Appunti di Geofisica applicata

CAMBIO LA FREQUENZA → TRASFORMAZIONE DIFOURIER

Si ha una DISPERSIONE DELLA RESISTIVITA’:

Al punto p0 si ha una frequenza=0 (corrente continua)

In mezzi polarizzati, aumentando la frequenza, la resistività diminuisce; invece in un mezzo ohmico, p0 rimarrebbe costante.

Zona di dispersione → non raggiungo subito l’asintoto; c’è un grande range di frequenza dove w é la frequenza angolare del campo eccitante, E(w), ρ(w) e J(w) sono le trasformate di Fourier di E(t), ρ(t) e J(t), rispettivamente.

Questo fenomeno si quantifica tramite l’effetto frequenza: La differenza di fase tra segnale trasmesso (I) e segnale ricevuto (ΔV) → maggiore è il ritardo, maggiore è la polarizzazione!

c) Analisi e interpretazione dei dati

Si costruiscono delle sezioni per vedere come varia la M (pseudosezione di caricabilità misurata) - come quella per la resistività; per passare ai valori reali → inversione dei dati

Applicazioni:

monitoraggio discariche e inquinamento (integrazione metodo della resistività e della polarizzazione indotta); ricerca mineraria e petrolifera; percolato: caratterizzato da condizioni riducenti, presenta significative concentrazioni di solfuri insolubili che aumentano la carica naturale del terreno (resistività si abbassa) inquinanti organici (oli): in questo caso la carica è bassa e la resistività è alta. Valori caratteristici di resistività e di carica in ambiente di discarica.

METODO DEL POTENZIALE SPONTANEO

a) Fenomenologia e classificazione delle sorgenti

Si misura la differenza di potenziale ΔV dovuta a correnti stazionarie naturali già presenti nel terreno. Lo scopo è quello di trovare gli accumuli di cariche che hanno generato quel ΔV. Il potenziale misurato può variare da alcuni mV fino a qualche Volt, e il suo segno negativo o positivo, è un fattore molto importante.

ossido-riduzione

Se c'è un corpo parzialmente immerso in una falda, la differenza di potenziale si genera in seguito all'ossidazione della parte insatura (la parte satura è in ambiente ridotto invece). La continua ossidazione sarebbe responsabile dell'accumulo di cariche positive nella parte insatura e ciò spiegherebbe perché si osserva sempre un potenziale negativo.

La ΔV dipende dal ln del rapporto delle concentrazioni ioniche della parte ossidata e ridotta

2) Potenziale elettrochimico- sottosuolo permeato da fluidi con differente concentrazione ionica

potenziale di Nernst: due elettrodi dello stesso materiale sono immersi in una matrice omogenea, ma in zone in cui la concentrazione ionica è localmente diversa → la differenza di potenziale è dovuta alladissimmetria dovuta alla differente ossidazione degli elettrodi

potenziale di diffusione: oltre che dalle concentrazioni ioniche, la differenza di potenziale dipende dalle

essocorrisponderà un gradiente di potenziale (ΔV). Il rapporto tra queste grandezze è detto coefficiente termoelettrico accoppiato: ΔV=TEC. Sperimentalmente è stato osservato che tale rapporto varia tra -ΔT0,09 e +1,36 mV/°C (Nourbehecht, 1963). Pertanto, in zone caratterizzate da anomalie di gradiente termico è possibile distinguere anomalie di PS che presentano ampiezze maggiori con lunghezze d'onda più corte rispetto alle zone a normale gradiente termico.

