Laboratorio di Geofisica e Geofisica Applicata : Descrizione

 

Responsabile:
Dott. Geol. Tommaso Colonna [PhD - Laurea in Geologia Applicata], e-mail: colonna3@unisi.it

 

Il Laboratorio di Geofisica del CGT è formato da un team di giovani, la cui formazione multidisciplinare consente loro di affrontare problematiche geofisiche con diversi livelli di complessità. In collaborazione con università italiane, straniere, organizzazioni non governative ed enti pubblici e privati, il laboratorio svolge indagini geoelettriche e sismiche in ambito idrogeologico, minerario, speleologico, ambientale, litologico ed archeologico.

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Nei recenti progetti di ricerca e nelle tesi sviluppate presso il laboratorio si effettuano studi e ricerche scientifiche nei seguenti campi di applicazione.

Indagini geoelettriche in situ ed in laboratorio

Le indagini geoelettriche in situ rappresentano uno dei metodi più efficaci per l’individuazione di target geologici a diversa scala: la versatilità della strumentazione a disposizione del laboratorio permette di acquisire dati in contesti geologici estremamente variabili, ed ha permesso lo sviluppo di ricerche in diversi contesti ambientali. Nell'ambito di questi progetti di ricerca è stato sviluppato un modello fisico ridotto che permette di studiare la resistività elettrica alla scala del campione: questo approccio permette di controllare i principali parametri fisici che incidono sulla risposta elettrica delle litologie, così da avere informazioni direttamente spendibili per una più precisa e dettagliata interpretazione dei modelli di resistività ottenuti dalle indagini in situ.

Ricerche d’acqua

Il Laboratorio sviluppa collaborazioni e progetti per indagini mirate allo studio della risorsa idrica con particolare riferimento ai Paesi in via di sviluppo. I rapporti con Organizzazioni Non Governative (ONG) e Missioni italiane e straniere sono favoriti dall'esperienza in campo internazionale del CGT, che da lungo tempo svolge progetti in paesi terzi. L’indagine geoelettrica, accompagnata da misure di sismica, permette di minimizzare il rischio di perforazione finalizzato alla captazione d'acqua e aumenta sensibilmente l'efficacia delle perforazioni. Il Laboratorio di Geofisica ha acquisito esperienza in diverse missioni in Africa  che hanno permesso non solo di studiare acquiferi produttivi ma anche di realizzare test con diversi tipi di strumentazione.

Sonde geotermiche e pompe di calore

Lo studio dei parametri geofisici, geotecnici, geologici e idrogeologici permette di ottimizzare i sistemi a sonde geotermiche applicate a pompe di calore con l’obiettivo di massimizzare la resa termica minimizzando i rischi ambientali. Il Laboratorio realizza studi mirati in relazione alla tipologia di sonda. Per gli horizontal closed loop si studia la propagazione del calore nel suolo in funzione della profondità e delle diverse litologie: questi modelli permettono di prevedere il “ritardo” con cui il suolo risponde alle variazioni termiche superficiali ed il dumping factor con cui queste variazioni si ripercuotono in profondità. Per i vertical closed  loop la ricerca mira non solo alla valutazione dello scambio termico tra sonda e terreno ma anche alla conducibilità termica della litologia interessata. Per gli impianti open loop infine, si effettuano studi finalizzati al monitoraggio dei flussi di falda, dei tempi di ricarica e dei possibili effetti della reiniezione in falda dell’acqua prelevata.

Indagini sismiche ed analisi dei segnali

Per determinare la stratigrafia geologica del sottosuolo, la profondità del substrato roccioso, la presenza di depositi minerari o di frana il laboratorio si serve di diverse metodologie sismiche impiegando il sismografo Geode (Geometrics) a 24 canali e geofoni a diversa frequenza. Questa strumentazione ha permesso di realizzare misure di onde di superficie ed effettuare acquisizioni passive, Re.Mi. e Masw.

Indagini Geofisiche in campo Archeologico

Il Laboratorio di Geofisica del CGT si occupa di applicare le diverse metodologie di prospezione geofisica in siti archeologici o in zone a rischio archeologico, unendo all’utilità pratica dei risultati ottenuti uno studio dell’efficacia delle strumentazioni utilizzate nei differenti contesti indagati. La composizione multidisciplinare dello staff del Laboratorio ha permesso di realizzare indagini integrando metodologie geofisiche e competenze differenti, senza tralasciare lo studio approfondito del contesto archeologico in esame. Grazie ad una stretta collaborazione con Soprintendenze Archeologiche, cooperative archeologiche e altri Istituti Universitari, è stato possibile svolgere indagini in siti archeologici di età preistorica e storica, sia in contesti urbani che extraurbani.

Radioattività Naturale delle rocce

In collaborazione con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare il Laboratorio ha sviluppato una sezione di Geofisica nucleare che realizza misure di spettroscopia gamma in laboratorio (rivelatori Ge HP) ed in situ (cristalli  NaI). Recentemente ha avviato una campagna di monitoraggio della radioattività naturale impiegando elicotteri: sfruttando le potenzialità di quattro rivelatori portatili NaI, di grandi dimensioni, sono state avviate acquisizioni del contenuto di radioattività naturale del territorio. I dati ottenuti saranno utilizzati per la produzione di carte tematiche delle abbondanze dei diversi isotopi radioattivi. Il suddetto progetto sostenuto dalla Regione Toscana permetterà di realizzare una mappa del contenuto di radioattività del territorio della Regione stessa.

Indagini elettromagnetiche

Si realizzano indagini elettromagnetiche per la produzione di profili continui dei mezzi investigati, siano essi terreni naturali, murature o pavimentazioni stradali, dal quale è possibile ottenere in tempi rapidi numerose informazioni. L’utilizzo di questa tecnica consente infatti di permette di rilevare e localizzare la presenza di oggetti, strutture sepolte, cavità o comunque qualsiasi discontinuità presente nel mezzo da studiare e che presenti significativi contrasti elettromagnetici. In ambito geologico si applica per l’individuazione di sistemi di fratture e cavità, anche di piccola scala, discriminando rapidamente zone a più alto grado di fratturazione rispetto a zone maggiormente omogenee.

 

Le attivià collegiali della ASG (Associazione delle Società di Geofisica) si svolgono presso il laboratorio di Geofisica: il CGT è sede dell'associazione, facendosi carico dell'organizzazione della attività didattiche e delle problematiche organizzative e logistiche. L'ASG ha come obiettivo principale la promozione di ogni iniziativa utile a favorire il progresso della geofisica, sotto l’aspetto tecnico, scientifico, economico, sociale e a tutelarne gli interessi. Il contributo dello staff del laboratorio è volto alla promozione della conoscenza, della diffusione e del corretto impiego delle metodologie geofisiche.

 

Il Laboratorio di Geofisica del CGT partecipa infine attivamente all'ampia offerta formativa del Centro di GeoTecnologie all'interno delle seguenti proposte didattiche:

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