Scienze Geologiche e Geofisiche - MAGISTRALE Crediti formativi 10. Docente responsabile Nome e Cognome Indirizzo mail e telefono.

Transcript

1 Principali informazioni A.A sull insegnamento Titolo insegnamento Prospezioni Geofisiche Corso di studio Scienze Geologiche e Geofisiche - MAGISTRALE Crediti formativi 10 Denominazione inglese Geophysical Prospecting Frequenza Fortemente consigliata Lingua di erogazione Italiano Docente responsabile Nome e Cognome Indirizzo mail e telefono Agata Siniscalchi agata.siniscalchi@uniba.it Luogo ed orario ricevimento Campus universitario V piano - Dipartimento di Scienze della Terra e Giovedì o previo appuntamento per Geoambientali Dettaglio crediti formativi Attività formativa/ Ambito disciplinare a/4 (Caratterizzante / Ambito geofisico) SSD Crediti GEO/11 10 Modalità di erogazione Periodo di erogazione Anno di corso Modalità di erogazione II semestre I Lezioni frontali ed esercitazioni in aula e in campo Organizzazione della didattica Lezioni frontali: Esercitazioni: Ore totali Ore di corso-didattica assistita Ore di studio individuale Crediti 8 2 Calendario Inizio attività didattiche 4 marzo 2019 Fine attività didattiche 14 giugno 2019 Syllabus Prerequisiti Propedeuticità obbligatorie Risultati di apprendimento previsti (declinare rispetto ai Descrittori di Dublino) (si raccomanda che siano coerenti con i risultati di apprendimento del CdS, riportati nei quadri A4a, A4b e A4c della SUA, Conoscenze di base di Matematica, Fisica Generale, Fondamenti di Geofisica Applicata Nessuna Conoscenza e capacità di comprensione Gli studenti svilupperanno conoscenze avanzate nelle tecniche geofisiche: a) di sismica a riflessione e magnetotellurica, strategiche per la ricerca delle georisorse; b) dei metodi elettrici e delle principali tecniche di indagine in ambiente marino, strategiche per la protezione ambientale. Queste

2 compreso i risultati di apprendimento trasversali) conoscenze saranno acquisite prevalentemente mediante lezioni teoriche. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Gli studenti acquisiranno la capacità di pianificare, eseguire ed analizzare le indagini geofisiche oggetto del corso e, più in generale, acquisiranno la capacità di contestualizzare la prospezione geofisica nei vari ambiti applicativi con un ottica multidisciplinare. Momento privilegiato per raggiungere quest obiettivo sarà l elaborazione del progetto applicativo al centro delle esercitazioni in campo. Autonomia di giudizio Gli studenti matureranno la capacità di individuare le tecniche di indagine più idonee allo studio dei vari ambiti applicativi, ma anche la capacità di associare ai vari contesti geologici le proprietà fisiche che sono oggetto dell indagine geofisica. Questo risultato sarà frutto dell apprendimento durante le lezioni teoriche mediante l illustrazione di esempi di indagine geofisica tratti dalla letteratura scientifica durante le lezioni in cui gli studenti saranno attivamente coinvolti nella discussione. Abilità comunicative Gli studenti svilupperanno la capacità di esposizione dei principi e concetti fondamentali delle metodiche geofisiche e interpretazione dei dati con chiarezza e proprietà di linguaggio. Sapranno interloquire con altre figure professionali (quali ad esempio geologi, ingegneri, architetti, archeologici) per capirne le specifiche problematiche e valorizzare il ruolo della geofisica. Lo sviluppo di queste abilità sarà stimolato soprattutto durante le esercitazioni in aula e mediante la presentazione del lavoro da loro svolto per realizzare il progetto al centro delle esercitazioni in campo. Capacità di apprendimento Acquisiranno la capacità di approfondire la comprensione di concetti complessi, sviluppando ragionamenti autonomi finalizzati all individuazione dei nessi e delle differenze tra le varie tecniche geofisiche oggetto del corso, sapendo individuarne il ruolo nella risoluzione delle problematiche apprese nelle altre discipline dell intero corso di studi. Lo sviluppo di questa capacità sarà continuamente favorito in tutte le fasi del corso stimolando gli studenti a proporre la discussione di problematiche applicative di loro interesse. Programma Contenuti di insegnamento Il corso consiste in 8 crediti di lezioni frontali e 2 di esercitazioni che comprendono esercizi numerici in aula, esercitazioni in laboratorio con i principali apparati strumentali e successiva esperienza di misura in campo con elaborazione ed interpretazione dei dati raccolti. I temi trattati durante le lezioni frontali sono organizzati in: - 2 sezioni generali (I e VI) rispettivamente ad introduzione e conclusione del corso con la finalità di fornire alcuni

