geology for energy resources

Conoscenze di concetti della Geochimica applicata all'esplorazione delle risorse naturali, ai problemi ambientali e ai processi di generazione, maturazione, alterazione e migrazione degli idrocarburi. Applicazione delle conoscenze all'elaborazione e all'interpretazione dei dati geochimici

Nozioni di base per quanto attiene ai concetti della Geochimica applicata alla prospezione delle risorse naturali, ai problemi ambientali e ai processi di generazione, maturazione e alterazione degli idrocarburi. Metodologie e tecniche analitico-strumentali. Metodologie di interpretazione dei dati geochimici.

Inglese B2 Conoscenza della lingua inglese: indispensabile. Matematica e statistica di base: importante - Nozioni base della geochimica delle soluzioni acquose: utile Nozioni base della geochimica dei gas: utile Nozioni base della geochimica degli isotopi

Le lezioni si svolgeranno con modalità di lezione frontale per gran parte degli argomenti trattatati ad eccezione di esercitazioni pratiche sui metodi di rappresentazione e mappatura dei dati geologico-geochimici

1) Aspetti generali della geochimica. - Definizione di sfere e cicli geochimici. - Distribuzione degli elementi chimici nelle varie sfere geochimiche. - Principi della geochimica isotopica degli isotopi stabili 2) Prospezione geochimica. - Principi fondamentali della prospezione geochimica. - Mobilità degli elementi a condizioni di elevata P-T ed in ambiente superficiale. - Dispersione meccanica e alterazione chimica in ambiente primario e secondario; associazioni geochimiche. - Definizione di tenore di fondo, anomalia e soglia di anomalia. - Esempi di prospezione geochimica. 3) Metodologie per la prospezione geochimica - Approcci alla prospezione. - Metodi per il campionamento delle acque e dei gas. - Metodi analitici per la determinazione della composizione chimica ed isotopica delle acque. - Metodi per l'analisi chimica ed isotopica dei gas. - Metodologie per la rappresentazione e lo studio dei dati composizionali 4) Geochimica dei composti organici - Tipologie e nomenclatura dei composti organici - I composti organici del petrolio - Diagenesi, Metanogenesi, catagenesi - Isotopi del carbonio nell’evoluzione del kerogene - Origine abiogenica dei composti organici: processi principali - Natural Gas Seepage, il degassamento dei composti organici: processi, metodologie di indagine/misurazione, casi di studio. - Geochimica dei gas seepage per la valutazione del petroleum system. - Comportamento ed impatto dei composti organici sull’ambiente (suolo, acqua e aria) 5) Geochimica delle acque - il ciclo dell’acqua, dalla pioggia alle acque di falda: principali processi geochimici. - il ciclo dell'acqua e gli isotopi stabili: applicazioni ambientali ed idrogeologiche dello studio degli isotopi dell'acqua. - Applicazione degli isotopi stabili del carbonio agli studi ambientali e di prospezione. - processi di interazione acqua-roccia-gas. 6) Aspetti geochimici dei processi di cattura, utilizzo e stoccaggio geologico di CO2 - proprietà e comportamento della CO2 nel sottosuolo - principali metodi di sequestro nei reservoirs geologici - meccanismi e cinetiche delle reazioni di carbonatazione - processi di acidificazione e contaminazione delle acque di falda dovuti alla fuga di CO2

La valutazione consiste in una prova scritta alla fine del corso (test con domande a risposta multipla) e un esame orale per la verifica dell' apprendimento dei concetti principali affrontati durante il corso con le loro applicazioni Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Il materiale didattico di riferimento è costituito dalle dispense del docente e dai seguenti libri di testo: 1) Natural Gas Seepage, The Earth’s Hydrocarbon Degassing, Authors: Etiope, Giuseppe. Springer ISBN 978-3-319-14600-3 ISBN 978-3-319- 14601-0 (eBook) DOI 10.1007/978-3-319-14601-0 2) Petroleum Formation and Occurrence: A New Approach to Oil and Gas Exploration. Autori: B. P. Tissot D. H. Welte. Springer-Verlag. ISBN-13:978- 3-642-96448-0 e-ISBN-13:978-3-642-96446-6 DOT: 1 0.1 007/978-3-642-96446-6 3) Negative Emissions Technologies and Reliable Sequestration: A Research Agenda (2019). AA. VV. Accessibile all'indirizzo: https://nap.nationalacademies.org/catalog/25259/negative-emissionstechnologies- and-reliable-sequestration-a-research-agenda

L'insegnamento rappresenta un'introduzione e successivo approfondimento ad alcune tematiche trattate nei corsi di geofisica di base ed esamina aspetti teorici e tecnico/pratici utili ad una corretta gestione, analisi e visualizzazione dei dati geofisici. L'obiettivo principale consiste nel fornire agli studenti le basi sull'acquisizione ed il trattamento di dati geofisici che consentano un'interpretazione consapevole finalizzata ad una corretta ricostruzione di modelli geologici del sottosuolo. Le principali conoscenze acquisite saranno: - conoscenza teoriche e pratiche generali sulle principali tecniche geofisiche. - conoscenze di base e specifiche su metodi sismici (in particolare sismica a riflessione), elettrici (in particolare tomografia elettrica) elettromagnetici (in particolare Ground Penetrating Radar). - conoscenze di base sul calcolo ed uso di attributi sismici. Le principali abilità saranno: - capacità di pianificazione di una campagna geofisica, identificazione dell’obbiettivo e del metodo, selezione del corretto intervallo tra stazioni di misura, riconoscimento delle fonti di disturbo, analisi ed elaborazione dei dati, valutazione critica dei metodi e delle procedure utilizzate, integrazione di diversi metodi e dati, anche geologici. - conoscenza delle principali caratteristiche di strumenti geofisici e dei principali parametri necessari ad una corretta acquisizione di dati geofisici. - conoscenza delle caratteristiche generali di programmi, algoritmi e parametri necessari ad una corretta elaborazione dei dati. - conoscenza degli strumenti di base per un'accurata interpretazione di dati geofisici.

Metodi geofisici per lo studio del sottosuolo e loro applicabilità. Pianificazione di una campagna geofisica. Concetti generali di acquisizione, analisi, elaborazione ed interpretazione di dati geofisici. Principi dei metodi di prospezione geofisici: teorie di base, parametri misurabili e campi di applicazione, esempi di applicazione dei metodi geofisici nelle geoscienze e loro integrazione. Metodi Sismici, Elettrici ed Elettromagnetici. Obiettivi formativi: conoscenza teorico e pratica di base dei metodi sopra descritti e capacità di sviluppo ed applicazione in ambito di ricerca e professionale.

Al fine di comprendere e saper applicare la maggior parte delle tecniche descritte nell'insegnamento è necessario avere sostenuto con successo gli esami di Fisica (indispensabile), Matematica (indispensabile) e Fisica Terrestre (molto raccomandato). La conoscenza di questi concetti rappresenta un prerequisito indispensabile per lo studente che voglia seguire il corso con profitto. Nello specifico: Concetti generali della Geofisica: proprietà fisiche, anomalia geofisica, principi di inversione ed integrazione dati, analisi di segnali geofisici. Elementi di sismologia: onde acustiche ed elastiche, tipologie di onde sismiche, propagazione, contrasti di impedenza. Sismica attiva e passiva: Principi generali della sismica a rifrazione, a riflessione, onde di superficie. Conoscenza teorica di base su gravimetria e magnetismo ed elettromagnetismo, uso in studi geologici.

Il corso è organizzato in: - lezioni teoriche frontali in aula su tutti gli argomenti del corso; - esercitazioni pratiche manuali ed al computer in laboratorio per l'analisi e il trattamento di dati geofisici (sismica a riflessione, e georadar e tomografia elettrica); agli studenti verranno forniti dati, programmi e presentazioni per ulteriori esercitazioni individuali; - esercitazione pratica in campagna per acquisizione dati geofisici. - seminari e gruppi di lavoro

Introduzione: Introduzione ai concetti fondamentali della geofisica, panoramica sulle tecniche geofisiche, definizione di sensitività e risoluzione ed applicabilità dei metodi. Potenzialità dei metodi geofisici nei diversi settori d’esplorazione e alle relative limitazioni. Pianificazione di una campagna geofisica: identificazione dell’obbiettivo, selezione degli intervalli di misura e dei parametri, individuazione di fonti di rumore, strumenti di base per l’analisi dei dati in campo ed in laboratorio, principi di analisi del segnale e trattamento dati (analisi spettrale, filtraggio, convoluzione e cross-correlazione), conversione A/D, cenni di inversione di dati geofisici e modellazione diretta con creazione di dati sintetici mediante software specifici. Introduzione al processing in diversi domini di elaborazione (tempo, frequenza e numeri d’onda). Sismologia applicata e metodi sismici: Cenni ai principi fisici e richiami teorici, onde elastiche e sismiche, tipi di onde e relativi metodi, propagazione, rifrazione, riflessione, diffrazione, velocità, attenuazione, sorgenti sismiche, individuazione e registrazione delle onde sismiche, modello convolutivo, metodi sismici a riflessione, rifrazione, analisi di onde di superficie attivi e passivi; acquisizione, elaborazione ed analisi delle forme d’onda, formato dati (SEG-Y), tipi e metodi di calcolo di velocità per le varie tecniche, conversione in profondità e principi di migrazione, principi di interpretazione sismica, attributi sismici, potenzialità e limiti dei metodi. Metodi Elettromagnetici: Introduzione sui principi fisici dell’elettromagnetismo, onde elettromagnetiche e comportamento elettromagnetico dei materiali, Ground Penetrating Radar (GPR), strumentazione e configurazione antenne, dati a copertura singola e a copertura multipla, antenne singole ed array di antenne, acquisizione, elaborazione dati e tecniche interpretative di dati 2D e 3D, parallelismo con la sismica a riflessione, campi di applicazione e limitazioni, casi di studio ed esempi. Attività pratiche di elaborazione dati con codici commerciali e liberi. Metodi elettrici: Introduzione e fondamentali, resistività di rocce e minerali, flusso di corrente nel sottosuolo, configurazioni elettrodiche e strumentazione, interpretazione di dati di resistività, sondaggi elettrici verticali, pseudo-sezioni e tomografia elettrica (ERT), limitazioni ed applicazioni.

