Geofisica Applicata

1 Introduzione alla Geofisica Applicata
1.1 Cenni storici
1.2 Concetto di inversione dei dati, metodi diffusivi o propagativi
1.3 Importanza di indagini multi-metodologiche e buona qualit. dei dati
1.4 Pianificare un’esplorazione geofisica
1.5 Struttura del corso

2 Appunti sull’Analisi di Fourier e Applicazioni in Geofisica
2.1 Introduzione
2.2 Proprietà delle funzioni trigonometriche
2.3 Trasformata di Fourier
2.3.1 Proprieta e teoremi base della trasformata di Fourier
2.4 Trattamento dei segnali: sampling rate, range dinamico e windowing
2.5 Alcune semplici applicazioni
2.6 Correlazione e autocorrelazione
2.7 Trasformata 2-D
2.8 Risorse online

3 Geofisica e Codici Computazionali
3.1 Introduzione
3.2 Gestione dei software: Conda
3.2.1 Installazione
3.2.2 SimPEG
3.2.3 Altre librerie Python
3.3 Compilare e lavorare con Python
3.3.1 Gestione degli ambienti
3.4 Python tutorials
3.5 Software aggiuntivo: Geopsy
3.6 Conclusione

4 Problemi inversi in geofisica applicata
4.1 Introduzione: problemi diretti e inversi
4.2 Proprietà fondamentali: ben posto e mal posto
4.3 Modello, dati e tipi di determinazione
4.4 Soluzione con inversa generalizzata
4.4.1 Problema lineare discreto
4.5 Regolarizzazione
4.5.1 Tipi di regolarizzazione
4.5.2 Sistemi sottodeterminati e informazioni a priori
4.5.3 Scelta del parametro di regolarizzazione: il metodo della curva L
4.6 Esempi pratici di inversione
4.7 Risoluzione e matrici di proiezione
4.8 Conclusione

5 Geomagnetismo
5.1 Cenni storici
5.2 Fisica del magnetismo
5.2.1 Leggi fondamentali
5.2.2 Magnetizzazione
5.3 Proprietà magnetiche dei materiali
5.4 Magnetismo delle rocce e magnetizzazione termo-rimanente
5.5 Campo magnetico terrestre
5.6 Prospezioni magnetiche
5.6.1 Unità di misura
5.6.2 Acquisizione dei dati: magnetometri
5.6.3 Analisi e interpretazione dei dati

6 Gravimetria
6.1 Fondamenti teorici
6.1.1 Legge di gravitazione universale
6.1.2 Potenziale gravitazionale
6.1.3 Equazione di Poisson e di Laplace
6.1.4 Effetto della rotazione terrestre: forza centrifuga e forma ellissoidale
6.1.5 Soluzione dell’equazione di Laplace in coordinate sferiche
6.1.6 Interpretazione fisica
6.1.7 Gravità normale e teorema di Clairaut
6.2 Il Geoide
6.2.1 Isostasia
6.2.2 Note interpretative
6.3 Prospezioni gravimetriche
6.3.1 Gravit. totale in coordinate cartesiane
6.3.2 Gravimetri
6.3.3 Pianificazione di un rilievo gravimetrico
6.3.4 Tipologie di mappe gravimetriche: Free-air e Bouger
6.3.5 Correzioni per ottenere anomalie gravimetriche
6.3.6 Note interpretative sulla mappe di anomalia
6.3.7 Elaborazione delle mappe di anomalie gravimetriche
6.3.8 Interpretazione dei dati gravimetrici: modeling diretto ed inverso

7 Metodologie Sismiche: Richiami sulla propagazione delle onde
7.1 Equazione dell’onda e soluzione armonica
7.2 Onde di volume: P e S
7.3 Onde superficiali: Rayleigh e Love
7.4 Attenuazione e fattore di qualità Q
7.5 Raggi sismici e leggi ottiche

8 Sismica a riflessione
8.1 Introduzione e principi generali
8.2 Applicazione del principio di Fermat: derivazione della legge di riflessione
e di rifrazione
8.3 La dromocrona e il Normal Move-Out (NMO)
8.4 Elaborazione dei dati sismici nel settore Oil & Gas
8.5 Risoluzione orizzontale e verticale: zona di Fresnel

9 Sismica a rifrazione
9.1 Principio fisico e angolo critico
9.2 Derivazione della dromocrona
9.3 Determinazione dello spessore del primo strato
9.4 Strati inclinati e velocità apparente
9.5 Tempo di ritardo e più discontinuità
9.6 Tempo di ritardo e più discontinuità
9.7 Risoluzione e casi particolari
9.8 Ricostruzione della morfologia
9.9 Tomografia sismica a rifrazione

10 MASW – Multichannel Analysis of Surface Waves
10.1 Principio di base
.2 Stima sperimentale della curva di dispersione
10.3 Inversione della curva di dispersione
10.4 Limiti e considerazioni pratiche
10.5 Note sull’Analisi ed inversione MASW con Geopsy

11 Effetti di sito e metodo dei rapporti spettrali (HVSR)
11.1 Introduzione: amplificazioni locali e risposta sismica del sito
11.2 Funzione di trasferimento e metodo HVSR (Nakamura, 1989)
11.3 Interpretazione e limiti del metodo HVSR
11.4 Effetti topografici e morfologici
11.5 Applicazioni pratiche
11.6 Note sull’analisi HVSR con Geopsy

12 Geolettrica – Metodo della Resistivita
12.1 Principio fisico: elettrostatica
12.2 Legge di Ohm e resistivit. nel semispazio
12.3 Quadripolo e resistivit. apparente
12.4 Analogia ottica e metodo delle immagini
12.5 Schemi classici di acquisizione
12.6 Profondit. di indagine e distribuzione della corrente nel semispazio
12.7 Elaborazione e inversione dei dati di resistività
12.8 Aspetti pratici e fenomeni di polarizzazione indotta

A Background matematico (sintetico)

Nozioni base di matematica e fisica - un ripasso del necessario background è incluso nel corso

- Le dispense e le slide delle lezioni saranno fornite all'inizio del corso.
il materiale proviene da molteplici sorgenti, tra le quali: Lowrie, Fundamentals of Geophysics, Cambridge, 2002, Kearey et al., An introduction to Geophysical Exploration, Blackwell Publishing, 2002, Telford et al., Applied Geophysics, Cambridge, 1990

Lowrie, Fundamentals of Geophysics, Cambridge, 2002, Kearey et al., An introduction to Geophysical Exploration, Blackwell Publishing, 2002, Telford et al., Applied Geophysics, Cambridge, 1990

Le lezioni teoriche saranno affiancate da lezioni pratiche, in cui gli studenti avranno modo di acquisire data con la strumentazione in dotazione al laboratorio di geofisica ed analizzarli con codici python.

La valutazione delle conoscenze e delle competenze acquisite avverrà mediante un esame orale. Il colloquio verificherà la comprensione dei principi dei metodi geofisici trattati e la capacità di applicarli alla pianificazione delle indagini e all’analisi e interpretazione dei dati, anche attraverso problemi inversi. Saranno valutate la correttezza dei contenuti, la capacità di ragionamento e la chiarezza espositiva.