Ricerca di giacimenti: metodo sismico, gravimetrico, radiometrico
Lo studio delle proprietà delle rocce come elasticità, densità, magnetismo, caratteristiche elettriche e radioattività naturale permettono l’impiego di tecniche di esplorazione geofisica.
La ricerca di giacimenti quindi non si limita all’estrazione di componenti ma si estende anche ad altri settori come gli studi geologici
Tabella
La tabella sottostante schematizza i metodi per la ricerca di giacimenti:
| Metodo | Grandezze misurate | Risultati applicazioni | Applicazioni |
| Sismico | Tempo impiegato dalle onde sismiche a tornare in superficie dopo essere state riflesse o rifratte | Profondità delle formazioni, mappe sismiche | Ricerche di giacimenti di petrolio e gas naturali, studi geologici naturali |
| Gravimetrico | Variazioni dell’intensità del campo gravitazionale terrestre | Mappe e profili gravimetrici, profondità di rocce di diversa densità | Ricerche a largo raggio di giacimenti petroliferi e di gas naturali, studi geologici |
| Magnetico | Variazioni dell’intensità del campo magnetico terrestre | Mappe magnetiche, profondità a cui si trovano rocce o minerali di diversa suscettività magnetica | Ricerche di petrolio e gas naturali, di depositi minerali, studi geologici |
| Elettrico ed elettromagnetico | Potenziali terrestri e caduta di potenziale fra elettrodi, campi elettromagnetici naturali e indotti | Mappe e profili, posizione e forma dei giacimenti, profondità di strati rocciosi di diversa resistività | Ricerche di minerali, investigazioni locali |
| Radiometrico | Radioattività naturale di rocce e minerali, radioattività indotta | Mappe radiometriche, depositi minerali | Ricerche di minerali impiegati in centrali atomiche |
Metodi sismici
Questi metodi forniscono le migliori informazioni strutturali del territorio. Lo scoppio di una carica esplosiva sulla superficie terrestre genera onde sismiche che viaggiano a velocità diverse a seconda dell’elasticità delle rocce incontrate. Se queste sono compatte come quelle di natura ignea o di vecchia origine sedimentaria la velocità di propagazione è alta. Se sono costituite da sabbie o argille, essa è bassa. Quando le onde sismiche passano da una zona a bassa velocità a una ad alta velocità, alcune di queste onde sono riflesse e tornano in superficie
Altre, invece, attraversano la zona di rocce consistenti subendo una rifrazione
Il materiale alla superficie di contatto fra le due zone a diversa elasticità è soggetto così a una sollecitazione. Essa provoca la formazione di nuove onde; queste riattraversano la zona a bassa consistenza, raggiungendo la superficie a distanze dal luogo di esplosione maggiori di quelle delle onde riflesse. I rivelatori avranno così una diversa collocazione a seconda del tipo di onde che si vuole studiare. Come rivelatori si usano i geofoni in cui le vibrazioni sismiche sono convertite in segnali elettrici da un cristallo piezoelettrico. I segnali sono infine amplificati, filtrati e registrati.
Metodi gravimetrici
Questi metodi per la ricerca di giacimenti sono usati principalmente per indagini su territori vasti. Tuttavia devono essere generalmente affiancati ad altri metodi.
Il campo gravitazionale terrestre non è costante e l’accelerazione di gravità dipende da:
- latitudine
- altezza
- vicinanza di determinate strutture geologiche
- attrazione operata dal Sole e dalla Luna
- natura e densità delle rocce sotterranee.
Ai fini della ricerca dei giacimenti solo la densità delle rocce sotterranee è veramente importante. A tale scopo si adoperano strumenti che determinano le differenze nell’accelerazione di gravità fra i vari luoghi e uno scelto come riferimento. I valori letti sono corretti tenendo conto di tutti quei fattori estranei alle informazioni che si vogliono ottenere. I valori corretti vengono, infine, riportati su una mappa da dove si possono ricavare notizie sulla matura e densità delle rocce del sottosuolo. Tuttavia, prima di poter trarre conclusioni sulla presenza di giacimenti è necessario associare a questo studio gravimetrico altre informazioni geofisiche.
Metodi magnetici
La Terra può essere considerata come un gigantesco magnete circondato da un debole campo in cui le linee di forza convergono ai due poli magnetici.