L'esame prevederà la verifica dell'apprendimento di concetti teorici ed aspetti pratici relativi al trattamento di dati geofisici, finalizzati ad una corretta interpretazione del sottosuolo. L'esame si svolgerà in presenza in aula, mediante una prova orale della durata non superiore ad un'ora, con domande comprendenti anche brevi esercizi a carattere computazionale. L'esame mira a verificare la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche e metodologiche riportate nel programma del corso (acquisizione, elaborazione di dati geofisici), a verificare la capacità di comprensione dei problemi proponendo una risposta ragionata ed in autonomia, il pensiero critico, nonché ad applicare le competenze acquisite. Il punteggio finale sarà calcolato sulla base delle risposte corrette fornite rispetto a tutte le domande proposte. Si raccomanda vivamente di frequentare il ciclo delle lezioni evitando assenze e di sostenere l’esame nel primo appello utile dopo che le lezioni medesime siano terminate. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

• Slides fornite dal docente in Unistudium. Kearey, P., Brooks M., Hill, I., 2002. An Introduction to Geophysical Exploration. Blackwell Science. Burger, R. H., Sheehan, A. F., Jones, C., H., 2024. Introduction to Applied Geophysics – Exploring the Shallow Sub Surface. Cambridge University Press. Jol., H., M., 2009. Ground Penetrating Radar Theory and Applications. Elsevier. Wilson, C. R., 2021. Essentials of Geophysical Data Processing, Cambridge University Press - Yilmaz, O., 2001. Seismic Data Analysis: Processing, Inversion, and Interpretation of Seismic Data (two volumes). Society of Exploration Geophysicists. - Chopra, S. and Marfurt, K. J., 2007. Seismic Attributes for Prospect Identification and Reservoir Characterization. Society of Exploration Geophysicists. - Ashcroft, W., 2011. A Petroleum Geologist’s Guide to seismic reflection. Wiley, Blackwell, Oxford. - Maidinsar, A., 2014. A Guide Book: Sub-surface Data Management For Data Managers (Oil&Gas Sector). Xlibris LLC. - Young, R. A., 2004. A Lab Manual of Seismic Reflection Processing. EAGE Publications.

I contenuti del corso sono fondamentali per la gestione dei dati territoriali in ambito digitale in particolare per una corretta archiviazione, visualizzazione e analisi delle informazioni territoriali. Le principali conoscenze acquisite sono: 1) la capacità di modellizzare i fenomeni naturali e antropici in ambito digitale, 2) la capacità di organizzare dati eterogenei in natura semantica, formato e scala in Data Base Relazionali, 3) la capacità di creare nuove informazioni attraverso operazioni di analisi spaziale in formato raster e vettoriale. Le abilità fondamentali (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno: 1) la capacità di gestire in formato digitale i dati territoriali, 2) la comprensione dei fenomeni territoriali utilizzando le proprietà topologiche degli stessi, 3) la capacità di restituire in output documenti di sintesi di un progetto GIS.

G.I.S: definizione e funzionalità. Data Base Relazionali. I Sistemi di Riferimento Cartografici. Struttura dei dati: vettoriale e raster, semplice e complessa. Analisi spaziale in ambiente raster e vettoriale. La modellazione 3D. Piattaforme web e dati. Telerilevamento e GIS.

Non è richiesto nessun prerequisito.

Il corso è organizzato nel seguente modo: - lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti del corso; - applicazione delle nozioni teoriche su Personal Computer - creazione autonoma di un progetto GIS nelle sue fasi fondamentali: acquisizione e preelaborazione, analisi e management dei dati in uscita.

1. DEFINIZIONI E CONCETTI GENERALI - Introduzione al corso. - Cartografia tradizionale e cartografia numerica. - Introduzione ai GIS. Componenti e funzionalità dei GIS. La struttura dei dati nei GIS. Vantaggi e diffusioni dei sistemi GIS. - Fasi di acquisizione di un progetto: Pre-elaborazione, Analisi; Output e Management. - Introduzione ai software commerciali e open source. Sistemi di riferimento e georeferenziazione - La modellazione della superficie terrestre: ellissoide e geoide. - I Sistemi di Riferimento (proiezioni e datum). - Modalità di riconoscimento dei SdR più utilizzati in Italia nei dati in ambiente GIS - Georeferenziazione e proiezione dati. 2. DATI E STRUTTURE Dati e DataBase - Dati alfanumerici nei GIS. Tipologie di database - I Data Base Relazionali. - Operazioni tra DBR: link e join tra tabelle, interrogazioni spaziali, aspaziali e miste. -I Geo DB. Struttura vettoriale: - Definizione di Modello di Dati. - La struttura vettoriale: definizione e caratteristiche principali. Le primitive geometriche vettoriali semplici: punto, linea, area. - Entità vettoriali complesse (Regioni, Network, TIN). - Creazione e gestione di dati vettoriali Struttura raster: - La struttura raster: definizione e caratteristiche principali. Tipi di dati raster. - Forme di memorizzazione e algoritmi di compressione. - I Digital Elevation Model: modalità di acquisizione dei dati altimetrici, interpolazione, elaborazione, visualizzazione, usi e applicazioni. - Differenze e sinergie delle strutture raster e vettoriale. 3. ANALISI SPAZIALE In ambiente vettoriale: - I principi di Overlay. Unione, Identità, Intersezione, Dissolvenza, Clipping, Buffering. - Geoprocessing. In ambiente raster: Generazione dei dataset relativi agli attributi topografici utili per lo studio fisico del territorio Modelli di analisi spaziale. Principi di algebra Booleana. Riclassificazioni. Aggregazioni. Analisi di rete. Visualizzazione e Analisi in 3D. I modelli idrologici da DEM - Ricostruzione del sistema bacino idrologico - rete idrografica superficiale. 4. L'ANALISI STATISTICA IN AMBIENTE GIS Creazione di un dataset della suscettibilità da frana per iper un'area test. 5. IL TELERILEVAMENTO Principi e metodi. Le principali missioni satellitari e i prodotti derivati. Analisi di immagine: le basi. 6. VISUALIZZAZIONE E RESTITUZIONE DEI DATI La percezione degli elementi cartografici. Visualizzazione dei dati. Restituzione su supporto cartaceo. La direttiva INSPIRE e il problema della reperibilità dei dati in Italia.

L'esame prevede una prova orale su concetti teorici del corso. La conoscenza di tali contenuti non è vincolata a un particolare tipo di software GIS. Tuttavia un PC sarà a disposizione dello studente per chiarire meglio alcuni concetti (se necessario). La durata della prova è di massimo 30 minuti. La prova è finalizzata a verificare la capacità dello studente di applicare le conoscenze teoriche acquisite su casi reali visualizzabili su pc. Lo prova orale consentirà inoltre dì verificare la capacità di comunicazione dell'allievo con proprietà di linguaggio e organizzazione autonoma dell'esposizione sugli stessi argomenti a contenuto teorico

Casagrande L., Frigeri A., Furieri A., Marchesini A., Neteler M. (2020) - Gis Open Source: GRASS GIS, Quantum GIS and SpatiaLite. Dario Flaccovio Ed.

Al termine del corso, gli studenti dovrebbero avere una visione complessiva dei processi tettonici globali, che consenta loro di inquadrare e comprendere in particolare: - la formazione dei bacini sedimentari nei diversi contesti geodinamici; - i principali meccanismi di subsidenza, in relazione alle caratteristiche reologiche della litosfera e del mantello; - i principali fattori di pericolosità ambientale di origine naturale, e come l’attività umana possa influenzarli.

La tettonica delle placche è la teoria generale, unificante, in cui si inquadrano tutti i fenomeni e i processi geologici. Il corso si incentra sui processi tettonici a scala globale, e sui loro riflessi sulla nascita e l’evoluzione dei bacini sedimentari e sui processi geologici, che costituiscono i maggiori fattori di pericolosità, anche in relazione ai cambiamenti globali in atto.

Basi di Geologia e Geofisica, normalmente acquisite durante un corso di laurea di primo livello in Scienze Geologiche.

Lezioni frontali, alternate con discussioni in classe sugli argomenti più rilevanti del corso.

1. Introduzione alla tettonica delle placche. a- la teoria della tettonica delle placche b- morfologia superficiale e struttura interna del pianeta terra c- reologia della litosfera e del mantello d- cinematica e dinamica delle placche 2. Limiti di placca divergenti a- Evoluzione die limiti di placca divergenti b- Bacini sedimentari legati a limiti di placca divergenti 3. Limiti di placca trasformi a- Zone di frattura oceaniche b- Trasformi continentali c- Bacini di pull-apart 4. Limiti di placca convergenti a- Evoluzione dei limiti di placca convergenti b- Sistemi di subduzione c- Orogeni collisionali e non-collisionali 5. Rassegna sui bacini sedimentari e sulle associazioni tettoniche a- Prismi di accrezione b- Edifici a pieghe e sovrascorrimenti c- Bacini di avampaese d- Edifici a pieghe e sovrascorrimenti di acqua profonda 6. L’Appennino settentrionale a- Struttura della crosta e del mantello b- Evoluzione tettonica c- Stile deformativo d- Tettonica attiva e sismicità 7. Considerazioni finali a- Tettonica globale e bacini sedimentari b- Terremoti e tettonica globale, con note sulla sismicità antropogenica.

