Geofisica Applicata - S. Piro - Dipartimento di Scienze della Terra

CORSO di LAUREA MAGISTRALE IN GEOLOGIA APPLICATA ALL'INGEGNERIA,
AL TERRITORIO E AI RISCHI
GEOFISICA APPLICATA – GEO11
A.A. 2016/2017
Docente: Prof. SALVATORE PIRO, Dipartimento Scienze della Terra Università Sapienza, Roma /
ITABC – CNR (c.p. 10 – 00015 Monterotondo Sc., Roma), tel.: 0690672375, e-mail:
[email protected]; [email protected]
Studenti target: I anno, I semestre
Livello dell’Unità: avanzato
Pre-requisiti: conoscenze di Matematica, Fisica, Fisica Terrestre.
Crediti: 6
Modalità di erogazione: tradizionale
Frequenza: Obbligatoria
Descrizione del programma
Il corso fornisce le basi teoriche e pratiche dei principali metodi geofisici, con particolare riguardo alle applicazioni
nei campi del Near Surface e della Geologia Applicata. Di ogni metodo saranno illustrati i principi fisici e le
tecniche di misura, di elaborazione e di interpretazione dei dati, si descriveranno gli strumenti, con esempi di
acquisizione ed elaborazione. Il corso comprende due esercitazioni di un giorno presso il test-site dell'Area della
Ricerca CNR-Roma1 (ITABC), con i metodi magnetometrico differenziale, Georadar e Geoelettrico (ERT).
Nel corso saranno trattati i seguenti argomenti:
Introduzione, cenni di teoria dei campi e dei segnali, correlazione, autocorrelazione, spettri di potenza,
campionamento e risoluzione.
Metodo gravimetrico: richiami sul metodo e casi applicativi.
Metodo magnetometrico: principi e applicazioni. Il campo magnetico terrestre; misura delle componenti del campo
magnetico; tecniche di esecuzione dei rilievi magnetometrici; correzione ed elaborazione dei dati, calcolo e
filtraggio delle anomalie; tecniche di esaltazione del rapporto Segnale/Rumore, interpretazione.
Metodi elettrici: principi e applicazioni; metodi della resistività: sondaggi elettrici e profili di resistività con
dispositivi diversi. La tomografia elettrica di resistività 2D e 3D. Tecniche di esaltazione del rapporto
Segnale/Rumore.
Metodi sismici: natura, caratteristiche e propagazione delle onde elastiche; sismica a rifrazione; sismica a
riflessione e loro applicazioni. SASW, MASW, DOWN-Hole e CROSS-Hole.
Metodo elettromagnetico impulsivo Georadar: principi, applicazioni, tecniche di acquisizione, elaborazione e
rappresentazione 2D e 3D dei dati; interpretazione.
Tecniche di integrazione di diversi data-set: integrazione qualitativa e quantitativa.
Saperi pregressi (da corsi degli anni precedenti o dalla carriera scolastica precedente)
Conoscenze in Matematica, Fisica e Fisica Terrestre.
Saperi imprescindibili(1)
Chiara comprensione delle basi teoriche ed applicative dei diversi metodi geofisici nel caso delle applicazioni nei
campi del Near Surface Geophysics e della Geologia Applicata.
Obiettivi formativi e risultati di apprendimento attesi (conoscenze, competenze e abilità)
Obiettivi formativi: Il corso ha come obiettivo l’acquisizione da parte dello studente delle conoscenze inerenti i
metodi di indagine della Geofisica Applicata attualmente in uso per la risoluzione di problematiche ambientali,
territoriali e più specificamente di Near Surface.
Risultati dell’apprendimento: Lo studente verrà messo in condizione di potere analizzare ed interpretare in prima
approssimazione i dati geofisici per le diverse problematiche ambientali, territoriali e di Near Surface.
CONTENUTO(2)
(6 CFU)
Introduzione, cenni di
teoria dei campi e dei
segnali
Metodo gravimetrico Lezioni
frontali
Metodo
Lezioni
magnetometrico
frontali
Metodi geoelettrici di Lezioni
resistività; ERT
frontali
Metodi
sismici
a
rifrazione e riflessione
Metodo
elettromagnetico
impulsivo GPR
__________________
Tecniche di
integrazione di diversi
data sets
X
X
Ore in aula(3) Ore studente a Ore studente Valutazione(6)
casa(4)
totali(5)
3
8
11
4
8
12
8
20
28
9
20
29
Lezioni
frontali
Lezioni
frontali
9
20
29
8
20
28
Lezioni
frontali
3
8
11
Lezioni
frontali
Esercitazion
i
Laboratorio
naturale
(escursioni)
44
104
148
X
X
X
8
5
13
52
X
X
X
(3,7) 2 escursioni
X
X
TOTALE
Altro
Valutazione finale
L'esame finale consta di una prova orale.
La prova orale verte sui temi trattati nelle lezioni frontali e durante le esercitazioni sul terreno. durante il corso non
sono previsti esoneri, ma il dialogo tra docente e studenti sarà utilizzato come strumento di verifica
dell'apprendimento durante il corso. Su Claroline sono disponibili le dispense predisposte per ogni argomento
(modulo) inerente il corso.
Testi consigliati
Titoli dei libri(8)
Fedi M. e Rapolla A., 1993. I metodi Gravimetrico e Magnetico nella Geofisica della Terra Solida. Ed. Liguori,
Napoli.
Morelli F., 1968. Gravimetria. Ed. Del Bianco, Udine.