3 strumenti essenziali e comuni per tutti i metodi geofisici ai fini dell acquisizione di un effettiva capacità di comprensione e applicazione degli stessi; - 4 sezioni dedicate a 4 specifici ambiti di prospezione geofisica: (sezione II) metodi sismici con particolare riferimento alla sismica a riflessione, (sezione III) metodo magnetotellurico, (sezione IV) metodi elettrici, (sezione V) metodi per la prospezione geofisica in ambiente marino. Nel seguito i contenuti specifici delle varie sezioni: Parte I 1) Introduzione: Il ruolo di un'accurata pianificazione dell'indagine geofisica. 2) Inversione dei dati geofisici. Definizioni. Spazio del modello. Spazio dei dati. Errori. Problema diretto e inverso. Teorema di Hadamard. Problemi mal posti. Problemi sovradeterminati: soluzione ai minimi quadrati. Metodi di regolarizzazione del problema inverso. Problema della stima. Problema della valutazione dell accuratezza della stima. 3) Fondamenti di analisi del segnale. Integrale di Fourier. Spettro di Fourier. Teoremi fondamentali sulla Trasformata di Fourier. Segnali analogici e digitali. Il teorema del campionamento. Il fenomeno dell aliasing. La trasformata di Fourier discreta. Teorema di convoluzione; deconvoluzione; crosscorrelazione; autocorrelazione. Sistemi lineari: definizioni, risposta in frequenza, filtri. Parte II Metodi sismici: proprieta' elastiche delle rocce, propagazione delle onde elastiche, riflessione e rifrazione; apparecchiature e tecniche di acquisizione sismiche. Analisi della dipendenza della velocità delle onde elastiche dalla litologia e dalle condizioni fisicochimiche della roccia. Sismica a riflessione: approfondimenti sulle tecniche di processing dei dati; migrazione. Il problema della conversione in profondità delle immagini sismiche. Tecniche tomografiche. Esempi di applicazioni. Parte III Metodi elettrici ed elettromagnetici: proprieta' elettriche delle rocce. Richiami generali alle equazioni di Maxwell. Analisi della dipendenza della resistività elettrica dalla litologia e dalle condizioni fisico-chimiche della roccia. Magnetotellurica: le sorgenti del campo elettromagnetico naturale; funzione di trasferimento in magnetotellurica. Apparecchiature e tecniche di acquisizione magnetotelluriche. Processi di stima. Effetti induttivi e distorsioni galvaniche. Modelli numerici per la soluzione al problema diretto e inverso. Esempi di applicazioni. Parte IV Geoelettrica: sensitività delle diverse configurazioni elettrodiche del quadrupolo. Problema 2D e 3D. Inversione dei dati. Cenni sui metodi di polarizzazione indotta e del potenziale spontaneo, georadar; apparecchiature e tecniche di acquisizione. Esempi di

4 applicazione. Monitoraggio nel tempo con metodi elettrici ed elettromagnetici: problematiche ed esempi di applicazioni. Parte V Prospezioni geofisiche per l ambiente marino: definizione delle caratteristiche fisico-chimiche dell ambiente marino. Modifiche degli apparati strumentali per l'esplorazione marina con le tecniche sismiche ed elettromagnetiche. Esempi di applicazione. Parte VI Dai modelli fisici all interpretazione: Modelli multiparametrici. Approcci di inversione congiunta. Approcci statistici multivariati post-inversione. Applicazioni integrate dei diversi metodi. Le esercitazioni in aula verteranno sulla soluzione di problemi inerenti le sezioni I, II, III includendo anche la possibilità di avvalersi per la loro soluzione del computer e quindi attraverso la scrittura di codici numerici. Durante le esercitazioni in laboratorio saranno analizzate le caratteristiche tecniche e di funzionamento dei sensori e delle unità di acquisizione A/D dei metodi: sismico, magnetotellurico e geoelettrico. Per l esercitazione in campo alla classe sarà proposto un progetto applicativo, compatibile con i tempi a disposizione e scelto con un collega GEO/02, per la cui soluzione gli studenti, con la supervisione del docente, saranno chiamati a individuare le più opportune tecniche e strategie di indagine tra quelle apprese durante il corso, effettueranno le misure e successivamente elaboreranno i dati raccolti e li interpreteranno. Il lavoro svolto e suddiviso per gruppi sarà oggetto di presentazioni degli studenti mediante Power Point. In questa attività sarà coinvolto in fase propositiva e durante la presentazione finale un collega GEO/02. Testi di riferimento Note ai testi di riferimento W.M. Telford, L.P. Geldart, R.E. Sheriff, Applied Geophysics, Cambridge University Press, J.M. Reynolds, An introduction to applied and environmental geophysics. Wiley Ed.,1998. F. Simpson & K. Bahr, Practical Magnetotellurics, Cambridge University Press, I testi di riferimento sarnno integrati da appunti del docente concernenti la magnetotellurica e le tecniche di geofisica marina. I testi sono da riferimento per lo studio dei principi base dei metodi oggetto del corso: durante le lezioni in aula verranno di volta in volta suggeriti i percorsi di approfondimento più idonei per i vari argomenti. Verranno inoltre forniti articoli scientifici tratti dalla recente letteratura internazionale. Tutto il materiale del corso (comprese le slides) sarà disponibile sulla piattaforma web e-learning. Metodi didattici Lezioni frontali supportate da presentazioni Power Point e

