Risonanza magnetica nucleare di superficie - Surface nuclear magnetic resonance

La risonanza magnetica nucleare di superficie (SNMR), nota anche come risonanza magnetica (MRS), è una tecnica geofisica appositamente progettata per l' idrogeologia . Si basa sul principio della risonanza magnetica nucleare (NMR) e le misurazioni possono essere utilizzate per stimare indirettamente il contenuto di acqua delle zone sature e insature del sottosuolo terrestre. SNMR viene utilizzato per stimare le proprietà dell'acquifero, inclusa la quantità di acqua contenuta nell'acquifero , la porosità e la conduttività idraulica .

Storia

La tecnica MRS è stata originariamente concepita negli anni '60 da Russell H. Varian , uno degli inventori del magnetometro a protoni . SNMR è il prodotto di uno sforzo congiunto di molti scienziati e ingegneri che hanno iniziato a sviluppare questo metodo in URSS sotto la guida di AG Semenov e hanno continuato questo lavoro in tutto il mondo. Il team di Semenov ha utilizzato la risonanza magnetica nucleare (NMR) per il rilevamento non invasivo di liquidi contenenti protoni (idrocarburi o acqua) nel sottosuolo. L'Istituto di Cinetica e Combustione Chimica (ICKC) della Sezione Siberiana dell'Accademia Russa delle Scienze ha fabbricato la prima versione dello strumento per le misurazioni dei segnali di risonanza magnetica dall'acqua sotterranea ("idroscopio") nel 1981.

I principi

Il principio di funzionamento di base della risonanza magnetica, finora noto come risonanza magnetica protonica superficiale (PMR), è simile a quello del magnetometro a protoni . Entrambi assumono registrazioni del segnale di risonanza magnetica da un liquido contenente protoni (ad esempio acqua o idrocarburi). Tuttavia, nel magnetometro a protoni, un campione speciale di liquido viene inserito nella bobina ricevente e solo la frequenza del segnale è una questione di interesse. In MRS, un anello di filo di 100 m di diametro viene utilizzato come antenna trasmittente/ricevente per sondare l'acqua nel sottosuolo. Pertanto, il principale vantaggio del metodo MRS, rispetto ad altri metodi geofisici, è che la misurazione superficiale del segnale PMR dalle molecole d'acqua garantisce che questo metodo risponda solo all'acqua sotterranea.

Un tipico sondaggio MRS viene condotto in tre fasi. Innanzitutto, viene misurato il rumore elettromagnetico ambientale (EM). Quindi, un impulso di corrente elettrica viene trasmesso attraverso un cavo sulla superficie del terreno, applicando un campo EM esterno al sottosuolo. Infine, il campo EM esterno viene terminato e viene misurato il segnale di risonanza magnetica.

Tre parametri del segnale MRS misurato sono:

  • Ampiezza (E0), che dipende dal numero di protoni e quindi dalla quantità di acqua.
  • Tempo di decadimento (T*2), che generalmente è correlato alla dimensione media dei pori nelle rocce sature d'acqua. Questo è importante per la caratterizzazione dell'acquifero.
  • Fase (j0), che viene misurata sul campo e viene utilizzata per una stima qualitativa della conducibilità elettrica delle rocce.

Come con molti altri metodi geofisici, la MRS è dipendente dal sito. I risultati della modellazione mostrano che le prestazioni della MRS dipendono dall'entità del campo geomagnetico naturale, dalla conduttività elettrica delle rocce, dal rumore elettromagnetico e da altri fattori

utilizzo

SNMR può essere utilizzato sia nell'esplorazione petrolifera che in quella idrica, ma poiché il petrolio è generalmente in profondità, l'uso più comune è nell'esplorazione idrica. Con una risoluzione di profondità di 200 metri, SNMR è il modo migliore per modellare le falde acquifere .

Guarda anche

Riferimenti