Per campionare rocce, sedimenti e ghiaccio si usano diversi strumenti a seconda della profondità e degli ambienti di indagine, al fine di ottenere campioni il più possibile integri:
- in ambiente marino per campionare sedimenti superficiali non consolidati come argille e sabbie si usano carotieri che per gravità penetrano fino a decine di metri al di sotto del fondo del mare;
- a terra, per campionamenti superficiali fino a qualche centinaio di metri si utilizzano delle sonde di perforazione meccaniche;
- per raggiungere profondità di migliaia di metri vengono eseguiti dei pozzi di perforazione, che possono attraversare e campionare sia sedimenti che rocce mediante un tubo cavo la cui estremità è munita di scalpelli (nel sondaggio a percussione) o di corone diamantate (nel sondaggio a rotazione). In mare si usano delle navi o piattaforme appositamente attrezzate.
I campioni estratti, chiamati carote, vengono analizzati per definire la tipologia di rocce e sedimenti e le loro caratteristiche fisiche, chimiche e granulometriche, età, porosità e permeabilità relative al contenuto di acqua e idrocarburi, ecc..
Generalmente il dato puntuale ricavato dai carotaggi e pozzi viene utilizzato per tarare la griglia di dati geofisici (vedi sismica a riflessione) ed estrapolare le informazioni ricavate su un’area più vasta. Le finalità possono essere molteplici:
- individuazione degli ambienti e dei processi di formazione delle rocce e sedimenti per la ricostruzione dell’evoluzione geologica per diverse applicazioni;
- individuazione di livelli contenenti acqua dolce, acque calde e idrocarburi;
- caratterizzazione delle proprietà geotecniche del sottosuolo per fini ingegneristici;
- ricostruzioni delle sequenze paleoclimatiche in carote di sedimenti e di ghiaccio attraverso l'utilizzo di indicatori anche detti proxy (ad es.: isotopi dell’ossigeno e del carbonio, analisi micropaleontologiche, composizione e tessitura dei sedimenti, ecc.. ).
