Seismology - NGEO082

• Title: Seismologie
• Guaranteed by: Department of Geophysics (32-KG)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2019
• Semester: winter
• E-Credits: 5
• Hours per week, examination: winter s.:2/1, C+Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech, English
• Teaching methods: full-time
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: prof. RNDr. František Gallovič, Ph.D.; prof. RNDr. Jiří Zahradník, DrSc.

Annotation

English

Last update: T_KG (29.04.2013)

Seismic signals and seismic noise. Macroseismic observations of earthquakes. Seismic instruments and data. Earthquake location. Seismicity. Body and surface seismic waves in simple Earth models. Physical processes in earthquake sources.

Czech

Last update: T_KG (29.04.2013)

Seismické signály a seismický šum. Makroseismická pozorování zemětřesení. Seismické přístroje a seismická data. Lokace zemětřesení. Seismicita. Prostorové a povrchové seismické vlny v jednoduchých modelech Země. Fyzikální procesy v ohnisku zemětřesení.

Aim of the course

English

Last update: T_KG (29.04.2013)

The aim is to provide students with basic of seismology to be able to continue with specialized courses, to work on master and doctoral theses. To understand seismic data and to be able to use them in studying the Earth’s internal structure and physical processes in earthquake sources.

Czech

Last update: T_KG (29.04.2013)

Cílem je naučit studenty základům seismologie, aby byli schopni absolvovat specializované přednášky a mohli pracovat na magisterských a doktorských tématech. Aby rozuměli seismickým datům a mohli je používat při studiu struktury zemského nitra a procesů v ohnisku zemětřesení.

Course completion requirements

Last update: prof. RNDr. František Gallovič, Ph.D. (06.10.2017)

Podmínkou udělení zápočtu je absolvování písemného testu.

Získání zápočtu je podmínkou pro konání zkoušky.

Literature

Last update: T_KG (02.05.2013)

• B. Bolt: Earthquakes, W.H. Freeman and Company, San Francisco 1999.

• T. Lay, T.C. Wallace: Modern global seismology. Academic Press 1995.

• P.M. Shearer: Introduction to seismology. Cambridge University Press 1999.

• A. Udias: Principles of seismology. Cambridge University Press 2000.

• O. Kulhánek: Anatomy of seismograms. Elsevier 1990.

• O. Kulhánek: Propagation of seismic waves (lecture notes). Uppsala University 1993.

• K. Aki, P.G. Richards, Quantitative seismology. University Science Books 2002.

• F.A. Dahlen, J. Tromp: Theoretical global seismology. Princeton University Press 1998.

• http://wwwneic.cr.usgs.gov

• New Manual of Seismological Observatory Practice (NMSOP-2) (nmsop.gfz-potsdam.de)

Teaching methods

English

Last update: T_KG (11.04.2008)

Lecture + exercises

Czech

Last update: T_KG (11.04.2008)

Přednáška + cvičení

Requirements to the exam

Last update: prof. RNDr. František Gallovič, Ph.D. (06.10.2017)

Zkouška je ústní, požadavky odpovídají sylabu v rozsahu prezentovaném na přednášce.

Syllabus

English

Last update: T_KG (29.04.2013)

Macroseismic data

Earthquake damages. Ground motion and intensity, macroseismic scales, isoseismal maps. Relations between intensity and ground motion. Attenuation relations. Community products (ShakeMap, PAGER).

Instrumental data

Mechanical seismograph and its transfer function (for input displacement, velocity and acceleration). Electromagnetic velocity sensor. Force-balance broadband seismograph. Strong-motion accelerograph. Description of instrument response with poles and zeroes. Instrumental correction of seismograms. Translation and rotation components. Static displacement and tilt. Seismograph saturation.

Location

Principle of kinematic location, linearization and solution by the least-squares method. Non-linear location methods. Uncertainty estimates. Relative location methods.

