TDEM - Metodo Elettromagnetico nel Dominio del Tempo

       Il metodo elettromagnetico nel dominio del tempo (TDEM) si basa sulla propagazione di un campo elettromagnetico all’interno del sottosuolo (campo elettromagnetico secondario) generato dalla rapida dissipazione delle correnti indotte da un campo elettromagnetico primario, prodotto artificialmente in superficie.

        Il sondaggio elettromagnetico TDEM viene realizzato stendendo sul terreno un loop, costituito da un cavo elettrico, di opportuna sezione ed in forma di spira quadrata; le dimensioni del loop variano a seconda della profondità di esplorazione e delle finalità della ricerca; l’alimentazione dello stesso avviene tramite un trasmettitore (Tx), con frequenza di interruzione variabile fra 2,5 e 236,5 Hz, che fornisce una corrente continua pulsante, in onda quadra.

      a) corrente immessa nel loop trasmittente
      b) forza elettromotrice indotta dalla corrente
      c) campo magnetico secondario generato dalle correnti indotte

        Per la “legge di Faraday”, la brusca interruzione della corrente nel loop genera un campo elettromagnetico primario che si diffonde per induzione nel sottosuolo, in forma circolare nei diversi strati, in funzione delle loro caratteristiche elettriche medie.

        La rapida dissipazione di queste correnti indotte, fa sì che si generi il campo elettromagnetico secondario, che viene rilevato in superficie, sotto forma di curva di decadimento del voltaggio (transiente), tramite una bobina ricevente (coil), collegata ad un ricevitore registratore (Rx).

        E’ fondamentale però, onde evitare fenomeni di interferenza, che il campo elettromagnetico secondario venga rilevato in assenza del primario, per cui la sincronizzazione tra le due apparecchiature (Tx ed Rx) riveste particolare importanza. La registrazione avviene quindi dopo il cosiddetto tempo di turn-off, ovvero il tempo impiegato dalla corrente del trasmettitore ad annullarsi all’interno della spira.

        Le correnti indotte si propagano in profondità con una velocità che è direttamente proporzionale alla resistività elettrica (ovvero inversamente proporzionale alla conducibilità elettrica) del terreno. La profondità di penetrazione nel punto di massima intensità è regolata dalla formula:

d = 2 2t/) dove t = tempo, permeabilità magnetica nel vuotoe = conducibilità elettrica. Il flusso delle correnti avviene sia verso il basso che lateralmente, a guisa di “anelli di fumo”, che si allargano via via con il passare del tempo.

        Correnti indotte nel sottosuolo subito dopo il “turn-off” (a) e dopo tempi lunghi di acquisizione (b)

        Il transiente viene campionato dal ricevitore, attraverso la registrazione del voltaggio su 20 diversi canali, per ciascuna frequenza d’interruzione, a tempi via crescenti; in totale è possibile acquisire dati in un intervallo che va da 6,9 msec sino a 62,8 msec. Attraverso opportuni algoritmi, il transiente può essere convertito in una curva resistività apparente-tempo.

        L’inversione dei dati di campagna viene operata su quest’ultima, secondo le consuete procedure della Geofisica; viene pertanto individuato il modello (best fitting) monodimensionale (1D) che meglio approssima la curva di campagna.

        E’ possibile inoltre invertire i sondaggi secondo una procedura completamente automatica, detta “smoothed inversion”, tramite algoritmo di Occam, che è in grado di dettagliare le variazioni di resistività e la profondità, suddividendo il sottosuolo in 19 strati sottili.

        Si sottolinea che il metodo TDEM, nato in Canada e Australia per la ricerca mineraria, è stato ampiamente collaudato dallo Studio S.te.G.A. (sin dal 1990) in ambito geologico ed idrogeologico, tanto da essere di norma utilizzato per Enti pubblici e privati, anche per la ricerca idrotermale. I risultati ottenuti con tale metodica sono stati poi oggetto di numerose pubblicazioni, su riviste scientifiche internazionali, e di interventi in Convegni di Geofisica Applicata.