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Questo lavoro di tesi si inquadra in un progetto di ricerca volto alla caratterizzazione sismo-elastica dei fondali marini e in particolare alla trattazione dei fenomeni di conversione di modo PS e PSS, estremamente utili nell’esplorazione marina multicomponente per l’uso combinato di onde di pressione con onde di taglio.
Sono stati creati quattro modelli di fondali marini caratterizzati da una stratificazione piano-parallela di spessore totale 172 m, fisicamente coerenti con la presenza di materiale sedimentario sciolto. I modelli sono stati completati inserendo un riflettore fittizio di riferimento, posto ad una profondità di 700 m. I parametri utilizzati per compilare gli stessi modelli sono la velocità delle onde di pressione e di taglio, il loro rapporto, lo spessore degli strati e la densità, i cui valori sono stati reperiti da letteratura, oppure determinati per via sperimentale da relazioni a carattere petro-fisico. Da questi modelli sono stati creati dei sismogrammi sintetici attraverso due programmi che si basano su due diverse teorie di simulazione della propagazione delle onde elastiche nel terreno: il software Ray-tracing dinamico, che si basa sulla teoria dei raggi o ray-tracing e il programma Riflettività, che si fonda sull’omonima teoria della riflettività. La simulazione è stata compiuta, in modalità one-shot, sia in riflessione, con ricevitori appoggiati sul fondo mare, secondo la tecnica O.B.C. (Ocean Bottom Cable), sia in trasmissione, con ricevitori posti sul riflettore notevole di fondo modello. La sorgente, di tipo air-gun, è identica in entrambi i casi ed è sita ad una profondità di 5 m, prossima al fondale marino, profondo 12 m.
Una stima di tipo quantitativo dei singoli rapporti d’ampiezza è stata ottenuta dai diagrammi ampiezza-offset o AVO (Amplitude Versus Offset). I diagrammi AVO presentati per i modelli di fondale marino indicano che il fondo mare non è sempre il convertitore P`S΄ in trasmissione più efficace, visto che l’inserimento di un contrasto di impedenza acustica all’interno della successione sedimentaria può sovvertire questa relazione. Inoltre il rilevamento di onde di taglio di ampiezza significativa nella simulazione in riflessione può essere spiegato con due meccanismi fondamentali di conversione di modo. Il primo che, dalle simulazioni compiute, sembra essere il meccanismo più comune, riguarda la generazione di onde S convertite in riflessione sugli obiettivi profondi, ed è motivato dalla presenza di un riflettore profondo caratterizzato da un elevato contrasto di impedenza acustica. Il secondo meccanismo, occorre in presenza di significativi aumenti/decrementi apportati al valore della velocità delle onde di volume e della densità e indica che le fasi S di maggiore intensità, rilevabili dai sensori sul fondale marino, possono essere quelle addebitate ad una conversione P`S`S΄ in trasmissione su una a particolare discontinuità superficiale. Tale discontinuità può essere ad esempio dovuta alla presenza di sabbie grossolane non litificate e non cementate, caratterizzate da valori in aumento, ma comunque plausibili, della velocità delle onde di volume e della densità.
E’ stato eseguito, infine, un tentativo per cercare di comprendere come possa influire il naturale decadimento delle ampiezze del fronte d’onda (geometrical spreading) sulle variazioni ampiezza-offset, attraverso una fase di guadagno in ampiezza dei dati. Sono stati applicati, pertanto, due tipi di funzioni di guadagno ai dati: la funzione di guadagno A.G.C. (Automatic Gain Control) e la funzione T2 (quadrato del tempo). Esse dimostrano che è possibile giungere ad una modificazione o ad una distorsione delle relazioni d’ampiezza osservate, poiché i guadagni apportati alterano le relazioni tra le ampiezze delle fasi P`S΄ e le P`S`S΄ descritte in precedenza. Occorre, quindi, fare attenzione nell’operare delle correzioni d’ampiezza su dati multicomponente, visto che si può perdere il reale significato fisico delle ampiezze stesse.