Geofisica di esplorazione e applicata

Attività seminariale (1 cfu)
Laboratory of seismic data processing and field campaign (6 cfu)
Laboratory of digital data processing (6 cfu)
Exploration Seismology and Introduction to Well-Logs (9 cfu)
6 cfu a scelta nel gruppo AFF2
Complements on Electromagnetisms and Optic (3 cfu)Equazioni di Maxwell nel vuoto. Equazione d'onda, onde planari, polarizzazione. Radiazione da dipolo, onde sferiche. Radiazione termica. Leggi di Stefan-Boltzmann e di Wien. Polarizzazione dielettrica, magnetizzazione e leggi di Maxwell nella materia. Meccanismi di polarizzazione, costante dielettrica in funzione della frequenza, dispersione e indice di rifrazione. Leggi di Snell e Fresnel, riflessione interna totale, angolo di Brewster. Introduzione all'ottica geometria e agli strumenti ottici. Diffrazione e interferenza. • Programma di esame
Underwater systems (6 cfu)L’insegnamento ha l’obiettivo di fornire conoscenze integrative nel campo delle tecnologie per l’esplorazione geofisica in ambiente subacqueo. In particolare, l’insegnamento si propone di fornire conoscenze riguardanti la propagazione e le comunicazioni acustiche subacquee, la strumentazione per l’esplorazione del fondale marino (side-scan sonar, ecoscandagli a fasci, sub-bottom profilers, …), i sistemi automatici di raccolta dati, inclusi i robot subacquei autonomi o semi autonomi. L’insegnamento intende sviluppare negli studenti le capacità di pianificare, condurre e interpretare i risultati di sperimentazione geofisica in mare; in particolare, si intende sviluppare la capacità di scelta critica della strumentazione e del suo impiego relativamente all’obiettivo della sperimentazione. L’insegnamento ha l’obiettivo di rendere gli studenti consapevoli delle problematiche, dei limiti fisici e dei necessari compromessi nelle prestazioni dovuti alla complessità ed ai vincoli della sperimentazione in ambito marino. In particolare, si intende sviluppare un approccio razionale e metodologicamente motivato alla scelta, configurazione ed impiego della strumentazione oceanografica. Programma di esame
Geoarchelogy and Geophysical Techniques (3 cfu)Programma del corso Introduzione alla Geoarcheologia: tra ricerca archeologica e Scienze della Terra; l’Archeometria. Rapporti tra i resti della cultura materiale e il contesto ambientale; tecniche scientifiche per lo studio e la tutela dei Beni culturali. Il concetto di tempo in Archeologia e Geoarcheologia. Tecniche per la misura del tempo: tecniche incrementali e tecniche radiometriche. La stratigrafia archeologica: concetto di unità stratigrafica, il sistema Harrisiano. L’attività antropica come generatrice di stratigrafie. Tecniche di scavo e di esplorazione geofisica. Concetto di sito archeologico: esplorazione, diagnosi, documentazione, tecniche di campo ed analisi di laboratorio per l’identificazione dei processi di formazione dei siti archeologici.Il quadro paleoclimatico di riferimento: le variazioni climatiche del Quaternario, con particolare riguardo a quelle dell’Olocene.I siti archeologici come archivi per la storia dell’ambiente e delle comunità antropiche. Il paesaggio archeologico. Tecniche geomorfologiche, remote sensing e GIS per la ricostruzione dei paesaggi del passato. Geoarcheologia dell’impatto antropico. Geoarcheologia applicata alla valutazione, alla valorizzazione ed alla protezione del patrimonio archeologico. Casi di studio. Obiettivi formativi Riconoscimento di siti archeologici, principi di stratigrafia archeologica, rapporti uomo-ambiente e loro evoluzione nel tempo; conoscenza delle principali tecniche d’indagine geoarcheologica. Programma di esame
