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Tesi etd-06262018-221717


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
BARLETTA, MARGHERITA
URN
etd-06262018-221717
Title
Caratterizzazione del rumore sismico e modello superficiale di velocita per il Monte Amiata
Struttura
SCIENZE DELLA TERRA
Corso di studi
GEOFISICA DI ESPLORAZIONE E APPLICATA
Commissione
relatore Prof. Saccorotti, Gilberto
Parole chiave
  • Rumore sismico ambientale
Data inizio appello
13/07/2018;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
13/07/2021
Riassunto analitico
Riassunto<br><br>In questo lavoro di tesi sono presentati i risultati dell’analisi di rumore sismico ambientale acquisito nell’area del Monte Amiata (Toscana meridionale). <br>I dati utilizzati sono stati registrati da 9 stazioni sismometriche, di cui due appartenenti alla Rete Sismica Nazionale (RSN), collocate nell’area oggetto di studio e costituenti una rete dedicata al monitoraggio della microsismicità dell’area.<br>Il progetto, iniziato nel 2016, è stato condotto dalla sezione di Pisa dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). In particolare, per questo lavoro ho analizzato i segnali del rumore sismico ambientale acquisiti nel periodo marzo 2016 - marzo 2017.<br>Il rumore sismico costituisce un’importante fonte di informazione sulle caratteristiche del sottosuolo. Il fatto che tale rumore sia presente in ogni registrazione sismica ha portato nell’ultimo ventennio a considerarlo sempre più nell’ottica di dato da studiare ed interpretare, piuttosto che come elemento di disturbo nelle registrazioni sismiche. Negli ultimi anni, molti lavori sono stati sviluppati su questo argomento, che hanno portato alla determinazione della struttura crostale a scala globale, regionale o locale.<br>In questo lavoro di tesi l’analisi del rumore sismico ambientale è stata condotta con un duplice obiettivo: (1) ottenere informazioni su possibili variazioni di velocità sismiche nel mezzo considerato, e (2) ricavare un modello di velocità per le onde di taglio dall’inversione delle caratteristiche dispersive delle onde di Rayleigh. <br>Il primo metodo utilizzato è la tecnica dei rapporti spettrali della componente orizzontale su quella verticale (“metodo di Nakamura” o metodo HVSR da Horizontal to Vertical Spectral Ratio o semplicemente H/V) che, oltre a fornire una stima della frequenza di risonanza del sito, contiene informazioni sulla distribuzione delle velocità sismiche nel sottosuolo. Il risultato dell’analisi è una curva sperimentale in cui l’ampiezza del rapporto H/V è espressa nella sua dipendenza dalla frequenza.<br>Si è quindi proceduto con l’analisi dell’evoluzione temporale del rapporto spettrale H/V per vedere come variano nel tempo le frequenze di picco, cioè le frequenze per cui il rapporto spettrale assume valore massimo. Dall’analisi dell’evoluzione temporale dei rapporti spettrali è stato possibile distinguere tra siti in cui è evidente una variazione temporale dei picchi e siti nei quali non si evidenzia nessuna variazione. <br>Dopo questa parte di analisi spettrale, il lavoro si è basato sul processo di cross-correlazione di rumore sismico ambientale (Noise Cross-correlation Function, NCF) il quale permette di ricostruire la risposta impulsiva del mezzo studiato (Green’s Function) per ogni coppia di stazioni. <br>La tecnica della cross-correlazione, che ha permesso di misurare variazioni temporali di velocità sismiche, è stata applicata per un arco temporale di un anno. <br>La funzione di correlazione risultante si presenta come una serie temporale definita per tempi di ritardo (time lags) sia positivi che negativi. <br>Un’ulteriore tecnica applicata per estrarre variazioni di velocità sismiche dalla cross-correlazione è il metodo denominato Coda Wave Interferometry (CWI), descritto da Snieder (2002). <br>Le onde di coda sono gli arrivi tardivi in un sismogramma e sono generate da processi di scattering in corrispondenza di eterogeneità presenti nel mezzo di propagazione. I tempi di tragitto di queste onde, che percorrono traiettorie più lunghe rispetto a quelle seguite dagli arrivi diretti (onde P, S), sono pertanto più sensibili a eventuali perturbazioni nella velocità di propagazione, a loro volta indotte da variazioni nelle proprietà elastiche del mezzo attraversato.<br>Sostanzialmente l’interferenza nelle onde di coda è misurata comparando una coppia di eventi registrati a tempi successivi; se nel tempo che intercorre tra il primo e il secondo evento non si verificano variazioni nel mezzo, le forme d&#39;onda sono identiche; se si verifica una variazione nelle velocità sismiche si avrà un cambiamento osservabile nelle onde di coda.<br>Infine, le funzione di Green ottenute dal calcolo della funzione di cross-correlazione vengono analizzate attraverso la tecnica di analisi Frequency-Time Analysis (FTAN) al fine di estrarre una curva di dispersione della velocità di gruppo per il modo fondamentale (ed eventuali modi superiori) delle onde di Rayleigh.<br>Estendendo l’analisi fra tutte le coppie di stazioni omogenee, le curve di dispersione ottenute per la velocità di gruppo presentano un andamento mutuamente consistente, con valori che variano fra 2.5-3 km/s a 0.4 Hz a 1-1.5 km/s a 1.5Hz.<br>Inoltre, effettuando la media fra tutte le curve di dispersione ottenute, per le varie coppie di stazioni, è stata ottenuta una curva di dispersione media che è stata infine invertita utilizzando i codici di Herrmann (2003) per definire un modello di velocità 1-dimensionale delle onde di taglio. Tale modello di velocità è stato confrontato con altri modelli di velocità disponibili in letteratura.<br><br>
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