AREE TEMATICHE

Aree di Ricerca

Archeometria e Beni Culturali

 

Staff: Giuseppina Balassone, Piergiulio Cappelletti, Abner Colella, Alberto De Bonis, Claudia Di Benedetto, Vincenza Guarino, Francesco Izzo, Alessio Langella, Vincenzo Morra, Concetta Rispoli

Collaboratori strutturati: Sossio Fabio Graziano (Dipartimento di Farmacia - UniNA)

Collaboratori non strutturati: Francesco D’Uva (assegnista UniOR), Martina Mercurio (dottorato DiSTAR – XL ciclo), Giovanna Montesano (assegnista UniCH), Michela Scanu (dottorato DiSTAR – XL ciclo), Serena Spadavecchia (dottorato nazionale in Heritage Science - XXXIX ciclo), Maria Verde (assegnista DiARC - UniNA)

 

L’archeometria (misura di ciò che è antico) comprende qualsiasi indagine scientifica applicata allo studio dei materiali archeologici e del patrimonio culturale. Le metodologie geologiche di tipo mineralogico-petrografico sono quelle che meglio permettono di ottenere informazioni sulla provenienza e sulle caratteristiche tecnologiche dei reperti archeologici e dei materiali utilizzati nei beni culturali realizzati con risorse geologiche. Si tratta di un approccio multidisciplinare che consente di ricavare utili informazioni sullo stato dei geomateriali dei beni culturali al fine di valutarne il degrado e programmare al meglio gli interventi di conservazione e restauro. Dette indagini sono condotte in stretta collaborazione anche con gli archeologi, per ricostruire gli scambi fra le antiche civiltà e per valutare il loro sviluppo tecnologico.

Le indagini archeometriche si eseguono attraverso un approccio multi-analitico con le strumentazioni disponibili presso il DiSTAR

Per ulteriori informazioni consultare il sito web del centro interateneo CRACS (Center for Research on Archaeometry and Conservation Science)

Materiali ceramici

L’approccio mineralogico-petrografico permette di ricavare la provenienza dei materiali ceramici attraverso il confronto con la composizione delle materie prime e con le caratteristiche geologiche del territorio d’origine. Inoltre, è possibile ricostruire le tecnologie produttive dei materiali ceramici dalla preparazione degli impasti e dei rivestimenti alla cottura (temperatura, atmosfera). Il gruppo di ricerca del DiSTAR si occupa dello studio di varie classi ceramiche (mensa, cucina, anfore, laterizi, ecc.) di varie epoche e provenienze, in particolare dai siti archeologici Campani (Cuma, Napoli, Pompei, Paestum, ecc.) e da altri siti in Italia, Asia e Africa.

Malte e intonaci

Un’importante parte della ricerca è rivolta allo studio dei geomateriali impiegati con funzione di legante (malte e calcestruzzi), con particolare attenzione a quelli d’epoca romana del contesto campano. Le principali informazioni che si possono ottenere riguardano la provenienza delle materie prime, la loro circolazione e le antiche tecnologie di realizzazione, la cui conoscenza può rappresentare uno spunto per la produzione di nuovi tipi di leganti e malte, studiando i processi di neoformazione a carico dei diversi costituenti. Inoltre, è possibile riconoscere eventuali fasi costruttive differenti, valutare il degrado e formulare miscele utili per il restauro, compatibili con i materiali in opera e le condizioni ambientali.

Materiali lapidei

Le ricerche sono dirette principalmente allo studio delle rocce ornamentali del costruito storico, anche al fine di pianificare il recupero dei siti di antica estrazione e valorizzare i vari litotipi. L’attività è svolta in collaborazione con esperti di storia dell’architettura e di restauro per migliorare le conoscenze sulla pietra posta in opera, interpretandone i processi di degrado e redigere un progetto che dia risultati duraturi nel tempo. Un ruolo importante è svolto dalla diagnostica integrata che consente di conoscere e interpretare l’architettura storica e guidare l’intervento.