Radar Geomorphology (6 cfu)Obiettivi: Il corso si propone di fornire agli studenti i principi base del funzionamento del Ground Penetrating Radar (GPR) , delle tecniche di processamento dati e delle applicazioni nei principali ambienti geomorfologici. Le applicazioni, dopo un inquadramento teorico, saranno illustrate attraverso la documentazione di casistiche reali. Sono previste esercitazioni pratiche di utilizzo del GPR e di elaborazione dati. Descrizione: Principi elettromagnetici del Ground Penetrating Radar (GPR). Proprietà elettriche e magnetiche di rocce, suoli e fluidi. Risoluzione verticale ed orizzontale, dip-displacements, diffrazioni e riflessioni out-of-line. Cause delle riflessioni GPR nei sedimenti. Ricostruzione della struttura interna dei depositi clastici. Facies radar. Processamento dei dati GPR. Applicazioni del GPR nell'ambiente eolico, costiero, fluviale e glaciale. GPR e permafrost. GPR e tettonica attiva. Utilizzo del GPR per la ricostruzione della fratturazione di materiali geologici. Programma di esame
Sistemi di telerilevamento ambientale (6 cfu)Programma di esame
Metodi e tecnologie per il telerilevamento (6 cfu)Programma di esame
Economic Geology (6 cfu)Minerali e rocce come fonte di materie prime. Minerali industriali e minerali metallici, minerale di cava e minerale di miniera. Risorse e riserve. Minerali "critici". Terminologia specialistica del settore. Le materie prime minerali essenziali per l’economia europea; le risorse minerarie italiane. Fattori di competenza della geologia che rendono un giacimento di minerali industriali o metallici economicamente rilevante. La classificazione dei depositi minerari. Processi geologici che determinano lo sviluppo di concentrazioni di risorse minerali d’interesse economico: processi magmatici, magmatico-idrotermali, idrotermali, sedimentari, supergenici. Principali tipi di depositi di minerali metallici e industriali con casi di studio: depositi a minerali metallici in complessi intrusivi ed effusivi basici e ultrabasici; i giacimenti diamantiferi; pegmatiti e apliti; skarn; i sistemi porphyry copper e IOCG, i depositi epitermali; depositi VMS, Sedex, Mississippi Valley-type; Carlin-type; depositi placer, depositi in rocce residuali, depositi legati a processi supergenici. Metodi d’indagine: caratteri macroscopici, microstrutturali, geochimici e mineralogici delle rocce mineralizzate e delle facies di alterazione associate; inclusioni fluide, geotermometria e geobarometria. Principi dell’esplorazione mineraria e del recupero del minerale, Programma di esame
Signal theory for Geophysics (6 cfu)Nel corso viene affrontata la rappresentazione dei segnali continui nel dominio della frequenza (trasformata di Fourier) ed esaminata la possibilità di convertire un segnale analogico in uno discreto per mezzo dell’operazione di campionamento. Si procede con la caratterizzazione dei sistemi lineari e tempo-invarianti, attraverso la risposta impulsiva e quella in frequenza. Viene poi introdotta la teoria assiomatica della probabilità, per poter affrontare lo studio dei processi aleatori, della loro caratterizzazione spettrale e della elaborazione attraverso sistemi lineari. L’obiettivo è quindi di mettere gli allievi in grado di avere familiarità con l’analisi spettrale dei segnali, con i modelli probabilistici fondamentali, e di applicare la teoria dei processi aleatori alla estrazione di informazioni utili da dati rumorosi. Programma di esame
Big data analysis in Geophysics (6 cfu)Il processo di decisione nell’industria della geofisica di esplorazione e’ basato su una quantità sempre crescente di dati che provengono da una vasta gamma di indagini, come i dati sismici, i dati geologici, di pozzo, esperienze pregresse di successo e di insuccesso, decisioni prese in passato e cosi’ via. Questo corso fornisce allo studente alcuni dei metodi e dei principi che possono essere applicati per correlare e paragonare le varie sorgenti di informazione presenti in questi dati di grandi dimensioni (big data) onde valutare le decisioni piu’ appropriate da intraprendere.Programma di esame
6 cfu a scelta nel gruppo CGF2
