- Oggetto:
- Oggetto:
SISMOLOGIA E MECCANICA DEI TERREMOTI
- Oggetto:
Seismology and Earthquake Mechanics
- Oggetto:
Anno accademico 2021/2022
- Codice dell'attività didattica
- STE0076
- Docente
- Sergio Carmelo Vinciguerra (Titolare del corso)
- Corso di studi
- Corso di Laurea Magistrale in Scienze Geologiche Applicate
- Anno
- 1° anno 2° anno
- Periodo didattico
- Secondo semestre
- Tipologia
- A scelta dello studente
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD dell'attività didattica
- GEO/10 - geofisica della terra solida
- Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Consigliata
- Tipologia d'esame
- Scritto ed orale
- Prerequisiti
-
Conoscenze di base di geologia applicata, geotecnica e classificazione geomeccanica degli ammassi rocciosi
Nozioni di base dei metodi geofisici applicati e delle proprietà fisiche delle formazioni geologiche
Nozioni di base sui caratteri petrografici e petrochimici delle rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche e di analisi microstrutturali e analitiche.
Nozioni di base dei meccanismi deformativi, della reologia dei geomateriali e di analisi strutturale
Nozioni di base di sismologia, vulcanologia e geotermia.
Basic knowledges of applied geology, geotechnics, and geomechanical classification of rock masses
Basic principles of applied geophysical methods and physical properties of lithologies
Basic principles of peetrography and petrochemistry for magmatic, sedimentary and metamorphic rocks and microstructural and analitical analyses
Basic principles of deformation mechanisms, rheology of geomaterials and structural analysis
Basic principles of seismology, volcanology and geothermy - Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
L’insegnamento si propone di fornire strumenti teorici e sperimentali finalizzati alla conoscenza dei processi di generazione dei terremoti e di propagazione delle onde sismiche. Lo studente/studentessa sarà introdotto/a alle cause e modalita’ che generano un terremoto, all’analisi e la modellistica dei dati sismici per la determinazione dei principali parametri di sorgente, la determinazione delle aree sismotettonicamente attive e di forti terremoti, le metodologie per la riduzione del rischio sismico e di previsione dei terremoti. In particolare verranno sviluppate tecniche di laboratorio finalizzate alla misura di parametri fisico-meccanici delle rocce e alla descrizione del comportamento reologico durante i processi deformativi pre-rottura e cosismici.
The course aims to provide theoretical and experimental tools finalised to the knowledge of earthquakes generation processes and waves propagation. The student will be introduced to the processes driving earthquake ruptures, to the analysis and modelling of seismic data to determine the main source parameters and to the seismotectonically active areas for big earthquakes, and the methodologies for seismic hazard mitigation and earthquakes forecasting. In detail laboratory techniques will be developed finalised to the measurement of rocks physico-mechanical parameters and to the description of the rheological behaviour during the pre-failure and coseismic deformation processes.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione
Alla fine di questo insegnamento lo studente/studentessa dovrà:
- avere conoscenze di base sui processi di generazione dei terremoti e di propagazione delle onde sismiche;
- conoscere le principali metodologie di indagine sismologica per il supporto di indagini geofisiche e geologiche;
- conoscere gli aspetti meccanici che controllano l’enucleazione e propagazione dei terremoti in relazione alle problematiche geologiche;
- valutare quantitativamente la validità di una ipotesi teorica.Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Alla fine di questo insegnamento lo studente/studentessa saprà:
- identificare i processi meccanici fondamentali che controllano la generazione dei terremoti e definire i modelli sismologici di riferimento;
- descrivere i diversi metodi sismologici trattati in termini di acquisizione di dati, elaborazione e modellizzazione;
- utilizzare correttamente le misure quantitative sperimentali e analitiche per la descrizione dei parametri meccanici che controllano la propagazione delle onde;
- discutere e collegare metodologie di analisi e di interpretazione di dati sismologici sia in termini di fondamenti teorici che sperimentali e con riferimento sia alla scala globale che alla scala regionale;
- applicare metodi sismologici a diversi esempi pratici, anche in riferimento al monitoraggio e alla valutazione dei rischi naturali e indotti.Autonomia di giudizio
Al termine dell’insegnamento lo studente/studentessa saprà formulare un giudizio:
- sugli aspetti meccanici legati all’accadimento dei terremoti;
- sulle metodologie sismologiche più adatte alle diverse scale di indagine;
- sulle caratteristiche dei dati trattati e sulla correttezza delle indagini sismologiche effettuate.Abilità comunicative
Alla fine dell’insegnamento lo studente/studentessa dovrà sapere:
- utilizzare il linguaggio tecnico della sismologia.
