Capitolo 6
Conclusioni
6.1
Conclusioni
Questo lavoro di tesi è stato dedicato alla definizione della struttura tridimensionale dei campi di velocità P ed S dall’inversione dei tempi di tragitto di terremoti locali registrati nell’area Geotermica di Larderello-Travale.
Lo studio è stato effettuato nell’ambito di uno specifico progetto condotto dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia ( I.N.G.V.). Tale progetto è mirato a investigare limiti e capacità risolutive dei metodi sismologici passivi nella caratterizzazione delle strutture crostali superficiali (0-10km), ed a verificare le possibili applicazioni di questi metodi all’esplorazione del potenziale geotermico.
La base dati iniziale consiste nelle registrazioni digitali di circa 2500 terremoti locali di piccola magnitudo (0 < ML < 3), occorsi nel periodo Maggio 2012 –
Maggio 2013, e registrati da una rete sismica temporanea composta da un numero variabile (fino a 20) di stazioni sismiche equipaggiate con sensori a larga banda.
Le parti principali del lavoro sono state:
Studio approfondito del codice tomografico. Ho utilizzato un codice
PSto-mo_eq distribuito liberamente, la cui caratteristica di maggior rilievo consiste
nelle modalità di soluzione del problema diretto (calcolo dei tempi di tragitto). Questo problema viene affrontato mediante una soluzione alle differenze finite dell’equazione Eikonale, che risulta particolarmente adeguata per la ricostru-zione di fronti d’onda in mezzi caratterizzati da forti contrasti di velocità e marcate irregolarità topografiche.
Il software, distribuito liberamente, ha una documentazione abbastanza pove-ra, il che ha reso necessario un intenso lavoro di rilettura e verifica dei codici sorgente per l’esatta comprensione del significato delle variabili richieste in ingresso.
Preparazione della base dati . Come descritto nelle sezioni precedenti, una
parte propedeutica allo studio ha richiesto la lettura dei tempi di arrivo P ed
CAPITOLO 6. CONCLUSIONI 55 S dalle registrazioni digitali dei terremoti, e la loro successiva localizzazione. Queste due fasi, svolte in stretta sinergia con il gruppo di ricerca in sismologia sperimentale dell’INGV di Pisa, hanno permesso di ottenere il data set di localizzazioni e tempi di arrivo che hanno costituito, rispettivamente, il modello di partenza ed i dati osservati.
Sviluppo. Una parte consistente del lavoro è poi stata rivolta allo sviluppo di
codici dedicati alla formattazione dei dati di ingresso ed uscita, al filtraggio dei dati di ingresso sulla base della qualità delle localizzazioni e delle letture dei tempi di arrivo, alla preparazione delle rappresentazioni grafiche.
Test di risoluzione e stabilità. La tomografia sismica è un problema non lineare
e generalmente mal–condizionato. L’affidabilità e realisticità dei risultati dipendono quindi da:
• la struttura di velocità utilizzata come modello iniziale;
• la qualità, quantità e distribuzione spaziale del set di localizzazioni iniziali;
• la qualità delle letture dei tempi di arrivo;
• la scelta appropriata dei parametri di regolarizzazione.
Ulteriori studi iniziali si sono quindi concentrati sulla verifica degli effetti conseguenti:
- l’utilizzo di diversi modelli di partenza,
- la selezione della base dati in ingresso sulla base di diversi filtri di qualità.
I risultati ottenuti evidenziano alcune interessanti anomalie la cui robustezza è stata analizzata criticamente alla luce dei test di risoluzione. Tali anomalie trovano una buona corrispondenza con alcune delle principali caratteristiche geo-strutturali dell’area investigata.
La più evidente di queste è la presenza di un corpo ad alta velocità che occupa la parte centrale del campo nell’intervallo di profondità 3-7 km, e che è stata interpretata come una risalita del basamento metamorfico fittamente percorso da corpi intrusivi.
Di particolare interesse, poi, è l’anomalia negativa del rapporto Vp/Vs indivi-duata nell’area di Travale, che ben si correla con la presenza di campi a vapore sovra-riscaldato.
Sempre nell’area di Travale, sono state individuate due anomalie positive di Vp a profondità comprese tra i 2 ed i 6 km, situate sul versante Est del corpo ad alta velocità precedentemente descritto. Posizione e geometria di queste anomalie presentano una forte somiglianza con la raffigurazione dei graniti pliocenici riportata in Casini et al. 2010; questo risultato assume particolare rilevanza in quanto il tetto di tali graniti trova corrispondenza con l’orizzonte H, attualmente target principale delle operazioni di sfruttamento del campo.
CAPITOLO 6. CONCLUSIONI 56
6.2
Discussione e prospettive future
I risultati presentati in questo lavoro di tesi lasciano senz’altro intravedere delle interessanti prospettive per quanto concerne l’utilizzo di tecniche di sismologia passiva per la caratterizzazione del sottosuolo a scale sufficientemente dettagliate da risultare di interesse per l’esplorazione di risorse naturali.
Rispetto ai metodi sismici attivi, la LET oggetto di questo lavoro presenta alcuni vantaggi, fra cui vale la pena ricordare:
- economicità: l’utilizzo di sorgenti naturali permette infatti l’abbattimento dei costi legati all’energizzazione artificiale del terreno;
- maggiori profondità di investigazione: le sorgenti ubicate in profondità con-sentono infatti una migliore illuminazione dei livelli crostali posizionati fra sorgente e ricevitori.
D’altronde, si riconoscono anche alcuni svantaggi, che limitano le effettive possibilità di un impiego economico di queste tecniche. In particolare:
- l’utilizzo di sorgenti naturali rende necessari lunghi tempi di misura, per consentire l’acquisizione di una base dati sufficientemente ampia;
- generalmente la sismicità naturale è concentrata in particolari zone sismoge-netiche, implicando una distribuzione estremamente localizzata delle sorgenti. L’illuminazione complessiva è quindi eterogenea, e non necessariamente le zone di maggior interesse risulteranno essere sufficientemente illuminate.
L’interpretazione delle anomalie di velocità alla luce delle principali caratteri-stiche geo-strutturali dell’area è stata effettuata in maniera qualitativa. Ulteriori studi dovranno prevedere l’integrazione di analisi di laboratorio sulle proprietà elastiche dei materiali investigati, per ottenere una correlazione più quantitativa fra anomalie di velocità e le condizioni fisiche delle rocce e dei fluidi in esse circolanti. Inoltre, la distribuzione delle velocità delle onde di taglio potrà essere ulte-riormente vincolata considerando osservabili indipendenti, quali le caratteristiche dispersive delle onde di superficie associate al rumore microsismico ed a terremoti medio-forti a distanza regionale / telesismica.
Nella caratterizzazione di volumi crostali complessi interessati da circolazione di fluidi, i metodi passivi acquistano maggior efficacia allorchè vengano integrate analisi complementari di diversa natura. La prosecuzione di questo studio dovrebbe quindi prevedere la definizione della struttura tridimensionale dei fattori di attenuazione sia per le onde P che S. Infine, un contributo significativo alla determinazione dei volumi maggiormente fratturati, e quindi con maggiori potenzialità di ospitare i fluidi, potrà essere fornito da uno studio accurato della birifrangenza delle onde di taglio (Shear Wave Splitting).