Geophysical exploration methods (6 cfu)Vengono trattate metodologie avanzate di esplorazione geofisica, comprendendo sia metodi di pozzo, sia metodi di superficie, con particolare enfasi sulla integrazione e correlazione fra i diversi tipi di misure. Si descrivono tecniche sismiche 3D, sismica di pozzo, ed altre tecniche evolute. Il corso e' sia metodologico che applicativo e fa uso esteso di esempi e di casi reali. Lo studente acquisisce conoscenze ed esperienze utili alla partecipazione a / e alla esecuzione di progetti avanzati di esplorazione geofisica che sono tipici delle grandi industrie del settore. Programma di esame
Applied Geophysics (6 cfu)Obiettivi formativi: Il corso ha lo scopo di far acquisire agli studenti una conoscenza di base delle metodologie di prospezione geofisica. Vengono delineate in maniera semplificata le basi teoriche dei diversi metodi e vengono descritte le modalità operative ed i processi interpretativi, illustrando con numerosi esempi le possibilità offerte da queste metodologie per affrontare correttamente problematiche tipiche della Geologia, dell’Ingegneria Civile e dei Beni Culturali. Programma di esame
Mining and environmental Geophysics (6 cfu)Descrizione del Corso Introduzione alle problematiche minerarie: Tipi di giacimenti minerari e contesti geologici delle mineralizzazioni metallifere; Tecniche di Esplorazione; Applicabilità dei metodi geofisici durante le varie fasi di esplorazione e coltivazione mineraria. Richiami di Teoria dei Segnali Proprietà Fisiche delle Rocce: Proprietà elettriche; Studio delle proprietà elettriche in funzione della frequenza; Densità; Suscettibilità Magnetica; Radioattività; Tecniche per la determinazione delle proprietà fisiche di interesse nelle ricerca mineraria; Esempi. Magnetometria: Richiamo alla fisica del campo magnetico; Campo Magnetico Terrestre; Magnetometri; Prospezioni Magnetiche; Processing e Interpretazione; Applicazioni ed esempi. Gravimetria: Richiamo alla fisica del campo gravitazionale; Gravimetri; Prospezioni Gravimetriche; Processing e Interpretazione delle anomalie gravimetriche; Applicazioni ed esempi. Elettromagnetismo: Cenni sulla propagazione dei campi elettromagnetici in mezzi geologici; Strumentazione e metodiche; Prospezioni Elettromagnetiche; Interpretazione dei dati Elettromagnetici; Applicazioni ed esempi. Potenziali Spontanei: Campi elettrici naturali; Origine dei Potenziali Spontanei; Tecniche di prospezione; Interpretazione delle anomalie di potenziale spontaneo; Applicazioni ed esempi. Spettrometria Gamma-Ray: Radioattività delle rocce; Strumentazione; Prospezioni Radiometriche; Applicazioni ed esempi. Polarizzazione Indotta e Resistività: Principi di Resistività e Polarizzazione Indotta; Frequency e Time Domain; Polarizzazione Indotta Spettrale (Complex Resistivity); Strumentazione e Tecniche di Prospezione; e.m. coupling; Inversione degli spettri Cole-Cole; Interpretazione: Inversione 2D e 3D; Applicazioni. Geofisica Aeroportata: Magnetometria, Elettromagnetismo e Spettrometria su Piattaforme aeroportate ed eliportate; Descrizione di alcuni sistemi commerciali; Processing e Interpretazione di Prospezioni aeroportate; Applicazioni. Integrazione con Metodiche Complementari: Remote Sensing; Geochimica (Suoli e Stream Sediments); Target Generation; Interpretazione Integrata; Applicazioni. Controllo Qualità: nella geofisica applicata Altre attività: esercitazioni pratica in campagna: acquisizione di dati (multi-metodica) attraverso una struttura di interesse minerario; Elaborazione ed interpretazione dei risultati. Obiettivi formativi Il corso ha lo scopo di fornire una formazione specialistica nel campo delle applicazioni minerarie della geofisica d’esplorazione, facendo riferimento alle più moderne ed avanzate tecniche, sia per l’acquisizione sia per l’elaborazione e l’interpretazione. Le varie metodiche affrontate, le cui basi teoriche saranno richiamate brevemente con riferimento a corsi precedenti, saranno descritte ed approfondite tramite il ricorso sistematico a casistiche reali. Programma di esame