Metalli

Le indagini archeometriche su antichi reperti metallici dell’area mediterranea (età del bronzo, età del ferro, orientalizzante, ecc.) condotte al DiSTAR riguardano principalmente la caratterizzazione mineralogico-petrografica degli oggetti (anche finalizzata ad un lor eventuale recupero e conservazione) e lo studio delle provenienze delle materie prime minerali dai diversi giacimenti metalliferi mediante analisi mineralogico-geochimica (elementi minori e tracce, analisi isotopiche, ecc.).

Pitture murarie e dipinti

Le indagini archeometriche su pitture murarie e dipinti contribuiscono a identificare le sostanze utilizzate come pigmenti e le tecniche di produzione. Un ruolo particolare è quello della diagnostica non distruttiva che permette di effettuare analisi senza prelievo di campioni e senza alterare il materiale in esame. 

Principali collaborazioni

Museo Archeologico Nazionale di Napoli

Parco Archeologico di Pompei

Soprintendenza Archeologia, Belle Arti e Paesaggio per il comune di Napoli

Soprintendenza Archeologia, Belle Arti e Paesaggio per l'Area Metropolitana di Napoli

Parco Archeologico Campi Flegrei

Centre Jean Bérard, unità del Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Francia

Università degli Studi di Napoli L'Orientale – Dipartimento Asia, Africa e Mediterraneo

Università del Sannio – Dipartimento di Scienze e Tecnologie

University of Missouri Research Reactor Center, USA

Esplorazione geofisica e modellazione di fenomeni di rischio naturale

 

Staff: Prof. R. Di Maio, Prof. U. Riccardi, Dr. M. La Manna

Dottorandi: Dr. R. Buonaiuto, Dr. C. Califano, Dr. R. Casolaro

L'attività di ricerca si sviluppa su due principali linee di studio:

  • Esplorazione del sottosuolo per l’analisi di strutture geologiche e/o antropiche sia superficiali che profonde;
  • Modellazione di fenomeni di origine naturale (o antropica) per la determinazione di scenari di pericolosità, con particolare riferimento ai rischi sismico, vulcanico, idrogeologico, alla contaminazione di suoli e falde acquifere e scenari di sfruttamento geotermico.

Per quanto riguarda l'esplorazione del sottosuolo, l'attività di ricerca si concentra principalmente sull'impiego di metodi di prospezione geoelettrica ed elettromagnetica per la caratterizzazione delle sorgenti di anomalia in diversi ambiti applicativi. La modellazione di fenomeni di origine naturale e/o antropica, invece, viene sviluppata sia attraverso l'integrazione e l'interpretazione di dati di diversa natura, sia tramite l'utilizzo di metodi numerici della geofisica e della fisica statistica.

 

 Principali temi di ricerca:

  • Rilievi geofisici (geoelettrica, magnetometria, GPR, FDEM, TDEM) applicati a problematiche idrogeologiche, ingegneristiche, geo-ambientali e archeologiche
  • Tecniche di misura e interpretazione integrata di dati di microgeofisica (geoelettrica, GPR) e termografici per la valutazione dello stato di conservazione di strutture architettoniche
  • Metodologie di inversione di dati geofisici, basate su tecniche di analisi spettrale e di ottimizzazione globale, per la completa definizione e caratterizzazione delle sorgenti di anomalia
  • Effetti elettrosismici per l’individuazione di possibili precursori di eventi sismici o vulcanici
  • Modelli idro-geofisici per la stima della contaminazione di suoli e falde e per la simulazione della propagazione di fluidi contaminati
  • Modelli di velocità e di attenuazione derivati da registrazioni di rumore sismico in ambiente vulcanico
  • Modellazione e monitoraggio delle deformazioni superficiali del suolo attraverso l’integrazione di dati geodetici (GNSS, InSAR), geologici, idrologici e climatici
  • Modellazione e monitoraggio delle variazioni temporali di gravità in aree vulcaniche attive e di sfruttamento geotermico con tecniche di gravimetria ibrida, ossia attraverso l’integrazione di misure gravimetriche discrete relative ed assolute e registrazioni in continuo
  • Modellazione e simulazione termo-fluido dinamica di sistemi idrotermali e geotermici mediante misure geoelettriche, magnetotelluriche e gravimetriche discrete ed in continuo.