L’esame finale consiste in un test a risposta multipla (o in un esame orale se l'esame scritto non è fattibile). Le discussioni tematiche aperte, durante il corso, permetteranno una valutazione continua del livello di partecipazione della classe, e consentiranno al docente di prendere coscienza dei fattori di eterogeneità nella preparazione di base dei singoli studenti, guidandolo a spiegazioni integrative di aspetti legati alle materie di base, geologiche e geofisiche.

Kearey P., Klepeis K.A., Vine F.J. - Global Tectonics – Wiley-Blackwell (III edition). Further texts: Nick Rogers (Ed.) – (An Introduction to) Our Dynamic Planet – Cambridge University Press Fowler C.M.R. – The Solid Earth – an Introduction to Global Geophysics (IIEdition) Davis G.H., Reynolds S.J., & Kluth C. - Structural geology of Rocks and Regions - John Wiley & Sons. (3rd Edition, 2011).

Attraverso l'acquisizione di conoscenze approfondite sui metodi di stratigrafia integrata, lo studente acquisirà l'abilità di applicare i principi della stratigrafia anche nell’ambito dello sfruttamento delle risorse del sottosuolo (in particolare esplorazione petrolifera). Conoscenze teoriche e pratiche dei concetti fondamentali di stratigrafia, paleobiologia, paleoecologia, paleobiogeografia, biostratigrafia e paleogeografia. Le principali conoscenze acquisite saranno: - saper leggere e ordinare delle successioni stratigrafiche; - saper interpretare le successioni stratigrafiche in termini di ricostruzioni paleogeografiche; - riuscire ad inquadrare i dati stratigrafici nel contesto sedimentologico, tettonico e geodinamico,

Concetti di stratigrafia generale; Litostratigrafia; Magnetostratigrafia; Biostratigrafia; Chemiostratigrafia; Cronostratigrafia e geocronologia; Ciclostratigrafia astronomica; Stratigrafia sequenziale; Ricostruzioni paleogeografiche.

Si ritengono utili al fine di recepire al meglio le tematiche relative alla stratigrafia integrata i seguenti prerequisiti: - preparazione di base su temi di geologia generale - conoscenza delle rocce sedimentarie (classificazione); - conoscenza sui principi basilari della stratigrafia; - conoscenza sui principi basilari della paleontologia; - conoscenza sui principi basilari della sedimentologia; I suddetti prerequisiti sono importanti sia per gli studenti frequentanti che per i non frequentanti.

Sono previste sia lezioni teoriche sia esercizi pratici organizzati nel modo seguente: - lezioni frontali su tutti gli argomenti del programma. - Seminari e gruppi di lavoro. - A fine corso sono previste escursioni interdisciplinari di terreno.

• Concetti di stratigrafia generale - Il concetto del tempo in stratigrafia; la cronologia geologica (relativa e assoluta) e la successione temporale degli eventi; la scala cronostratigrafica standard; calibrazione delle scale. Confronti tra le scale stratigrafiche in successioni continentali e marine; - Unità stratigrafiche tradizionali (definizioni e principi base): leggi di sovrapposizione, di originaria orizzontalità, di continuità laterale, di successione biotica, il Codice Stratigrafico. - Ciclicità nelle successioni sedimentarie - Litostratigrafia - Magnetostratigrafia - Biostratigrafia - Chemiostratigrafia - Cronostratigrafia e geocronologia - Ciclostratigrafia astronomica - Stratigrafia sequenziale - Ricostruzioni paleogeografiche: Fasi dell’analisi paleogeografica e Fase interpretativa.

Prova scritta: consiste nella soluzione di tests a risposta multipla e prove pratico-grafiche. Il numero di quesiti varia fra 15 e 30 in base alla difficoltà delle domande. La prova ha una durata non superiore a 80 minuti. L'obiettivo della prova è quello di verificare le conoscenze acquisite sui contenuti del corso al fine di accertare che lo studente abbia apprese i metodi di stratigrafia integrata e le sue principali applicazioni. A completamento della valutazione è prevista la discussione di un caso studio da svolgere individualmente o in piccoli gruppi (massimo tre studenti) su un tema individuato dal docente. La prova consiste nel discutere le caratteristiche stratigrafiche di una data area geologica e le eventuali implicazioni per l'esplorazione del sottosuolo. La discussione può avvalersi di circa 10 slides e prevedere la richiesta di approfondimenti e chiarimenti da parte dei membri della commissione esaminatrice. Il fine principale di tale prova orale è quello di accertare le capacità cognitive e comprensive dello studente, la capacità di applicare le competenze acquisite, l'attitudine all'esposizione orale e alla sintesi. Sono previste due prove di esonero in itinere. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Dispense e articoli distribuiti durante il corso. Libri di testo: Miall A.D., 1997, The geology of stratigraphic sequences, Springer Verlag. Wilgus et al., 1988. Sea-level changes: an integrated approach. S.E.P.M. Spec. Publ. 42. Emery D., Myers K., 2009, Sequence Stratigraphy. Wiley ¸ Koutsoukos E.A., 2005. Applied stratigraphy. Springer Netherlands. Richard C. Selley (2000)- Applied Sedimentology, Second Edition . Academic press. Miall A. (2016), Stratigraphy a Modern Synthesis. Elsevier.

L’obiettivo principale dell’insegnamento consiste nel fornire gli strumenti matematici essenziali per analizzare, modellare ed interpretare i dati in ambito geologico. Le principali conoscenze acquisite saranno: - conoscenza delle basi statistiche per analizzare ed interpretare il dato geologico; - conoscenza dei concetti di misura, errore, precisione ed accuratezza; - conoscenza dei concetti di serie spaziale e temporale; - conoscenza delle basi teoriche e pratiche dei metodi di interpolazione e regressione; - conoscenza delle basi teoriche e pratiche di calcolo numerico applicato a problemi geologici; - conoscenza di base del linguaggio di programmazione Python per scopi geologici.

E' prevista un'attività iniziale di ripasso e allineamento su derivate parziali, integrali, studio di funzioni, vettori e matrici. * Nozioni di base di statistica descrittiva, inferenza, geostatistica e applicazioni; * Trattamento, affidabilità dei dati e applicazioni; * Serie temporali, serie spaziali e applicazioni; * Metodi di interpolazione e regressione; * Elementi di calcolo numerico e applicazioni. Per tutti i contenuti sono previsti esercizi, basati su casi di studio geologici nelle diverse discipline delle Scienze della Terra, da svolgere in aula con gli studenti e in autonomia utilizzando il linguaggio di programmazione Python.

E' utile la conoscenza dei concetti base di matematica

Lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche

E' prevista un'attività iniziale di ripasso e allineamento su derivate parziali, integrali, studio di funzioni, vettori e matrici. Nozioni di base di statistica descrittiva, inferenza, geostatistica e applicazioni * Concetto di popolazione e di campione, media, moda e mediana, varianza e deviazione standard; * distribuzioni di frequenza (istogramma di frequenza di una serie di dati, distribuzione normale, log-normale, esponenziale negativa, significato dei parametri descrittivi nelle distribuzioni di frequenza); * concetto di probabilità, distribuzioni di frequenza; Trattamento, affidabilità dei dati e applicazioni * elementi di teoria degli errori, del campionamento, e rappresentatività dei campioni; * tecniche di rappresentazione grafica dei dati. Serie temporali, serie spaziali e applicazioni * Introduzione ai diversi approcci di studio delle serie temporali (classico, stocastico); * concetti di base (serie stazionarie e non stazionarie, persistenti e antipersistenti, etc...); * correlazione e autocorrelazione; Metodi di interpolazione e regressione * Analisi della regressione (covarianza e correlazione, coefficiente di correlazione; regressione lineare e non lineare). Elementi di calcolo numerico e applicazioni * risoluzione di sistemi lineari; * cenni di approssimazione ai minimi quadrati (minimi quadrati in problemi di approssimazione di dati); * introduzione alla soluzione numerica di equazioni differenziali. Esempi di applicazioni includono: log stratigrafici, successioni sedimentarie, profili topografici, serie composizionali, serie idrologiche, serie climatiche, serie di eventi (i.e. sismi, eruzioni vulcaniche, dissesti), interpolazione di dati geochimici e attributi topografici, analisi di immagini da satellite, di affioramenti, sezioni sottili e segmentazione degli oggetti, modellazione numerica di acquiferi e movimenti franosi, etc . Per tutti i contenuti sono previsti esercizi, basati su casi di studio geologici nelle diverse discipline delle Scienze della Terra, da svolgere in aula con gli studenti e in autonomia utilizzando il linguaggio di programmazione Python.

La valutazione è determinata dal superamento di una o più prove scritte, mirate a verificare l’acquisizione di conoscenze e competenze come riportato dal sistema dei descrittori europei (Descrittori di Dublino) per le lauree specialistiche. Nel dettaglio, gli studenti dovranno saper dimostrare di poter elaborare e/o applicare idee originali, risolvere problemi in ambiti nuovi o non familiari, integrare le conoscenze, gestire la complessità, formulare giudizi anche con dati incompleti, comunicare conclusioni e conoscenze a interlocutori specialisti e non specialisti, studiare in un modo ampiamente auto-gestito o autonomo. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Measurements and their Uncertainties - Huges and Hase - Oxdord University Press Introductory Statistics - S.M. Ross - Academic Press An Introduction to Error Analysis - J.R. Taylor - University Science Books Programming for Computations - Python - S.Linge and H.P. Langtangen - Springer

Il corso fornisce gli strumenti per comprendere i processi geologici che modellano i corpi planetari, con particolare attenzione all’interpretazione dei dati provenienti da missioni spaziali e all’approccio della geologia comparata tra la Terra e gli altri pianeti e satelliti del Sistema Solare. Gli studenti acquisiranno competenze nella lettura critica della letteratura scientifica e nell’analisi dei dati geologici planetari.

