GEOFISICA

GEOFISICA

. S'intende per geofisica, nel senso più largo della parola, quella particolare branca delle scienze naturali che s'occupa dei fenomeni o, meglio, di tutte le azioni dovute alle proprietà fisiche della Terra e, più precisamente, della maggior parte di questa. La geofisica studia la Terra quindi nella sua posizione nel sistema solare, nel modo con cui può essersi formata e, nel corso del tempo, continua a trasformarsi, nelle leggi in forza delle quali la gravitazione agisce su essa e sui due involucri: il liquido e l'atmosferico; studia inoltre la Terra sotto l'azione della luce e del calore, dell'elettricità e del magnetismo, nella disposizione dei suoi strati superficiali, nella struttura delle sue montagne, ecc.

Mentre la geografia descrittiva, fondata su basi scientifiche solamente al principio del sec. XVIII, s'occupa delle varie condizioni delle terre e delle acque, la geofisica, sorta più tardi, ma in via di progressivo sviluppo, indaga sulle cause che continuamente mutano i loro reciproci rapporti entro certi limiti di cambiamenti e di modificazioni.

I fenomeni fisici, intanto, che s'osservano sul nostro globo, sono numerosissimi e della più svariata natura; perché essi rientrino nel campo della geofisica, occorre, come s'è detto, che siano direttamente o indirettamente influenzati dall'azione terrestre o cosmica. Per raggiungere i suoi scopi la geofisica adopera essenzialmente i metodi di studio proprî della fisica, ma, non di rado, essa è costretta a ricorrere ad altre discipline affini. Spesso, infatti, le manifestazioni geofisiche dipendono esclusivamente da fenomeni cosmici o extraterrestri e in tal caso debbono essere utilizzate conoscenze astronomiche e astrofisiche. Non di rado, invece, bisogna ricorrere all'ausilio di scienze che s'occupano in particolare modo della costituzione della Terra, ad es.: geologia, paleontologia, geografia e paleogeografia, mineralogia e petrografia, ecc.; e così, quando i fenomeni fisici s'accompagnano a quelli chimici, riescono d'ausilio i metodi di ricerca della geochimica e della chimico-fisica.

Infine è bene ricordare che, talvolta, la geofisica ricorre ai metodi di studio geopsicologici poiché, non di rado, le manifestazioni geofisiche, specialmente se imponenti e inattese, influenzano in vario modo quelle dello spirito e perciò il loro studio risente delle impressioni soggettive dell'osservatore.

In corrispondenza della triplice divisione del nostro globo in parte solidificata, acqua e atmosfera, si hanno i seguenti campi della geofisica tra i quali, è bene notare, non esistono limiti netti di separazione e che non racchiudono, in senso assoluto, tutte le possibilità:

Meccanica: Forma e densità della terra, terremoti, onde elastiche, spostamento dei poli, movimenti di compensazione isostatica, vulcanismo e formazione delle montagne, azione dei venti, delle correnti marine e delle maree, erosione marina, fenomeni aerodinamici e meteorologici in genere, ecc.

Costituzione e alterazione della materia: Costituzione della Terra e del mare, radiazioni terrestri e atmosferiche, radioattività, ecc.

Gravitazione: Forze di gravità, pressioni nell'interno della Terra, isostasia, sedimentazione marina, strati dell'atmosfera, pressione atmosferica, ecc.

Magnetismo: Magnetismo terrestre, potenziali magnetici, ecc.

Calore: Temperatura interna della Terra, temperatura del mare e dell'aria, vulcanismo (in parte), cambiamenti nella distribuzione delle masse in corrispondenza dei cambiamenti di temperatura, formazione delle catene montuose (in parte), precipitazioni atmosferiche, ghiacciai e glaciazione dei continenti, nebbie, clima, termodinamica dell'atmosfera, ecc.

Ottica: Trasparenza e colore del mare, ottica meteorologica, radiazioni luminose, luce polarizzata, ecc.

Per quanto si abbia la tendenza a costituire, per lo studio di ciascuna categoria di fenomeni, una scienza a sé, la geofisica, come s'è visto, è quella che tutte le abbraccia, pur lasciando a ciascuna di esse il compito di approfondirne maggiormente lo studio.

Quando l'osservazione dei fenomeni fisici suddetti viene compiuta in particolari condizioni e con speciali accorgimenti, allo scopo di risolvere, in tutto o in parte, problemi di indole mineraria o di arrecare ausilio all'indagine geologica, entriamo nel campo della geofisica mineraria che della geofisica può considerarsi un importante e particolare ramo.

