Le dromocrone o curve distanza-tempo sono grafici in cui vengono rappresentati i tempi di arrivo delle onde sismiche in funzione della distanza dalla sorgente. Trovano il loro utilzzo nella localizzazione della posizione dei terremoti, nelle indagini sismiche a riflessione ed in quelle a rifrazione. In questo post ci occuperemo del loro uso nella sismica a rifrazione e di come siano utili anche nella tomografia sismica a rifrazione basata sul tempo di percorso (traveltime tomography).
Il grafico delle dromocrone è un diagramma in cui un asse riporta la posizione dei ricevitori (o la distanza dalla sorgente) e sul altro asse viene indicato il tempo impiegato a raggiungere i ricevitori da parte di un determinato tipo di onda sismica.
Le onde sismiche quando incontrano materiali caratterizzati da velocità differenti danno origine a fenomeni di rifrazione e riflessione. Quando incidono su un interfaccia caratterizzata da velocità crescenti con la profondità (V2 > V1) con un angolo pari ad arcsin(V1/V2) detto angolo critico, le onde viaggiano parallele all’interfaccia e per il principio di Hyugens parte dell’energia torna verso la superficie dando origine alle onde di testa, rappresentate in viola nello schema sopra. Misurando il tempo di arrivo delle onde a diverse distanze e rappresentandole su un grafico si ottiene il grafico seguente.
In un modello a due strati orizzontali omogenei in cui lo strato sottostante ha una velocità V2 > V1 il grafico delle dromocrone è rappresentato da due segmenti rettilinei. Il grafico è rappresentato sul piano definito dagli assi distanza e tempo di percorso quindi l’inverso della pendenza del segmento rappresenta la velocità apparente degli strati attraversati, ovvero:
(1) 
Dove X è la posizione tra i ricevitori o tra un ricevitore e la sorgente mentre il tempo T è il tempo necessario per raggiungere i ricevitori.
Ad esempio, nell’immagine sottostante, il primo strato individuato dagli arrivi compresi tra una X uguale a 3 e una X uguale a 9 corrispondenti a tempi di arrivo di circa 3 ms e 23 ms. La velocità del primo strato sarà quindi:
(2) 
Dopo la X = 9 la dromocrona cambia pendenza e indica che le onde che generano i primi arrivi hanno incontrato uno strato più veloce e hanno subito una rifrazione con angolo critico.
Per l’interpretazione della sismica a rifrazione con la tecnica del tempo intercetto serve determinare la pendenza delle dromocrone, il punto di crossover e il tempo intercetto. Al contrario per l’elaborazione tomografica è importante solamente il tempo di viaggio ma, ovviamente, deve essere presente la rifrazione, ovvero aumentando la distanza dalla posizione di energizzazione deve variare la pendenza delle dromocrone indicando un’aumento di velocità. Le dromocrone, come nel caso dell’immagine seguente, saranno più appiattite a distanze maggiori.
Situazioni in cui non si presenta una flessione delle dromocrone cioè non contengono una rifrazione, non possono essere interpretate con la tomografia a rifrazione. La flessione può manifestarsi con un punto di flesso netto o in modo più morbido ma deve essere presente. Un punto di flesso netto può indicare un interfaccia ben definita (ad esempio la coltre posta sul substrato non alterato) mentre un progressivo aumento della velocità con la profondità viene rilevato con una flessione delle dromocrone più morbida.
L’immagine seguente, rappresenta delle dromocrone che non presentano la giusta flessione indicando anzi un aumento dei tempi di arrivo con l’aumento della distanza.
Questa disposizione delle dromocrone non si adatta all’interpretazione con la tecnica a rifrazione. Utilizzando SmartTomo il profilo risultante sarebbe spesso solamente una riga di celle la cui velocità cercherebbe di ottimizzare i tempi di arrivo attraverso solo onde dirette.
Questa situazione andrebbe individuata già in campagna per comprendere se può essere dovuta a problemi di acquisizione (ad esempio, primi arrivi poco evidenti) oppure a effettive caratteristiche del sito e quindi alla necessità di eseguire indagini differenti.