Il corso approfondisce la geologia dei corpi del Sistema Solare attraverso l’analisi comparata dei dati raccolti da missioni spaziali, con un focus sui processi che modellano la superficie e l’interno di pianeti e satelliti. Verranno esaminate in dettaglio le caratteristiche geologiche di Mercurio, Venere, Marte, la Luna, i giganti gassosi e alcuni corpi minori, integrando osservazioni orbitali, dati in situ e risultati sperimentali.

Introduzione alla Planetologia o possedere conoscenze equivalenti

Lezioni frontali

• Introduzione alla geologia comparata planetaria - Metodi di analisi dei dati da missioni spaziali - Mercurio e la geologia dei pianeti terrestri - Venere: tettonica e vulcanismo - Marte: acqua e ricerca della vita - Geologia lunare - Giove e i suoi satelliti - Corpi minori - Vita nel Sistema Solare - Esopianeti

Esame orale

Materiale fornito dalla docente disponibile su Unistudium

Questo corso mira a sviluppare la conoscenza dei concetti fondamentali geologici e petrofisici e applicare questa conoscenza per comprendere la geologia del serbatoio.

L’obiettivo del corso è fornire ai partecipanti una conoscenza di base sulla natura e le caratteristiche principali di un giacimento di idrocarburi e sulle relative tecniche di studio e di coltivazione.

Al fine di comprendere e saper applicare con profitto le tecniche descritte nell’insegnamento e’ molto importante che lo studente debba conoscere i concetti di base della sedimentologia, della geologia strutturale e della geofisica applicata.

ll corso e organizzato in lezioni frontali e in lezioni pratiche su software Petrel Il corso è organizzato in due sessioni, una teorica e la seconda pratica. La prima sezione può essere suddivisa in quattro moduli. Modulo 1: Introduzione al giacimento Modulo 2: Dati e loro integrazione Modulo 3: modellazione geologica, obiettivi e flusso di lavoro Modulo 4: calcolo dei volumi di idrocarburi in posto, giacimenti fratturati e trasferimento del modello al simulatore di flusso. La seconda sezione frequentata dagli studenti consiste in un esercizio pratico di modelling su un dataset sintetico utilizzando la suite Petrel, con l'aiuto di colleghi esperti di modellazione.

Sezione teorica Modulo 1: Introduzione allo sviluppo di un giacimento • Introduzione: definizioni di giacimento, trappola; flussi di lavoro di geomodelling, tipologie di reservoir, fluidi, meccanismo di produzione, • Le fasi di vita di un giacimento: attività, durata, impatti economici • Lo sviluppo di un giacimento • Gestione della produzione di un campo • Studi di giacimento nelle diverse fasi di vita Modulo 2: Dati e loro integrazione • Dati statici e dinamici, caratteristiche, vantaggi e limitazioni nell'integrazione di dati provenienti da fonti, e domini diversi e con differenti scale • pillole di interpretazione sismica: dati sismici (faglie, orizzonti, picking, pozzo e sua correlazione con l dato sismico), calibrazione delle superfici, corrispondenza delle strutture sismiche e geologiche) • log, interpretazione, core e analisi dei log e delle carote • prove di produzione • altri tipi di dati Modulo 3: modellazione geologica, obiettivi e flusso di lavoro • Costruzione del modello geometrico 3D del giacimento: tipi di griglie/metodi di gridding, depo-space, pillar, grid-less. Modellazione delle faglie, pillar gridding. Modellazione delle superfici in un frame stratigrafico. Modellazione di zone con isocore, e layring fine. • Distribuzione nel modello 3D di facies e parametri petrofisici: approccio di modellazione gerarchica con facies e proprietà “per facies”. Facies da cut-off analysis, da clustering di logs geofisici e di curve petroelastiche. Rock types e facies. Facies petroelastica e caratterizzazione sismica. Riepilogo delle proprietà continue: porosità, permeabilità, saturazioni, pressione capillare e modellazione della saturazione mediante J-functions. Scale-up di log/curve. Tecniche geostatistiche per proprietà continue (phie, net to gross, phie net, permeabilità, saturazione (seq. gauss. simulation) e facies (Sequential indicator simulation, TGS, PGS, MPS, con condizionamento sismico). Case history: modellazione del giacimento mediante MPS integrando dato sismico e traing images da modello deposizionale; scenari per l'analisi del rischio. Modulo 4: calcolo dei volumi di idrocarburi in posto, giacimenti fratturati e trasferimento del modello al simulatore di flusso • Concetti di base di "reservoir fratturato (joint, faglie, ..., campi di stress, .. ), rilevamento di fratture su carota, log e sismica. Modellazione del campo di frattura, effective media, DFN. • Pillole di ingegneria dei giacimenti (Modello dinamico e match della storia produttiva del campo). Sezione pratica • Introduzione al caso studio. • Analisi dei dati disponibili. • Correlazione tra pozzi e definizione del layering stratifico e dei contatti tra fluidi (Make Horizon and Make Zone, fine layering). • Modellazione della struttura e della geometria interna del campo: pillar gridding. Identificazione di contatti e compartimenti. • Distribuzione delle proprietà: scale up (porosità, NTG, .). Facies e distribuzione delle proprietà. • Calcolo dei volumi di idrocarburi in posto: volumetrie con incertezza del contatto.

Le prove di valutazione di fine corso sono scritte e sono organizzate come da calendario degli esami. La prova ha una durata non superiore ai 120 minuti ed è finalizzata a verificare la capacità di applicare correttamente le conoscenze teoriche e la capacità di comprensione delle problematiche proposte.

Advances in Reservoir Geology : Author: Ashton, (Geological Society Special Publication, 69) Petroleum Geoscience: Authors: Gluyas J. & Swarbrick R. (2004) Publisher: Blackwell Publishing, 359 p.

• Comprendere i Principi di Base della Geologia Strutturale: Acquisire una solida conoscenza delle strutture geologiche, dei processi deformativi e delle forze tettoniche che modellano la crosta terrestre. - Sviluppare Abilità Pratiche e Analitiche: Imparare a utilizzare strumenti e tecniche per l'analisi delle strutture geologiche, inclusi metodi di rilevamento in campo e tecniche di analisi di laboratorio. - Interpretare Dati Geologici: Essere in grado di raccogliere, interpretare e presentare dati geologici in modo chiaro e conciso, utilizzando software e tecniche di modellazione appropriate.

Descrizione, classificazione e interpretazione di strutture geologiche come faglie, pieghe, foliazioni, lineazioni, zone di taglio, indicatori cinematici e relazioni tra tali strutture e fenomeni tettonici come la formazione di montagne compressive e la formazione di bacini estensionali. Visualizzazione e calcolo delle unità rocciose piegate e fagliate, in particolare come queste appaiono sulle carte geologiche e sulle sezioni trasversali. Raccolta e interpretazione dei dati provenienti da aree vicino all'Appennino. Attività sul campo.

Conoscenze di base di geologia, quali riconoscimento rocce e stratimetria

Lezioni frontali ed esercitazioni in laboratorio e sul campo

Week 1: Introduction to Structural Geology Lecture 1: Overview of Structural Geology Definition, scope, and historical development Importance and applications in earth sciences Lecture 2: Basic Geological Structures Folds, faults, joints, and unconformities Classification of structures Week 2: Stress and Strain in Rocks Lecture 3: Concepts of Stress Types of stress and representation (Mohr's circle) Stress in the Earth's crust Lecture 4: Concepts of Strain Types of strain and strain analysis Measurement and representation (strain ellipsoid) Week 3: Deformation Mechanisms: Brittle Deformation Lecture 5: Faults Types, characteristics, and classification Mechanisms of brittle deformation Lecture 6: Fractures and Joints Characteristics and significance Week 4: Deformation Mechanisms: Ductile Deformation Lecture 7: Folds Types, geometry, and classification Mechanisms of ductile deformation Lecture 8: Flow and Creep in Rocks Introduction to ductile flow and creep mechanisms Week 5: Structural Mapping and Field Techniques Lecture 9: Structural Mapping Principles, techniques, and tools Geological compass and GPS usage Lecture 10: Field Techniques Data collection and interpretation Field trip preparation and safety Week 6: Analysis of Geological Structures Lecture 11: Structural Analysis Methods and interpretation 3D visualization and modeling Lecture 12: Quantitative Techniques Stereographic projection and computer-aided analysis Software tools (e.g., GIS, GOCAD) Week 7: Regional Structural Geology Lecture 13: Tectonic Settings Plate tectonics and structural geology Examples of regional structures Lecture 14: Structural Evolution Temporal aspects and case studies Evolution of geological structures Week 8: Applications of Structural Geology Lecture 15: Resource Exploration Structural controls on mineral deposits and hydrocarbon exploration Geothermal energy Lecture 16: Environmental and Engineering Applications Structural geology in environmental assessments and geohazards Engineering geology considerations Week 9: Advanced Techniques and Special Topics Lecture 17: Advanced Structural Techniques Microstructural analysis and geochronology Structural geology of complex terrains Lecture 18: Recent Advances and Research Trends Latest research and technological advances Discussion of recent papers and case studies Week 10: Practical Sessions Practical Session 1: Laboratory Analysis Hands-on activities with rock samples and microscopic analysis Use of modeling software Practical Session 2: Field Mapping Exercise On-site structural mapping and data collection Preparation of a geological report Week 11: Review and Exam Preparation Review Session: Summary of key concepts Q&A session and review of lecture materials Exam Preparation: Tips for exam success and practice questions

Esercizi ed esame finale

H. Fossen: Structural geology, second edition.

Il corso rappresenta uno degli insegnamenti caratterizzanti del primo semestre della Laurea Magistrale in Geology for Energy Resources e mira a fornire, come obiettivo principale, conoscenze teoriche e pratiche dei principali concetti di geologia del sedimentario. Le principali conoscenze e abilità acquisite dagli studenti saranno: - saper riconoscere le principali strutture sedimentarie e i processi sedimentari che le hanno prodotte e collegarle ai possibili ambienti sedimentari - saper riconoscere, dai dati acquisiti in superficie (affioramenti) e in sottosuolo (log di pozzo le architetture deposizionali e ricostruire gli scenari deposizionali che le hanno prodotte nel tempo e nello spazio - saper ricostruire e correlare a piccola e grande scala le successioni deposizionali sedimentarie - capacità di estrapolare dai dati acquisiti in superficie (affioramenti) la geologia del sottosuolo - collegare le conoscenze acquisite alle tematiche di esplorazione delle georisorse rinnovabili e non.

