RESTITUZIONE DEI DATI

Al termine delle operazioni di processing è stato possibile ottenere dei dati corretti dal punto di vista planimetrico ed altimetrico. In questo caso la quota di riferimento è la quota riferita al caposaldo di riferimento del mareografo. Questi dati sono rappresentati da coordinate XYZ, dove la X corrisponde alla longitudine, la Y alla latitudine e la Z alla quota. La X e la Y sono espresse in coordinate chilometriche. Per le coordinate chilometriche si è utilizzata una proiezione Universale Traversa di Mercatore (UTM) fuso 33, Ellissoide WGS84 ed anche Gauss-Boaga, fuso Est/Ovest, ROMA 40. Le quote Z sono espresse in metri e sono negative se al di sotto del livello zero. I dati sono stati forniti anche in coordinate geografiche WGS84. I dati costituiscono una nuvola di punti con una densità elevata e pari alle dimensioni della cella voluta (0.2 x 0.2 e 0.5 x 0.5 metri) ottenuti mediando tutti i punti che ricadono all’interno della stessa cella.

PAGINA profondità di indagine limitata ad alcune decine di metri. Il cuore del sistema è costituito da un calcolatore che gestisce sia il sistema di alta potenza (energizzazione) sia la parte idrofonica (acquisizione) che riceve il segnale riflesso dal fondo mare e dagli strati sottostanti. Sia per l’energizzazione che per l’acquisizione i trasduttori sono di tipo piezoelettrico. La sorgente di energia così come i trasduttori di acquisizione sono alloggiati in un piccolo veicolo che viene trainato da un mezzo navale. Nell’ambito del progetto sono state utilizzate due tipologie di

Subbottom Profiler Chirp, uno costruito della Datasonics, mentre l’altro dalla EdgeTech. I

sistemi Sub-bottom profiler usati, utilizzano una avanzata tecnologia Chirp digitale per energizzare, acquisire ed elaborare profili in alta risoluzione degli strati geologici che vanno dall’immediato fondo mare a quelli più profondi (entro circa un centinaio di metri nelle condizioni più favorevoli) . Il sistema Chirp è basato sulla sintesi digitale e successiva trasmissione di un impulso modulato linearmente in frequenza; la risoluzione del sistema è direttamente proporzionale alla larghezza di banda del segnale trasmesso. L’impulso Chirp è un lungo segnale modulato in FM che in genere permette un guadagno variabile fra i 20 ed i 30 dB. Questo, combinato con un filtraggio ottimo correlativo permette un incremento significante sia in risoluzione che in penetrazione. L'elaborazione del segnale riduce sostanzialmente sia i lobi laterali che i battimenti del segnale la cui soppressione è fondamentale per le operazioni in basse profondità d’acqua. La forma d’onda del segnale trasmesso così come la sua ampiezza è ben nota e questo permette di effettuare misure quantitative che sono alla base della classificazione dei sedimenti. Dall’intensità di retrodiffusione del segnale acustico si ricavano parametri che caratterizzano l’assetto geologico del fondo e delle strutture poste al di sotto di esso.

In generale in questo tipo di metodologia geofisica vengono generati impulsi acustici che vengono successivamente registrati da trasduttori dopo che il segnale trasmesso ha subito una riflessione causata da superfici di discontinuità presenti nel substrato marino. In questo caso per discontinuità si intende il passaggio tra due strati di sedimenti o roccia che presentano diversi valori di impedenza acustica. L’impedenza acustica è un parametro dato dal prodotto tra densità e velocità di propagazione dell’onda sismica nel mezzo in esame ed è una caratteristica peculiare di ogni mezzo. Analizzando il comportamento dell’onda acustica al passaggio tra due

mezzi a diversa impedenza acustica si può osservare: un onda incidente, una riflessa e una rifratta o trasmessa (Fig. 9.6 Capitolo 9). La quantità relativa di energia riflessa e trasmessa dipende dall’angolo con il quale il raggio sismico incide la superficie di separazione, oltre che dalle impedenze dei due mezzi. Solitamente la sorgente e il ricevitore dell’onda acustica sono posizionati nello stesso punto (come nel caso dei Subbottom profiler Chirp utilizzati), quindi interessano solo le riflessioni prossime alle perpendicolari delle superfici di discontinuità.

La quantità di energia riflessa da una qualsiasi interfaccia tra due mezzi diversi, dipende dal “coefficiente di riflettività” R:

R=(Z2-Z1) / (Z2+Z1)

dove Z1 e Z2 sono le impedenze acustiche rispettivamente dello strato superiore e inferiore.

Un profilo sismico a riflessione si ottiene registrando il segnale in arrivo ad un idrofono tenendo conto del tempo impiegato dal segnale per attraversare l’acqua e i vari strati, in punti differenti lungo il percorso dell’imbarcazione. Dal tempo misurato per ciascuna riflessione può essere ricavata la profondità di ogni elemento del profilo se si è a conoscenza della velocità di propagazione dell’onda acustica nei vari mezzi.

