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SISMICA A RIFLESSIONE

La base teorica sulla quale si basa la sismica a riflessione è il fatto che tutte le variazioni di velocità delle onde sismiche e densità dei materiali producono una riflessione verso l’alto del raggio sismico incidente, con un angolo pari a quello di incidenza: a differenza della sismica a rifrazione, anche diminuzioni del contrasto d’impedenza (definito come prodotto tra velocità e densità) generano onde riflesse. Le riflessioni non rappresentano mai il primo arrivo (come accade per le onde rifratte) ma sono sempre eventi successivi, da evidenziare rispetto all’onda d’aria e dal ground-roll che si propagano rispettivamente nell’aria e sulla superficie libera del terreno (cfr. treni d’onda evidenziati in Figura1). Fig. 1. Tipi di onde sismiche.

 

Indagine sismica a riflessione Igetecma S.a.s. Montelupo Fiorentino Fig. 1


Il tipico modo di operare è quello di riunire tutte le tracce che hanno in comune lo stesso punto centrale di riflessione (Common Mid Point o CMP), correggerle per i differenti percorsi geometrici e sommarle per costruire quella che è la sezione sismica finale (vedi schema di Fig. 2).

 

Indagine di sismica a riflessione - Igetecma S.a.s. Montelupo Fiorentino Fig. 2


La realizzazione di una campagna d’indagini mediante sismica a riflessione è basata sulla definizione di alcuni parametri. Tali parametri sono:

distanze minima/massima sorgente-ricevitore;

distanza intergeofonica;

copertura nominale;

tipo di stendimento;

tempo di registrazione e frequenza di campionamento del segnale;

filtri in acquisizione.

In prima approssimazione la distanza tra la sorgente ed il primo ricevitore dello stendimento è paragonabile alla minima profondità investigabile, mentre la profondità di indagine risulta essere pari o maggiore della distanza tra la sorgente e l’ultimo ricevitore dello stendimento. Fig. 2. Geometrie di acquisizione ed elaborazione.

La distanza intergeofonica determina la spaziatura delle tracce CMP (pari a metà della distanza intergeofonica), e deve essere la più piccola possibile, al fine di aumentare la risoluzione orizzontale del sistema.

La copertura nominale (fold, ovvero numero di tracce che andranno sommate per ottenere una singola traccia CMP) è legata al numero di canali ed al numero di energizzazioni eseguite: come regola più essa è alta, maggiore sarà il rapporto segnale/rumore e quindi migliore la qualità della sezione sismica.

Il tipo di stendimento da utilizzare (simmetrico, di estremità o misto) è dettato sia dalle modalità operative che dal numero di canali disponibili.

Il tempo di registrazione deve essere lungo a sufficienza per contenere le riflessioni di interesse, mentre il passo di campionamento deve essere piccolo abbastanza da evitare fenomeni di aliasing per le alte frequenze.

Infine i filtraggi in acquisizione possono essere utili al fine di separare il segnale sismico dal rumore di fondo, ove questi differiscano per il contenuto in frequenza.


Metodo di elaborazione dei dati

La procedura d’elaborazione dei dati di sismica a riflessioni tende ad evidenziare le riflessioni dal resto dei treni d’onda presenti sul sismogramma completo, elaborarle e riportarle sulla sezione sismica finale.

Tali elaborazioni si possono in prima approssimazioni suddividere in quattro passaggi generali:

editing delle tracce di campagna;

sorting;

analisi di velocità;

correzioni NMO e stacking.

La fase di editing comprende l’eliminazione fisica delle tracce con scarso rapporto segnale/rumore, l’eliminazione dal sismogramma (muting) dei treni d’onda che non rappresentano riflessioni (onde dirette e rifratte, onda d’aria, ground-roll), oltre che a vari filtraggi spaziali e temporali.

Il sorting rappresenta l’inserimento della geometria d’acquisizione nei dati, intesa come posizioni reciproche sorgente-ricevitori, e permette di raggruppare tracce che hanno in comune ad esempio la posizione dello shot o del geofono, o il punto CMP (gathers). A questo livello si applicano anche le correzioni statiche, dovute alle variazioni di quota fra i sensori e gli shot-points lungo la linea.

Le analisi di velocità permettono di stabilire la velocità apparente dell’onda riflessa e vengono eseguite sui dati raggruppati secondo il CMP, sommati con incrementi successivi di velocità.

Una volta stabilita la funzione tempo-velocità, è possibile eseguire la correzione dinamica o di Normal Move Out (NMO), che corregge per i differenti percorsi sorgente-ricevitore, le tracce all’interno di un singolo gruppo CMP: a questo punto è possibile sommare tutte le tracce che compongono un CMP, ed ottenere lo stack finale, rappresentazione di tutti i CMP che compongono la sezione. Elaborazioni ulteriori consistono in filtraggi per il bilanciamento spettrale e correzioni statiche supplementari (residual statics) al fine di aumentare la coerenza delle riflessioni.

Naturalmente la sezione ottenuta ha come dimensione orizzontale la distanza lungo la linea sismica e come dimensione verticale i tempi di andata e ritorno dell’onda sismica (twt o Two Way Travel-Time): per convertire tali tempi in profondità è necessario eseguire la procedura di migrazione, che tramite l’utilizzo delle velocità intervallo, permette di ottenere la sezione in profondità.

Igetecma s.n.c. - Istituto Sperimentale di Geotecnica e Tecnologia dei Materiali

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