Processi di trasporto e deposizione. Principali strutture sedimentarie. Analisi delle facies e architetture deposizionali. Strategie di raccolta dati sul campo e nel sottosuolo. Metodi per l'interpretazione degli ambienti sedimentari.

Per poter comprendere le tematiche relative alla geologia del sedimentario e saper applicare le conoscenze acquisite sono necessari i seguenti prerequisiti: - indispensabile preparazione di base su temi di geologia generale - utile preparazione di base sulle dinamiche deposizionali degli ambienti attuali - utile conoscenza delle rocce sedimentarie e dei processi base della loro formazione - utile conoscenza degli schemi classificativi delle rocce sedimentarie - utile conoscenza generale sui principi base della stratigrafia - utile familiarità con la geologia di terreno. Questi prerequisiti sono validi sia per gli studenti frequentanti che per i non frequentanti.

• Seminari e gruppi di lavoro. - A fine corso sono previste escursioni interdisciplinari di terreno. - inoltre è prevista, durante il periodo delle lezioni, su base volontaria, la discussione di un caso studio da svolgere individualmente o in piccoli gruppi su un tema individuato dal docente insieme con gli studenti interessati. La presentazione consiste nel discutere le caratteristiche sedimentologiche e stratigrafiche di una data area geologica e le eventuali implicazioni nel campo delle georisorse; individuarne il contesto geologico, l'approccio metodologico, i dati a disposizione, le possibili ipotesi di ambiente deposizionale e suo sviluppo nel tempo geologico. La prova ha la durata di 15 minuti (15 slides circa) ed e' prevista la richiesta di chiarimenti e approfondimenti da parte dei colleghi e dei docenti facenti parti della commissione. La prova ha lo scopo di abituare lo studente a lavorare in gruppo, a relazionarsi con i colleghi, a sintetizzare e ad elaborare soluzioni autonomamente. Inoltre ha lo scopo di testare e migliorare la capacità di esposizione.

Processi di trasporto e deposizione Principali strutture sedimentarie Ambienti sedimentari con esempi riguardanti reservoirs e rocce madri Sistemi deposizionali e depositi terrigeno-clastici (es: eolici, fluviali, deltizi, di transizione s.l.) Sistemi deposizionali e depositi carbonatici: di shallow water (es.: piattaforme e rampe carbonatiche); slope e bacino prossimale; bacini e bacini profondi Sistemi deposizionali e depositi carbonatico-evaporitici Analisi di facies e architetture deposizionali, geometrie e relazioni tra i corpi sedimentari. Dolomie e dolomitizzazione Relazioni tra ambienti deposizionali e sviluppo di reservoirs e source rock. Principi di stratigrafia sequenziale: applicazioni ai principali sistemi deposizionali. Distribuzione verticale e laterale dei systems tracts e facies associate e collocazione dei reservoir, rocce madri e seals. Risposta dei sistemi clastici ai cambiamenti del livello del mare e ai tassi di sedimentazione. Risposta dei sistemi carbonatici ai cambiamenti del livello del mare e ai tassi di sedimentazione. Costruzione e classificazione di modelli sedimentari. Relazione tra facies sedimentarie, processi diagenetici e qualità dei reservoirs. Analisi delle facies in affioramento e in sottosuolo. Strategie di raccolta dati da analoghi di superficie e in sottosuolo. Metodi per l'interpretazione degli ambienti sedimentari. Utilizzo di analoghi in affioramento.

L'esame consiste di una prova orale. L'esame è finalizzato a verificare le conoscenze acquisite, la capacità di applicare correttamente i concetti base della geologia del sedimentario, la capacità di comprendere e risolvere velocemente le problematiche proposte. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

testi di riferimento James N.P & Dalrymple (2010) - Facies Models 4. GEOtext6. Geological Association of Canada Nichols G. (2009) - Sedimentology and Stratigraphy, 2nd Edition, 432 pages, Wiley-Blackwell Testi di supporto Reading H.G. (2004) third edition- Sedimentary Environments: Processes, Facies and Stratigraphy . Blackwell Science. pp.689. D. Emery and K. Myers (2009) - Sequence Stratigraphy. pp.304. Wiley¸ Richard C. Selley (2000)- Applied Sedimentology, Second Edition . Academic press Tucker M.E.: Geologia del sedimentario; Flaccovio Dario Editor Emery and Myers (Ed) Sequence Stratigraphy. Blackwell Science. pp.297 Ricci Lucchi F.: Sedimentologia, parte I: Materiali e Tessiture sedimentarie. CLUEB. Roger. M. Slatt (2007) - Stratigraphic Reservoir characterization for petroleum geologists, Geophysicists and Engineers. Handbook of Petroleum exploration and production, Vol.6, John Cubitt (Ed), Elsevier , pp. 478.

Il corso è consigliato tra quelli a scelta dello studente nella Laurea Magistrale in Geology for Energy Resources e mira a fornire, come obiettivo principale, conoscenze pratiche e teoriche sui principali aspetti tessiturali e sulle proprietà petrofisiche delle rocce sedimentary. Le principali conoscenze e abilità acquisite dagli studenti saranno: - conoscenze specifiche sulle rocce sedimentarie - capacità di valutarne le proprieta' tessiturali - capacità di ricostruire, attraverso l'analisi tessiturale, le aree di deposizione - capacità di ricostruire, attraverso i parametri tessiturali più significativi, l’evoluzione diagenetica e le implicazioni nelle variazioni dei trend di porosità e permeabilità - capacita’ di collegare le conoscenze acquisite alla esplorazione delle georisorse.

Concetti di base e metodologie di analisi. Composizione, classificazione e diagenesi delle rocce sedimentarie. Valutazione dei trends di porosità e permeabilità in relazione ai parametri tessiturali delle rocce sedimentarie e ai processi diagenetici. Interpretazione delle tessiture sedimentarie

Per poter comprendere le tematiche relative alla petrografia del sedimentario e saper applicare le conoscenze acquisite sono necessari i seguenti prerequisiti: - indispensabile preparazione di base su temi di geologia generale - utile preparazione di base sulla geologia del sedimentario - utile conoscenza delle rocce in generale e delle rocce sedimentarie in particolare e dei processi base della loro formazione - utile conoscenza degli schemi classificativi delle rocce sedimentarie - utile familiarità con la geologia di terreno Questi prerequisiti sono validi sia per gli studenti frequentanti che per i non frequentanti.

Metodi didattici: - lezioni frontali su tutti gli argomenti del programma - esercitazioni pratiche in laboratorio: analisi in sezione sottile al microscopio e macroscopica dei campioni di rocce) - seminari e gruppi di lavoro.

Introduzione alla petrografia del sedimentario: concetti di base e metodologie di analisi. Fisica dei processi sedimentari: ciclo geologico dei sedimenti; valutazione dei caratteri fisici, dei parametri granulometrici, morfometrici e tessiturali dei sedimenti; caratterizzazione del fabric, packing, porosità e permebilità. Composizione, classificazione ed interpretazione delle rocce sedimentarie: rocce terrigeno-silicoclastiche, carbonatiche, evaporitico-solfatiche e silicee. Porosità e permeabilità, porosità primaria e secondaria; domini diagenetici: diagenesi precoce e diagenesi profonda. Principali processi diagenetici: cause ed effetti in relazione alla tessitura e composizione delle rocce sedimentarie. Processi diagenetici nei carbonati (calcari e dolomie) a tessitura particellare, nei carbonati biocostruiti e nelle rocce terrigene clastiche. Natura dei cementi. Riconoscimento ed interpretazione dei cementi nelle rocce sedimentarie. Valutazione dei trend di porosità e permeabilità in relazione ai parametri tessiturali delle rocce sedimentarie e ai processi diagenetici precoci e da seppellimento.

Prova orale: La prova consentirà di - accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici del programma. - di verificare la capacità dello studente di comunicare con proprietà di linguaggio - la capacità di comprensione delle problematiche proposte e di proporre ipotetiche soluzioni Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Testi base: Tucker M.E.: Sedimentary Petrology. An Introduction, Blackwell Scientific Pubblications, Oxford, 1982. Dispense e slide fornite dal docente e caricate sulla piattaforma UNISTUDIUM Testi integrativi: Atlanti per l'esame al microscopio (a scelta) Adams A.E, Mackenzie W.S. & Guilford C.: Atlante delle rocce sedimentarie al microscopio. Zanichelli, Bologna 1988. Sholle P.A.: Constituents, Textures, Cements and Porosity of Sandstones and associated rocks. Am. Assoc. Petrol. Geol., Memoir 28, Tulsa (Oklaoma), 1979. Sholle P.A.: Carbonate Rocks Constituents, Textures, Cements and Porosity. Am. Assoc. Petrol. Geol., Memoir 27, Tulsa (Oklaoma), 1978.