 

esplor geof2
 Ricostruzione di sezioni geologiche sulla base dei risultati di indagini geoelettriche condotte su di un versante del Mt. Faito (Napoli) in un'area a rischio debris-flow.
 
 

 

risalita CO2Simulazione della risalita di CO2 lungo una zona di faglia attiva

 

 

esplor geof4

Modello di velocità 1D per l’isola d’Ischia (Napoli) utilizzando il campo d’onda diffuso del rumore sismico (c). Risultati dell'inversione congiunta dei dati di dispersione (a) e rapporto spettrale H/V medio (b).

 

 

esplor geof6Registrazione gravimetrica acquisita al Vesuvio (curva blu) e segnale residuo (curva rossa) dopo rimozione delle variazioni di gravità dovute alle maree e agli effetti meteo-marini.

  gravimetria ibridaGravimetria ibrida per il monitoraggio di un reservoir geotermico.

 isola di vulcano(a) Mappa morfo-strutturale dell'isola di Vulcano. (b) Risultati della simulazione termo-fluidodinamica: sezioni trasversali N-S ed E-O delle distribuzioni simulate di temperatura (in alto) e di pressione parziale di CO₂ (in basso).
 
 

Principali collaborazioni nazionali:

  • Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale, Università di Padova
  • Dipartimento di Ingegneria, Università di Perugia
  • Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini”, Università di Napoli Federico II
  • Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale, Università di Napoli Federico II
  • Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), Sezione di Roma
  • INGV, Osservatorio Vesuviano, Sezione di Napoli
  • INGV, Sezione di Grottaminarda
  • Istituto Superiore per la protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA), Roma

Principali collaborazioni internazionali:

  • Department of Environmental and Natural Resources Engineering, Technological Educational Institute of Crete, Chania, Crete, Greece
  • School of Environmental Engineering, Technical University of Crete, Crete, Greece
  • Department of Earthquake Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
  • Department of Geophysics, Faculty of Science, Cairo University, Giza, Egypt
  • Institute of Earth Sciences, The Hebrew University of Jerusalem, Jerusalem, Israel
  • École et Observatoire de Sciences de la Terre, University of Strasbourg, France
  • Institute de Physique du Globe, Strasbourg, France
  • Grupo de Investigación Geodesia de la Universidad Complutense de Madrid, Madrid, Spain
  • GFZ German Research Centre for Geosciences, Potsdam, Germany
 
 
 
 
Imaging ed inversione di dati geofisici

Staff: Pier Paolo Bruno, Maurizio Fedi, Giovanni Florio, Valeria PaolettiMaurizio Milano, Mahmoud Abbas

Dottorandi, Borsisti e Cultori della Materia: Mauro La Manna, Anna Giuseppa Cicchella, Luigi Bianco, Lorenzo Ricciardi, Angelica Capozzoli, Ciro Messina


Questo filone di ricerca si concentra sull'interpretazione e/o sull'inversione congiunta di grandi set di dati geofisici multivariati, un argomento chiave per l'industria petrolifera e per la riduzione dei rischi geologici. Per questo compito utilizziamo tecniche di apprendimento automatico (machine-learning), algoritmi di inversione 3D e metodi di imaging rapido. Il nostro impegno in questo interessante settore risale agli anni '90 e attualmente continuiamo il nostro coinvolgimento con collaborazioni attive con l'industria (ENI) e altre università (come DTU, Danimarca) e sviluppando nuovi algoritmi volti a stimare la distribuzione nel sottosuolo delle sorgenti di anomalia geofisica, come la velocità dell'onde P e S, la densità, la suscettività magnetica e la resistività elettrica. I dettagli sui temi che rientrano in questo argomento di ricerca sono elencati di seguito:

