Il documento descrive l'applicazione di indagini geoelettriche e magnetotelluriche per la caratterizzazione di acquiferi profondi, enfatizzando l'importanza della resistività elettrica nel determinare le proprietà geologiche del sottosuolo. Vengono presentate diverse tecniche di prospezione geofisica, analizzando i risultati ottenuti e le metodologie per localizzare pozzi profondi. Infine, si sottolinea la necessità di una gestione efficace delle risorse idriche, evidenziando il ruolo cruciale della diagnostica geofisica nella valutazione degli acquiferi.

1. Indagini geoelettriche e magnetotelluriche per la
caratterizzazione di acquiferi profondi
Mario Naldi – Techgea Srl (info@techgea.eu)
LA PROSPEZIONE GEOFISICA: APPLICAZIONI E
SVILUPPI
2 Ottobre 2014

2. “There are many geophysical methods measuring different physical
properties (seismic, gravity, radar) but the most reliable methods
are those which measure the electrical resistivity of the ground”
“Many of the geological formation properties that are critical to
hydrogeology (such as porosity and permeability of rocks) can be
correlated with the ELECTRICAL RESISTIVITY ”
La definizione per immagini 2D e 3D della resistività elettrica del
sottosuolo fornisce dei modelli predittivi molto accurati per la
localizzazione e progettazione ottimale di pozzi profondi
IL PARAMETRO FISICO

3. Il metodo geoelettrico
Posizione ottimale pozzo
UNITA’ 1 – argille e marne sabbiose
UNITA’ 2 – SABBEI DI ORIGINE MARINA (ACQUIFERO
ARTESIANO)
UNITA’ 3 – MARNE
(ACQUICLUDE)
A
B
B
A
Depositi alluvionali ghiaiosi
Acquifero artesiano
• Restituisce sezioni 2D e 3D della resistività elettrica reale, correlabile
con l’assetto geologico del sito di indagine
• Ha una elevata capacità risolutiva
• Richiede grandi spazi per il posizionamento delle linee multielettrodo
(rapporto ottimale lunghezza linea – profondità = 1:3 con polo‐dipolo)
• Può raggiungere (con buona risoluzione) profondità fino a 300 m

4. Audiomagnetotellurica
• E’ un metodo di misura passivo delle correnti magnetotelluriche del sottosuolo
• Richiede spazi ridotti per il posizionamento dei dipoli magnetici e di corrente
(mediamente 25 o 50 m)
• Restituisce profili 1D del parametro resistività elettrica (assimilabili a Sondaggi
Elettrici Verticali) e sezioni pseudo‐tomografiche 2D
• Può raggiungere (con buona risoluzione) profondità fino a 600‐800 m
• Richiede una precisa calibrazione per la valutazione della profondità
LIMITI APPLICATIVI
• Risoluzione bassa per
strutture di dettaglio
• Risente del disturbo
generato da campi
elettromagnetici
antropici
• Richiede tempi lunghi
di acquisizione

5. Audiomagnetotellurica
Modello di resistività reale [Ohm*m]
Curva sintetica
Resistività elettrica [log10 Ohm*m]
Profondità(m)
Dati
Modello 2D
Profilo 1D
Distanza tra i profili 1D = 75-100 m
Calibrazione modello geologico

6. Esempio applicativo – posizionamento di pozzi profondi in
depositi alluvionali di fossa tettonica ‐ Thailandia
MARNE/ARGILLITI CON LIVELLI
ARENACEI
FOSSA TETTONICA SUBSIDENTE CON DEPOSIZIONE DI DEPOSITI ALLUVIONALI
OBIETTIVI DI INDAGINE:
1. VERIFICA SPESSORI
DEPOSITI ALLUVIONALI
2. CARATTERISTICHE
STRATIGRAFICHE
3. CARATTERIZZAZIONE
STRUTTURE
IDROGEOLOGICHE
PROFONDE
4. POSIZIONE OTTIMALE
DI POZZI PROFONDI
Depositi alluvionali Formazioni triassiche
(marne, argilliti e arenarie)
Depositi alluvionali

7. Piano di indagini
B
A
C
D
1. Num. 2 Indagini
geoelettriche
multielettrodo con
polo remoto
• configurazione
polo‐dipolo
• 100 elettrodi
con spaziatura 5
m (495 m di
lunghezza
2. Num. 20 sondaggi
AMT disposti a
maglia irregolare
sull’area di indagine

8. Il sito di indagine
Indagini geoelettriche
Particolare elettrodo attivo
Acquisizione dati
Georesistivimetro PUNKTlight
Lippmann
Posa cavi in ambiente palustre

9. Il sito di indagine
Indagini audiomagnetotelluriche
Inserimento sensore magnetico (asse z)
Inserimento sensore magnetico (asse x ‐ y)
Ricevitore Phoenix MTU‐5
NOTA:
Trattandosi di ambiente tropicale con
frequenti temporali (energia rilasciata
da fulmini) e distante da fonti di
disturbo EM, il segnale AMT è sempre
stato soddisfacente

