• area archeologica romana
• dualem
• dualem 642s
• elettromagnetismo indotto
• Rosignano Marittimo
• Vada

RIASSUNTO
Lo scopo di questa tesi è l’applicabilità della tecnica geofisica che sfrutta il metodo ad induzione elettromagnetica (EMI), al fine di ricostruire la stratigrafia dei primi metri di sottosuolo ricostruendone il profilo di conducibilità.
L’area presa in esame è adiacente all’area archeologica romana di San Gaetano nel comune di Rosignano Marittimo, nei terreni di proprietà della Solvay srl. La zona si estende per circa 1 e rappresenta una parte della pianura costiera delimitata ad Est dall'area dei terrazzi di Rosignano Solvay – Vada. È delimitata geograficamente rispettivamente a N e S dai fiumi Fine e Cecina, mentre ad E dai Monti Livornesi.
Lo strumento utilizzato è il DUALEM 642s, prodotto dalla DUALEM Inc®. Questo dispositivo utilizza basse frequenze di lavoro (9 kHz), il regime di propagazione è quindi di tipo diffusivo ed il principio in gioco è la dissipazione volumetrica dell’energia mediante il meccanismo dell’induzione elettromagnetica, fornendo informazioni relative ad un intero volume di suolo. Lo strumento operando sotto specifiche condizioni (LIN) fornisce misure dirette di conducibilità elettrica apparente e di suscettività magnetica.
Il survey è stato progettato per l’acquisizione di cinque profili singoli, di cui quattro con orientazione circa W-E ed uno parallelo alla linea di costa circa N-S ed una serie di diciotto profili in direzione W-E e spaziati di circa 5 metri nell’area di parcheggio del parco archeologico di San Gaetano, Vada con l’obiettivo, in quest’ultimo caso, di costruire una mappa di conducibilità.
Proprio per la natura dei dati in output del DUALEM 642s, si è reso necessario un processo di elaborazione ed in seguito d’inversione atti a riportare, i profili e la mappa acquisiti, ad avere una distribuzione di conducibilità i cui valori siano più vicini a quelli reali. Queste operazioni sono state effettuate attraverso l’uso di un software chiamato EM4Soil e sviluppato dalla EM-TOMO. Di questo se ne sono analizzate le principali funzionalità spiegando e giustificando la scelta di operare seguendo una determinata sequenza di passaggi. Si sono introdotti anche a quelli che sono i parametri e gli algoritmi d’inversione, focalizzandosi sull’aspetto pratico della scelta di ognuno di essi e facendo distinzione tra le tecniche d’inversione Quasi-2D e Quasi-3D fornendo per ognuna l’opportuna descrizione.
Una volta ottenute le pseudosezioni e la mappa delle conducibilità ricercati, si è passati all’analisi e all’interpretazione delle stesse. Dapprima è stata presa in esame la mappa e, a seguito di un’attenta osservazione, è stata confrontata con le informazioni raccolte mediante il carotaggio VADA 1, ubicato all’interno dell’area parcheggio stessa. In seguito sono state analizzate le pseudosezioni relative agli altri profili d’acquisizione. Come linee guida per l’analisi e l’interpretazione degli stessi, ci si è serviti delle relazioni individuate tra il carotaggio VADA 1 e la mappa delle conducibilità incrociate con le informazioni geologiche a disposizione.
L’insieme delle interpretazioni ha permesso infine di ricostruire un quadro geomorfologico generale dell’area di studio. Si è fatto particolare riferimento ai valori di conducibilità superficiale di ogni pseudosezione correlando, laddove possibile, i valori riscontrati alle diverse litologie individuate nel carotaggio VADA 1, ipotizzando quindi che le stesse pseudosezioni potessero essere interpretate come delle sezioni litostratigrafiche e geomorfologiche.
In fine quindi si sono messi in evidenza quelli che sono i vantaggi e gli svantaggi dell’applicazione di questa tecnologia alla ricostruzione stratigrafica dei primi metri di sottosuolo. Il vantaggio del DUALEM sta nel riuscire ad effettuare misure della conducibilità elettrica apparente a sei differenti profondità di esplorazione, fino a 9.48 metri, ed operando in regime di propagazione diffusivo è possibile dedurre, anche se con qualche difficoltà, la natura del corpo d’origine.

ABSTRACT
The aim of this thesis is the applicability of a geophysical technique that uses the electromagnetic induction method (EMI), in order to reconstruct the stratigraphy of the first meters of subsoil, using the conductivity profile.
The examined area is located near the roman archaeological area of San Gaetano - Vada in Rosignano Marittimo, in Solvay srl’s plots of land. The area extension is about 1 𝐾𝑚2 and is part of Vada’s coastal plain bounded at the East from Rosignano Solvay-Vada shelfs. The area is geographically bounded respectively at North and South by Fine and Cecina rivers, and at East by Monti Livornesi.
The used equipment is DUALEM 642s, produced by DUALEM Inc®. DUALEM 642s works with low-frequencies (9kHz), so it uses diffusive signal propagation according to the principle of the volumetric energy dissipation by electromagnetic induction. Results are informations by a whole soil volume. The instrument, operating under specific conditions (LIN), provides direct measurements of apparent electrical conductivity and magnetic susceptibility.
The survey planned comprehends the acquisition of five individual profiles, including four with near W-E orientation and one with approximately N-S orientation, parallel to the coastline. The survey includes also a series of eighteen profiles, W-E oriented, spaced about five meters each in the parking area of San Gaetano archaeological park, with the aim of creating a conductivity map.
The nature of DUALEM 642S output data, forces the operator to do a computing process and a subsequent inversion, in order to let the profiles and the acquired map present a conductivity distribution whose values are closest to real ones. These operations were carried out through the use of a software called EM4Soil and developed by EM-TOMO. The main features are here analyzed to explain and justify the choice to operate through a particular step sequence. Parameters and inversion algorithms are introduced, focusing on the practical aspect of the choice of each one and making a distinction between Quasi-2D and Quasi-3D inversion techniques providing the appropriate description.
Once obtained the pseudosections and the conductivity map, analysis and interpretation have been carried out. First it was examined the map and, after a close description, it was compared with information collected by the drilling core VADA 1, located inside the parking area. Then the pseudo- sections were analyzed with respect to the others acquisition profiles. The relationships between the drilling core VADA 1 and the conductivity map, in comparison with the available geological information, were used as guidelines for analysis and interpretation of the pseudo-sections,
The set of interpretations has finally allowed to reconstruct a general geo-morphological context of the studied area. To do so a particular attention was given to the surface conductivity values, pairing them, whenever possible, to the different lithologies identified in the drilling core VADA 1. Doing so, it was assumed that the same pseudo-sections could be interpreted as litho-stratigraphic and geo- morphological sections.
In the end the advantages and disadvantages of the application of this technology to the stratigraphic reconstruction are analyzed. The advantage of DUALEM is in being able to make measurements of apparent electrical conductivity to six different depths of exploration, up to 9.48 meters, and in detecting the nature of the source body operating in a diffusive propagation regime.