L’insegnamento si propone di fornire allo studente i principi di base dell’interpretazione dei profili di sismica a riflessione. Le principali conoscenze acquisite saranno:Tracciare i riflettori più significativi , identificare le sequenze sismiche (seismic stratigraphy) e caratterizzare la facies sismica (seismic facies), identificando le possibili relazioni fra gli ambienti tettonico sedimentari e la loro evoluzione nel tempo. Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno: interpretare il dato sismico 2D per ricostruire l’evoluzione geologica di un’area. Identificare possibili prospect. Ricostruire mappe del sottosuolo in tempi e profondità a partire da dati sismici e di pozzo. Calibrare le linee sismiche con sismogrammi sintetici.

Il metodo della riflessione sismica nel quadro delle procedure di esplorazione per la ricerca e lo sviluppo di giacimenti di idrocarburi, l' analisi qualitativa e quantitativa a diversa scala. Fondamenti di sismica a riflessione. Flusso del procedimento d'interpretazione sismica. Visualizzazione dei risultati dell'interpretazione sismica

Al fine di comprendere e saper applicare con profitto le tecniche descritte nell’insegnamento e’ molto importante che lo studente debba conoscere i concetti di base della sedimentologia, della geologia strutturale e della geofisica applicata, di quest’ultima, in particolare, i metodi di sismica a riflessione ed i metodi potenziali (gravimetria e magnetometria).

ll corso e organizzato in lezioni frontali e al termine di ogni argomento vengono svolte lezioni pratiche in cui applicano e, se necessario, si ripetono i concetti sviluppati nelle lezioni frontali. Tutte le lezioni sono svolte su una casistica reale. Nelle lezioni frontali si fa largo uso di mezzi audiovisivi.

1) Il metodo della sismica a riflessione nel quadro delle procedure di esplorazione per la ricerca e lo sviluppo di giacimenti di idrocarburi, analisi qualitativa e quantitativa, diversi target a diversa scala 2) Fondamenti di sismica a riflessione: Raypath (legge di Snell), i caratteri della forma d'onda, velocità delle onde sismiche nelle rocce nei liquidi e nei gas, statica e correzioni dinamiche, migrazione, noise, risoluzione verticale, risoluzione orizzontale, il rapporto segnale-rumore, coefficiente di riflessione. 3) sismica 2D, 3D, 4D acquisizione onland, acquisizione offshore, ricevitori e geometrie, costi 4) Elaborazione dati di sismica a riflessione : soppressione del rumore generale e tecniche di miglioramento dell'immagine sismica, DHI, AVO e attributi sismici. 5) Flusso del procedimento d'interpretazione sismica 2D: anatomia della linea sismica (come ottenere informazioni dalla linea sismica), base map, procedura di piking dei riflettori, facies sismica, l'identificazione stratigrafia sismica, remaind di concetti di stratigrafia sequenziale, pittfals e artefatti, sismogrammi sintetici, conversione di profondità, Caratterizzazione quantitativa del giacimento e della trappola. 6) Visualizzazione dei risultati dell'interpretazione sismica: generazione di mappe dei contours (in tempo e in profondità)

Le prove di valutazione di fine corso sono scritte e sono organizzate come da calendario degli esami.

A petroleum Geologist's Guide to seismic reflection by William Ashcroft, Wiley-Blackwell, 2011 Seismic reflection interpretation by M.K.Jemyon and A.A.Fitch, Gebruder Borntraeger, 2nd ed. 1985 AAPG Studies in Geology #27, vol.2, Seismic expression of structural styles. A.E. BALLY, 1987 AAPG Studies in Geology #27, vol.1: Atlas of Seismic Stratigraphy, A. W. Bally, 1987. AAPG Studies in Geology #27, vol.1: Atlas of Seismic Stratigraphy, A. W. Bally, 1987. https://seismicinterpretation.weebly.com/index.html

Conoscere i concetti fondamentali della mineralogia come base per caratterizzare e interpretare i processi naturali e antropici con implicazioni ambientali.

Il corso introdurrà i concetti fondamentali della mineralogia come base per caratterizzare e interpretare i processi naturali e antropici con implicazioni ambientali. 1. Materie prime di origine secondaria. Processi industriali, sottoprodotti, e materie prime di origine secondaria. Casi studio: industria dei cementi e dei ceramici. Approfondimenti: ceneri volanti e pesanti da carbone, biomassa e rifiuti solidi urbani. Caratterizzazione fisico-chimica. Potenziale tossico e strategia per il loro riutilizzo. 2. Materiale micro e meso porosi. Esempi: Argille e zeoliti. Struttura cristallina, cristallochimica, proprietà di assorbimento, proprietà di scambio ionico, catalisi. Utilizzo in applicazioni ambientali e industriali. 3. Minerali pericolosi in natura e nei luoghi di lavoro. Amianto, silice libera. Monitoraggio ambientale, valutazione, quantificazione minerale, smaltimento. 4. Polvere minerale. Origine e caratterizzazione. Implicazioni per le ricostruzioni paleoclimatiche e ambientali. Indagini su polveri minerali intrappolate nei ghiacci polari. 5. Cattura e sequestro del carbonio (CCS). Stato dell'arte dei metodi di cattura, trasporto e stoccaggio della CO2 con particolare riferimento alla mineral carbonation come metodo per il sequestro sicuro e permanente della CO2. Reazioni di CO2 con ossidi o idrossidi di calcio o magnesio per formare materiale carbonatico stabile.

Concetti base di mineralogia e geochimica

Lezioni frontali

I minerali sono i principali depositari degli elementi chimici nella Terra e sono le principali fonti di elementi necessari per lo sviluppo della civiltà, come anche di elementi contaminanti e inquinanti. Questi vengono rilasciati dai minerali attraverso processi naturali (Es: weathering chimico) e attività antropogeniche (Es: estrazione mineraria, produzione di energia, agricoltura, attività industriali, smaltimento incauto dei rifiuti). I minerali sono di fondamentale importanza nel ciclo degli elementi perché il loro immagazzinamento o rilascio dai minerali primari nelle rocce crostali è correlato a trasformazioni strutturali e compositive in risposta a processi fisici, chimici e biologici che producono minerali e suoli secondari, così come emissioni gassose in atmosfera, con un forte impatto sulla salute dell’ambiente e di milioni di persone. D'altra parte, i minerali possono rappresentare materiali impareggiabili per risolvere problematiche sempre più stringenti come lo stoccaggio di CO2 (carbonatazione minerale) o CH4 (clatrati), nonché per ridurre diversi tipi di rifiuti e convertirli in prodotti secondari. Il corso introdurrà i concetti fondamentali della mineralogia, come base per caratterizzare e interpretare i processi naturali e antropici con implicazioni ambientali. Casi studio: 1. Materie prime di origine secondaria. Processi industriali, sottoprodotti, e materie prime di origine secondaria. Casi studio: industria dei cementi e dei ceramici. Approfondimenti: ceneri volanti e pesanti da carbone e biomasse. Caratterizzazione fisico-chimica. Potenziale tossico e strategia per il loro riutilizzo. 2. Materiale micro e meso porosi. Esempi: Argille e zeoliti. Struttura cristallina, cristallochimica, proprietà di assorbimento, proprietà di scambio ionico, catalisi. Utilizzo in applicazioni ambientali e industriali. 3. Minerali pericolosi in natura e nei luoghi di lavoro. Amianto, silice libera. Monitoraggio ambientale, valutazione, quantificazione minerale, smaltimento. 4. Polvere minerale. Origine e caratterizzazione. Implicazioni per le ricostruzioni paleoclimatiche e ambientali. Indagini su polveri minerali intrappolate nei ghiacci polari. 5. Cattura e sequestro del carbonio (CCS). Stato dell'arte dei metodi di cattura, trasporto e stoccaggio della CO2 con particolare riferimento alla mineral carbonation come metodo per il sequestro sicuro e permanente della CO2. Reazioni di CO2 con ossidi o idrossidi di calcio o magnesio per formare materiale carbonatico stabile. Verranno inoltre forniti i principi delle principali metodologie analitiche necessarie per studiare i minerali, quali diffrazione di raggi X da polveri, fluorescenza di raggi X, spettroscopia Raman ed IR, miscroscopia elettronica.

La valutazione dell'apprendimento degli studenti consiste in un esame orale suddiviso in due parti. Parte 1 — Approfondimento individuale (15/20 minuti) Lo studente presenta un approfondimento individuale su un argomento a sua scelta, correlato ai contenuti del corso. La presentazione dura 10–15 minuti, seguiti da 5 minuti di discussione. Parte 2 — Domande del docente (10/15 minuti) Il docente pone 2–3 domande su argomenti trattati durante il corso. Criteri di valutazione La valutazione tiene conto non solo della comprensione scientifica della materia da parte dello studente, ma anche delle sue capacità di presentazione, dell’adeguatezza del linguaggio tecnico-scientifico utilizzato e della sua capacità di collegare diversi aspetti della materia. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti e alle studentesse con disabilità e/o DSA si può fare riferimento alla pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa.

Materiale fornito dal docente.

Gli obiettivi del corso sono: - Fornire agli studenti le conoscenze di base dell'idrogeologia, integrate nel più ampio campo dell'idrologia. - Insegnare agli studenti a ragionare autonomamente sui problemi idrogeologici affrontati a partire dalle necessarie conoscenze di base fornite ad inizio corso - Fornire agli studenti una chiara comprensione delle basi sperimentali, geologiche, fisiche e matematiche su cui poggia l'idrogeologia.

