La sismica di superficie comprende tutti i metodi di indagine per i quali la produzione la registrazione dell'energia sismica avviene in corrispondenza del piano campagna; tra questi, i più importanti sono rappresentati dalla sismica a rifrazione e dalla sismica a riflessione.

La sismica a rifrazione è un ormai consolidato metodo di indagine del sottosuolo basato sull’analisi dei tempi di arrivo delle onde rifratte P (first breaks). La loro conversione in un modello di velocità superficiale può avvenire sia attraverso i metodi convenzionali (Palmer, Plus-Minus) che attraverso più sofisticati algoritmi di inversione tomografica.

Questo metodo viene generalmente impiegato per la determinazione delle superfici di scorrimento delle frane, per l'individuazione dei limiti litologici superficiali e per la valutazione del grado di fratturazione degli ammassi rocciosi.

Esso trova applicazione anche negli studi di carattere ambientale per la valutazione dello spessore dei rifiuti nelle discariche.

La sismica a riflessione  è una tecnica d'indagine del sottosuolo che sfrutta le proprietà elastiche del terreno (impedenza acustica); ogni superficie che marca un passaggio litologico, sia essa di carattere stratigrafico o tettonico, rappresenta una discontinuità elastica in grado di riflettere parte dell'energia sismica che si propaga nel terreno.

I segnali riflessi, registrati in superficie da appositi sensori ed opportunamente elaborati, permettono la produzione di sezioni sismiche che forniscono utili informazioni sull'assetto strutturale dell'area indagata.

I principali vantaggi del metodo possono essere riassunti nei seguenti punti:

·        elevate profondità d'indagine, ottenibili usufruendo di sorgenti sismiche a bassa energia e stendimenti geofonici di lunghezza limitata;

·        efficace strumento di interpolazione ed estrapolazione delle informazioni “puntuali” relative ai sondaggi geognostici;

·        costi di acquisizione limitati;

·        impatto ambientale irrilevante.

Il metodo SASW (Spectral Analysis of Surface Waves), che rappresenta un approccio geofisico innovativo per lo studio del sottosuolo eseguito attraverso l'analisi spettrale delle onde sismiche superficiali (Rayleigh waves).

Tale metodo prevede la determinazione e, successivamente,  l'inversione della curva di dispersione relativa a questo tipo di onde per ottenere un modello di rigidità (stiffness) dell'area indagata.

La valutazione della curva di dispersione rappresenta una fase molto delicata che richiede una strumentazione adeguata e prodotti software specifici.

Questo metodo d'indagine geofisica trova ampia applicazione nel campo dell'ingegneria e della geotecnica; la caratterizzazione dei terreni superficiali in termini di rigidità risulta essere molto importante anche per la valutazione del rischio sismico.

Tra le indagini sismiche di superficie citiamo infine l'analisi dei Microtremori  (ReMi) che rappresenta un metodo alternativo ai SASW per la determinazione dell'andamento delle onde S. Essa è realizzabile con procedure operative molto simili a quelle impiegate per la sismica di superficie convenzionale ma con tempi di registrazione molto più lunghi.

Le geometrie e la strumentazione di acquisizione devono inoltre essere in grado di fornire informazioni sul contenuto spettrale dei microtremori presenti sul luogo di indagine all’interno di una banda di frequenza circa compresa tra i 2 Hz e i 40 Hz.

L’elaborazione dei dati consiste nel trasformare ciascuna delle registrazioni effettuate in spettri bidimensionali di tipo “slowness-frequency” che permettono di stabilire una relazione tra le velocità di fase di ciascuna singola componente in frequenza appartenente ai treni d’onda che si propagano in superficie.

Tali spettri consentono infatti, attraverso un picking manuale, la definizione di una curva di dispersione caratteristica del moto sismico in superficie che è strettamente correlato alla distribuzione delle onde S. L’inversione di questa curva ne consente infatti di ottenere l’andamento in profondità.