Sviluppo di algoritmi originali e software:

  • Trasformata di wavelet continua e discreta e analisi multi-risoluzione applicata alla residua localizzazione di potenziali campi;
  • Analisi spettrale multidimensionale;
  • Metodi multiscala per la stima automatica dei parametri di sorgente dei campi di potenziale, del campo di deformazione e del campo EM a bassa frequenza;
  • Analisi degli edge di dati geofisici per studi strutturali;
  • Analisi frattale e multi-frattale di dati geofisici;
  • Imaging di campi di potenziale: migrazione, DEXP e algoritmi di correlazione ( 1-2);
  • Metodi a grande scala di inversione 3D lineare e non lineare (vincolata) di dati di gravità, magnetici e resistività, quali: Inversione di campi di potenziale non omogenei, Inversione auto-vincolata e Focusing, Inversione congiunta di dati geofisici, Algoritmi per determinare la risoluzione in profondità dei modelli di inversione (Depth Resolution Plot);
  • Machine Learning applicato alla interpretazione automatizzata di dati multivariati ( 3) e alla modellazione ed interpretazione dei campi di potenziale;
  • Imaging di dati CSEM;
  • Inversione di dati AEM time-domain.

 invers geof

Fig. 1. Analisi di profondità su diapiri nel bacino di Nordkapp tramite il metodo DEXP (Fedi & Pilkington, 2012) applicato a dati magnetici (Fedi, Florio e Paoletti, 2014).

 

invers geof2Fig. 2. Interpretazione dell’anomalia gravimetrica dell’area Vulcanica Campana. In alto: campo gravimetrico. In basso: immagine DEXP delle sorgenti delle anomalie (Fedi et al., 2018

 

invers geof3 

Fig. 3. Confronto tra i risultati ottenuti dagli algoritmi K-mean e SOM su tre set di dati geofisici acquisiti nel cratere Solfatara (a sinistra) e i dati originali di riflessione sismica e tomografia elettrica (a destra). Spiegazioni sui simboli. F: faglia/frattura (evidenziata anche da frecce verticali); AZ: zona anomala; FA: accumulo di fluidi; IB: corpo intrusivo (Bernardinetti & Bruno, 2019).

Progetti

Progetto di ricerca DISTAR-ENI:

Sviluppo di tecniche di Machine Learning applicato a campi di potenziale.

 

Collaborazioni Nazionali:

- Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), Sezioni di Catania, Roma e Napoli

- Università degli Studi della Calabria (UNICAL), Cosenza

- Università del Salento, Lecce

- Centro di Geotecnologie, Università degli Studi di Siena, S. Giovanni Valdarno (Arezzo);

- C.N.R., IREA- Istituto per il Rilevamento Elettronico dell'Ambiente, Napoli

- C.N.R., ISMAR- Istituto DI Scienze Marine, Napoli

- ENI, San Donato Milanese, Milano

- Università degli Studi di Cagliari

- Università di Camerino

 

Collaborazioni Internazionali:

- Comenius University in Bratislava, Slovacchia

 -University of the Witwatersrand, Johannesburg, Sud Africa

- South Valley University, Qena, Egitto

- Danish Technical University (DTU), Lyngby, Danimarca

- Geological Survey of Canada (GSC), Ottawa

- Institute of Sciences and High Technologies and Environmental Sciences, Kerman, Iran

- Getech, Leeds, UK

- National Geophysical Research Institute (NGRI), Hyderabad, India

- Aarhus University, Danimarca

-Aristotle University of Thessaloniki, Grecia

 

Indagini geofisiche per l'ambiente ed il territorio

Dottorandi, Borsisti e Cultori della Materia: Mauro La Manna, Anna Giuseppa Cicchella, Luigi Bianco, Lorenzo Ricciardi, Angelica Capozzoli, Ciro Messina.  
 