Le irregolarità che si riscontrano nella direzione e forma del campo hanno carattere temporale, se sono causate da tempeste magnetiche solari o dall’attività elettrica della ionosfera, oppure locale se sono dovute alla presenza di rocce magnetiche. Il magnetismo delle rocce varia a seconda della quantità di minerali ferromagnetici in esse contenuti. La maggior parte delle rocce sedimentarie hanno bassi valori di suscettività mentre le rocce metamorfiche e ignee, specie quelle di natura acida, presentano alti valori. Lo studio delle irregolarità del campo magnetico terrestre si effettua con opportuni rivelatori montati generalmente su aerei. Si costruiscono, così, mappe magnetiche di vasti territori che possono essere utili alla scoperta di nuovi giacimenti che non necessariamente sono di minerali ferromagnetici, ma possono anche essere di petrolio o di gas naturali. Questi, infatti, sono associati a particolari tipi di rocce rivelabili da uno studio di una mappa magnetica.
Metodi elettrici
Si dividono in metodi che studiano le variazioni di campi elettrici ed elettromagnetici naturali e metodi che misurano gli effetti di campi artificiali.
Metodi che studiano campi naturali
Si misurano le differenze di potenziale dovute o a piccole correnti elettriche generate da un’azione elettrochimica locale o alle correnti telluriche, cioè correnti sotterranee fluttuanti originate all’attività elettrica della ionosfera. Nel primo caso gli elettrodi sono posti a piccola distanza nel terreno: la differenza di potenziale misurata è generalmente di pochi millivolt ma assume valori più alti in presenza di giacimenti di solfuri metallici. Effettuando misure a intervalli regolari si può costruire un profilo che mostra un picco pronunciato in corrispondenza del deposito. Nel secondo caso le misure vengono effettuate su territori più vasti e i potenziali sono riferiti a quello misurato presso una stazione base. Si uniscono, poi, su una mappa i punti che hanno lo stesso valore di gradiente di potenziale. Da tali misure si possono fare delle previsioni sullo spessore e sul tipo di rocce che si trovano anche a grande profondità e il metodo è particolarmente usato per la ricerca del petrolio e dei gas naturali.
Metodi che usano campi artificiali
Applicando una differenza di potenziale fra due elettrodi inseriti nel terreno si ha un passaggio di corrente le cui linee seguono un andamento regolare simile a quello che si registra intorno a un dipolo elettrico. Se fra i due elettrodi è interposto del materiale avente una conduttività diversa da quella del terreno, le linee di corrente si distorcono e precisamente si allontanano dal corpo se la sua conduttività è più bassa o si infittiscono se è più alta.
Metodo di polarizzazione indotta
Quando una corrente elettrica che attraversa un terreno viene improvvisamente interrotta, si genera una debole corrente di intensità gradualmente decrescente che continua a fluire per un breve periodo di tempo. Il fenomeno, noto come polarizzazione indotta, è legato al processo elettrochimico che si rileva alla superficie di depositi metallici sotterranei. Il valore della polarizzazione indotta espresso come fattore metallico apparente viene riportato su un grafico per determinare le dimensioni e la profondità del giacimento.
Metodi elettromagnetici
Onde elettromagnetiche generate da una corrente alternata provocano delle correnti indotte in masse di materiali conduttori sotterranei. Queste correnti indotte generano a loro volta delle onde elettromagnetiche secondarie che differiscono per fase e direzione da quelle primarie. La direzione e la fase del campo risultante sono misurate con apparecchi elettromagnetici che permettono di risalire alla componente dovuta al campo magnetico primario e a quello secondario. Dai valori ottenuti per la componente secondaria si risale al tipo ed estensione del giacimento. Buoni conduttori generano, infatti, dei campi secondari che possono avere fase quasi opposta a quella dei campi primari.
Metodi radiometrici
Sono usati generalmente per la ricerca dell’uranio e del torio o dei metalli con i quali i minerali di questi due elementi si trovano associati. Alcuni isotopi naturali sono instabili ovvero i loro nuclei si disintegrano spontaneamente emettendo particelle α, β o raggi γ. La maggior parte della radioattività è abbastanza forte da poter essere rilevata da strumenti posti sia sul terreno che sugli aerei. Generalmente, a causa del basso potere penetrante delle particelle α e β la maggior parte delle radiazioni misurate è dovuta ai raggi γ. A tale scopo si usano i contatori Geiger o contatori a scintillazione.