LA COMPONENTE SECONDARIA: Essa è invece riconducibile ad accumuli di cariche indotte da fenomeni di polarizzazione elettrica lungo le superfici di discontinuità della resistività presenti nel sottosuolo; quindi, a differenza delle sorgenti primarie, le sorgenti secondarie si manifestano solo se ci sono discontinuità nel sottosuolo.

b) Sperimentazione ed osservabili

Strumenti: due elettrodi (sonde impolarizzabili); picchetti polarizzabili; multimetro

(misura il ΔV) Tecniche di misura:

1. Tecnica del profilo – rilievo lungo un profilo k × q potenziale (non ΔV!); q: quantità di V scarica; d: distanza - x: punto di mezzo tra due elettrodi di misurando
2. Tecnica delle linee equipotenziali – rilievo areale Isoanomale di potenziale spontaneo. L'intensità (mV) ci dà informazioni sulla concentrazione di cariche presenti. È importante la forma-geometria: più è blanda l'anomalia, più è profonda la sorgente (se non vedo la sua estensione, allargo l'area di indagine). È importante inoltre rispettare il verso di percorrenza ΔV = V2(+) - V1(-)
3. Metodo del gradiente - Si misura la d.d.p. tra due elettrodi che vengono spostati lungo un percorso che ricopre l'intera area d'indagine, mantenendo costante la loro distanza reciproca (misure consecutive, concatenate - devono avere un punto comune o punto nodale, unidirezionali). La d.d.p. misurata va attribuita

al punto medio tra i due elettrodi. In questo modo è possibile valutare il potenziale di un elettrodo rispetto al precedente, prendendo come riferimento iniziale, ad esempio, il primo elettrodo di misura.

Devo scegliere un verso (es. A dietro e B avanti) che deve essere sempre quello.

I PS costituiscono la componente stazionaria del campo elettrico naturale totale, ovvero delle cosiddette correnti telluriche, caratterizzate da più componenti a diversa frequenza. Se ho quindi una componente costante e delle oscillazioni casuali, faccio una media. Pertanto, le differenze di potenziale tra due punti qualsiasi della rete o del profilo di misura devono essere campionate in un intervallo temporale sufficiente per l'individuazione del comportamento stazionario del campo totale.

Ottenuti i dati, prima di rappresentarli ed interpretarli bisogna correggerli.

Analisi ed interpretazione dei dati

L'obiettivo del potenziale spontaneo è quello di individuare la presenza di particelle

metalliche (inquinanti), mineralizzazioni in fratture, aree geotermiche → info sulla profondità, tenore, …

1 correzione: RIMUOVERE EFFETTI DOVUTI A SEGNALI SPURI- ERRORE DI CHIUSURA

la somma dei ΔV lungo un percorso chiuso dovrebbe essere uguale a 0 (campo conservativo) → se non lo è, allora c'è rumore dovuto a segnali puri (recinzioni in metallo, linee elettriche,… ).

Per correggere l'errore, lo distribuisco su tutte le misure dove v=-e/n ; e:errore; n=numero di stazioni lungo il circuito.

Se non posso avere un percorso chiuso, lo calcolo ogni 2 punti (ΔV andata e ΔV ritorno) e se sottraendoli non mi viene 0, posso accettare al massimo uno scarto pari al 10% del ΔV totale.

2 correzione: RIMUOVERE GLI EFFETTI DOVUTI ALLA POLARIZZAZIONE DIELETTRODO

Quando si usano picchetti metallici, essi si polarizzano. Siano a e b le tensioni di polarizzazione dei due elettrodi di metallo A e B che formano il dipolo di misura, posti, inizialmente,

neisiti 1 e 2, rispettivamente.

Successivamente, traslo A nella posizione 3 e B rimane fermo. Pongo il valore di ΔV1=0

Allora il potenziale 3 attraverso la formula seguente, sarà privo di polarizzazione dielettrodo

Elimino così facendo tutti i numeri pari affetti da polarizzazione dielettrodo → posso usare solo la metà dei dati; è come se avessi usato un passo di campionamento doppio es. se il mio passo è di 100m, avrò una misura ogni 200m!

RAPPRESENTAZIONE DELLE MISURE DI PS

Costruisco le isoanomale → la loro forma mi dirà la geometria del corpo

- ISOANOMALE LARGHE = corpo profondo (gradiente blando)

- ISOANOMALE STRETTE E CHIUSE = corpo superficiale (gradiente ripido)

INTENSITÀ DELLE ISOANOMALE: info sull'intensità di carica (a parità di profondità, maggiore è l'intensità di carica, maggiore è il potenziale)

A parità di intensità di carica, maggiore è la profondità,