Rifrazione, in cui l’onda continua la sua propagazione sulla superficie indagata, ma ne risulta deviata nell’attraversarla Se la velocità del bersaglio

è maggiore di quella della fonte si avrà un allontanamento, nel caso contrario un avvicinamento ( fig. b ). Esiste un angolo limite di rifrazione, 90 gradi, per cui si parla di riflessione totale, che genera onde bifratte che permettono l’applicazione del metodo sismico a rifrazione( fig. c ).

Per la completezza di questo tipo di indagine, occorre porre l’accento su altri due parametri fondamentali, l’Attenuazione e la Definizione.

La prima si verifica quando la parte esaminata non è perfettamente elastica provocando un assorbimento di parte dell’energia generata. Avrà un valore maggiore con onde di più alta frequenza, quindi a lunghezza d’onda minori che si propagheranno ad una distanza più breve.

La seconda rappresenta la capacità dell’impulso di riconoscere corpi o strutture di una data dimensione. E’ possibile affermare che i corpi risultano riconoscibili quando le loro dimensioni siano almeno pari alla metà della lunghezza d’onda.

Essendo quest’ultima legata alla frequenza f tramite la velocità v secondo la relazione λ = v / f, appare chiaro che per individuare piccoli corpi sarà necessaria una frequenza sempre più alta, che si dimostra, però, la più rapidamente attenuata65.

Per comprendere le potenzialità di questo schema di prospezione occorre evidenziare alcuni schemi teorici per cui è opportuno impiegare tale tecnica in ambito archeologico.

In caso di presenza di un pavimento o un elemento orizzontale sepolto nel sottosuolo, avendo una velocità di propagazione maggiore rispetto al terreno che lo ospita, sarebbe messo in evidenza da un’indagine sismica a rifrazione.

Trovandosi invece di fronte ad una struttura verticale, la si può identificare mediante lo stesso tipo di metodo se si suppone che il materiale di cui è composto presenti velocità maggiori rispetto a quello inglobante.

Infine una cavità sepolta può essere individuata solo in via indiretta se la copertura risulta fratturata o alterata a causa del vuoto sottostante.

Non sarà possibile riconoscerla in maniera diretta poiché la velocità dell’aria e del materiale di riempimento, non compatto, è sempre inferiore rispetto a quella dei mezzi circostanti.

65

Una maggiore Definizione implica anche una maggiore Attenuazione, quindi una minore capacità di penetrazione

Le tecniche di rilievo più comunemente utilizzate in una campagna di prospezione sismica sono le seguenti:

a) Rilievi a Rifrazione, in cui si dispongono un certo numero di geofoni in un‘area e si generano perturbazioni elastiche in diversi punti Tramite tecniche di interpretazione si possono determinare la velocità e gli spessori dei corpi presenti nel sottosuolo.

b) Onde Dirette, le quali non subiscono fenomeni né di rifrazione, né di riflessione, ma si propagano in linea retta nella superficie. Si può utilizzare la modalità con scoppi a ventaglio che consente di individuare anomalie presente nel settore interessato dai raggi sismici( fig. d).

Altrimenti si costruisce una maglia di percorsi sismici all’interno dell’area studiata ( fig. e ). Essa permette in fase di interpretazione, mediante tecniche tomografiche66, di suddividere la superficie in celle caratterizzate ognuna da un diverso valore di velocità, in modo da evidenziare eventuali discontinuità.

La scelta di metodologie di rilievo che supportino una più sofisticata elaborazione dei dati è uno degli aggiornamenti che debbono essere apportati a tale metodo per una migliore rispondenza alle applicazioni relative all’archeologia.

66

Per Tomografia si intende l’insieme delle tecniche analitiche non distruttive di acquisizione di immagini bi- e tridimensionali per la mappatura spaziale delle proprietà chimico-fisiche di strutture complesse.

La possibilità di adottare modalità di interpretazione all’avanguardia consente quel salto di qualità necessario per questo tipo di procedimento.

Parallelo a ciò l’operatore deve far sì che l’impulso generato sia idoneo ad individuare le strutture sommerse, adoperando le frequenze necessarie ad una sufficiente definizione, ma tale che le onde non vengano troppo attenuate nel corso del loro tragitto prima di giungere ai geofoni.

Esempio pratico

E’ stata presa in esame un’indagine condotta nella zona archeologica in località Acqua Acetosa, ubicata nei pressi del Km 8,5 della via Laurentina.

Area caratterizzata da testimonianze di un centro abitato del VIII sec. a.C. e della relativa necropoli con tombe a fossa.

Dal punto di vista geologico, la zona è costituita da formazioni eruttive del Pleistocene medio e superiore, dovute all’antica attività vulcanica dei Colli Albani, in cui gli strati presentano successioni di pozzolane e tufi.

La prospezione sismica è stata impostata in modo da determinare le variazioni di velocità delle onde dirette anche con l’intento di applicare in fase di elaborazione la tecnica delle geotomografie.

E’ stata scelta una configurazione scoppi – geofoni che consentisse la suddivisione dell’area in otto settori e gli stendimenti geofonici sono stati ubicati lungo tre direzioni, una longitudinale in posizione centrale e due trasversali.

Per una completa raccolta dei dati, sono stati posti 38 punti – scoppio lungo il bordo esterno dell’area distanziati 2 metri tra loro, e 7 punti – scoppio all’interno della zona ( fig. f).

67

La sorgente delle onde elastiche è stata una massa battente su piastra metallica inserita nel terreno.

Le informazioni così raccolte hanno permesso un’elaborazione di tipo tomografico, suddividendo l’area in 32 celle per settore, interpretazione adatta nel caso di utilizzo di onde dirette e non bifratte.

Un’ultima divisione della parte investigata è stata decisa in base ai diversi valori di propagazione delle onde elastiche:

• Zona Nord con velocità media di 0,6 Km/s

• Zona Sud con valori medi di velocità di 0,4 Km/s

67

Configurazione scoppi-geofoni e suddivisione dell’area in 8 settori. I triangoli rappresentano le posizioni degli scoppi, i pallini quelle dei geofoni.

Le strutture da individuare sono schematizzabili con un modello in cui l’anomalia risulta dovuta ad una diminuzione di velocità rispetto allo strato inglobante.

Ne consegue che per l’interpretazione della mappa così ottenuta, sono stati evidenziati solo i minimi relativi più significativi.

Questa indagine, in conclusione, ha permesso di individuare sei anomalie, di cui le prime cinque sono associabili a zone di scavo nel banco di tufo, riempite di materiale eterogeneo68_{, mentre la sesta, una fascia con direzione est-ovest, è} identificabile con una variazione litologica superficiale, forse dovuta alla trincea della strada ( fig. g ).

69

68

Identificabili con tombe a fossa.

69