INDAGINI ELETTROMAGNETICHE
I metodi elettromagnetici (EM) includono tecniche geofisiche comunemente utilizzate in indagini del sottosuolo per scopi ambientali, geotecnici o idrogeologici.
Principalmente si riconoscono due tipologie di indagini elettromagnetiche EM: la prima, basata sul dominio di frequenza, misura l‘ampiezza e la fase di un campo elettromagnetico indotto (FDEM); la seconda, basata sul dominio di tempo, misura il tempo di decadimento dell’impulso elettromagnetico indotto da una trasmittente (TDEM).
Le indagini elettromagnetiche in dominio di frequenza (FDEM) consentono di ottenere, in modo speditivo, delle mappe dei valori della variazione di fase e di ampiezza del campo elettromagnetico secondario rispetto al campo primario indotto. L‘ampiezza delle correnti indotte in un corpo conduttore nel sottosuolo dipende da diversi fattori, ma principalmente dalle proprietà elettriche del sottosuolo e delle strutture interrate. Lo strumento fornisce i valori di conducibilità elettrica apparente del sottosuolo e della suscettività magnetica.
Il metodo elettromagnetico in dominio di frequenza è usato nei seguenti campi di applicazione:
⦁ Indagini ambientali del sottosuolo (mappatura discariche abusive o rifiuti/bidoni interrati).
⦁ Ricerche archeologiche.
⦁ Caratterizzazione geologica del sottosuolo.
⦁ Localizzazione tubazioni.
⦁ Caratterizzazioni agronomiche (tipologia suoli).
Come funziona:
Le correnti elettriche sono indotte nei conduttori sotterranei da un circuito trasmettitore tenuto dall’operatore che irradia un campo elettromagnetico. Quando l’energia EM incontra diversi materiali del sottosuolo, le correnti parassite vengono indotte creando campi EM secondari. Questo campo secondario è registrato in superficie da un loop ricevente. Un data logger misura la componente del campo secondario che è in fase con l’energia EM trasmessa, oltre a quello che è fuori fase di 90 gradi (il componente in quadratura). Tipicamente, il componente in fase è fortemente influenzato dalla presenza di oggetti metallici sepolti, mentre il componente in quadratura è direttamente correlato alla conduttività del terreno. La conduttività del terreno viene determinata confrontando la forza della componente in quadratura del campo secondario con la forza del campo primario. Questo valore apparente di conducibilità rappresenta una media ponderata della conducibilità del sottosuolo dalla superficie del terreno alla profondità dell’esplorazione.La profondità dell’esplorazione dipende dalla separazione tra il loop del trasmettitore e il loop del ricevitore, nonché il loro orientamento (asse orizzontale o verticale). La profondità investigata varia da circa 2.50 a 20.00 m sotto la superficie del terreno.
Strumento utilizzato: GEM -2
GEM -2 è costituito da:
⦁ un’unità di controllo che contiene loop trasmittenti con gamma tutti gli elementi di rilevamento
⦁ Ricevitore GPS Garmin GPS18X collegato direttamente alla console GEM-2
⦁ Nomad – Trimble : computer palmare per la trasmissione, l’acquisizione, la registrazione, il salvataggio e la visualizzazione dei dati sperimentali ottenuti sul campo.
La Figura mostra lo schema a blocchi elettronico del GEM-2. Il sensore contiene una bobina del trasmettitore e una bobina del ricevitore separate di circa 1,6 metri. Tale geometria è chiamata configurazione “bistatica”.Contiene anche una terza “bobina di aggancio” che rimuove il campo primario dalla bobina del ricevitore. Tutte le bobine sono modellate in una singola scheda (denominata “sci”) in una geometria fissa.
Il GEM-2 ha due canali di registrazione: uno dalla bobina di controtendenza (chiamato canale di riferimento) e l’altro dalla bobina del ricevitore bucked (chiamato canale del segnale). Entrambi i canali sono digitalizzati a una velocità di 192.000 Hz e una risoluzione di 24 bit. Ciò produce una serie temporale lunga 6.400 per canale durante un periodo di base.
Risultati finali
I dati derivati dalla fase e dalla quadratura derivati dalla convoluzione vengono convertiti in parti per milione, o ppm, unità definite nell’equazione 1 come:
Questi valori ppm sono i dati grezzi registrati da GEM-2.
È ovvio che l’unità ppm sopra definita è specifica per il sensore e ha poco significato fisico.
Nella maggior parte dei rilievi geofisici poco profondi, i dati ppm generati da GEM-2, spesso tracciati su una mappa di contouring per ciascuna frequenza e sufficienti per localizzare oggetti sepolti senza passare attraverso elaborazioni complesse. Si può anche stimare la profondità target dai dati ottenuti a frequenze multiple.
| ppm = 10 6x | campo magnetico secondario alla bobina del ricevitore (1) |
| campo magnetico primario alla bobina del ricevitore |