10. Risultati delle indagini geoelettriche
100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500
Distance [m]
-150
-140
-130
-120
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
Depth[m]
C D
Clay cap
Unit 3 - Clayey sand (LOW
PERMEABILITY)
Unit 1 - Clay
Sand Unit
Clayey - sand (silt)
Poor aquifer
(thin layers of sand)
Sand - aquifer
Unit 2 - Sand
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500
Distance [m]
-130
-120
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
Depth[m]
Clayey sand (silt)
Clay Unit
Sand Unit
A B
Clay cap
ERT 2 intersection
Clayey - sand (silt)
Poor aquifer
(thin layers of sand)
Sand - aquifer
ERT 2 intersection
Colour scale
Resistivity Ohm*m
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95100

11. Risultati delle indagini audiomagnetotelluriche
Unit 3 - Clayey sand (silt)
Unit 1 - Clay
Unit 2 - Sand
Unit 4 - Sand Fmt
Unit 3 - Clayey sand (silt)
Unit 1 - Clay
Unit 2 - Sand
Unit 4 - Sand Fmt
Unit 5 - Mudstone
Unit 5 - Mudstone
Unit Depth
from AMT
Depth from ERT
(CALIBRATION)
Estimated
depth
1 0 -40 m 0-25 m 0-25 m
2 40-90 m 25-65 m 25-65 m
3 90-220 65 - - 65-190 m
4 220-550
(600)
------------ 190-500 (550)
m
Cross section #4Cross section #3

12. Confronto indagini geoelettriche e AMT
100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 79 78 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500
Distance [m]
-150
-140
-130
-120
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
Depth[m]
C D
Unit 3 - Clayey sand (silt)
Unit 1 - Clay
Unit 2 - Sand
Unit 4 - Sand Fmt
Unit 5 - Mudstone
AMT cross section CS2 projection
Calibration with ERT 2
Unit 1 - Clay
Unit 2 - Sand
Unit 3 - Clayey sand (silt)
Uni
t
Depth
from
AMT
Depth from
ERT
(CALIBRATIO
N)
Estimated
depth
1 0-40 m 0-25 m 0-25 m
2 40-90
m
25-65 m 25-65 m
3 90-220 65 - - 65-190 m
4 220-
550
(600)
------------ 190-500
(550) m
AMT cross section CS2
Colour scale
Resistivity Ohm*m
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95100
Confronto tra i valori di resistività
rilevati con AMT e con ERT
Sabbie
Argille sabbiose Alternanze di sabbie,
sabbie fini e limi

13. Modello stratigrafico
Unit 4 - Sand Fmt
Unità 2 ‐Acquifero superficiale
Scarsa protezione
Scarsa produttività
Unità 4 ‐Acquifero profondo
• Buona protezione
• Buona continuità
• Potenziale buona
produttività (elevato
spessore)
Substrato lapideo
(argilliti/marne)

14. Fase decisionale – scelta del punto ottimale di perforazione
Sand layers
alternated
with fine sand
and clay
• Il punto ottimale di
perforazione risponde a
esigenze di impianto e di
potenziale produttività
dell’acquifero
• Profondità massima di
perforazione = 400 m

15. Confronto tra i dati di log‐elettrico in pozzo e i dati di
resistività elettrica
1
2
3
4‐5

16. Progettazione finale pozzo
Captazione di acqua nel solo
acquifero profondo artesiano
È stato filtrato il tratto tra
163 m e 212 m per i seguenti
motivi:
1. quantità d’acqua
estraibile sufficiente
alle esigenze produttive
2. qualità rispondente alle
esigenze di impianto
3. ridurre i costi di
completamento pozzo.

17. Considerazioni conclusive
• La crescente domanda di acqua sotterranea per usi potabili e irrigui,
assieme alla necessità di una corretta gestione e salvaguardia degli
acquiferi, richiede una conoscenza sempre più approfondita delle
strutture idrogeologiche.
• In tale contesto, la diagnostica geofisica per immagini (geophysical
imaging) rappresenta uno strumento insostituibile per la valutazione
di giacimenti idrici profondi attraverso la modellazione geologica e
idrogeologica del sottosuolo.
• L’utilizzo combinato del metodo geoelettrico tomografico e del
metodo (audio)magnetotellurico permette di raggiungere elevate
profondità e una precisa discretizzazione geometrica e fisica del
sottosuolo

18. Indagini geoelettriche e magnetotelluriche per la
caratterizzazione di acquiferi profondi
Mario Naldi – Techgea Srl (info@techgea.eu)
LA PROSPEZIONE GEOFISICA: APPLICAZIONI E
SVILUPPI
2 Ottobre 2014
GRAZIE PER L’ATTENZIONE