PROGRAMMA SINTETICO Ciclo dell'acqua, sistemi idrologici, equazione di continuità, bilancio idrogeologico. Temperatura, pioggia, evaporazione, evapotraspirazione, infiltrazione (misura e stima). Concetto di sistema e modello. Acque sotterranee, termini di base. Carico piezometrico e potenziale idraulico. Equazione di Darcy. Numero di Reynolds, validità dell'equazione di Darcy. Conducibilità idraulica, permeabilità e loro misura. Ipotesi di Dupuit-Forchheimer; soluzione di alcuni problemi elementari delle acque sotterranee nel caso di mezzi omogenei ed isotropi. Isotropia e anisotropia. Flusso parallelo e ortogonale alla stratificazione. Reti di flusso. Forza di filtrazione e conseguenze. Mappe piezometriche, relazioni tra acque superficiali e sotterranee. Idraulica dei pozzi. Pozzi per acqua in stato stazionario e non stazionario. Problema inverso. Prove di pompaggio (metodi di Theis, Cooper -Jacob, Jacob & Rorabough). Principio di sovrapposizione nello spazio e nel tempo e applicazioni ai problemi delle acque sotterranee. Prove di portata, prove a gradini efficienza di un pozzo, portata ottimale di esercizio. Campi pozzi. Sistemi fratturati e carsici. Idrogeologia delle sorgenti; curve di esaurimento. Intrusione di acqua di mare negli acquiferi costieri: equazione di Gyben-Herzberg. Informazioni di base sulla modellazione idrogeologica.

Conoscenze di Matematica, Fisica, Chimica, Statistica e Geologia coerenti con una laurea triennale in Geologia, Scienze Naturali, Scienze Ambientali, Ingegneria Civile o altra laurea affine.

Lezioni tradizionali in aula. Soluzione di esercizi numerici in aula. Esercitazioni in laboratorio Escursioni sul campo se possibile

PROGRAMMA ESTESO Ciclo dell’acqua. Sistemi idrologici. Bilancio idrogeologico. Temperatura, pioggia, evaporazione, evapotraspirazione, infiltrazione (misura e stima). Concetto di sistema e modello. Sistemi idrogeologici. Acque sotterranee, termini di base. Carico piezometrico e potenziale idraulico. Equazione di Darcy. Numero di Reynolds, validità dell'equazione di Darcy. Flusso non darciano. Conducibilità idraulica, permeabilità, trasmissività, porosità effettiva, coefficiente di immagazzinamento. Velocità di Darcy e velocità reale. Misura e stima dei parametri idrogeologici, in campo ed in laboratorio. Approssimazioni di Dupuit-Forchheimer ; condizioni al contorno. Isotropia e anisotropia. Flusso parallelo e ortogonale alla stratificazione. Reti di flusso. Forza di filtrazione e conseguenze. Mappe piezometriche, relazioni tra acque superficiali e sotterranee. Idraulica dei pozzi. Pozzi per acqua in stato stazionario e non stazionario. Raggio d’influenza. Prove di pompaggio in acquiferi confinati e liberi (equazioni di Thiem-Dupuit, Theis, Cooper -Jacob). Prove di pompaggio e soluzione del problema inverso. Prove di pompaggio, prove a gradini, efficienza dei pozzi, portata ottimale (equazioni di Jacob e Rorabough). Principio di sovrapposizione e applicazioni ai problemi delle acque sotterranee nello spazio e nel tempo. Campi pozzi. Sistemi fratturati e carsici. Idrogeologia delle sorgenti; curve di esaurimento e loro applicazione. Intrusione di acqua di mare negli acquiferi costieri: equazioni di Gyben-Herzberg.

Prova scritta e prova orale (subordinata al superamento della prova scritta): La prova scritta è costituita da problemi numerici da risolvere in 3 ore. La prova orale ha lo scopo di verificare il grado di comprensione degli argomenti fondamentali svolti durante il corso. Agli studenti verranno poste domande relative agli argomenti svolti durante il corso. La dimostrazione delle equazioni più comuni può far parte delle domande. Il voto finale dipenderà da entrambe le prove. L'aver superato la prova scritta non garantisce il superamento dell’esame.

C. W. Fetter APPLIED HYDROGEOLOGY. Fourth edition. Pearson New International Edition 2013

• Acquisire i concetti fondamentale della biostratigrafia e micropaleontologia - Acquisire le basi tassonomiche per il riconoscimento di foraminiferi bentonici e planctonici - Sapere comprendere, attraverso l'analisi di campioni di sedimento, le condizioni oceanografiche di partenza - Riconoscimento dei generi e specie più comuni del Neogene

• Introduzione alla Micropaleontologia e concetto di Proxy - Concetti base e biostratigrafia - Introduzione ai vari gruppi micropaleontologici con particolare attenzione ai foraminiferi (bentonici e planctonici) - Analisi morfologica e tassonomica dei foraminiferi - I foraminiferi come bioiondicatori - I foraminiferi come proxy paleoclimatico - La biostratigrafia del Cretacico - Laboratorio per il riconoscimento di foraminiferi plactonici e bentonici - Laboratorio per il riconoscimento di generi e specie più comuni del Neogene

Stratigrafia e paleontologia di base

Lezioni frontali e pratiche (laboratorio)

• Introduzione alla Micropaleontologia e concetto di Proxy - Concetti base e biostratigrafia - Introduzione ai vari gruppi micropaleontologici con particolare attenzione ai foraminiferi (bentonici e planctonici) - Analisi morfologica e tassonomica dei foraminiferi - I foraminiferi come bioiondicatori - I foraminiferi come proxy paleoclimatico - La biostratigrafia del Cretacico - Laboratorio per il riconoscimento di foraminiferi plactonici e bentonici - Laboratorio per il riconoscimento di generi e specie più comuni del Neogene

Orale e pratica

Iaccarino & Premoli Silva, 2007. Practical Manual of Neogene Planktonic Foraminifera

Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze di geologia ambientale necessarie per la progettazione e recupero di cave e discariche, per la corretta gestione del ciclo dell’acqua (dal prelievo alla depurazione), e per il monitoraggio e soluzione delle emergenze ambientali (subsidenza, siccità prolungate, inquinamento delle terre, ecc.). In dettaglio gli studenti acquisiranno le conoscenze: - sui metodi di valutazione degli impatti prodotti dalle attività umane sull’ambiente (Valutazione Impatto Ambientale, Valutazione Ambientale Strategica, ecc.); - sulle principali normative che riguardano la protezione dell’ambiente; - sulle tecniche di caratterizzazione e monitoraggio delle diverse matrici ambientali; - sulle possibili soluzioni alle emergenze ambientali in corso, con particolare riguardo agli effetti dei cambiamenti climatici, alla subsidenza e all’inquinamento delle terre; Le principali abilità saranno: - saper fare un’analisi critica dei dati geologico-ambientali necessari per la corretta progettazione delle opere di ingegneria; - saper districarsi nella normativa ambientale individuando, a seconda della tipologia di opera, l’organo competente a cui presentare la relazione tecnica necessaria per l’ottenimento dell’autorizzazione ambientale; - saper valutare gli effetti di un’opera sulle diverse matrici ambientali.

Le grandi opere ingegneristiche e le loro conseguenze sull'ambiente (sostenibilità ambientale). Piano paesaggistico. Impatto sull’ambiente delle attività estrattive. La subsidenza. Intrusione salina in area costiera. Inquinamento delle terre e gestione delle terre e rocce da scavo. Gestione e smaltimento dei rifiuti e delle acque reflue.

Al fine di seguire le lezioni con profitto, lo studente deve avere le conoscenze di base di geologia applicata e di idrogeologia utili a comprendere la risposta dei sistemi ambientali all’azione dell’uomo.

I metodi didattici consistono in lezioni frontali, incluse le attività e le visite ai cantieri nei limiti delle possibilità. Inoltre vengono invitati i tecnici delle amministrazioni pubbliche che si occupano di autorizzazioni ambientali: questi, attraverso alcuni seminari, illustrano le procedure e i requisiti tecnico-normativi in campo ambientale (gestione e smaltimento dei reflui civili e industriali, Deflusso Minimo Vitale, Valutazione Impatto Ambientale, controllo della subsidenza costiera, ecc.). Di seguito una breve descrizione delle modalità di insegnamento: - lezioni frontali: gli argomenti vengono illustrati agli studenti che vengono stimolati e coinvolti durante le lezioni attraverso domande e richieste di opinioni riguardanti le diverse parti del programma didattico. Particolare attenzione viene rivolta alle procedure amministrative e alle norme che riguardano la tutela e valorizzazione dell’ambiente, facendo dei riferimenti a casi di studio specifici. Gli studenti vengono coinvolti in alcune attività inerenti le problematiche ambientali indotte dalle attività umane.

• Introduzione al corso. Concetti di sostenibilità applicati ai problemi di geologia ambientale e alla tutela della geodiversità. - Il Deflusso Minimo Vitale (DMV) dei corsi d’acqua. Cambiamento climatico e pressione antropica: impatto sulle risorse idriche e sui sistemi ambientali. Impatto delle dighe e dei prelievi da pozzi posti in prossimità dei corsi d’acqua. Casi di studio. - La subsidenza: descrizione del fenomeno, cause naturali ed indotte dall’uomo, tecniche di mappatura. Problemi legati all’innalzamento del livello del mare in area costiera. Mitigazione degli effetti indotti dalla subsidenza. Casi di studio. - L’attività estrattiva: rischi associati all’estrazione, gestione dei materiali di estrazione e di scarto. Interazione tra cave ed acque sotterranee. Piano Regionale Attività Estrattive (PRAE). Analisi dell’impatto ambientale, ripristino e recupero delle cave. - Terre e rocce da scavo (D.lgs 152/2006 e DM 161/2012). Piano di riutilizzo delle terre e rocce da scavo. - Le discariche: indagini geologico-tecniche conoscitive a supporto della progettazione e monitoraggio spazio-temporale delle matrici ambientali. Inquinamento delle terre: effetti dei contaminanti sulle caratteristiche geotecniche ed idrauliche delle terre. - Gestione, smaltimento e valorizzazione dei reflui zootecnici. Casi di studio. - Gestione e depurazione meccanica e biologica dei reflui domestici: dimensionamento e progettazione degli impianti (linee guida e norme locali e nazionali). Gestione delle acque di prima pioggia e di dilavamento. - Le grandi opere ingegneristiche e le loro conseguenze sull'ambiente. Le valutazioni ambientali (VIA, VAS e VIncA). Piano paesaggistico: illustrazione dell’applicativo di consultazione dei Vincoli Paesaggistici tramite geoportale della Regione Umbria.

