GNGTS 2022 - Atti del 40° Convegno Nazionale

144 GNGTS 2022 Sessione 1.3 CALIBRAZIONE DEI COEFFICIENTI DI GARDNER SFRUTTANDO OSSERVAZIONI DEL CAMPO GRAVITAZIONALE: IL CASO STUDIO DELLA PENISOLA ARABA E DELL’ALTOPIANO DELL’IRAN G. Maurizio 1,2 , M. Capponi 2 , D. Sampietro 2 , C. Braitenberg 1 1 Dept. of Mathematics and Geoscience, Trieste University, Trieste, Italy 2 Geomatics Research & Development srl, Lomazzo, Italy Introduzione. La stima di un modello 3D di densità crostali di partenza, da usare come riferimento per analisi gravimetriche, è un problema complesso, che viene tipicamente risolto convertendo variazioni di velocità di propagazione delle onde sismiche (disponibili grazie a studi di tomografia sismica) in variazioni di densità. Questa conversione dipende da diversi fattori come, ad esempio, la distribuzione di temperatura e la composizione della litosfera nell’area di studio. Essendo questi fattori tipicamente incogniti, in letteratura sono presenti diversi studi che propongono relazioni empiriche, basate su dati medi, per legare la distribuzione di densità e le variazioni di velocità sismica (e.g. Barton, 1986 oppure Fairhead, 2016). Una delle formule più usate è l’equazione di Gardner (Gardner et al., 1974), utilizzata specialmente nella geofisica di esplorazione per la sua semplicità e rapidità nell’applicazione. In essa le velocità sono legate alle densità attraverso la seguente relazione: ρ = αV p β (1) dove α e β sono due costanti definite empiricamente. Nel loro lavoro, Gardner et al. (1974) propongono come valori di α e β rispettivamente 1.74 e 0.25 (supponendo V p in km/s) sulla base di un elevato numero di campioni di laboratorio e osservazioni di diverse tipologie di rocce. Il risultato che ne deriva è una buona approssimazione media, sulla quale però restano molte incertezze dovute alle variazioni locali di tipologia e stato delle rocce considerate. Per migliorare quest’approssimazione, diversi autori (ad esempio Nwozor et al., 2017) propongono una “localizzazione” dei coefficienti di Gardner basati su campioni specifici dell’area investigata. L’obiettivo di questo lavoro è quello di testare, su un caso reale, la possibilità di ottimizzare localmente i parametri di Gardner, attraverso lo sfruttamento di osservazioni del campo gravitazionale, con il fine di realizzare, a partire da valori di velocità sismiche, un modello di densità tridimensionale vincolato e affidabile da sfruttare per ulteriori analisi (e.g. inversioni del campo gravitazionale/magnetico). Il caso studio dell’Iran e della Penisola Araba . Per valutare la possibilità di ottimizzare localmente i parametri di Gardner attraverso l’uso del campo di gravità, abbiamo studiato un primo caso reale, nell’area che comprende la Penisola Araba e l’Altopiano dell’Iran. La prima operazione eseguita è stata la creazione di un volume di velocità, sul quale poter poi applicare l’algoritmo di correzione proposto. Il cubo di velocità considerato si estende da 10°N a 41°N in latitudine e da 36°E a 64°E in longitudine, fino a una profondità di 105 km. La risoluzione spaziale è di 0.25° (circa 27 km) in planimetria e varia tra 1 e 7 km nella direzione verticale. Il modello è stato realizzato unendo i valori di propagazione delle onde sismiche di taglio Vs, disponibili dal lavoro di Kaviani et. al. (2020) con la tomografia globale proposta da Simmons et. al. (2015). L’unione dei due modelli è stata effettuata attraverso una procedura di collocazione ai minimi quadrati (si veda e.g. Moritz (1978)). In particolare, la funzione di covarianza del segnale è stata modellata tramite una combinazione lineare di funzioni di Bessel del primo tipo (Sampietro et al. (2017), mentre per l’errore d’osservazione è stato considerato un rumore incorrelato con deviazione standard di 0.1 km/s per le velocità derivate da Kaviani e di 0.4 km/s per il modello di Simmons. È stata scelta questa tecnica in modo da poter ottenere insieme al volume di velocità, anche una stima dei relativi errori. Valori di velocità sismica a partire