Proposte di tesi presso INGV, Salvatore Barba, e-mail: barba@ingv.it

A) Profili reologici

A.1) Definizione dell’errore su i profili reologici

Applicazione di un metodo statistico per calcolare l’errore sulla transizione fragile-duttile in funzione delle incertezze sui parametri delle rocce

A.2) Relazione tra comportamento sismogenetico di uno strato e sue proprietà macroscopiche

Relazione fenomenologica tra deformazione in uno strato e suo comportamento sismogenetico

Quantificazione di deformazione e fagliazione

Relazioni tra parametri quali lunghezza, densità, spaziatura media delle faglie

Identificazione dei valori per cui il comportamento di uno strato è di tipo sismogenetico

B) Relazione tra offset in superficie e dislocazione in profondità per faglie dip-slip

B.1) definizione di relazioni empiriche tra offset e dislocazione

Note

Ambiente di lavoro: Windows

Cosa si impara: geologia del terremoto; statistica di base

Durata: 6 mesi

Raccolta dati da casi reali

Essenzialmente revisione bibliografica di terremoti avvenuti in tutto il mondo in un certo intervallo temporale (1990-2005 per magnitudo M da 5.5 a 6.0 o per 1980-1990 per M >=6.0)

Per il periodo 1990-2004, per M>=6.0, questo lavoro è già stato fatto.

Definizione delle quantità osservabili e dell’errore

dimensione della faglia, dislocazione media del singolo terremoto, offset osservabile e offset previsto

definite in modo omogeneo e riproducibile (omogeneo allo stesso modo per tutti i terremoti; riproducibile: la definizione deve essere applicabile da chiunque e per qualunque terremoto)

definire l’errore per quantificare le incertezze (oggettive o soggettive) associate alle osservazioni

Costruzione di relazioni empiriche

funzione che lega offset e dislocazione

utilizzo di un programma di statistica (esempio: excel, tablecurve, origin, ..., per calcolare la relazione tra offset e dislocazione)

B.2) modello agli elementi finiti per sigma differenziale in funzione di Z

Note

Ambiente di lavoro: Unix/linux

Cosa si impara: modellazione numerica; fisica del terremoto

Durata: da 6 mesi ad un anno

E’ un modello numerico di “laboratorio” per studiare come una faglia si rompe durante un terremoto. Il modello è basato sulle osservazioni già disponibili di terremoti ben studiati.

Costruzione di un modello agli elementi finiti

Imparare l’uso di un programma di calcolo agli elementi finiti

Costruzione della griglia, definizione delle proprietà del mezzo, delle forze agenti sulla faglia

Lavoro da svolgere totalmente al computer

Calcolo del sigma differenziale in funzione della profondità

Costruito il modello, tutte le quantità che servono sono calcolabili tramite delle formule a partire dal modello stesso. In questo caso, ci interessa il sigma differenziale a diverse profondità. Va calcolato a partire dal tensore dello stress.

Eventualmente studio dell’influenza delle variazioni della pressione di poro, dell’attrito sulla faglia, e dei parametri elastici

Come possibile estensione, si possono definire ulteriori relazioni in funzione di altri parametri ritenuti interessanti.

In questo modo vengono create delle curve “sperimentali” (pubblicabili su un articolo scientifico).

B.3) generazione di relazioni sintetiche tra offset e dislocazione

Note

Ambiente di lavoro: Windows o unix/linux

Cosa si impara: programmazione, statistica, fisica e geologia del terremoto.

Durata: 8 mesi (2 mesi per studiare la programmazione + 6 mesi lavoro di tesi)

Descrizione

costruzione di una relazione tra offset e dislocazione sulla base di modelli teorici e dati reali. Si utilizza il modello quando non sono disponibili dati sperimentali.

E’ utile perchè dà la possibilità di verificare in cosa uno o più modelli teorici di frattura concordino o meno con le osservazioni.

Le relazioni sintetiche andranno confrontate con le relazioni empiriche di Wells e Coppersmith (1994).

Richiede di imparare la programmazione (esempio: Fortran) o almeno la possibilità di scrivere degli script in un altro linguaggio (esempio VBA).

Definizione di modelli di riferimento teorici

Definizione di un modello di sigma differenziale in funzione di Z

Definizione di un modello di dislocazione in funzione di Z

In base alla teoria, si sceglie o si costruisce una funzione analitica (una formula) che rappresenti la distrubuzione di stress differenziale e di slip in funzione della profondità

Costruzione di un campione rappresentativo di faglie sismogenetiche

A partire da casi reali, si costruisce un “campione rappresentativo”, cioè un insieme di faglie “ipotetico” che hanno le stesse caratteristiche delle faglie su cui sono avvenuti i terremoti nella realtà.

Ad esempio si considerano le caratteristiche: numero di terremoti in funzione di Z, grandezza della faglia in funzione di Z, posizione del top e del bottom della faglia in funzione di Z, ..., per i casi reali

Dunque si crea un dataset sintetico di faglie che rispetta le distribuzioni calcolate nella realtà ma in numero molto maggiore.

Relazioni sintetiche

Applicazione di un metodo tipo MonteCarlo alle quantità teoriche e sperimentali su determinate

Per ognuna delle faglie appartenenti al dataset sintetico, si calcola slip medio lungo la faglia, area di faglia, e dislocazione in superficie

Si costruiscono le medie e le deviazioni standard per ognuna di queste quantità, per intervalli definiti, costruendo così delle relazioni sintetiche.

Se il campione di faglie è rappresentativo, e il modello utilizzato è realistico, le relazioni sintetiche concordano con le relazioni empiriche e con i dati osservati.

Rispetto alle sole relazioni empiriche, questo metodo permette di comprendere il fenomeno – e non solo di descriverlo.

In più, le relazioni sintetiche permettono di definire l’errore sulle osservazioni.