Tale nuova disciplina tecnico-scientifica (vedi anche: prospezione mineraria, XXVIII, p. 360 segg.) sorse, in mezzo a notevoli diffiddenze circa la sua applicabilità ai fini pratici, nell'immediato dopoguerra e, rapidamente progredendo sulla base di procedimenti rigorosamente scientifici, conta ormai al suo attivo lusinghieri successi.

Le proprietà fisiche del sottosuolo, che maggiormente vanno rilevate nel corso delle indagini geofisiche sono quelle statiche, quali: la gravità, il magnetismo, le correnti telluriche, la radioattività, il calore, i potenziali elettrici proprî; e quelle dinamiche, quali: la conduttività elettrica con correnti artificialmente trasmesse, la capacità di riflessione o di rifrazione di onde elastiche, acustiche e pseudosismiche. Non di rado riesce possibile, sulla scorta dei risultati di questi rilievi, ottenere con grande approssimazione la fisionomia del sottosuolo; naturalmente i metodi di studio sono diversi a seconda che si sfrutta l'una o l'altra delle proprietà innanzi menzionate. In particolare sono da annoverare:

1. Il metodo gravimetrico. - Questo metodo, che può considerarsi quello fondamentale e di più vasta applicazione, consiste nell'eseguire misure delle anomalie di gravità che si manifestano in un determinato luogo in dipendenza della diversa distribuzione delle masse nel sottosuolo. Tali misure possono essere eseguite con osservazioni pendolari o con l'osservazione di deformazioni torsionali subite da un sottilissimo filo di platino che tiene sospeso un giogo con pesi a diversi livelli (Bilancia di Eötvös).

2. Metodo geomagnetico. - Si applica in genere nei casi in cui riesce inefficace quello gravimetrico ed è basato sul principio che le rocce e i minerali godono di particolari caratteristiche di permeabilità e suscettività magnetica, le cui variazioni si possono rilevare e misurare con apparecchi sensibilissimi (variometro di Schmidt).

3. Metodo geosismico. - Tale metodo consiste nel provocare nel suolo, per mezzo di esplosioni, delle onde meccaniche (chiamate onde elastiche o pseudosismiche) e misurare il tempo impiegato da tali onde per giungere ai sismografi registratori. Naturalmente, nell'applicazione di tale metodo, si parte dal presupposto che la velocità delle onde elastiche sia diversa per i diversi tipi di terreni attraversati.

4. Il metodo geoelettrico. - Consiste essenzialmente nel produrre campi di forze elettriche nel sottosuolo a mezzo di correnti galvaniche (metodi: C. Schlumberger, R. Ambronn, E. Elbof, K. Sundberg) oppure indotte (metodo Sundberg) e misurare le loro variazioni in dipendenza della maggiore o minore conduttività dei terreni attraversati.

L'applicazione di tale metodo esige però la conoscenza dei valori della resistenza offerta dalle diverse rocce e minerali al passaggio della corrente. Non di rado è possibile costruire dei profili di resistività, che presenteranno diverso andamento in presenza di eventuali accidenti, che potranno così essere rilevati e studiati.

5. Metodo geotermico. - Tale metodo consiste nel rilevare le anomalie che si riscontrano nel gradiente termico di una data località e dovute alla presenza di speciali masse rocciose dotate di speciale conduttività termica. L'applicabilità di tale metodo offre particolari difficoltà perché non sempre a identiche cause di perturbazione termica corrispondono identiche variazioni del gradiente.

6. Metodo radioattivo. - Questo metodo riesce di complemento alle altre indagini geofisiche e consiste nel misurare la radioattività dei terreni; il valore di questa, infatti, può variare in dipendenza della diversa natura dei terreni stessi.

Da quanto precede risulta evidente che queste indagini geofisiche, la cui tecnica va sempre maggiormente perfezionandosi, in special modo se accoppiate a indagini geologiche, arrecano in ogni caso un notevole contributo alle ricerche minerarie in genere.

Bibl.: J. Joly, Radioactivity and geology, Londra 1909; V. Novarese, Metodi vecchi e nuovi di ricerca dei giacimenti minerali, in La min. it., V, Roma 1921; V. M. Goldschmidt e L. Thomassen, Die geochemische Verteilungsgesetze der Elemente, Oslo 1924; H. Jeffreys, The Earth, its origin, history and phisical constitution, Cambridge 1924; A. Belluigi, La geofisica applicata e le ricerche minerarie, in La min. ital., Roma 1926, n. 12; id., Possibilità pratiche di ricerche geofisiche, ibid., IV, ivi 1930; M. Taricco, Le ricerche geofisiche nello studio del sottosuolo, ibid., IX, ivi 1927; W. Wien e F. Harms, Handbuch der experimental Physik, XXV, Lipsia 1928; B. Guttemberg, Lehrbuch der Geophysik, Berlino 1929.