Laboratory of seismic data processing and field campaign (6 cfu)Programma di esame
Inverse Problems in Geophysics (6 cfu)Fitting lineare come problema inverso: norma di un vettore e suo significato nel risolvere un problema inverso, soluzione ai minimi quadrati, soluzione ai minimi quadrati come soluzione di massima verosimiglianza, pesatura outliers e soluzione in norma L1, regressioni vincolate mediante moltiplicatori di Lagrange. Propagazione degli errori dallo spazio dei dati allo spazio dei modelli. Stabilità di un problema inverso e problemi mal-condizionati. Problemi inversi sovra-, sotto-, esattamente determinati e a determinazione mista, soluzione in minima norma nello spazio dei modelli, regolarizzazione di Tikhonov. Inserimento vincoli nell’inversione: soluzione ai minimi quadrati smorzati, vincoli di smoothness, e minimi quadrati pesati. Analisi di sensitività: matrici di risoluzione del dato, del modello e di covarianza. La decomposizione ai valori singolari come strumento per risolvere un problema inverso. Cenni di approccio Bayesiano ai problemi inversi e di risoluzione di problemi inversi non lineari.Programma di esame
Fondamenti di geofisica (6 cfu)Il corso costituisce un’introduzione alla Geofisica. Saranno trattati in modo semplificato gli elementi teorici di base e vari esempi applicativi riguardanti il campo di gravità terrestre e la gravimetria, il campo magnetico terrestre e la magnetometria, la sismologia e l’esplorazione sismica, in relazione a vari aspetti di Scienze della Terra e di esplorazione.Programma di esame
Geophysical assessment and monitoring (6 cfu)The course aims at presenting several geophysical methodologies that can be employed to assess and monitor unstable slopes. Starting from basic physical concepts about mechanics and electromagnetism, the attendees will develop a critical capability in order to choose the best candidate geophysical methods according to the specific features of the studied geological problems. • Basic concepts of signal processing • Geophysical methods for site assessment • 1) Introduction to candidate methods (principles, equipment, design of acquisitions, data interpretation) • Seismic methods • Electrical methods • Ground Penetrating Radar • 2) Integration of methods (applicability conditions, selection of methods, complementarity, data integration) • 3) Application examples • Geophysical monitoring • 1) Monitoring of microseismic activity (principles, sensors, network design, event picking and characterization, denoising, source localization) • 2) Time-lapse geophysical measurements (GPR, ERT) Programma di esame
Subsurface Imaging and Detection (5 cfu)Introduction to geophysical acquisitions: echographic measurements, tomographic measurements, field measurements. Seismic data processing: first arrival inversion, reciprocal methods, 1D and 2D filters, gain, deconvolution, velocity analysis, dynamic corrections, multiple suppression, stack, migration. Georadar data processing: filters, background subtraction, gain, velocity analysis, focusing methods. Tomographic inversion: traveltime tomography, amplitude tomography. Analysis of field measurements: pseudosections, methods for iterative inversion.Programma di esame
Geophysical Well-Logs (6 cfu)Conseguimento delle conoscenze di base relative (i) ai principali parametri petrofisici per la descrizione delle rocce del sottosuolo ed (ii) alle misure in pozzo atte ad effettuarne una stima accurata. Conoscenza adeguata della terminologia tecnica utilizzata in questo contesto. Proprietà fisiche delle rocce in sottosuolo (temperatura, densità, resistività, ecc.), le loro proprietà petrofisiche (porosità, permeabilità, saturazione in fluidi) e loro relazioni. Relazioni tra resistività, porosità e saturazione in acqua: le relazioni di Archie. Generalità sui log geofisici e loro principali applicazioni petrofisiche