- Geophysical Prospecting
- Summary
Course Syllabus
Obiettivi
Fornire gli strumenti teorici e pratici: per applicare correttamente i metodi di prospezione geofisica (sismica a rifrazione e riflessione / geo-elettrica) e per sapere interpretare i dati geofisici.
Contenuti sintetici
Inversione dati geofisici, Analisi di segnali geofisici, Onde acustiche ed elastiche, Metodo sismico a rifrazione, metodo sismico a riflessione, Metodi elettrici in corrente continua, Polarizzazione indotta. Esercitazioni di laboratorio e di campo di sismica ed geoelettrica.
Programma esteso
Introduzione all’inversione di dati geofisici: spazio dei dati e dei modelli e ipotesi a-priori: il problema della regressione di dati sperimentali come problema inverso. Introduzione all’analisi del segnale geofisico e loro trattamento basico (analisi spettrale, filtraggio, convoluzione e crosscorrelazione). Introduzione al processing in diversi domini di elaborazione (tempo, frequenza e numeri d’onda). Onde e loro generalità, propagazione delle onde acustiche ed elastiche: fronti d’onda e raggi sismici. Relazione tra velocità delle onde elastiche e moduli elastici. Sismica a rifrazione e suoi fondamenti teorici. Tecniche di acquisizione dati e metodi di inversione dei dati a rifrazione: singolo profilo, profili reciproci, delay-time, GRM. Tecniche di imaging a rifrazione e tomografia sismica da primi arrivi.
Metodo di sismica a riflessione e suoi fondamenti teorici. Tecniche di acquisizione dati sismici a riflessione e configurazioni dati. Domini e principali passi di elaborazione di dati simici a riflessione: Input della geometria, filtraggi, guadagno, sorting del dato, analisi di velocità, correzione di NMO, stacking e migrazione.
Teoria di base del metodo della resistività in corrente continua. Legge di Archie . Sondaggi elettrici verticali, profili di resistività e tomografia elettrica . Inversione dati geoelettrici ed interpretazione: metodi di inversione numerica e metodi degli abachi e delle curve ausiliarie. Metodo della polarizzazione indotta nel dominio del tempo e della frequenza. Cenni su altri metodi di prospezione: teorie di base, parametri misurabili e campi di applicazione.
Per i metodi presi in considerazione verrà dato particolare risalto alle loro potenzialità nei diversi settori d’esplorazione e alle relative limitazioni. Infine per le tecniche di prospezione sismica ed elettrica saranno trattati gli aspetti pratici di progettazione dei rilievi in campo e dei relativi protocolli di acquisizione con riferimento alle procedure di misura e relativa logistica sperimentale.
Prerequisiti
Fisica di base: meccanica, elettromagnetismo, onde, fisica terrestre.
Modalità didattica
21 lezioni da 2 ore in presenza, Didattica Erogativa
10 attività di laboratorio da 2 ore in presenza, Didattica Interattiva
2 uscite sul campo (Campus Abroad) da 2 ore in presenza, Didattica Interattiva
Materiale didattico
Slides delle lezioni frontali,
Software di elaborazione ed interpretazione di dati sismici
Software di elaborazione ed interpretazione di dati geo-elettrici
Kearey, P., M. Brooks, I. Hill. An Introduction to geophysical Exploration. Blackwell Pub., ISBN 0-632-04929-4.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Marzo-Giugno
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esercizi nominali a casa e stesura di un rapporto sull'interpretazione dei dati di sismica a rifrazione e di geolettrica
Colloquio e discussione del rapporto e sugli argomenti svolti a lezione
Orario di ricevimento
Su richiesta tramite contatto e-mail
grazia.caielli@igag.cnr.it
roberto.defranco@cnr.it
Sustainable Development Goals
Aims
Providing the theoretical and practical: to correctly apply the methods of geophysical prospecting (seismic refractio and reflection / geo-electrical) and know how to interpret geophysical data.
Contents
Geophysical data inversion, Geophysical signal analysis, Seismic refraction method, seismic reflection method, DC geo-electrical method, Induced polarisation. Laboratory and field experiences on seismic and geo-electrical methods.
Detailed program
Introduction to the inversion of geophysical data: data and model spaces and a priori assumptions: the regression problem of experimental data as an inverse problem. Introduction to geophysical signal processing and their basics (spectral analysis, filtering, convolution and cross-correlation). Introduction to the signal processing in different domains (time, frequency and wave numbers). Waves and their generality, acoustic and elastic wave propagation: seismic wave fronts and rays. Relationships between wave velocities and elastic moduli. Seismic refraction and its theoretical basics. Data acquisition techniques and methods of inversion seismic refraction data: single profile, profiles, reciprocal, time-delay, GRM. Imaging techniques in refraction seismic and seismic tomography of first arrivals.
Seismic reflection method and its theoretical basics. Techniques of seismic reflection data acquisition and data configuration. Processing domains and main steps of seismic reflection data processing: Input geometry, filtering, gain, since the sorting, velocity analysis, NMO correction, stacking and migration.
Basic theory of the method of DC resistivity. Archie's Law. Vertical electrical soundings, resistivity profiles and electrical tomography. Inversion and interpretation of geo-electric data with numerical inversion and auxiliary curve methods. Method of induced polarization in the time domain and frequency. Notes on other prospecting methods: basic theories, measurable parameters and fields of application.
For the considered methods will be given special emphasis to their potentiality in different areas of exploration and the limitations. Finally, for seismic and geo-electrical techniques will be treated the practical design of surveys in the field and the acquisition protocols including the measurement procedures and experimental logistics.
Prerequisites
Physics basics: mechanics and electromagnetism, Waves, Earth physics
Teaching form
21 two-hour lectures, in person, Delivered Didactics
10 two-hour lab activities, in person, Interactive Teaching
2 two-hour field activities, in person, Interactive Teaching
Textbook and teaching resource
Lesson slides,
Seismic processing and interpretation softwares
Geo-electrical interpretation software
Kearey, P., M. Brooks, I. Hill. An Introduction to geophysical Exploration. Blackwell Pub., ISBN 0-632-04929-4.
Semester
March-June
Assessment method
Home exercise and report editing on the interpretation of seismic and geoelectrical data
Interview during wich will be discussed the report contents and lesson topics
Office hours
On demand by e-mail
grazia.caielli@igag.cnr.it
roberto.defranco@cnr.it