Analisi e confronto di dati sismici a riflessione acquisiti in ambiente marino e terrestre

Il presente lavoro di Tesi si colloca nell'ambito della Sismica a Riflessione, uno dei principali metodi utilizzati nella Geofisica di Esplorazione.
L'impiego di questa metodologia indiretta e non invasiva rientra tra i principali metodi d'indagine per l'esplorazione di formazioni rocciose sottostanti la superficie terrestre, permettendo di raggiungere profondità variabili da diverse decine di metri a diversi chilometri.
La metodologia può essere applicata sia in ambiente terrestre che marino e si basa sullo studio di onde sismiche generate in superficie da apposite sorgenti di energia e riflesse da interfacce presenti nel sottosuolo. Tale metodologia ha un impiego a largo spettro che va da contesti ambientali, esplorativi e ingegneristici.
Nel seguente lavoro sono stati analizzati due sismogrammi, uno acquisito a terra (on- shore) e l'altro in mare (off-shore), provenienti rispettivamente dall'area geotermica di Larderello (linea CROP 3b, acquisita nell'ambito della campagna di esplorazione geofisica CROP-TERRA) e dall'area Adriatica in corrispondenza delle isole Tremiti (linea CROP M13, acquisita nell'ambito della campagna di esplorazione geofisica CROP-MARE). Lo studio è rivolto a mettere in evidenza le profonde differenze delle due tipologie di dato che riguardano la parte di configurazione e strumentazione impiegata in fase di acquisizione e soprattutto le caratteristiche stesse del dato registrato.
Le osservazioni risultanti da questo lavoro sono state effettuate tramite l'utilizzo del software ProMAX® (strumento ampiamente utilizzato nel mondo dell'industria per l'analisi ed elaborazione di dati sismici), il quale ha permesso l'importazione dei datasets per la visualizzazione ed analisi di entrambi i sismogrammi.
La tesi è articolata in una parte iniziale caratterizzata da un'introduzione alla Sismica a Riflessione, seguita da un'illustrazione su concetti teorici riguardo la propagazione di onde sismiche, i loro aspetti cinematici e dinamici ed alcuni cenni sulla teoria del campionamento e la trasformata 1-D di Fourier.
Successivamente, saranno esaminati i parametri di acquisizione dei dati presi in esame, confrontandone ad esempio le diverse tipologie di sorgenti sismiche e ricevitori utilizzati, seguite dai rispettivi metodi di acquisizione impiegati in ambito sia marino che terrestre e le diverse configurazioni lineari di sorgenti-ricevitori (split-spread per il dato terrestre e off-end per quello marino).
Per entrambi i dati, è stata effettuata un'analisi nel dominio dei tempi dove è stato possibile procedere alla descrizione della cinematica dei principali eventi registrati (arrivi diretti, riflessi e rifratti), esaminando i tempi di arrivo (travel-time) delle onde sismiche in funzione della distanza sorgente-ricevitore (offset). Inoltre, sono state individuate e confrontate varie fasi presenti nella registrazione dei dati come quelle appartenenti a diversi tipi di disturbo (rumore o noise). Il rumore presente in un sismogramma può essere di tipo coerente, come le multiple di fondo mare nel caso del sismogramma marino e ground roll (onde superficiali) per quanto riguarda il sismogramma terrestre, oppure non coerente (random) come il rumore di fondo ambientale.
Un'analisi ulteriore di entrambi i dati (sia marino che terrestre) infine è stata effettuata andando ad indagare le componenti armoniche che costituiscono il segnale sismico. Tali osservazioni sono state eseguite nel dominio delle frequenze a partire dall'utilizzo della trasformata 1-D di Fourier, la quale consente di scomporre una serie temporale nelle sue componenti armoniche la cui rappresentazione costituisce rispettivamente lo spettro di ampiezza e di fase. Nel presente lavoro è stato trattato il solo spettro di ampiezza consentendo di identificare la banda (range di frequenze) nella quale risiede il segnale utile, distinguendola (ove possibile) dal rumore.