Seismicity

Focal regions in global and regional scale, depth distribution. Frequency-magnitude relations. Statistical properties of aftershock sequences.

Body waves

Elastic parameters. Linearized equation of motion. Effects of discontinuities, free surface and absorption. Rays and travel-time curves of body waves. Ray parameter and travel-time derivatives. Travel times for a layer over half-space; MOHO discontinuity; Pn, Pg and PmP waves. Theoretical travel times in a homogeneous mantle and core: P, PcP and PKP waves. The Wiechert-Herglotz equation. "Dictionary" of seismic phases. Standard seismic models of the Earth (JB, PREM, IASP91). Principles of seismic tomography.

Surface waves

Love waves for a layer over half-space; dispersion and depth dependence. Rayleigh waves. Mantle waves. Dispersion curves for continents and oceans. Dispersion curves by cross-correlating ambient noise in pairs of stations. Surface-wave tomography.

Magnitude

Richter's magnitude. Magnitude from body and surface waves, Magnitude saturation. Moment magnitude.

Seismic source

Fault plane, rupture, slip. Seismic moment. Radiation pattern of P and S waves and focal mechanism from first-motion polarities. P-T-N axes. Nodal planes and source angles (strike, dip, rake). Fault-plane size and corner frequency. Relation between the fault length, moment and stress drop.

Czech

Last update: T_KG (29.04.2013)

Makroseismická data

Ničivé účinky zemětřesení. Intenzita, stupnice intenzity, mapy izoseist. Vztah intenzity ke zrychlení, závislost na vzdálenosti a hloubce. Útlumové křivky. Společenské přínosné produkty (ShakeMap, PAGER).

Instrumentální data

Mechanický seismograf a jeho přenosová funkce (pro vstup posunutí, rychlosti a zrychlení). Elektromagnetický rychlostní senzor. Zpětnovazební širokopásmový seismograf. Akcelerograf pro silné pohyby. Popis přenosové funkce pomocí nul a pólů. Instrumentální korekce seismogramů. Translační a rotační složky. Statické posunutí a náklon. Přebuzení seismografu.

Lokace

Princip kinematické lokace zemětřesení, linearizace a řešení metodou nejmenších čtverců. Nelineární lokační metody. Odhad chyb. Relativní lokační metody.

Seismicita

Ohniskové oblasti v globálním a regionálním měřítku, hloubková závislost. Magnitudo-četnostní vztahy. Statistické vlastnosti dotřesových sérií.

Prostorové vlny

Elastické parametry. Linearizovaná pohybová rovnice. Vliv rozhraní, volného povrchu a útlumu. Paprsky a hodochrony prostorových vln. Parametr paprsku a derivace hodochrony. Hodochrony pro vrstvu na poloprostoru, rozhraní MOHO, vlny Pn, Pg a PmP. Hodochrony v homogenním plášti a jádře, vlny P, PcP a PKP. Princip užití Wiechert-Herglotzovy rovnice. Slovník seismických fází. Standardní seismické modely Země (JB, PREM, IASP91). Princip seismické tomografie.

Povrchové vlny

Loveovy vlny pro vrstvu na poloprostoru, disperse a hloubková závislost. Rayleighovy vlny. Plášťové vlny. Disperzní křivky pro kontinenty a oceány. Disperzní křivky pomocí vzájemné korelace šumu v párech stanic. Tomografie z povrchových vln.

Magnitudo

Richterovo magnitudo. Magnitudo z prostorových a povrchových vln. Saturace magnitud. Momentové magnitudo.

Seismický zdroj

Zlomová plocha, trhlina, skluzová funkce. Seismický moment. Vyzařovací charakteristika pro vlny P a S a mechanizmus ohniska ze znamének prvních nasazení. Osy P-T-N. Nodální roviny a ohniskové úhly (strike, dip, rake). Velikost zlomové plochy, rohová frekvence. Vztahy mezi rozměrem zdroje, momentem a poklesem napětí.