1. PROPRIETÀ PETROFISICHE DEI MATERIALI GEOLOGICI Generalità – Rocce e terreni – Rocce ignee o magmatiche – Rocce sedimentarie – Rocce metamorfiche – Terreni – Riconoscimento sul campo – Continuità, anisotropia ed eterogeneità – Continuità e discontinuità – Isotropia e anisotropia – Omogeneità ed eterogeneità – Porosità e permeabilità – Mezzi porosi – Mezzi fessurati – Concetto di permeabilità – Densità – Misura della densità – Radioattività naturale – Proprietà elettriche – Resistività e conduttività – Legge di Archie – Parametri di Dar Zarrouk – Permittività e polarizzazione dielettrica – Potenziali spontanei – Polarizzazione indotta – Proprietà magnetiche – Campo magnetico terrestre – Magnetizzazione indotta: il concetto di suscettività magnetica – Materiali magnetici – Proprietà magnetiche delle rocce – Proprietà elastiche – Costanti elastiche – Principi di propagazione delle onde sismiche nel sottosuolo – Teoria d’onda – Onde di volume e onde superficiali – Onde P – Onde S – Onde di superficie L+R – Proprietà fisico-chimiche dell’acqua sotterranea 2. METODOLOGIE GEOFISICHE DI SUPERFICIE PER LA RICOSTRUZIONE DELL’ASSETTO STRATIGRAFICO E IDROGEOLOGICO DEL SOTTOSUOLO Generalità – Introduzione sui rilievi geofisici di superficie – Metodi elettrici ed elettromagnetici – Metodo del potenziale spontaneo – Ipotesi di base – Procedure di misura – Interpretazione dei dati – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Metodi equipotenziale e di mìse-a-la-masse – Ipotesi di base – Procedure di misura – Interpretazione dei dati – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Metodi di resistività – Ipotesi di base – Cenni di teoria – Procedure di misura – Tipi di array elettrodici – Tipi di sondaggi e interpretazione dei dati – Sondaggi elettrici verticali (SEV) – Interpretazione dei SEV – Sondaggi elettrici orizzontali (SEO) – Interpretazione dei SEO – Tomografia elettrica – Capacitive Resistivity CR – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Reperimento di risorse idriche sotterranee in acquiferi sedimentari – Individuazione di una circolazione idrica sotterranea entro sistemi di fratture e vuoti nel bedrock – Esplorazione idrogeologica profonda – Impiego delle immagini di resistività per il riconoscimento di fratture contaminate – Mappatura di plumes inquinanti mediante immagini di resistività ad alta risoluzione – Mappatura dei limiti di una discarica municipale tramite sondaggi di resistività – Utilizzo accoppiato di metodologie elettriche per l’investigazione di una diga – Metodi di polarizzazione indotta – Ipotesi di base – Procedure di misura – Interpretazione dei dati – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Tecniche elettromagnetiche in dominio di tempo (TDEM) e di frequenza (FDEM) – Ipotesi di base – TDEM – FDEM – Procedure di misura – TDEM – FDEM – Interpretazione dei dati – TDEM – FDEM – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Terrain Conductivity TC – Ipotesi di base – Procedure di misura – Interpretazione dei dati – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Metal Detector MD – Very Low Frequency VLF – Ipotesi di base – Interpretazione dei dati – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Ground-Penetrating Radar GPR – Ipotesi di base – Procedure di misura – Interpretazione dei dati – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Metodi magnetici – Ipotesi di base – Procedure di misura – Interpretazione dei dati – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Metodi sismici – Ipotesi di base – Procedure di misura – Sismica a rifrazione – Ipotesi di base – Procedure di misura – Interpretazione dei dati – Metodi del tempo d’intercetta – Caso di uno strato singolo inclinato – Caso di un multistrato – Metodi reciproci o del delay-time – Metodo reciproco semplificato – Metodo reciproco generalizzato (GRM) – Funzione di analisi della velocità – Funzione di analisi tempo-profondità – Definizione del tratto x-y ottimale – Metodi di ray-tracing – Problemi d’interpretazione: zone cieche e strati nascosti – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Sismica a riflessione – Ipotesi di base – Procedure di misura – Interpretazione dei dati – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Sub-bottom profiling – Tomografia sismica – Ipotesi di base – Procedure di misura ed elaborazione dei dati – Metodi sismici con utilizzo di onde di superficie – Ipotesi di base – Procedure di misura – Interpretazione dei dati – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Metodo sismo-elettromagnetico – Metodi gravimetrici – Ipotesi di base – Procedure di misura – Interpretazione dei dati – Campi di applicazione e informazioni desumibili 3. METODOLOGIE GEOFISICHE IN FORO PER LA PARAMETRIZZAZIONE IDROGEOLOGICA DEGLI ACQUIFERI Generalità – Principi di base delle diagrafie geofisiche in foro: tecniche in-hole/down-hole – Punti di forza e limitazioni dei log geofisici – Analisi dei log geofisici – Borehole effects – Calibrazione e standardizzazione dei log geofisici – Tecniche e strumenti di in-hole/down-hole logging – Log elettrici – Log di potenziale spontaneo – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve – Fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Calcolo della resistività dell’acqua – Calcolo della percentuale di argilla in uno strato sabbioso – Log monoelettrodo o single-point – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve – Fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Log normale – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve – Fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Calcolo della porosità – Valutazione della permeabilità – Qualità dell’acqua di falda – Log laterale – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve – Fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Qualità dell’acqua di falda – Log a corrente focalizzata – Microlog e microlaterolog – Principi di base – Strumentazione di misura – Fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Dipmeter logging – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Log a induzione – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve – Fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Dispositivi dielettrici – Principi di base – Strumentazione di misura – Campi di applicazione e informazioni desumibili (calcolo della porosità) – Log nucleari – Interpretazione e applicazioni – Registrazione analogica o digitale – Gamma-ray log – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve e fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Natura litologica degli strati – Calcolo della percentuale di argilla – Gamma-gamma log – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve e fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Calcolo della porosità – Neutron log – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve e fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Calcolo della porosità efficace – Log acustici – Sonic log – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve e fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Porosità totale – Fattori litologici e porosità secondaria – Acoustic wave-form log – Principi di base – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Determinazione dei parametri elastici di terreni e rocce – Cement-bond log: valutazione dell’integrità del massello di cemento – Acoustic televiewer log – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve – Fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Caliper log – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Monitoraggio televisivo – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione dei dati – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Fluid Logging – Log termometrico – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Log di conducibilità – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve – Fattori che influenzano la forma della diagrafia – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Flussometria (flowmeter logging) – Micromulinello – Heat-pulse flowmeter: sonde termiche per la determinazione della permeabilità dei terreni – Hydrophysical logging – Prove con traccianti – Tipi di tracciante – Isotopi stabili – Isotopi instabili – Traccianti fluorescenti – Traccianti chimici solubili – Traccianti batterici e vegetali – Il concetto di tracciante ideale – Modalità d’immissione del tracciante: il