acceleration of the ground motion along the three main components. This helps in computing the characteristics of the Earthquakes like the location of the Focus. The data from many Stations are integrated to get reliable and accurate results. Le Stazioni Sismiche sono attrezzate con sismografi che registrano l’accelerazione dei movimenti del suolo lungo le tre componenti principali. Questo aiuta nel calcolo delle caratteristiche dei Terremoti, come l’ubicazione dell’Ipocentro. Per ottenere dei risultati affidabili ed accurati si integrano i dati di molte Stazioni. * Horizontal Earth movement Recorder = East-West component Registratore del movimento Orizzontale = componente Nord-Sud Horizontal Earth movement Recorder = North-South component Stazione sismica analogica semplificata – Simplified analog seismic station 7-Le onde sismiche dei terremoti 7-Earthquake Seismic waves
  6. 6. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics The number of seismic waves that reach the stations from a single Earthquake could be large. In fact there are many paths that the waves follow from the Focus to the recording station so the ground could vibrate many hours. Actually there are waves that are reflected or are refracted inside the Earth in addition to the waves mentioned before. Sometimes it happens that P waves are converted to S waves and vice versa. The detailed studies have highlighted the presence of a sort of concentric layering inside the Earth related to changes of acoustic impedance. The three main layers are: the Crust, the Mantle and the Core. The S waves are not able to cross the Core which therefore is believed to be melted. Il numero di onde sismiche che raggiungono le stazioni da un singolo terremoto potrebbe essere grande. Infatti ci sono molti percorsi dall’ipocentro alla stazione di registrazione e quindi il terreno può vibrare per ore. In effetti, oltre alle onde menzionate prima, ci sono onde che si riflettono o rifrangono all'interno della Terra. A volte accade che onde P vengano convertite in onde S e viceversa. Studi approfonditi hanno evidenziato la presenza di una sorta di stratificazione concentrica dentro la Terra dovuta a cambi di impedenza acustica. I tre strati principali sono: Crosta, Mantello e Nucleo. Le onde S non sono in grado di attraversare il Nucleo che, pertanto, si presume essere fuso. 7-Le onde sismiche dei terremoti 7-Earthquake Seismic waves
  7. 7. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics Example: records of three stations located at various distances from the Epicentre. Esempio: registrazioni di tre stazioni situate a varie distanze dall’Epicentro. Solo le onde P, S e superficiali sono state considerate. Only P, S and surface waves have been considered. L’epicentro è il punto sulla superficie terrestre direttamente sopra all’Ipocentro del terremoto. The epicentre is the point on the Earth's surface that is directly above the Focus of the earthquake. Dati e calcoli nella prossima diapositiva Data and computation in the next slide 7-Le onde sismiche dei terremoti 7-Earthquake Seismic waves
  8. 8. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics Comment: The velocity of the P and S waves increase with the distance. This happens because when the distance is higher the rays travel deeper, where actually higher velocity has been detected. Commento: La velocità delle onde P e S aumenta con la distanza. Infatti quando la distanza è maggiore i raggi viaggiano più in profondità, dove effettivamente si sono rilevate velocità più alte. Velocità = Distanza/Tempo V = X/T Velocity = Distance/Time V = X/T Velocità onde P Stazione 1 = 9,4 Km/s Stazione 2 = 10 Km/s Stazione 3 = 10,2 Km/s Velocità onde S Stazione 1 = 4,5 Km/s Stazione 2 = 5,5 Km/s Stazione 3 = 6,4 Km/s Velocità onde Superficiali = 4,7 Km/s Velocity P wave Station 1 = 9,4 Km/s Station 2 = 10 Km/s Station 3 = 10,2 Km/s Velocity S wave Station 1 = 4,5 Km/s Station 2 = 5,5 Km/s Station 3 = 6,4 Km/s Velocity Surface waves = 4,7 Km/s 7-Le onde sismiche dei terremoti 7-Earthquake Seismic waves
  9. 9. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE Sketch of the shadow zones of the P and S waves through the Earth 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics Schema delle zone d’ombra delle onde P ed S attraverso la Terra There is a ring shaped area on the Earth surface where the P waves generated by the Earthquakes cannot be detected. The area is located approximately at the opposite side of each Focus and it is caused by the refraction of the rays when they start to get into the Core. -There is also a round area, at the opposite side of each Focus, where the S waves are absent because they cannot cross the Core. - C'è anche un’area circolare, sul lato opposto agli ipocentri, dove le onde S sono assenti perché non possono attraversare il Nucleo. - C'è una zona anulare sulla superficie terrestre dove le onde P generate dai terremoti non si possono rilevare. L'area è situata approssimativamente sul lato opposto di ogni ipocentro ed è dovuta alla rifrazione dei raggi quando iniziano ad entrare nel Nucleo. - The computations have shown that no Earthquake originate deeper than 700 km, so the rocks are not rigid starting from that depth. - I calcoli hanno mostrato che non ci sono terremoti più profondi di 700 km, quindi le rocce non sono rigide sotto quella profondità. 7-Le onde sismiche dei terremoti 7-Earthquake Seismic waves
  10. 10. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE The real number of the raypaths crossing the Earth is high because there is an additional boundary at the base of the Crust and apparently the inner part of the Core is solid. The reflections and the changes of P waves into S and viceversa makes the number even larger. The scientists have created a ray nomenclature to take into account all the possible set of waves. 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics Sketch of the main travel path of the seismic waves through the Earth Schema dei principali percorsi delle onde sismiche attraverso la Terra Il numero reale di percorsi sismici che attraversano la Terra è alto perché c'è un altro limite alla base della Crosta e forse la parte interna del Nucleo è solida. Le riflessioni e le conversioni delle onde P in S e viceversa aumentano ancora il numero. Gli scienziati hanno creato una sorta di nomenclatura dei raggi per poter considerare tutti i possibili gruppi di onde. 7-Le onde sismiche dei terremoti 7-Earthquake Seismic waves
  11. 11. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics A seismic section made with the records of some stations located at increasing distance from the Epicentre, up to the antipodes. Sezione sismica fatta con le registrazioni di alcune stazioni poste a distanze crescenti dall’Epicentro, fino agli antipodi. 7-Le onde sismiche dei terremoti 7-Earthquake Seismic waves
  12. 12. 2005-2014 UNA PANORAMICA SULLA GEOFISICA (BILINGUE) AN OVERVIEW OF GEOPHYSICS (BILINGUAL) mngfnc@yahoo.com09-AE 2a UNITA’ - Geofisica Planetaria 2nd UNIT – Planetary Geophysics The seismic velocity model of the Earth has been obtained with the computation and the interpretation of the acquired data. The Seismic adds details to the internal structure of the Earth presumed with the density data. Additional information comes from other geophysical tools as it will be explained in the next chapters. Il modello di velocità sismiche della Terra è stato ottenuto con il calcolo e l'interpretazione dei dati acquisiti. La Sismica aggiunge dettagli alla struttura interna della Terra presunta con i dati di densità. Ulteriori informazioni provengono da altri strumenti geofisici come verrà spiegato nei prossimi capitoli 7-Le onde sismiche dei terremoti 7-Earthquake Seismic waves

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