e geologiche. Generalità sui problemi operativi, loro impatto sulla qualità delle misure in pozzo e sulle incertezze nei risultati della interpretazione quantitativa (risoluzione verticale, profondità di investigazione, invasione del filtrato del fango, scavernamenti, ecc.). Principali strumenti di Open Hole Logging per la determinazione della litologia (Potenziale Spontaneo, Gamma Ray e Gamma Ray Spectrometry), di resistività (dispositivi galvanici, induttivi e a propagazione di onde elettromagnetiche), di porosità (Density e Neutron log, log acustici e di Risonanza Magnetica Nucleare) con illustrazione dei loro principi di funzionamento, il loro campo di applicazione ed eventuali limitazioni; le tecniche di correzione degli effetti ambientali e di interpretazione qualitativa/quantitativa. I log di immagine elettriche ed acustici Programma di esame
Potential field methods in Applied Geophysics (6 cfu)Questo corso si focalizza sull’applicazione di metodi di potenziale nella geofisica ambientale e nell’idrogeofisica ed anche nelle differenti aree della geofisica applicata. Sono descritte teoria e applicazioni del metodo gravimetrico e del metodo magnetico per studi ambientali e a più ampia scala, e le proprietà geofisiche che caratterizzano la prospezione gravimetrica e magnetica; Sono illustrate le procedure di campagna per la realizzazione delle indagini gravimetrica e magnetica e per l’interpretazione dei risultati.Programma di esame
Seismic Interpretation (6 cfu)Il corso discute l'espressione geologica e sismica degli stili strutturali comuni nelle impostazioni di estensione, sale, compressione, sciopero e inversione. Verranno presentate caratteristiche caratteristiche associate a ciascuno di questi stili, che possono essere utilizzate per interpretare le strutture. Esempi sismici di produzione di strutture da numerosi bacini in tutto il mondo vengono utilizzati per illustrare gli stili comuni e la loro espressione sismica. Vengono discusse le principali insidie ''nell'interpretazione sismica e strutturale. Verranno discusse le tecniche di bilanciamento e di restauro utilizzate per convalidare interpretazioni strutturali. I set di problemi forniscono esperienza pratica nell'interpretazione di strutture complesse utilizzando dati sismici e geologici. Programma di esame
Electric and electromagnetic prospection methods (6 cfu)In questo corso lo studente acquisirà le conoscenze relative ai metodi elettrici ed elettromagnetici comunemente impiegati nella geofisica applicata. Le metodologie descritte includono VES, CST, tomografia elettrica, polarizzazione indotta sia nel tempo che nelle frequenze, indagini elettromagnetiche avio trasportate e indagini GPR. Queste tecnologie possono essere utilizzate per l’esplorazione mineraria, per lo studio delle acque di sottosuperficie e dei loro contaminanti, per il rilevamento di cavità geologiche o artificiali e faglieProgramma di esame
Laboratory of seismic acquisition and processing (6 cfu)Questo corso fornisce agli studenti le conoscenze necessarie per acquisire dati di elettrica, dati elettromagnetici (IP e GPR), gravimetrici e sismici. Consiste in diversi giorni di lavoro in campagna con la strumentazione di acquisizione per la registrazione dei dati. Particolare attenzione è volta agli aspetti di controllo di qualità del dato acquisito (QC).Programma di esame
Laboratory of geophysical data acquisition (6 cfu)Questo corso fornisce agli studenti le conoscenze necessarie per acquisire dati di elettrica, dati elettromagnetici (IP e GPR), gravimetrici e sismici. Consiste in diversi giorni di lavoro in campagna con la strumentazione di acquisizione per la registrazione dei dati. Particolare attenzione è volta agli aspetti di controllo di qualità del dato acquisito (QC).Programma di esame ncipio dell’attualismo e dell’orizzontalità. Deformazione finita alla scala mesoscopica e comportamenti reologici. Deformazione fragile e...