Questa linea di ricerca si basa sulla nostra esperienza ventennale nelle indagini geofisiche e nella modellistica dei dati applicate a diversi contesti geologici; le principali linee di ricerca sono elencate più dettagliatamente di seguito. Le tecniche utilizzate per l'analisi e l'interpretazione dei dati sono state presentate e pubblicate dal nostro gruppo di ricerca in numerosi convegni internazionali e su importanti riviste scientifiche. I dettagli sui temi che rientrano in questo argomento di ricerca sono elencati di seguito,

  • Geofisica applicata agli studi geotermici: valutazione del potenziale geotermico di un'area basata su dati idrologici e di temperatura; valutazione della profondità del basamento carbonatico (metodi gravimetrici e magnetometrici) e dell'isoterma di Curie per studi geotermici.
  • Caratterizzazione geofisica della crosta: modellizzazione della crosta (magnetometria/ gravimetria, rilievi da satellite e aerei, su scala continentale);
  • Geofisica applicata a studi sismotettonici: analisi integrata di dati sismologici, di gravità, di deformazione e geostrutturali per l'identificazione e la caratterizzazione di faglie attive in aree sismogenetiche (Fig. 1-2);
  • Geofisica per studi vulcanologici: rilievi aerei (magnetometrici, EM e raggi gamma) in aree vulcaniche; caratterizzazione delle caratteristiche strutturali delle aree vulcaniche (Fig. 3);
  • Geofisica ambientale: indagini su discariche di rifiuti solidi e fluidi, caratterizzazione del percolato, ritrovamento fusti metallici, UXO (metodi magnetometrico, GPR, FDEM, EM, resistività);
  • Geofisica per l’ingegneria: indagini per e su opere di ingegneria civile (microgravimetria, metodi magnetometrici e geoelettrici, GPR, FDEM);
  • Geofisica mineraria: indagini su depositi minerari, localizzazione, caratterizzazione fisica e stima della massa totale e della magnetizzazione rimanente dei depositi (microgravimetria, metodi magnetometrici e geoelettrici, GPR, FDEM);
  • Archeogeofisica: indagini su strutture archeologiche sepolte (metodi magnetometrici e geoelettrici, GPR, FDEM, gravità) e diagnostica di beni culturali esposti (Fig. 4).
imaging geofisico2

Fig. 1. Risultati della tomografia a rifrazione in onde P della sismica a riflessione lungo la parte occidentale del bacino di Hansel Valley (USA). I triangoli blu indicano la proiezione superficiale delle faglie interpretate; triangoli in rosso mostrano la posizione delle rotture superficiali associate al terremoto del 1934, M 6.6 e che intersecano il profilo sismico. I triangoli grigio chiaro sono rotture superficiali proiettate sulla linea sismica (Bruno et al., 2017).

 

imaging geofisico

Fig. 2. Dettaglio della parte meridionale del profilo tomografico a rifrazione di Price Creek (A) e della linea sismica a riflessione in cui l’attributo di coerenza e l’attributo energia sono sovrapposti alle ampiezze sismiche (B). L'interpretazione strutturale e stratigrafica è anche riportata in (B). I dati non interpretati sono mostrati in (C) (Bruno et al., 2019).

 

imaging geofisico3

Fig. 3.  La struttura superficiale del vulcano Solfatara, in Italia, da profili sismici a riflessione ad ampia apertura (Bruno et al., 2017).

 

imaging geofisico4

Fig. 4. (a) Gradiente verticale del campo magnetico ridotto al polo nel sito archeologico di Torre Galli (Vibo Valentia); i puntini neri indicano i principali andamenti delle anomalie, il rettangolo celeste mostra la posizione dello scavo precedente all’indagine geofisica. (b) Edge analysis dei dati magnetometrici attraverso il metodo EHD. I bordi delle strutture sepolte sono indicati dai massimi della funzione EHD; le linee rosse tratteggiate mostrano le strutture dissepolte da scavi precedenti (Cella e Fedi, 2015).