Un Sub-bottom Profiler Chirp è essenzialmente costituito dalle seguenti quattro componenti base:

1. Una sorgente sonora che emette impulsi o onde acustiche di pressione. 2. Una sorgente di energia che fornisce l’energia alla sorgente sonora;

3. Un’idrofono ricevitore che converte il segnale acustico riflesso in un segnale elettrico; 4. Una workstation che elabora il segnale, lo registra e lo visualizza.

La sequenza dei passaggi nella trasmissione e nella ricezione dell’impulso Chirp per entrambi i sistemi Datasonics ed EdgeTech utilizzati può essere riassunta come segue:

• Un impulso FM è generato usando un convertitore D/A a 12bit;

• Il segnale è mandato ad un potente amplificatore che aziona il trasduttore Sub-bottom o il sistema di trasduttori;

• Il trasduttore Sub-bottom, o il sistema di trasduttori, trasmette l’impulso ed il ritorno è

ricevuto dal sistema di idrofoni. Usando sistemi di trasmettitori e ricevitori separati è mantenuta la linearità ed è permessa la trasmissione e la ricezione simultanea del segnale;

• Le riflessioni pervenute agli idrofoni vengono filtrate ed amplificate; • I segnali sonar sono digitalizzati ed amplificati con un convertitore a 16bit;

PAGINA Particolarmente significative, per una corretta interpretazione dei dati Sub-bottom ad alta risoluzione, risultano le specificità della propagazione delle onde acustiche ad alta frequenza, in particolare:

• Il segnale che perviene agli idrofoni da superfici riflettenti profonde è difficile da rilevare perché caratterizzato in generale da ampiezza molto piccola, che si distingue con difficoltà dal rumore di fondo;

• L’ attraversamento del substrato introduce attenuazioni sul segnale, in misura maggiore per componenti a frequenza più elevata, il che è un limite per la risoluzione verticale all’aumentare della profondità;

• Il segnale può essere riflesso più volte da discontinuità ad impedenza acustica diversa, introducendo nella registrazione un rumore coerente conosciuto come “riflessione multipla” che nasconde i livelli più profondi. Questo effetto è maggiore al diminuire della profondità della colonna d’acqua.

Le prospezioni Subbottom Profiler Chirp realizzate al fine di verificare il radicamento di questi

rock outcrops nel sottofondo hanno permesso anche di indagare sulla loro possibile continuità

con i depositi trasgressivi TST o con quelli più profondi del LST e per accertare la presenza o meno di sacche di gas al di sotto o nelle vicinanze degli affioramenti. Tali rilievi sono rappresentati da alcuni profili acustici ad alta risoluzione realizzati a cavallo dei corpi rocciosi individuati e in aree adiacenti.

Le aree ad affioramento studiate risultano essere: D’Ancona, Sorse, San Pietro, Panettone piccolo, Gatte, Tettoia, Misto-Sarago, Tardivello e Bardelli.

9.4.2 CARATTERISTICHE TECNICHE DEI SUB-BOTTOM PROFILER CHIRP UTILIZZATI Nell’ambito del progetto sono stati utilizzati il Sub-bottom Profiler Chirp della Datasonics

(CAP-6600 Topside e TVV-190 Tow Fish ) e della EdgeTech (3200-XS Topside e SB-216S Tow Fish).

Le caratteristiche principali dei due sistemi sono riassunte nella tabella seguente.

Caratteristiche del sistema

Datasonics CAP-6600 Topside TVV-190 Tow Fish EdgeTech 3200-XS Topside SB-216S Tow Fish

Frequenza Doppia frequenza 2 - 7 / 8 – 23 kHz 2 – 16 kHz

Range impulsi selezionabili 2 – 7, 8 – 23 kHz 2 – 16, 2 – 12, 2 – 10 kHz

Risoluzione verticale 10 cm 6 – 10 cm

Penetrazione 6 m (in sabbie grossolane) 80 m (in peliti)

6 m (in sabbie grossolane) 80 m (in peliti)

Angolo di apertura 30° 16° - 23°

Profondità massima di operatività 600 m 300 m

Trasmitters 2 2

Arrays di ricevitori 4 4

Velocità operativa/massima 4 / 8 nodi 3-4 / 7 nodi Temperatura di utilizzo 0° - +40° C 0° - +40° C

Interfaccia

Monitor SVGA 800x600 72 Hz SVGA 800x600 72 Hz

Controllo Trackball Trackball

Temperatura di utilizzo 0° - +40° C 0° - +40° C

Peso e dimensioni

Dimensioni Tow Fish 162 L x 55 W x 46 H cm 105 L x 67 W x 40 H cm Peso Tow Fish 95 kg a secco, 76 kg a secco,

4. Sub-bottom Profiler Chirp della EdgeTech (3200-XS Topside e SB-216S Tow Fish); 5. Sistema Trimble DSM 232 GPS receiver;

6. Generatore Honda 2 KW.

Figura 9.38 - Schema a blocchi relativo al sistema di acquisizione.