Cos’è il “carotaggio”?

L’espressione “eseguire un carotaggio” è largamente diffusa e di uso comune. Perché si dice così e qual è il significato

Cos'è il carotaggio
Cos’è il carotaggio. L’espressione “eseguire un carotaggio” viene usata nel linguaggio comune per indicare “la procedura di estrazione di campioni sotterranei utili allo studio del terreno sottostante“.

Quindi, è un modo di dire utilizzato in geologia per definire la tecnica di campionamento adottata durante la ricerca di risorse minerarie nel sottosuolo (con perforazione di pozzi) o sondaggi, in archeologia per l’analisi del terreno, o ancora per la ricerca del petrolio o, infine, per altre attività di scavo a scopi di ingegneria civile.

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La macchina usata per effettuare tali prelevamenti si chiama “carotatrice” ed è simile alla perforatrice: è composta da un robusto albero posto in rotazione da un motore e terminante con un mandrino sul quale possono essere montate corone diamantate di vari diametri.

Origine del nome

Il nome “carotaggio” deriva dal fatto che questi campioni sono chiamati “carote” a causa della loro forma cilindrica che li fa assomigliare all’omonimo ortaggio.

Le “carote” recuperate si distinguono tra “carote di fondo” e “carote di parete”:
  • Carote di fondo: attualmente, le tecniche sviluppate permettono di prelevare “carote di fondo” che possono essere lunghe fino a circa 27 metri. Vengono prelevate tramite appositi carotieri posti alle estremità delle aste di perforazione al posto dei normali scalpelli di perforazione.
  • Carote di parete: sono piccoli cilindri di roccia (circa 2 cm di diametro e lunghi al massimo 4 cm), prelevati dalle pareti del foro dopo la sua perforazione e prima del suo rivestimento tramite dedicati carotieri di parete.
Questi carotieri possono essere “a fucile” e “a testina diamantata ruotante”:
  • Carotieri a fucile”: una fustella cilindrica metallica vuota è sparata in formazione e recuperata con dentro un campione di roccia incastrato all’interno della fustella.
  • Carotieri a testina diamantata ruotante: funziona tramite un motore elettrico. In questo caso il prelevamento della carota copia (in miniatura) la procedura di campionamento della “carota di fondo“. È possibile recuperare fino a 50 – 60 carote di parete durante un’unica operazione.
Tecniche di carotaggio
Carotaggio meccanico

Consiste nel prelevare dei campioni di roccia, dai quali è possibile determinarne le caratteristiche litologiche e paleontologiche allo scopo di stabilire l’età, verificare quale sia la natura dei fluidi presenti e l’esistenza di fratture o cavità, nonché determinare la giacitura degli strati rocciosi.

Carotaggio geofisico

È basato sulla misurazione, effettuata in superficie, di alcune proprietà fisiche delle formazioni rocciose attraversate da una perforazione.

Carotaggio elettrico

La misurazione viene effettuata mediante 2 elettrodi (di cui uno è posto in superficie e l’altro nel pozzo a diversa profondità) e dà indicazioni essenzialmente sulla permeabilità delle rocce interessate dalla perforazione.

Carotaggio radioattivo

La misurazione è basata sull’impiego sia della radioattività naturale sia di quella indotta, emesse da particolari sorgenti di radiazioni presenti nel materiale che viene esaminato. Ha il vantaggio di poter essere utilizzato anche quando il pozzo è isolato con una armatura, mediante 2 metodi. Con il primo vengono registrati i raggi gamma emessi naturalmente dalle rocce (permette di valutare a quali elementi radioattivi è legata l’emissione di raggi gamma). Mentre il secondo metodo sfrutta la radioattività emessa dalle rocce quando queste vengono bombardate mediante l’emissione di neutroni ad altissima velocità.

Carotaggio acustico

Utilizza la velocità di trasmissione di un’onda elastica di tipo acustico al fine di individuare e differenziare strati rocciosi con caratteristiche fisiche differenti. Questo metodo trova impiego soprattutto nella determinazione della porosità di rocce calcaree, dolomitiche e arenacee.

Carotaggio termico

Consiste nel rilevare la temperatura in un pozzo mediante una coppia termoelettrica che scende lentamente. È utilizzato per controllare la cementazione delle colonne all’interno del pozzo.

Carotaggio geochimico

Comprende campionamenti al pozzo e analisi aventi lo scopo di precisare come varia con la profondità un certo numero di parametri chimici. Nello specifico, serve ad identificare, durante i sondaggi, le formazioni mineralizzate contenenti idrocarburi.

Altre tecniche

Tecniche speciali sono state sviluppate per il prelevamento di “carote” dai sedimenti presenti sui fondali marini o lacustri (tramite carotieri che vengono discesi direttamente sul fondo) o per carotaggi di ricerca in ambienti o materiali particolari.

Altre “carote“, poi, possono essere prelevate per scopi di prospezione nel corso di attività minerarie, o durante sondaggi geognostici per opere di ingegneria civile (costruzione di gallerie, dighe, viadotti), che richiedono di conoscere anticipatamente le caratteristiche delle rocce che verranno interessate o sollecitate dall’esecuzione delle opere.

Le “carote” possono, inoltre, essere prelevate per esigenza di analisi petrofisiche, paleontologiche, sedimentarie, stratigrafiche, mineralogiche, analisi climatologiche, archeologiche ed ingegneristiche.

Infine, nell’ultimo decennio del secolo XX si è scoperto che è possibile prelevare “carote di ghiaccio” nei ghiacciai e nelle calotte glaciali. Queste carote forniscono indicazioni sull’evoluzione delle condizioni climatiche della Terra dall’epoca attuale fino a un periodo di centinaia di migliaia di anni (perché la neve ha la capacità di mantenere le stesse proprietà chimiche dipendenti dalle condizioni climatiche presenti nel momento della precipitazioni).

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