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Tesi etd-07202015-165949


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
PANCIROLI, ELEONORA
URN
etd-07202015-165949
Title
Tellurica multifrequenza: Rivisitazione applicativa di una metodologia di esplorazione
Struttura
SCIENZE DELLA TERRA
Corso di studi
GEOFISICA DI ESPLORAZIONE E APPLICATA
Supervisors
relatore Costantini, Paolo
Parole chiave
  • Campo Elettromagnetico naturale
  • faglia di Boccheggiano
  • rapporti di resistività
  • funzione di trasferimento
  • Risonanza di Schumann
  • Tellurica multifrequenza
Data inizio appello
25/09/2015;
Consultabilità
Completa
Riassunto analitico
Esistono diverse tecniche geofisiche che utilizzano campi elettromagnetici naturali, esse includono i metodi magnetotellurico e tellurico, il metodo AFMAG, nonché varianti minori.
Queste metodologie sono in grado di descrivere variazioni laterali di resistività; in generale, solo la MT viene utilizzata per studiare le variazioni verticali della conduttività elettrica, per quanto riguarda la Tellurica, applicata tipicamente nella sua versione mono o bi-frequenza, difficilmente viene impiegata al fine di ricostruire, almeno tentativamente, la stratigrafia elettrica. Data la semplicità logistica di quest'ultimo metodo, un approccio quantitativo, che consenta cioè di caratterizzare le sorgenti anomale anche in funzione della loro profondità, risulterebbe di significativo interesse per l'industria dell'esplorazione.

La prospezione Tellurica utilizza le componenti del campo elettrico naturale (tellurico), generato per induzione dal campo Elettromagnetico terrestre (EM), e misurato in superficie tramite dipoli elettrici, per ottenere informazioni sulla distribuzione di resistività nel sottosuolo.

I dati ottenuti possono essere trattati attraverso diversi approcci in funzione del risultato ricercato, tuttavia è sempre necessario disporre di un segnale di riferimento per la determinazione dei parametri di interesse. Questo segnale di riferimento viene normalmente registrato ad una stazione base.

La base metodologica della prospezione tellurica si basa sul calcolo del funzione di trasferimento tra il segnale alla stazione mobile (i) e a quella di riferimento (0); tale funzione, complessa, può essere calcolata, nel dominio delle frequenze, attraverso il rapporto dei due campi elettrici:

E(ω)i/E(ω)0 =√(ρ(ai(ω))/ρ(a0(ω)))

Gli spettri di potenza e di fase della funzione di trasferimento sono cioè proporzionali al rapporto tra le resistività apparenti al di sotto del dipolo mobile e del dipolo stazione base; la potenza della funzione di trasferimento può quindi essere considerata una resistività relativa (adimensionale).

I rapporti di resistività apparente osservati dipendono, oltre che dalla frequenza, anche dall'orientazione dei dipoli di misura rispetto alle principali strutture geologiche; il metodo viene di norma impiegato utilizzando orientazioni dipolari il più ortogonali possibile alle discontinuità geologiche (lungo cioè la direzione di massima variazione della resistività) e assumendo una simmetria bidimensionale del semispazio. Tale arrangiamento prende il nome di configurazione TM o E-perpendicolare. Dall'assunzione di bidimensionalità deriva inoltre che il campo magnetico ortogonale è invariante rispetto alla direzione del profilo.

In questo lavoro di tesi è stata applicata la metodologia tellurica (TM), secondo una variante multi-frequenza, in cui vengono acquisiti segnali con una frequenza di campionamento ed una durata che hanno consentito di ottenere spettri in una banda che va 1 Hz fino a 8 kHz.

Le attività di tesi si sono principalmente concentrate sullo sviluppo (in ambiente MATLAB) di un algoritmo di analisi spettrale, e sull'analisi della sua performance in funzione di varie opzioni (ad esempio: segmentazione, finestratura e decimazione) e della presenza, o meno, di rumore. A tal fine sono state utilizzate serie temporali “sintetiche” ottenute tramite convoluzione di una serie tipica con un modello Cole-Cole. Questa analisi ha permesso di individuare la combinazione migliore di parametri del processing e di riconoscere i limiti applicativi in funzione dell'entità del rumore.

È stato inoltre effettuato un profilo lungo una sezione che attraversa la Faglia di Boccheggiano, nelle Colline Metallifere della Toscana Meridionale (Montieri, GR). Questa è una struttura, di rilevanza regionale, che ospita una serie di giacimenti a pirite e a solfuri misti coltivati ed esplorati dall'antichità fino all'inizio degli anni Novanta. La scelta del sito è stata motivata dalla presenza di una serie di importanti discontinuità, sia orizzontali che sub-verticali, che mettono a contatto formazioni litologiche e/o mineralizzazioni con elevati contrasti di resistività reciproci.

I risultati dell’elaborazione, limitati all'ottenimento delle funzioni di trasferimento nella banda sopra detta, hanno permesso di mettere in evidenza, nella pseudo-sezione di resistività relativa, una serie di discontinuità e formazioni geoelettriche che risultano coerenti con il quadro geologico.

La pseudosezione della fase non sembra fornire risultati altrettanto positivi, sebbene nei test sintetici la differenza di fase fra i segnali sia stata recuperata efficacemente essa è risultata molto poco coerente nell'applicazione reale. Si ritiene che questo sia dovuto all'entità del rumore, in paricolare quello antropico.
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