concetto di curva di restituzione – Strumentazione di prova – Tecniche di misura in sito: basi teoriche e parametri derivabili – Prova single-well – Determinazione della direzione di flusso della falda – Prova multi-well – Velocità effettiva di filtrazione – Porosità efficace o cinematica – Dispersività – Coefficienti di dispersione – Calcolo della trasmissività mediante l’uso di traccianti – Dipole Flow Tracer Test (DFTT) – Well-completion logging – Casing logging – Annular materials logging – Borehole-deviation logging – Tecniche sismiche di down-hole e cross-hole – Down-hole sismico e VSP – Principi di base – Strumentazione di misura – Interpretazione delle curve – Vertical seismic profiles VSP – Cross-hole sismico e tomografico – Principi di base – Interpretazione delle curve – Campi di applicazione e informazioni desumibili – Cross-hole tomografico – Tecniche direct push 4. METODOLOGIE GEOFISICHE PER LA MAPPATURA DELLA VULNERABILITÀ E DEL GRADO D’INQUINAMENTO DEGLI ACQUIFERI Generalità – Metodologie geofisiche per l’elaborazione di mappe di vulnerabilità degli acquiferi – Sondaggi elettrici di resistività – Caratterizzazione geoelettrica degli strati di protezione – Relazione fra il tempo di viaggio TOT e i parametri geoelettrici – Stima della conduttanza longitudinale dai profili di resistività – Metodo della conducibilità integrata IC – Metodi CVES e PACES – Misure elettromagnetiche transienti TEM – Principi base della tecnica TEM – Curve di dati – Rumori di fondo – Profondità di penetrazione – Grado di risoluzione – TEM aereo: il sistema SkyTEM – Metodo SSV – Traccianti ambientali – Traccianti ambientali per datazione di acque moderne – Traccianti ambientali per datazione di acque antiche – Altre possibili applicazioni dei traccianti ambientali – Metodologie geofisiche per l’individuazione e la delimitazione spazio-temporale di eventi di contaminazione degli acquiferi – Telerilevamento – Indagini geofisiche – Metodi elettrici ed elettromagnetici – Potenziale spontaneo – Metodo equipotenziale e di mise-à-la-masse – Resistività elettrica e polarizzazione indotta – Tomografia elettrica di superficie e in fori di sondaggio – Indagini elettromagnetiche – Rilievi georadar – Metodi sismici – Altri metodi – SCAPS: esempio di connubio fra prove direct push e indagini geofisiche – Il camion SCAPS – Le sonde geotecniche – Le sonde geofisiche per il rilevamento dei contaminanti – Petrolio, oli e lubrificanti (POL) – Composti organici volatili (VOCs) – Esplosivi – Metalli – Radionuclidi – Immagini video del sottosuolo 5. ESEMPI DI CARATTERIZZAZIONE GEOFISICA DEI SISTEMI IDROGEOLOGICI Acquiferi porosi – Metodologie impiegabili e finalità di esplorazione – Cartografia derivata – Casi pratici – Prospezione elettrica delle coltri alluvionali dei Fiumi Pescara e Vomano (Abruzzo) – Prospezione elettrica dei depositi alluvionali del Fiume Cecina (Toscana) – Prospezione elettrica dell’acquifero alluvionale dell’Angat River (Filippine) – Prospezione elettrica dei depositi alluvionali del Rio Cavaco (Angola) – Prospezione elettrica di vulcaniti su depositi argillosi nella città di Santa Ana (El Salvador) – Prospezione sismica a riflessione finalizzata allo studio della coltre vulcanica dell’apparato laziale – Log geofisici in pozzo nell’ambito della Pianura Padana (Lombardia-Veneto) – Studio degli acquiferi costieri – Acquiferi fessurati – Esplorazione idrogeofisica in rocce sedimentarie e ignee – Obiettivi e metodologie – Cartografia derivata – Studi a media scala – Studi a piccola scala – Casi pratici – Prospezione elettrica delle pianure intramontane abruzzesi – Studi a media scala – Studi a piccola scala – Prospezione elettrica di alcune situazioni complesse (Toscana) – Tomografia elettrica finalizzata alla ricerca di lineazioni tettoniche sull’anticlinale di Monte-pulciano (Siena) – Profili elettrici con tecnica tomografica per l’individuazione di fratture nelle arenarie del Macigno – Profili sismici a rifrazione con tecnica tomografica in zona complessa (Barberino del Mugello, FI) – Profili sismici a riflessione per la corretta localizzazione di linee tettoniche – Profili elettrici per l’individuazione di linee tettoniche in zone aride (Mali)