Introduzione all'oceanografia/Carototeche

La carototeca di ISMAR-CNR (Institute of Marine Environmental Research, Consiglio Nazionale delle Ricerche) è una struttura polifunzionale per la conservazione ottimale dei campioni di sedimento per periodi molto lunghi e il trattamento non distruttivo di carote di sedimento.

Scopi

Siccome le ricerche geologiche in mare sono costose, la possibilità di condurre ricerche su campioni già raccolti sono un grande fonte che deve essere sfruttata completamente e i campioni, in quanto preziosi, devono essere adeguatamente conservati in strutture apposite quali le carototeche. Le carote di sedimento sono dei campioni di sottosuolo o ghiaccio che vengono prelevati per poter studiare la composizione chimica del campione e per poter condurre indagini geofisiche circa il prelievo siccome contengono la registrazione dei cambiamenti paleoambientali e paleoclimatici. A partire da questi campioni si conducono studi nel campo dei cambiamenti ambientali globali e dei rischi sottomarini (frane, tsunami, terremoti), quelli di base per la cartografia geologica dei mari, quelli applicativi per l’'esplorazione (idrocarburi e altre risorse marine) e quelli per la messa in posto di cavi per le telecomunicazioni, pipelines e di strutture offshore (compreso il nascente mercato delle strutture per lo sfruttamento dell’energia eolica offshore). A questi si aggiungono gli studi dell'evoluzione costiera, il monitoraggio ambientale e lo studio dell'inquinamento marino.

Il Core Scanner XRF

Nell'ambito del Progetto RITMARE (struttura per analisi non distruttiva di campioni) la carototeca di ISMAR è stata potenziata con l’installazione di un Core Scanner XRF per il core logging in continuo di carote di sedimento. ISMAR-CoRe (Core Repository) è una infrastruttura ideata per il trattamento non distruttivo, la campionatura ed il mantenimento di carote di sedimento. È una facilities unica in Italia per le sue dimensioni e caratteristiche multifunzionali (laboratorio sedimentologico, laboratorio proprietà magnetiche, etc.). Attualmente la carototeca contiene oltre 7000 m di carote di sedimento marino prelevate in più di 2100 stazioni nei mari italiani, europei, artici ed antartici, in Atlantico, e Pacifico, nonché una piccola collezione di carote di sedimento prelevate nei principali laghi italiani. Il core scanner a fluorescenza (CS-XRF) a raggi X è uno strumento computerizzato per la scansione in continuo di carote di sedimento che analizza la composizione chimica dei sedimenti direttamente sulla superficie di una carota aperta. Le misure tramite CS-XRF lasciano inalterato il campione, hanno costi analitici relativamente bassi, ed essenzialmente non necessitano di preparazione rispetto alle analisi chimiche convenzionali su campioni discreti. L’altissima risoluzione di scansione del CS-XRF (da 10 mm fino a 0.1 mm) fornisce informazioni in continuo sulla composizione chimica del sedimento (gli elementi della tavola periodica compresi dall’Al all’U in un intervallo di concentrazione dal ppm al 100%) e permette lo studio accurato dei record sedimentari.

Ottenimento delle carote

Le carote possono essere ottenute con l’utilizzo di differenti metodologie. Il metodo elettrico si basa sulla misura diretta del potenziale spontaneo e della resistività degli orizzonti rocciosi attraversati dalla perforazione. La misurazione viene effettuata attraverso due elettrodi, un posto in superficie, mentre l’altro viene calato nel pozzo di perforazione. Questo metodo permette di analizzare la permeabilità rocciosa. Inoltre, grazie all’utilizzo di tre elettrodi nelle profondità del pozzo e della loro differenza di potenziale, si può ricavare la resistività rocciosa.

Il metodo radioattivo prevede sia l’uso della radioattività rocciosa naturale sia di quella indotta. Grazie alla radioattività si possono ottenere risultati relativi alla densità rocciosa esaminata.

Il metodo acustico sfrutta la velocità di trasmissione di un’onda elastica (acustica) con lo scopo di individuare e distinguere strati rocciosi di diversa natura. Uno degli strumenti utilizzati è il geofono.
Il metodo termico prevede la rilevazione della temperatura all’interno del pozzo, attraverso l’utilizzo di una coppia termoelettrica calata del pozzo di perforazione. Il seguente metodo è utilizzato per controllare la cementazione delle colonne all’interno nella perforazione.

Il metodo geochimico prevede l’estrazione e l’analisi chimica di campioni con lo scopo di determinare la variazione chimica con la profondità. Questo metodo mira a identificare le formazioni mineralizzate contenenti idrocarburi.

Il metodo meccanico ottiene campioni di roccia e ghiaccio attraverso una macchina nota come “carotatrice”, simile ad una perforatrice, composta un albero messo in rotazione da un motore e terminante con un mandrino sul quale vengono poste corone diamantate di varie misure. Il movimento rotatorio e perforatore ha l’unico scopo di prelevare dei campioni di roccia e\o ghiaccio al fine di studiarne le caratteristiche.

Dei prelievi di ghiaccio si possono determinare caratteristiche litologiche e paleontologiche, con lo scopo di stabilirne l’età, la composizione dei fluidi presenti e di determinare la giacitura degli stari rocciosi. I dati principali sono stati ottenuti attraverso i progetti EPICA e Beyond EPICA (European Project for Ice Coring in Antarctica) e si basano sull'analizzare dati climatici risalenti ad un milione e mezzo di anni fa.

Fonti