- relazionarsi con figure professionali che si occupano di indagini sismologiche sia in ambito di ricerca che nella libera professione.Capacità di apprendimento
Alla fine di questo insegnamento lo studente/studentessa avrà le capacità di studio autonomo e di valutazione critica sugli aspetti sismo-meccanici che caratterizzano il sistema Terra e sull’applicabilità e utilità di diversi metodi sismologici in diversi contesti geologici.Knowledge and understanding
At the end of this teaching the student will:
- achieve basic knowledge on earthquakes genesis and seismic waves propagation;
- know the main seismological methods for supporting geophysical and geological investigations;
- know the mechanics controlling earthquakes enucleation and propagation with relation to geological applications;
- quantitatively evaluate the robustness of a theoretical hypothesis.Ability to apply knowledge and understanding
At the end of this teaching the student will know how:
- to identify the mechanical processes fundamentally controlling earthquakes generation and define the reference seismological models;
- to explain different seismological methods in terms of data acquisition, analysis and modeling;
-to properly use the quantitative experimental and analytical measurements to describe the mechanical parameters underlying wave propagation;
- to discuss and link methods and seismological data analysis both in therms of theoretical aspects or experimental with particular reference to the global and regional scale;
- to apply seismological methods to several practical examples, with particular reference to monitoring and natural and induced hazards assessment.Autonomy of judgment
At the end of the course the student will be able to formulate an opinion:
- on mechanical processes related to earthquakes occurrence;
- on the seismological methods more suitable to different scales of investigation;
- on the data features and appropiateness of seismological surveys carried out.Communication skills
At the end of the course the student must know how:
- to use the seismological technical language;
- to deal with professionals with expertises in seismology both in research or business environments.Learning ability
At the end of the course the student will hold capabilities of self-learning and critical approach on seismo-mechanical aspects in the Earth system and the application and use of different seismological methods in different geological contexts.- Oggetto:
Modalità di insegnamento
La metodologia didattica impiegata consiste in:
- Lezioni frontali (N. ore): 36
- Esercitazioni di laboratorio (N. ore): 24
L'insegnamento sarà tenuto in aula in presenza per gli studenti prenotati con le modalità del servizio 'student booking', ma a causa dell’emergenza sanitaria dovuta a Covid-19, verrà anche erogato online in diretta streaming tramite la Piattaforma Webex (senza registrazione)
- Lectures: 36
- Exercises: 24
Due to the COVID-19 pandemic (and until its end), the exam can be carried out either in person or via Webex platform. The written report must be sent at least 2 days before the exam to: sergiocarmelo.vinciguerra@unito.it
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
A causa dell'emergenza COVID-19 (e fino al perdurare della stessa) l'esame sarà possibile sia in presenza che in modalità remota. Le relazioni assegnate devono essere consegnate almeno 2 giorni prima dell'esame inviandole a: sergiocarmelo.vinciguerra@unito.it
L'esame si svolge mediante una prova orale. Alla prova orale lo studente/studentessa discuterà 2 argomenti tra i temi o esercitazioni trattati durante il corso con l'ausilio di una breve relazione scritta da consegnare prima dell'esame. Tale relazione può riguardare sia un tema o tecnica specifica che la revisione e discussione di una tematica di interesse generale
Due to the COVID-19 pandemic (and until its end), the exam can be carried out either in person or via Webex platform. The written report must be sent at least 2 days before the exam to: sergiocarmelo.vinciguerra@unito.it
The exam consists of an oral discussion. At the oral exam, the student presents two topics of his/her choice which he can also develop with the help of a short written report on two of the topics covered during the course. This report may concern both the discussion of a single or more geophysical techniques applied to specific case studies and/or the review and discussion of a topic of environmental interest. The oral test therefore consists in reviewing and discussing the report and in other questions aimed at ascertaining the knowledge of the program, the ability to synthesize and apply the knowledge acquired.
