Geofisica di esplorazione e applicata

Laboratory of seismic data processing and field campaign (6 cfu)

Exploration Seismology and Introduction to Well-Logs (9 cfu)

• 1ma PARTE, Introduzione alla Rock Physics e well logs:
  Relazioni sperimentali fra proprietà petrofisiche e conseguenti proprietà fisiche (soniche, elettriche, radioattive)
  • Introduzione ai principali log geofisici in pozzo: Spontaneous Potential, Normal e Inverse Resistivity, Focused Resistivity, Micro Resistivity, Induction, Standard Sonic, Array Sonic, Borehole Acoustic Televiewer, Gamma Ray, Formation Density, Neutron, Formation MicroScanner, Caliper.
  • Esempi di log geofisici applicati alla ricerca per acqua, per idrocarburi, alla ricerca geotermica e a tematiche ambientali.
  • Criteri base di interpretazione ed esempi di interpretazione integrata.
  
  2da PARTE, Sismologia a riflessione
  • Sistema acustico: pressione, velocità, spostamenti, equazione d'onda, impedenza acustica.
  • Richiami di teoria dei segnali: sistema lineare, convoluzione, campionamento 1D e 2D, teorema di Shannon-Nyquist, Analisi di Fourier, cross-correlazione e auto-correlazione, cenni sulla trasformata Z.
  • Elementi di acquisizione dati: sensori e sorgenti di energia terrestri e marine, stendimenti di acquisizione 2D, principi della sorgente vibroseis, teoria dagli array, copertura multipla. Esempi di registrazioni reali eseguite per obiettivi superficiali (geologia applicata, ingegneria) e per obiettivi profondi (idrocarburi, geotermia, studi crostali).
  • Tempi di transito e ampiezze dei segnali sismici: dromocrone per eventi diretti, riflessi, rifratti e diffratti. Dimostrazione del Dix-Al Chalabi. Partizione dell’energia sulle interfacce. Spreading geometrico del fronte d’onda, assorbimento (fattore di qualità Q), perdite per trasmissione.
  
  Elaborazione numerica dei segnali sismici.
  • Operazioni preliminari: fitraggio editing, designature, correzioni statiche, geometrical Spreading e recupero delle ampiezze.
  • Deconvoluzione: filtraggio inverso, filtro inverso ai minimi quadrati (filtro di Wiener), deconvoluzione predittiva, spiking e shaping.
  • NMO e STACK: ragguppamento in CMP, analisi di velocità di stack, pannello di semblance, correzione di normal move out. Stack.
  • Filtraggio bidimensionale in dominio f-k.
  • Cenni sulla Migrazione: principio della migrazione temporale di orizzonti sismici, swinging circles e collapsing hyperbolas, migrazione di Kirchoff.
  
  Esempi di dati e immagini sismiche relative a bacini sedimentari (Mare del Nord, Pianura Padana e Mar Adriatico), ad aree di catena e a problematiche di ingegneria e geotecnica.
  
  

Laboratory of digital data processing (6 cfu)

• : Il corso mira a far acquisire agli studenti capacità operative nell’utilizzo di strumenti numerici per l’elaborazione di dati geofisici. Gran parte del corso è dedita ad esercitazioni di laboratorio con lo strumento informatico Matlab su dati sintetici e reali. Al termine del corso lo studente avrà le capacità di sviluppare codici in Matlab tali da rappresentare dati geofisici e da risolvere semplici problemi numerici. Soprattutto avrà le conoscenze necessarie per poter intraprendere in autonomia ulteriori approfondimenti.
  
  
  

Attività seminariale (1 cfu)

6 cfu a scelta nel gruppo AFF2

• Affini e integrative

• 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. •
    

• Sistemi di telerilevamento ambientale (6 cfu)

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• Metodi e tecnologie per il telerilevamento (6 cfu)

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• 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,
    

• 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.
    

• 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.
    

• 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.
    

• 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.
    

• 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.
    

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. •
  

Sistemi di telerilevamento ambientale (6 cfu)

Metodi e tecnologie per il telerilevamento (6 cfu)

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,
  

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 ential field methods in Applied Geophysics (6 cfu)
  • Questo corso si focalizza...