Indagini di Tomografia di Resistività Elettrica per l'individuazione di cavità carsiche nei Monti Lessini (Vr).

This thesis illustrates the application of Electrical Resistivity Tomography (ERT) as an non-invasive geophysical method for the identification and geometric characterization of karst cavities in the Lessini Mountains (Veneto, Italy). The study area focuses on Mount Corno d'Aquilio, corresponding to the famous Spluga della Preta. At a stratigraphic level the area is characterized by a sedimentary succession including, from top to bottom, the following units: the Maiolica, the Rosso Ammonitico, the San Vigilio Group, the Calcari Grigi Group and the Dolomia Principale. During the field survey two different acquisition strategies were tested by varying the spacing between electrodes: a 1.5-meter profile (with a total array length of 106.5 m), designed to obtain the maximum spatial resolution in the first few meters of the subsurface in order to characterize the Main Karst Anomaly and define the cavity cover thickness, and a 3-meter profile (with a total array length of 213 m), aimed at achieving greater depth of investigation by sacrificing shallow resolution and analyzing the second karst cavity of interest. These profiles were combined with the study of the "skip" parameter (testing skip 0, 4, and 8 protocols) to evaluate its effect on the depth of investigation and spatial resolution. Prior to numerical inversion using the open-source code ResIPy, the data underwent rigorous quality control based on reciprocal error: all points showing an error greater than 5% were excluded (after careful analysis of the Error Histogram); in this way an extremely high signal-to-noise ratio was guaranteed in the inverted models. The resulting tomographic models show excellent mathematical convergence with stable RMS Misfit values below 1.1. In the 3-meter profiles, three main electrical domains are clearly distinguished: a sector to the WSW dominated by a highly resistive karst cavity; a sector in the center of the pseudo-section featuring a distinct dome-shaped resistive anomaly (the Main Cavity) and a deep sector characterized by a sharp decrease in resistivity, attributable to a fault zone or intense fracturing where infiltration waters and sediments concentrate. In the high-resolution 1.5-meter profiles, it was possible to precisely map the bedrock roof of the Main Cavity. Furthermore, in the WSW zone of the pseudo-section, the tighter spacing highlighted a shallow alternation otherwise almost invisible in the 3-meter profiles: a moderately resistive near-surface anomaly (coarse accumulation) directly overlying a local conductive pocket, interpretable as a depression with lateral accumulations acting as preferential drainage pathways towards the deep sectors of the area. In conclusion, this work confirms the effectiveness of the ERT method and the strategic combination of different spacings and skip parameters for mapping complex karst systems. As a future development, the acquisition of parallel and orthogonal intersecting profiles is proposed for the development of a 3D volumetric model capable of precisely defining the actual spatial geometry of the karst conduits in the study area.

La presente tesi illustra l'applicazione della Tomografia di Resistività Elettrica (ERT) come metodologia geofisica non invasiva per l'identificazione e la caratterizzazione geometrica di cavità carsiche nei Monti Lessini (Veneto, Italia). L'area di studio si concentra sul Monte Corno d'Aquilio, in corrispondenza della celebre Spluga della Preta. A livello stratigrafico l'area è caratterizzata da una successione sedimentaria comprendente le seguenti unità: la Maiolica, il Rosso Ammonitico, il Gruppo di San Vigilio, il Gruppo dei Calcari Grigi e la Dolomia Principale. Durante la campagna di rilevamento in campo sono state testate due differenti strategie di acquisizione variando la spaziatura tra elettrodi: un profilo a 1.5 metri (con sviluppo totale della stesa di 106.5 m), progettato per ottenere la massima risoluzione spaziale nei primi metri di sottosuolo così da caratterizzare l'anomalia Carsica Principale e definire lo spessore di copertura delle cavità, e un profilo a 3 metri (con sviluppo complessivo di 213 m), finalizzato a raggiungere profondità d'indagine maggiori sacrificando il dettaglio superficiale e analizzando la seconda Cavità carsica d'interesse. Queste stesure sono state combinate con lo studio del parametro di "skip" (testando protocolli a skip 0, 4 e 8) per valutare l'effetto sulla profondità di investigazione e sulla risoluzione spaziale. Prima di procedere all'inversione numerica con il codice open-source ResIPy, i dati sono stati sottoposti a un rigoroso controllo di qualità basato sull'errore reciproco: sono stati esclusi tutti i punti che mostravano un errore superiore al 5% (dopo attenta analisi dell'Error Histogram); in questo modo si è garantito un elevatissimo rapporto segnale-rumore nei modelli invertiti. I modelli tomografici ottenuti mostrano un'eccellente convergenza matematica con valori di RMS Misfit stabili e inferiori a 1.1. Nei profili a 3 metri si distinguono chiaramente tre domini elettrici principali: un settore a WSW dominato da una Cavità carsica ad altissima resistività; un settore al centro della pseudo-sezione in cui spicca una netta anomalia resistiva a forma di cupola (la Cavità Principale) e un settore profondo caratterizzato da un netto calo della resistività, riconducibile a una zona di faglia o di intensa fratturazione in cui si concentrano acque di infiltrazione e sedimenti. Nei profili ad alta risoluzione a 1.5 metri è stato possibile mappare con precisione il tetto roccioso della Cavità Principale. Inoltre, nella zona ad WSW della pseudo-sezione, la spaziatura più fitta ha evidenziato un'alternanza superficiale altrimenti quasi impercettibile nei profili a 3 metri: un'anomalia mediamente resistiva superficiale (accumulo di detrito grossolano) che poggia direttamente su una sacca conduttiva locale, interpretabile come una depressione con accumuli laterali che fungono da vie di drenaggio preferenziali verso i settori profondi della zona. In conclusione, il lavoro conferma l'efficacia del metodo ERT e della combinazione strategica di diverse spaziature e parametri di skip per la mappatura dei sistemi carsici complessi. Come sviluppo futuro, si propone l'acquisizione di profili paralleli e ortogonali incrociati per l'elaborazione di un modello volumetrico 3D in grado di definire con precisione la reale geometria nello spazio dei condotti carsici della zona di studio.