Norinelli A., 1982. Elementi di Geofisica Applicata. Ed. Patron, Bologna.
Parasnis D.S., 1997. Principles of Applied Geophysics. Chapman & Hall, London.
Telford W.M., Geldart L.P., Sheriff R.E., Keys D.A., 1976. Applied Geophysics. Cambridge University Press,
London.
Dispense predisposte dal docente, costituite da moduli, per ogni metodo, in formato pdf (disponibili su Claroline).
Note
(1) Saperi minimali per il superamento dell'esame.
(2) Indicare il numero di CFU dell’insegnamento, considerando che 1 CFU = 25 ore di impegno globali da parte dello studente.
(3) 1 CFU corrisponde a 8 ore di didattica frontale, oppure a 12 CFU di esercitazioni e laboratorio, oppure a 2 giornate di escursione sul campo, equivalenti a
25 ore (che possono essere ripartite in modo diverso tra lavoro sul terreno e lavoro a casa).
(4) Il valore, espresso in ore, deve essere il complemento a 25 per i CFU di ogni tipologia del contenuto.
(5) Le ore totali devono essere uguali a 25 per i CFU di ogni tipologia del contenuto.
(6) Indicare se è prevista solo una prova orale o prova orale più prova pratica o altre modalità di esame (test attitudinale, valutazione progetto, valutazione
tirocinio, prova pratica).
(7) Solo in questo caso la voce "Ore in aula" corrisponde a "Ore di escursione".
(8) Cognome autore/i, titolo libro, anno, casa editrice
“CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN: Geologia Applicata all’Ingegneria,
al Territorio e ai Rischi”
“GEOFISICA APPLICATA – APPLIED GEOPHYSICS GEO11”
A.Y. 2016-2017
Teacher: Prof. SALVATORE PIRO, Department of Earth Science, Sapienza University of Rome /
ITABC-CNR. [email protected], [email protected]
Target Students: Ist year, Ist semester
Unit level: advanced
Pre-requisites: Mathematics, Physics and Earth Physics.
Credits (CFU): 6
Teaching modality: traditional
Attendance: compulsory
Description of the contents
The course is based on the enhancement of theoretical and practice knowledge for the geophysical methods in the
case of Near Surface Geophysics and Applied Geology.
For each geophysical method, the physical principles, the measurement techniques, the elaboration and
representation techniques will be presented and discussed with some field applications. The course will be
concluded with the field acquisition employing different geophysical techniques.
The main topics will be:
Introduction, theory of potential fields and signal processing, correlation, autocorrelation, power spectra,
sampling interval and resolution.
Gravimetric method: principles and applications.
Magnetic method: principles and applications; the earth magnetic field, the magnetic field’s components and their
measurements, the acquisition techniques, the magnetometers, the correction, the elaboration and the filtering
techniques of the magnetic anomalies. Numerical techniques to enhance the signal/noise ratio.
Electrical Resistivity Method: principles and applications; vertical electrical soundings and resistivity profiles
(horizontal electrical soundings); different electrode arrays, the electrical resistivity tomography (ERT). Numerical
techniques to enhance the signal/noise ratio.
Seismic Methods: nature, characteristic and propagation of the elastic waves in the ground, refraction and reflection
methods, acquisition and elaboration techniques, interpretation of the seismic sections. SASW, MASW, Down-hole
and Cross-hole techniques.
Ground Penetrating Radar (GPR): principles and applications, acquisition techniques, instruments, elaboration and
representation techniques.
Integration of different data-sets: qualitative and quantitative integration.
Previous knowledge (from past courses or from the educational career)
Knowledge on Mathematics, Physics and Earth Physics
Unavoidable knowledge
Clear comprehension of the theoretical and applicative fundamentals of the different geophysical methods for Near
Surface Geophysics and Applied Geology.
Developing competences and learning outcomes
Educational goals: The aim of the course is to focus the student’s ability on the employment of geophysical
methods to solve problems related to the Near Surface Geophysics and Applied Geology.
Learning ouctomes: the students will enhance their ability on the interpretation of the different geophysical data
sets to solve the problems related to the Near Surface Geophysics and Applied Geology.
CONTENT
(6 CFU)
Introduction,
potential field and
signal theory
Gravimetric method
Magnetic method
Electrical resistivity
methods; ERT
Seismic methods
Electromagnetic
method GPR
Integration of
different data-sets
lessons
Hours in the Home work
room
3
8
Hours total
11
lessons
lessons
lessons
4
8
9
8
20
20
12
28
29
lessons
lessons
9
8
20
20
29
28
Frontal lessons
3
8
11
Frontal lessons
44
8
104
5
148
13
Field activities
examination
.
oral exam
Total
52
Final evaluation
Oral exam
Texts
Book titles
Fedi M. e Rapolla A., 1993. I metodi Gravimetrico e Magnetico nella Geofisica della Terra Solida. Ed.
Liguori, Napoli.
Morelli F., 1968. Gravimetria. Ed. Del Bianco, Udine.
Norinelli A., 1982. Elementi di Geofisica Applicata. Ed. Patron, Bologna.
Parasnis D.S., 1997. Principles of Applied Geophysics. Chapman & Hall, London.
Telford W.M., Geldart L.P., Sheriff R.E., Keys D.A., 1976. Applied Geophysics. Cambridge University
Press, London.
Dispense predisposte dal docente, costituite da moduli, per ogni metodo, in formato pdf (disponibili su
Claroline).