Geologia del territorio e delle risorse | Fisica Terrestre

Fisica Terrestre

TitolareProf. Cammarano Fabio
Anno accademico 2018 - 2019
Periodo didattico II Semestre
C.F.U. 6
Codice ateneo
Settore Scientifico Disciplinare GEO/10
Fruibile nei seguenti corsi di laurea Geologia del territorio e delle risorse

Obiettivi formativi del corso

Il corso ha lo scopo ad introdurre gli studenti a studi globali dell’interno della terra basati sull’interpretazione congiunta di vari metodi geofisici. Gli studenti acquisiranno conoscenza delle proprietà fisiche dell’interno della Terra ed impareranno ad analizzare ed interpretare dati sismologici e di gravità.

The course aims to introduce the students to global studies of the Earth's interior through geophysical methods and their integrated interpretation. Students will acquire knowledge of the physical properties of the Earth’s interior and they will learn to analyse and interpret seismological and gravity observations.

Programma del corso

Saranno trattati argomenti di sismologia globale, gravità, proprietà fisiche dei materiali ad alta pressione e temperature e regime termico della Terra. Il corso include una parte pratica in cui gli studenti eseguiranno l’elaborazione di dati sismologici ed una lettura critica di pubblicazioni scientifiche selezionate su un argomento a scelta tra: struttura e composizione della crosta, litosfera continentale, natura del D’’, thermal plumes del mantello, vincoli sulla composizione e sulla temperature media del mantello.

Il corso può essere tenuto in inglese.

Programma dettagliato: Introduzione: Rassegna della struttura interna della Terra e delle metodologie geofisiche: conoscenze attuali e questioni non risolte. Perché un approccio multidisciplinare? Background matematico: operazioni e trasformazioni vettoriali, algebra delle matrici, calcolo vettoriale. Fondamenti di sismologia teorica: equazione d’onda, soluzione armonica, riflessione e trasmissione delle onde. Sforzo e deformazione, eq. constitutive, onde sismiche, legge di Snell (angolo critico, parametro del raggio, onde guida, diffrazione). Onde di superficie (dispersione, velocità di fase e di gruppo) e modi normali. Sismologia e struttura della Terra: onde di volume, studi dei tempi di arrivo, fasi sismiche, struttura sismica globale. Anisotropia, attenuazione ed anelasticità. Tomografia sismica: teoria inversa, tomografia di onde di volume e di superficie. Modellazione gravitativa e geoide: rassegna della teoria generale, acquisizione e elaborazione di dati da satellite. Interpretazione del geoide e di osservazioni di gravità. Interpretazione congiunta di dati sismici e di gravità: attuali conoscenze ed incognite sulla struttura termo-chimica della Terra, proprietà dei materiali ad alta pressione e temperature, reologia.  Regime termico della Terra: principi termodinamici, conduzione, convezione e radiazione, gradient adiabatico, sorgenti di calore e radioattività, modelli di raffredamento della litosfera oceanica, flusso di calore continentale e oceanico.

Parte pratica: elaborazione dati sismici: Tutorial sull’elaborazione dei dati sismologici per lo studio dell’interno della Terra utilizzando SAC (Seismic Analysis Software).

 

Global seismology, gravity and physical properties at high pressure and temperatures will be treated. The course will involve a practical part with a tutorial on seismic data processing and a critical reading of selected review papers on a topic between: Structure and composition of the crust, The continental lithosphere, Nature of D’’, Mantle Plumes, Constraints on average temperature and composition of the mantle.

The course can be held in English.

Detailed Programme: Introduction: overview of Earth's interior structure and geophysical remote-sensing methodologies: current knowledge and open questions. Why an interdisciplinary approach?  Mathematical background: vector operations and transformation, matrix algebra, vector calculus. Basic Seismology theory: wave equation, harmonic wave solution, reflection and transmission. Stress and strain, constitutive eq., seismic waves, Snell’s law (critical angle, ray parameter, waveguide, diffraction). Surface waves (dispersion, phase and group velocity) and normal modes. Seismology and Earth structure: body waves, travel-time studies, seismic phases, global seismic structure. Anisotropy, attenuation and anelasticity. Composition of the mantle and core. Seismic tomography: inverse theory, body-wave tomography, surface-wave tomography. Gravity modelling and geoid: review of general theory, acquisition, processing of satellite data. Geoid and gravity interpretation. Combined seismic and gravity interpretation: insight on known and unknowns of the Earth’s thermo-chemical structure, high P-T material properties, rheology. Thermal regime of the Earth: thermodynamics principles, conduction, convection and radiation, adiabatic gradient, sources of heat and radioactivity, cooling models of oceanic lithosphere, continental and oceanic heat flow.

Practical part: seismic processing: Tutorial using SAC (Seismic Analysis Code) on processing of seismic data for Earth’s interior studies.

Testi di riferimento

- Lowrie, Fundamentals of Geophysics, Cambridge University Press, pp 1-375

- Stacey, Physics of the Earth, Cambridge University Press

- Appunti delle lezioni e pubblicazioni scientifiche distribuite durante il corso. Lecture notes and research/review papers distributed during the course.

Unità Didattiche

FISICA TERRESTRE - Physics of the Earth
Docente Tipo Attività Durata (h) Tipo Attività Formativa SSD CFU
Prof. Cammarano Fabio 48 Libera Scelta GEO/10 6.0

Allegati

Titolo Destrizione