Embed Size (px)
Citation preview
1
Geofisica Applicataapplicazioni geologico-ambientali
Giorgio CassianiDipartimento di GeoscienzeUniversità di Padova, Italia
2
Testi di riferimento
Introduction to Applied GeophysicsH.R. Burger, A.F. Sheehan, C.H. JonesW.W. Norton & Company; ISBN: 0393926370
An Introduction to Applied and Environmental Geophysics John M, ReynoldsJohn Wiley and Sons Ltd; ISBN: 0471955558
Applied Geophysics W.M. Telford, L.P. Geldart, R.E. Sheriff Cambridge University Press; ISBN: 0521339383
Principles of Applied Geophysics D.S. Parasnis Kluwer Academic Publishers; ISBN: 0412640805
Exploration Seismology R.E. Sheriff , L.P. Geldart Cambridge University Press; ISBN: 0521468264
Environmental and Engeneering Geophysics Sharma Cambridge University Press; ISBN: 0521572401
3
4
5
6
7
8
9
Geofisica Applicata
PARTE 1a
Introduzione: a cosa serve la geofisica
applicata Concetti di analisi del segnale e di inversione Geoelettrica e tomografia elettrica Sismica Metodi a potenziale (gravimetria e
magnetismo) Metodi elettromagnetici GPR
PARTE 2a
Applicazioni ambientali con esempi da
letteratura Esercitazioni
10
La misura geofisica
strumento
dominio di investigazione
G = quantità geofisica misurata
P= parametro geofisico del sottosuolo che condiziona G
G = G(P, F = condizioni forzanti)
11
G = G(P, F)
è il modello diretto
Per esempio:
G = campo gravitazionale, P = densità, F = campo della Terra (gravimetria) (metodo passivo)
G = potenziale elettrico, P = resistività, F = corrente iniettata(geoelettrica)
G = vibrazione del suolo, P = velocità delle onde elastiche, F = sorgente (sismica)
G = campo elettrico, P = velocità delle onde EM, F = impulso elettrico(GPR)
G = campo magnetico, P = suscettibilità magnetica, F = campo della Terra (magnetismo) (metodo passivo)
12
P = G-1(G, F)
deriva la distribuzione di densità da misure gravimetriche
deriva la distribuzione di resistività da misure geoelettriche in CC
deriva la distribuzione di velocità sismica da misure sismiche
deriva la distribuzione di velocità EM da misure GPR
è il modello inverso
Per esempio:
deriva la distribuzione di suscettività da misure magnetiche
13
FISICA
MISURA ED ANALISI IN GEOFISICA APPLICATA
parametrofisico P
segnale G
PROCESSINGINVERSIONE
distribuzionedi P
(stimata)
informazioneper l’utente
MISURA
ANALISI
14
NON UNICITA’ DELLAINTERPRETAZIONE
segnale G
PROCESSINGINVERSIONE
INTERPRETAZIONE
modello concettuale
del sottosuolo 1
modello concettuale
del sottosuolo 2
modello concettuale
del sottosuolo N
segnale NONosservato
modello concettuale
del sottosuolo X
…
15
NON UNICITA’ DELLAINTERPRETAZIONE
talora indeterminatezza matematicamente
talora problemi mal posti molto sensibili a dati con rumore
16
segnale G
PROCESSINGINVERSIONE
INTERPRETAZIONE
modello concettuale
del sottosuolo 1
modello concettuale
del sottosuolo 2
modello concettuale
del sottosuolo N
La scelta si effettuasulla base di informazioni ausiliarie,p.es. sulla geologia
…
NON UNICITA’ DELLAINTERPRETAZIONE
17
segnale G1
PROCESSINGINVERSIONE
INTERPRETAZIONE
modello concettuale
del sottosuolo 1
modello concettuale
del sottosuolo 2
modello concettuale
del sottosuolo n
modello concettuale
del sottosuolo N
segnale G2
PROCESSINGINVERSIONE
INTERPRETAZIONE
……
NON UNICITA’ DELLAINTERPRETAZIONE
18
METODIGEOFISICI
APPLICAZIONI
Geoelettrica
Sismica
Georadar
Metodi EM
Gravimetria
Magnetismo
...
Esplorazione per idrocarburi
Esplorazioni per minerali
Studi ingegneristici
Studi idrogeologici
Identificazione di contaminanti
Studi geologici regionale
Applicazioni forensi
Studi archeologici
...
?
19
METODIGEOFISICI
APPLICAZIONI
La scelta viene fatta in base dei seguenti criteri:
l’obiettivo dell’applicazione deve essere compatibile
con la grandezza fisica misurata
ll metodo deve aver sufficiente risoluzione spaziale
(e temporale) e sufficiente penetrazione
costo
logistica
impatto ambientale
20
L’obiettivo dell’applicazione deve essere compatibile con la grandezza fisica G misurata:
ovvero deve esistere CONTRASTO fra i parametri fisici P in zone diverse, per cui il metodo può identificare la struttura del sottosuolo
“ANOMALIE”
21
L’obiettivo dell’applicazione deve essere compatibile con la grandezza fisica misurata:
deve esistere contrasto in zone diverse, per cui il metodo può identificare la struttura o le caratteristiche del sottosuolo
modello geofisico
modello geologico
mondo reale
22
PROPRIETA’ FISICHE
sismica: moduli elastici e densità
gravimetria: densità
metodi magnetici: suscettività e magn. permanente
geoelettrica: conduttività elettrica
metodi elettromagnetici: conduttività elettrica
polarizzazione indotta: conduttività elettrica complessa
potenziale spontaneo: conduttività elettrica e sorgenti
ground penetrating radar: costante dielettrica
23
Inoltre il metodo prescelto deve avere sufficiente
risoluzione spaziale e sufficiente penetrazione.
risoluzione verticale
risoluzione orizzontale max
penetrazione
24
la logistica:
facilità di accesso
trasporto di equipaggiamento
tempo atmosferico e stagione
permessi di passaggio/accesso
permessi operativi
pianificazione del survey:
geometria
campionamento spazio/tempo
progettazione sulla base delle “anomalie” attese
presentazione dei risultati (linee, mappe, sezioni, 3D)
25
Il campionamento spaziale e temporale
26
INTERPOLAZIONE DI DATI SPARSI ED ESTRAPOLAZIONE
27
RUMORE GEOFISICO
Il rapporto segnale/rumore
28
RUMORE GEOFISICO
Rumore coerente
(deterministico)
e
Rumore incoerente
(stocastico)
29
Per tutti i METODI:
Principi fisici (grandezze misurate)
Risoluzione, profondità, punti di forza e limitazioni
Acquisizione dati
Processing dati ed inversione
Interpretazione
Esempi di applicazione
Riferimenti bibliografici
