Prospezioni geofisiche

Nel corso degli studi idrogeologici, può essere necessario investigare il sottosuolo. A tal fine sono di notevole ausilio le prospezioni geofisiche perché queste, eseguite in superficie, consentono di determinare con sufficiente dettaglio i tipi di rocce esistenti, la geometria degli acquiferi, l’andamento del le strutture sepolte, attraverso la misura di alcune proprietà fisiche delle stesse rocce.

Ora prendiamo in esame le prospezioni elettriche. La differenza di potenziale ΔV espressa in volt, misurata tra due punti A e B di un filo metallico percorso da corrente elettrica unidirezionale, di intensità costante nel tempo ed uguale in tutte le sezioni del conduttore, è data dalla seguente relazione che prende il nome di legge di Ohm:

ΔV = i R

dove:

i: intensità della corrente (in ampere);

R: resistenza della porzione di filo AB (in ohm).

In altri termini la caduta di potenziale è direttamente proporzionale ad i, secondo R.

La resistenza ohmica è espressa dal rapporto:

R = ΔV / i

ovvero da:

R = ς l/s

dove:

l: lunghezza del filo conduttore (in m);

s: sezione del filo conduttore (in m2);

ς : resistività elettrica del metallo di cui è costituito il filo; è un parametro caratteristico del materiale utilizzato e viene espresso in ohm m.

La resistività delle rocce ς_R  non argillose è data dall’espressione di Archie:

ς_R = F ς_A

dove:

ς_A: resistività dell’acqua di imbibizione della roccia;

F: fattore di formazione che dipende dalla porosità efficace, dalla granulometria e dalla forma dei meati, oltre che dal grado di cementazione della roccia. Se il suo valore è inferiore a 2,5 la formula di Archie non è valida perché vuol dire che la roccia è argillosa.

I metodi di prospezione geoelettrica sono numerosi ed utilizzano sia correnti artificiali che naturali. Nelle ricerche idrogeologiche viene utilizzato quasi esclusivamente il metodo della resistività, che consiste nella misura della resistività delle rocce in cui sia stata immessa artificialmente una corrente elettrica.

Viene utilizzata corrente continua perché questa riesce a penetrare profondamente nel sottosuolo. Il dispositivo che viene molto spesso utilizzato per le prospezioni geoelettriche è il quadripolo di Schlumberger. Esso è costituito da una linea (munita di amperometro) con la quale si immette nel sottosuolo una corrente elettrica di intensità nota (i), facendo passare per gli elettrodi A e B; su una seconda linea MN, munita di potenziometro, si misura la differenza di potenziale ΔV che si crea per la esistenza opposta dalla roccia al passaggio della corrente

I quattro elettrodi sono allineati e disposti simmetricamente rispetto al centro del dispositivo. La esistività viene calcolata applicando la legge di Ohm, la quale può essere espressa anche nel modo

seguente:

dove:

ς_A  : resistività apparente o resistività media;

i: intensità di corrente continua;

K: coefficiente geometrico che dipende dalla posizione relativa dei quattro elettrodi.