Evidenze di emissioni elettromagnetiche in rocce sottoposte a sollecitazione meccanica. Un possibile precursore sismico?

Abstract

In questa tesi si intende presentare i risultati di una sperimentazione condotta sia in laboratorio che su rocce in sito, tendente a dimostrare l’esistenza di emissioni radio a bassissima frequenza (bande ELF, VF, VLF) in associazione alla sollecitazione meccanica di masse litoidi. Questo effetto supporta l’ipotesi che ha motivato sia la costruzione dell’apparecchio utilizzato nella rilevazione dei segnali che la tesi stessa: la possibilità di individuare nei segnali radiosismici un fenomeno precursore attendibile. L’effetto però si può estendere al monitoraggio della stabilità di versanti rocciosi (eventuale previsione di frane) e ad altre applicazioni geologiche di monitoraggio e prospezione. Il metodo consiste nello studio della radiazione elettromagnetica naturale in banda acustica (20 Hz – 20 kHz) in quanto questa si adatta più facilmente all’ordinaria disponibilità dei mezzi hardware e software. Ciò lo rende particolarmente accessibile a basso costo. Il fenomeno all’origine di queste emissioni può avere diversi modelli di interpretazione. Qui si farà riferimento in particolare a quello proposto dal candidato, senza tuttavia trascurare altre possibilità. Il rilevatore, chiamato “radiogeofono”, è stato costruito dal candidato appositamente per questo scopo. La sperimentazione in sito si è svolta in una cava di calcare massiccio su fronti abbattuti da volate di mine. La sperimentazione in laboratorio si è svolta su campioni di varie litologie (calc.massiccio, calcare a rudiste, scaglia variegata, porfido) sottoposti a compressione uniassiale. Oltre al radiogeofono sono stati impiegati sensori aerei e apparecchiature radio convenzionali per monitorare: onda acustica, onda di pressione, emissioni elettromagnetiche nelle bande HF e UHF. Le registrazioni analogiche sono state convertite in campionamenti digitali per poter essere sottoposte a processi software di filtraggio ed analisi numerica (oscillogrammi e spettrogrammi). Sono stati rilevati segnali emessi dalla roccia associabili alla variazione dello stato tensionale e alla successiva fratturazione sia in condizione di distensione (esperimenti in cava) che di compressione (esperimenti in laboratorio). E’ stato verificato che in banda E-VLF i segnali premonitori della rottura si possono rilevare sistematicamente. Tali emissioni hanno un’intensità massima in banda radioacustica che decresce all’aumentare della frequenza diventando quindi molto bassa sulle bande radiofoniche di maggiore utilizzazione. Il meccanismo di emissione, qualunque esso sia, si è dimostrato più o meno efficiente in funzione del tipo di roccia e delle condizioni di sforzo che la portano alla rottura. Lo studio delle emissioni elettromagnetiche naturali in banda ELF e VLF si è dimostrato dunque un metodo particolarmente promettente al fine di prevedere un sisma o comunque la rottura di una massa litoide.