Che cos'è la rifrazione sismica?

Il metodo di profilatura geologica noto come rifrazione sismica misura il tempo impiegato dalle onde o dai raggi sismici per spostarsi attraverso il terreno, colpire la roccia fresca ed essere rimbalzato in superficie. Utilizzato in geofisica, questo metodo è più preciso quando si mappano profondità inferiori a 100 piedi. Oltre a misurare la profondità della roccia fresca, la rifrazione sismica può fornire informazioni sulla qualità e la forza della roccia.

Le onde sismiche sono un tipo di energia di forza che si muove attraverso la terra. Queste onde possono essere create naturalmente, come nel caso dei terremoti, o attraverso metodi artificiali, come le esplosioni. Piccole onde sismiche possono essere create sparando un colpo a terra o facendo cadere qualcosa di pesante a terra. Se il terreno trema o vibra, ciò è dovuto a un'onda sismica.

Nella rifrazione sismica, l'energia viene sparata nella terra dalla superficie di solito da spazi vuoti sparati da una pistola, un peso caduto a terra, un piccolo esplosivo o colpendo un piatto con un martello. Le onde si muovono nel terreno e poi vengono rifratte lateralmente lungo il substrato roccioso prima di risalire in superficie. Una serie di geofoni disposti in linea retta lungo l'area da testare registrano le onde quando raggiungono di nuovo la superficie.

I geofoni sono piccoli cilindri metallici a forma di batteria, sebbene di dimensioni diverse. All'interno del cilindro è una bobina che pende da una molla. Su entrambi i lati della bobina sono magneti. Quando le onde sismiche causano la vibrazione del terreno, la bobina si muove attraverso il campo magnetico e l'energia dell'onda può essere misurata. I computer vengono spesso utilizzati per analizzare i dati ricevuti dai geofoni e vengono creati grafici per tracciare i tempi di viaggio rispetto alla distanza per calcolare le velocità.

Le velocità forniscono informazioni sul tipo di materiale sotto la superficie del terreno poiché un'onda si sposterà attraverso diversi tipi di terra a velocità diverse. Ad esempio, un'onda sismica si muoverà attraverso l'argilla a una velocità diversa rispetto a quella che si muoverebbe attraverso la sabbia. Questo è il motivo per cui i geofisici possono raccogliere informazioni sui materiali tra la superficie e la roccia fresca.

La rifrazione sismica non deve essere confusa con la riflessione sismica. Sebbene la riflessione sismica utilizzi molti degli stessi metodi di prova, raccoglie le immagini del substrato roccioso dalle onde semplicemente rimbalzando, o riflettendosi, al di fuori del substrato roccioso invece di disperdersi ad angoli diversi. A differenza della rifrazione sismica, la riflessione sismica non può fornire informazioni sullo spessore del materiale o sulla velocità dei raggi. È utilizzato al meglio in ambienti marini in cui la rifrazione sismica non è affidabile.