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Definizione di modelli di velocità sismiche di taglio (Vs)

 
Gruppo di ricerca: Nunziata C.  Costanzo M.R., Strollo R.
 
Collaborazioni
Dipartimento di Matematica e Geoscienze, Univ. Trieste
 
Modelli di velocità sismiche di taglio (Vs) sono definiti a profondità variabili da decine di metri fino alle decine di chilometri. Tali modelli sono ottenuti attraverso l’inversione non-lineare della curva di dispersione delle velocità di gruppo del modo fondamentale delle onde superficiali di Rayleigh, generate sia naturalmente (rumore ambientale, terremoti) che artificialmente (massa battente o cariche esplosive). La metodologia utilizzata (FTAN) si basa sull’analisi bidimensionale frequenza-tempo di un segnale sismico e permette di identificare ed isolare il modo fondamentale e i primi modi superiori partendo dal segnale completo.
Negli ultimi anni sono stati condotti con successo esperimenti di estrazione della funzione di Green (onde superficiali) dalla cross-correlazione del rumore sismico registrato con 2 stazioni, sia a scala locale (distanza stazioni di decine di chilometri) nella Piana Campana, sia a piccola scala (distanza stazioni di 60-4000 m) nell’area urbana di Napoli. I risultati della ricerca sono molto importanti perché hanno dimostrato la ripetibilità e la robustezza della cross-correlazione del rumore sismico e la potenza del metodo di investigare profondità proibitive nelle aree urbane, senza perforazione e sorgente.
Confronti con i metodi basati sulle velocità di fase (SASW, f-k, MASW) e le misure in foro hanno consentito di stabilire che il metodo FTAN fornisce risultati eccellenti ed è particolarmente raccomandato per misure in aree fortemente urbanizzate perché (1) ha bisogno di un solo ricevitore sulla superficie, (2) non è inficiato da rumore, (3) i modelli di VS sono in ottimo accordo con le misure in foro cross-hole e down-hole.
Risultati principali della ricerca:
1) Sismo-stratigrafie dell’area urbana di Napoli;
2) Metodo empirico per la valutazione della liquefazione;
3) Definizione della crosta e del mantello superiore nelle aree vulcaniche di Campi Flegrei, Ischia, Vesuvio e Roccamonfina, nell’area napoletana e nella Piana Campana.

 

 
Esempio di modelli di VS nell’area urbana di Napoli (e) ottenuti dall’inversione non-lineare (metodo Hedgehog) del modo fondamentale delle velocità di gruppo delle onde di Rayleigh (d) estratto con il metodo FTAN (c) da funzioni di cross-correlazione (b) calcolate tra coppie di ricevitori (stendimento linea rossa in a).
Modelli di VS nella Piana Campana confrontati con le sezioni geologiche 8-9 (modificate da Mostardini e Merlini, 1986) nei punti di intersezione (1-2-3) con i cammini investigati (modificata da Costanzo e Nunziata, 2014). I profili di velocità sono in accordo con il modello geologico fino ad una profondità di ~ 8 km, invece lo strato con VS=3.85 km/s può essere attribuito a rocce metamorfiche e non alle rocce sedimentarie del bacino di Lagonegro.

 

Pubblicazioni selezionate
 
Costanzo M.R., Nunziata C., Strollo R., 2017. VS of the uppermost crust structure of the Campi Flegrei caldera (southern Italy) from ambient noise Rayleigh wave analysis. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2017.09.020
Costanzo M.R., Nunziata C., 2017. Inferences on the lithospheric structure of Campi Flegrei District (southern Italy) from seismic noise cross-correlation. Physics of the Earth and Planetary Interiors, vol. 265, p. 92-105. DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.pepi.2017.02.010.
Costanzo M.R., Mandara R., Strollo R., Nunziata C., Vaccari F., Panza G.F., 2016. VS measurements in volcanic urban areas from ambient noise Rayleigh waves. In: Volcanic Rocks and Soils. Edited by Rotonda et. al.. p. 211-218, CRC Press/Balkema, ISBN: 978-1-138-02886-9. DOI: https://doi.org/10.1201/b18897-27.
Costanzo M.R., Nunziata C., 2016. VS models from noise cross-correlation in the historical centre of Napoli. In: Accademia Nazionale dei lincei. Resilienza delle città d’arte ai terremoti. vol. 306, p. 399-412, Roma: Bardi edizione. ISSN: 0391-805X, ISBN: 978-88-218-1141-8.
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Guidarelli, M., Zille, A., Saraò, A., Natale, M., Nunziata, C., and Panza, G.F. , 2006. Shear-wave velocity models and seismic sources in Campanian volcanic areas: Vesuvio and Campi Flegrei. VESUVIUS 2000: Education, Security and Prosperity. Editor Flavio Dobran, Elsevier (ISBN-13: 978-0-444-52104-0; ISBN-10: 0-444-52104-6), 287-309.
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