Università degli Studi di Catania- Dipartimento di Scienze Biologiche, Geologiche e Ambientali Corso di Laurea in Scienze Geologiche Anno Accademico 2015/16 ESPLORAZIONE GEOFISICA DEL SOTTOSUOLO Docente titolare dell’insegnamento: Prof. Sebastiano IMPOSA Edificio/Indirizzo : C.so Italia, 57 - Catania Telefono , email: 095 7195701; [email protected] Orario ricevimento: lun., merc. 9-10 OBIETTIVI FORMATIVI. Il corso ha l’obiettivo dichiarato di fornire le adeguate conoscenze sull'uso delle principali tecniche d'indagine geofisiche non invasive nel campo applicativo, finalizzate alla ricostruzione e modellizzazione del sottosuolo in 2D e 3D. Le competenze richieste consistono in una buona padronanza dei principi fisici che regolano la propagazione di onde nei mezzi attraversati rivolti essenzialmente alla conoscenza del sottosuolo fino alla prodondità d’interesse. PREREQUISITI RICHIESTI: Elementi di fisica terrestre, e geologia, OBBLIGATORIA FREQUENZA LEZIONI: Assenze non superiori al 30% TESTI DI RIFERIMENTO Telford W. M., Geldart L.P., Sheriff R.E., Keys D.A. - “Applied Geophysics” Cambridge University Press, 1976. Reynolds J.M. (1997): An introduction to Applied and Environmental Geophysics. J. Wiley & Sons, Chichester, 796 pp. Coco G., Corrao M. “Geofisica applicata con particolare riferimento alle prospezioni sismiche, elettriche, elettromagnetiche e geotermiche. Flaccovio Dario editore, pp. 240, 2009. Eventuali prove Esami orali di fine corso Prima 1/2/16; 3/3/16; PROVA D’ESAME CONSEGNA MATERIALE DIDATTICO: sessione: 17/2 e Seconda Date d’esame 20/6/16; 22/7/16; sessione: 6/7; terza 2/9/16; 7/10/16 sessione: 20/9/16; Consegna di dispense digitali alla fine di ogni argomento trattato. PROGRAMMA DEL CORSO Metodi Elettrici: La resistività elettrica delle rocce. Formula di Archie. Anisotropia, conduttanza longitudinale, resistenza trasversale, principi di equivalenza e soppressione. Strumentazione. Sezione energizzante. Sezione ricevente. Acquisizione del segnale nei casi di basso rapporto segnale/disturbo. Metodo della resistività. Flusso di corrente in un mezzo omogeneo: fondamenti teorici. Dispositivi elettrodici. Profili e sondaggi di resistività. L’acquisizione dei dati in campagna. Analisi dei dati e interpretazione. L’uso della scala logaritmica. Interpretazione diretta e inversa. Metodo di sovrapposizione. Metodo del punto ausiliario per l’interpretazione di curve a più di tre strati. Grafici ausiliari. L’uso del computer per l’interpretazione. Mappe di resistività apparente, pseudosezione. Ricostruzione del substrato conduttivo impermeabile per ricerche idrogeologiche. Scelta delle indagini geoelettriche più appropriate per campagne archeologiche e per scopi ingegneristici. Misure elettriche in pozzo. Carotaggi elettrici convenzionali. Scelta delle metodologie da usare in campagna per l’ottimizzazione delle indagini. Tomografia elettrica 2D e 3D. Casi applicativi. Metodi Sismici: Principi di teoria dell’elasticità. Costanti elastiche. Equazione d’onda. Onde di volume e onde superficiali. Propagazione delle onde. Legge di Snell. Principio di Fermat. Diffrazione. Impedenza acustica. Coefficienti di trasmissione e riflessione. velocità sismiche. Strumentazione sismica. Sorgenti sismiche. Sismica a riflessione: riflettore orizzontale, normal moveout; riflettore inclinato, dip moveout. Metodi di campagna nella sismica a riflessione. Sismica a rifrazione: singolo rifrattore orizzontale; rifrattori orizzontali multipli; rifrattore inclinato. Caso di faglia verticale. Strati nascosti. Rifrattori discontinui. Metodo del delay time. Metodo GRM (Generalized Reciprocal Method). Metodi di campagna nella sismica a rifrazione. Misure sismiche in foro; metodo up-hole; metodo down-hole; metodo cross-hole*. Scelta delle metodologie da usare in campagna per l’ottimizzazione delle indagini. Tomografia sismica. Metodi Elettromagnetici: Il Ground Penetrating Radar (georadar). Caratteristiche dello strumento e principi di funzionamento. Acquisizione, elaborazione ed interpretazione dei dati. Antenne trasmittenti e riceventi. Scelta della frequenza dell’antenna. Considerazioni sulle prospezioni G.P.R. Limiti delle prospezioni G.P.R. Esempi applicativi. Indagini Soniche e ultrasoniche: Caratteristiche della strumentazione. Acquisizione, elaborazione ed interpretazione dei dati. Considerazioni e limiti delle prospezioni. Esempi applicativi. Si può qui allegare il programma che si inserirà nelle schede insegnamento caricate sulla SUA – CdS e poi dettagliare la scansione temporale con la quale verranno affrontati i singoli argomenti del corso, fatti salvi ovviamente possibili slittamenti delle lezioni, che saranno comunicati nelle forme dovute ( in caso di prima compilazione si suggerisce di utilizzare il registro delle lezioni degli anni precedenti). Indicare con un asterisco, *, gli argomenti minimi irrinunciabili per il superamento dell’esame Argomenti 1. Argomento della lezione La resistività elettrica delle rocce. Formula di Archie. Anisotropia, conduttanza longitudinale, resistenza trasversale, principi di equivalenza e soppressione. Strumentazione. Sezione energizzante. Sezione ricevente. Acquisizione del segnale nei casi di basso rapporto segnale/disturbo. Metodo della resistività. Flusso di corrente in un mezzo omogeneo: fondamenti teorici. *2. Scelta delle metodologie da usare in campagna per Rif. Testo dispense digitali dispense digitali l’ottimizzazione delle indagini. Tomografia elettrica 2D e 3D. 3. Sismica a riflessione: riflettore orizzontale, normal moveout; riflettore inclinato, dip moveout. Metodi di campagna nella sismica a riflessione. Sismica a rifrazione: singolo rifrattore orizzontale; rifrattori orizzontali multipli; rifrattore inclinato *4. Scelta delle metodologie da usare in campagna per l’ottimizzazione delle indagini. Tomografia sismica Programma A.A. 2015-16 dispense digitali dispense digitali Pagina 2 di 3 Esempi di domande e/o esercizi frequenti: 1. Prospezioni Geoelettriche tomografiche 2D e 3D 2. Profili Georadar; Time slices; Frequenze ed antenne 3. Tomografia sismica; Misure sismiche in foro * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell’esame: Elementi basilari di Fisica, Geologia, Fisica Terrestre Programma A.A. 2015-16 Pagina 3 di 3