5 approfondimenti alla lavagna. Esercitazioni con misure strumentali sul terreno, elaborazione ed interpretazione dei dati con strumenti informatici implementati su computer portatile individuale. Per l esercitazione in campo vi sarà un maggiore coinvolgimento attivo degli studenti in un progetto applicativo: gli studenti saranno divisi in gruppi di lavoro ciascuno dei quali avrà la responsabilità di una delle fasi del lavoro. Metodi di valutazione (indicare almeno la tipologia scritto, orale, altro) Criteri di valutazione (per ogni risultato di apprendimento atteso su indicato, descrivere cosa ci si aspetta che lo studente conosca o sia in grado di fare) Orale. E prevista inoltre una prova in itinere scritta riguardante la sezione didattica I: tale prova è facoltativa e funge innanzitutto come autovalutazione; se sostenuta con esito positivo concorrerà alla valutazione finale. Al giudizio complessivo concorrerà anche la valutazione dell attività svolta per il progetto di esercitazione in campo, nonché l assiduità della frequenza delle lezioni e delle esercitazioni. Conoscenza e capacità di comprensione Lo studente dovrà conoscere le caratteristiche fondamentali delle prospezioni geofisiche oggetto del corso, ma anche dei parametri geofisici associati e la loro dipendenza dalla litologia e dalle proprietà fisiche che caratterizzano i sistemi geologici. L esame orale è teso ad accertare il livello di conoscenze conseguito. La padronanza dei concetti fondamentali su esposti è un requisito indispensabile per il superamento dell esame. Capacità di applicare conoscenza e comprensione Lo studente dovrà dimostrarsi in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per individuare le corrette procedure da seguire nell acquisizione, elaborazione ed interpretazione dei dati. La verifica delle competenze acquisite sarà condotta durante l esame orale, ma anche durante l attività di esercitazione, in particolare quella di campo. Altro elemento di valutazione sarà l eventuale superamento positivo della prova in itinere. La capacità di tradurre i concetti teorici in una capacità pratica di applicazione delle tecniche geofisiche apprese durante il corso è un requisito indispensabile per una valutazione positiva in sede di esame. Autonomia di giudizio Lo studente dovrà dimostrare senso critico in merito alle potenzialità e limiti dei metodi geofisici ed essere in grado di individuare, per un problema presentato alla sua attenzione, le scelte metodologiche più idonee alla soluzione del problema stesso. Il conseguimento di quest obiettivo sarà verificato con una discussione di problematiche specifiche nel corso dell esame orale, ma anche durante l attività progettuale oggetto dell esercitazione in campo. La dimostrazione di tale autonomia di giudizio concorrerà a una valutazione molto positiva in sede di esame. Abilità comunicative Lo studente deve dimostrarsi in grado di comunicare il livello di comprensione di principi e metodi di indagine con chiarezza e proprietà di linguaggio, che non diano adito ad ambiguità o

6 Altro fraintendimenti. Tali capacità saranno verificate sia nel corso dell esame orale che durante la presentazione del lavoro svolto per realizzare il progetto al centro delle esercitazioni in campo. Tale abilità concorrerà a una valutazione molto positiva in sede di esame. Capacità di apprendimento Lo studente deve dimostrarsi in grado di arricchire la comprensione degli argomenti attraverso percorsi di approfondimento individuale che mostrino la sua capacità di realizzare connessioni con gli altri ambiti disciplinari. Tali capacità saranno verificate sia nel corso dell esame orale che nella presentazione fatta dallo studente a conclusione della prova di campo. Questa capacità concorrerà a un ottima valutazione in sede d esame.