- Oggetto:
Programma
Propagazione di onde nei mezzi elastici-Il tensore degli sforzi-Il tensore delle deformazioni-Relazione tra sforzi e deformazioni- Equazioni del moto in termini di spostamento - L'equazione delle onde - Onde longitudinali e trasversali
Onde sismiche - Classificazione delle onde sismiche - Propagazione delle onde sismiche in termini di raggi-Determinazione della struttura interna della Terra - Localizzazione dei terremoti - Struttura dell'interno della Terra - Struttura della litosfera-Dinamica della litosfera
Deformazione e fratturazione, analisi dello stress e dello strain. Meccanica delle fratture e moduli elastici
La registrazione del moto del suolo- Definizioni e principi generali - Curva di risposta dei sismografi - Principali tipi di sismografi
Sorgente sismica - Parametri dinamici della sorgente sismica - Propagazione di una faglia- Teoria del rimbalzo elastico e meccanismo al fuoco -Rappresentazione matematica dei fenomeni all'ipocentro
Problema inverso e Tomografia sismica - Definizione del problema inverso - Spazio dei dati e del modello - Tomografia Sismica - Localizzazione di un terremoto
La misura dei terremoti - La magnitudo dei terremoti - L'intensità dei terremoti-aspetti statistici dell'attività sismica-parametri di clustering - microsismicità e aspetti applicativi
Meccanica dei terremoti in laboratorio. Determinazione sperimentale di parametri meccanici in prove mono, triassiali, resistenza a trazione e al taglio Deformazione elastica, fragile e duttile. Anisotropia meccanica e modelli micromeccanici. Meccanismi di deformazione e proprieta’ fisiche. Determinazione sperimentale di parametri fisici (densità, porosità, velocità onde elastiche). Attrito ed esperimenti di laboratorio
Segnali sismici e reazioni termo-chimiche :
Comportamento meccanico di ammassi rocciosi e monitoraggio dei precursori lenta della rottura
Leggi di scala e modellizzazione dalla micro alla macroscala
Waves propagation in elastic media -Stress tensor – Deformation tensor – Relationships between stresses and deformations – Equations of motion in terms of displacement – Equations of waves – Compressional and shear waves
Seismic waves – Classification of seismic waves – Propagation of seismic waves – Earth inner structure – Earthquakes localisation – Litosphere structure – Lithosphere dynamics
Deformation and failure - Stress and strain analysis - Fracture mechanics and elastic moduli.
Ground motion records - Definition and general principles – Response curve of seismographs – Main types of seismographs
Seismic source – Dynamical parameters of the seismic source – Fault propagation - Elastic rebound theory and focal mechanisms - Maths representation of hypocenter phenomena
Inverse problem and seismic tomography – Problem inverse definition – Data and model spaces Seismic Tomography – earthquakes Localization
Earthquakes size – Earthquakes magnitude – Earthquakes intensity – Earthquakes statistics - Clustering parameters – Microseismicity and applications
Earthquakes mechanics in laboratory. Experimental determination of mechanical parameters in uniaxial, triaxial, extension and shear strength. Elastic deformation, brittle and ductile. Mechanical anisotropy and micromechanical models. Deformation mechanisms and physical properties. Experimental determination of physical parameters (density, porosity, elastic waves velocity). Friction and laboratory experiments.
Sesmic signals and thermo-chemical reactions
Mehcanical behaviour of rock masses and monitoring of slow deformation before rupture
Scaling laws and modelling from micro to macro scale
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
Libro di testo:
1) Quantitative seismology, Aki K. and Richards P., Freeman, 1980
2) An Introduction to Seismology, Earthquakes and Earth Structure, Stein S. and Wysession M., Wiley-Blackwell, 2002
3)The Solid Earth, An Introduction to Global Geophysics. Fowler C.M.R., Cambridge University Press.
4) Experimental Rock Deformation - The Brittle Field, T.F. Wong&M. Paterson, Springer, 335 pagine, 2005
5) The Rock Physics Handbook: Tools for Seismic Analysis of Porous Media, Cambridge University Press, Mavko G., Mukerji T., Dvorkin J., 2003 - 340 pagine
1) Quantitative seismology, Aki K. and Richards P., Freeman, 1980
2) An Introduction to Seismology, Earthquakes and Earth Structure, Stein S. and Wysession M., Wiley-Blackwell, 2002
3)The Solid Earth, An Introduction to Global Geophysics. Fowler C.M.R., Cambridge University Press.
4) Experimental Rock Deformation - The Brittle Field, T.F. Wong&M. Paterson, Springer, 335 pagine, 2005
5) The Rock Physics Handbook: Tools for Seismic Analysis of Porous Media, Cambridge University Press, Mavko G., Mukerji T., Dvorkin J., 2003 - 340 pagine
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