Progetti

Progetto di ricerca DISTAR-ENI:

Sviluppo di tecniche di Machine Learning applicato a campi di potenziale.

 

 

Collaborazioni Nazionali:

- Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS), Trieste

- Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), Sezione di Catania

- Osservatorio Vesuviano (OV), INGV Sezione di Napoli

- Università degli Studi della Calabria (UNICAL), Cosenza

- Università degli Studi Suor Orsola Benincasa, Napoli

- Università del Salento, Lecce

- Università degli Studi di Camerino

- Dipartimento di Matematica e Geoscienze, Università di Trieste

- Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Architettura, Università di  Cagliari

- C.N.R., Sezione di Pisa

- C.N.R., IREA- Istituto per il Rilevamento Elettronico dell'Ambiente, Napoli

- C.N.R., ISMAR- Istituto DI Scienze Marine, Napoli

- INNOVA – Scarl, Napoli

- Dipartimento di Studi Umanistici, Università Federico II, Napoli

- Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università Federico II, Napoli

- Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini”, Napoli

 

Collaborazioni Internazionali:

- University of Utah (USA)

- Khalifa University, Abu Dhabi (UAE)

- United States Geological Survey-USGS (USA)

- Leigh University, Bethlehem, PA 18015 (USA)

- Idaho Geological Survey, Moscow, ID 83844 (USA)

- University of Patras (Greece)

- Geological Survey of Austria (GSA), Vienna (Austria)

- Institute of Sciences and High Technologies and Environmental Sciences, Kerman (Iran)

- Aristotle University of Thessaloniki (Greece)

 

Microzonazione sismica

Staff: Prof. Domenico Calcaterra, Prof. Paola Petrosino, Prof. Diego Di Martire, Prof. Giacomo Russo, Dott. Maurizio Milano, Prof. Pantaleone De Vita, Dott. Luigi Guerriero, Prof. Luigi Ferranti, Prof. Stefano Vitale, Dott. Mauro La Manna, Dott. Enza Vitale, Prof. Maurizio Fedi, Prof. Giovanni Florio, Prof. Valeria Paoletti, Prof. Vincenzo Allocca, Dott. Francesco Iezzi, Dott. Francesco Pavano

 

 L'attività di ricerca si sviluppa su quattro principali linee di studio:

  • Modellazione geologico-strutturale e geotecnica del sottosuolo
  • Prospezioni geofisiche
  • Caratterizzazione geotecnica di terre e rocce
  • Instabilità sismo-indotte

 Per quanto riguarda la modellazione del sottosuolo, l'attività di ricerca si concentra principalmente sulla ricostruzione 2D e 3D, sulla base di campagne di indagini, mediante software applicativi specialistici. Per ciò che concerne le prospezioni geofisiche, l’attività riguarda l’applicazione di metodi di prospezione geoelettrica, elettromagnetica e microgravimetrica. La caratterizzazione geotecnica è sviluppata mediante prove condotte presso il Laboratorio di Geologia Applicata e Geotecnica del Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Ambiente e delle Risorse. Il tema delle instabilità sismo-indotte include lo studio di cavità, faglie attive e capaci e fenomeni franosi sismo-indotti.

microzonazione sismica2

Figura – Mappa delle Terrain-UnCorrelated Anomalies (TUCA). La lettera A indica l’anomalia gravimetrica identificata

 

Principali collaborazioni nazionali:

  • Dipartimento di Protezione Civile – Presidenza del Consiglio dei Ministri
  • Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e Ambientale, Università di Napoli Federico II
  • Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), Sezione Osservatorio Vesuviano
  • INGV, Osservatorio Vesuviano, Sezione di Napoli
  • INGV, Sezione di Grottaminarda
  • Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria (IGAG)
  • Istituto Superiore per la protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA), Roma
  • Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Metodologie per l'Analisi Ambientale (IMAA)
  • Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto di Scienze del Patrimonio Culturale (ISPC)
logoUniNa   
scuola psb
universitaly

Dove siamo

  whatsapp

Trovaci

Iscriviti alla newsletter