L'esame consiste in una prova scritta di durata di 2 ore caratterizzata da quesiti e test a risposta multipla riguardanti i diversi argomenti trattati durante il corso. La valutazione dell'insegnamento ha come obiettivo quello di accertare le conoscenze e le capacità dello studente a comunicare e a risolvere le problematiche relative al dissesto idrogeologico, prendendo in esame sia gli aspetti teorici che pratici. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa.

• Bell F.G. (2001). Geologia ambientale. Teoria e pratica. Zanichelli, 432 pagine. - Galotto G., Mazzoleni M. (2008). Le valutazioni ambientali: Vas, Via e Ippc. Volters Kluwer Italia, 80 pagine. Verranno inoltre fornite dal docente delle dispense, articoli scientifici e norme tecniche sui diversi argomenti trattati a lezione.

L'obbiettivo principale del corso è quello di illustrare agli studenti le varie tipologie dei sistemi geotermici, e loro relazioni con l'ambiente geodinamico e le tecniche di esplorazione con principale riferimento alla geochimica dei fluidi. Le principali conoscenze acquisite (conoscenze/sapere) riguarderanno: - la storia della geotermia; - l'origine del calore terrestre; - le tipologie di sistemi geotermici, la loro collocazione geodinamica e il loro potenziale sfruttamento; - le conoscenza dei metodi della prospezione geotermica (geochimici, geologici e geofisici). Le principali abilità (saper fare) saranno: - descrivere un sistema geotermico; - saper prelevare e analizzare i fluidi geotermici, misurare i flussi di gas dai suoli ed analizzare i dati; - saper applicare le tecniche geotermometriche e di analisi dei dati .

Il calore terrestre e lo sfruttamento dell’energia geotermica. Distribuzione dei sistemi geotermici e ambiente geodinamico. Struttura e tipologie dei sistemi geotermici, caratteristiche dei fluidi geotermici. Metodologie geochimiche per la prospezione geotermica.

Al fine di comprendere i contenuti del corso è utile una conoscenza base della geochimica

Lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche. Escursioni. Le lezioni si svolgeranno con modalità di lezione frontale per gran parte degli argomenti trattatati ad eccezione di esercitazioni pratiche sull'utilizzo di software dedicati all'elaborazione geostatistica (mapping) dei dati geologico-geochimici, utilizzo di strumentazione per il campionamento dei fluidi

Definizione di geotermia. Storia della geotermia. L'origine del calore terrestre. Flusso di calore, gradiente geotermico e sua misurazione. Tipologia e struttura dei sistemi geotermici. Distribuzione globale dei sistemi geotermici e ambiente geodinamico. Lo sfruttamento delle sorgenti geotermiche a medio-alta entalpia. Lo sfruttamento delle sorgenti geotermiche a bassa entalpia. Prospezione geotermica: metodi geochimici e geofisici. In particolare: campionamento e analisi di acque e gas e misura dei flussi di gas dal suolo. Tecniche statistiche e geostatistiche di analisi dati Caratteristiche chimico-fisiche dei fluidi geotermici: indicazioni sulla natura della roccia ospite, stime geotermometriche e geobarometriche, ricostruzione della storia del fluido, ottimizzazione dello sfruttamento del reservoir nel breve e nel lungo termine, precipitazione di minerali e variazioni di permeabilità, problemi di corrosione. Stime del potenziale geotermico naturale. Problematiche ambientali della geotermia.

La valutazione è articolata in due prove parziali in itinere o una prova di esame finale in caso di esito negativo delle prove in itinere. Prove in itinere: - numero delle prove che concorrono alla valutazione: 2 - obiettivo della prova: verifica dell'apprendimento dei concetti principali e delle loro applicazioni - modalità di somministrazione: Esame scritto con domande a risposta multipla - tempistica di svolgimento: una prova a metà semestre e una prova a fine semestre - durata: 1 ora - tipologia: prova scritta a stimolo chiuso e risposta chiusa - misurazione conclusiva della prova d'esame: votazione espressa in trentesimi Prova di esame finale: - numero delle prove che concorrono alla valutazione: 1 - obiettivo della prova: verifica dell'apprendimento dei concetti principali e delle loro applicazioni. La prova orale è finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici e metodologici del corso (conoscenze/sapere). La prova orale, attraverso lo studio di casi reali, consentirà inoltre di verificare la capacità di esposizione e la capacità di applicare le conoscenze acquisite (abilità/saper fare) - modalità di somministrazione: Esame orale - durata: 30 minuti circa - tipologia: prova colloquio a stimolo aperto con risposta aperta - misurazione conclusiva della prova d'esame: votazione espressa in trentesimi Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Dispense fornite dal docente.

Conoscenza delle principali caratteristiche petrofisiche delle rocce e dei sedimenti.¿Capacità decisionale per la valutazione delle risorse petroliefere.

Petrophysics and Well Log interpretation¿¿1. Rock properties¿General introduction on rock properties: permeability, porosity, density.¿The distribution of porosity and permeability in sedimentary rocks¿Factors influenced porosity and permeability: grain-size, grain shape, texture and fractures¿Early and burial diagenesis products and their influence on porosity and permeability (compaction).¿Basic concepts of petrophysics and interaction rock-fluids: fracture and matrix relations¿2. Production geology – Pressure System¿Basic definitions¿Pore pressure and pressure regime¿Origin and quality control of pressure data – Pressure evaluation¿Origins of sub-normal pressure¿Origins of abnormal Pressure¿Pressure-temperature relationships¿3. Rock properties measurements¿Core vs. Log (scaling effects, overburden)¿Vertical depth deviation (calculation of well deviation)¿Wireline (open hole, cased hole)¿while-drilling¿Measurements of rock properties:¿Rock evaluation (Well logging)¿Lithological tools (caliper, gamma ray, potential SP, .... )¿Porosity tools (density, neutron, sonic)¿Resistivity tools (saturation: induction, galvanic)¿Pressure measurements (fluid contacts OWC, permeability)¿Calculation Methodology:¿Volume shale calculation¿Porosity¿Water saturation (Archie)

Buona conoscenze di principi geologici e petrofisici.¿Conoscenza di basi matematiche e fisiche.

Lezioni frontali, esercizi pratici al computer e escursioni didattiche

Petrophysics and Well Log interpretation¿(I Semester,, II Year)¿Dott. M. Porreca¿(42 hours)¿1. Rock properties¿• General introduction on rock properties: permeability, porosity, density.¿• The distribution of porosity and permeability in sedimentary rocks¿• Factors influenced porosity and permeability: grain-size, grain shape, texture and fractures¿• Early and burial diagenesis products and their influence on porosity and permeability (compaction).¿• Basic concepts of petrophysics and interaction rock-fluids: fracture and matrix relations¿2. Production geology – Pressure System¿• Basic definitions¿• Pore pressure and pressure regime¿• Origin and quality control of pressure data – Pressure evaluation¿• Origins of sub-normal pressure¿• Origins of abnormal Pressure¿• Pressure-temperature relationships¿3. Rock properties measurements¿• Core vs. Log (scaling effects, overburden)¿• Vertical depth deviation (calculation of well deviation)¿• Wireline (open hole, cased hole)¿• while-drilling¿• Measurements of rock properties:¿• Rock evaluation (Well logging)¿• Lithological tools (caliper, gamma ray, potential SP, .... )¿• Porosity tools (density, neutron, sonic)¿• Resistivity tools (saturation: induction, galvanic)¿• Pressure measurements (fluid contacts OWC, permeability)¿• Calculation Methodology:¿• Volume shale calculation¿• Porosity¿• Water saturation (Archie)¿• Measurements of fluid/gas properties:¿• well test, pressure test, production monitoring¿4. Fault and fracture analysis¿• Correlation and layering, faults, vertical and horizontal compartmentalization¿• Fault sealing analysis (FSA)¿• Fracture characterization¿• Fracture and fluid flow¿Exercise with 2d and 3d modelling software (Move) • Workflow of a reservoir analysis using Move

Esercitazioni in aula ed esame finale.

Knut Bjørlykke (2010) Petroleum Geoscience: From Sedimentary environments to Rock Physics. Springer¿¿Richard C. Selley (1998) Elements of Petroleum Geology (Second edition). AP¿¿Jon Gluyas and Richard Swarbrick (2004) Petroleum Geoscience. Blackwell¿¿Ellis, Singer (2007). Well Logging for Earth Scientists. Springer Science & Business Media

L’insegnamento ha l’obiettivo di fornire una visione ampia e generale dei processi alla base dei cicli biogeochimici che condizionano la stato del nostro pianeta. Questi comprendono processi naturali e perturbazioni dovute alle attività antropiche. Un particolare riferimento sarà sempre fatto alle questioni ambientali globali quali il clima e la salute degli ecosistemi. Le principali conoscenze acquisite saranno la conoscenza della struttura chimica dei principali comparti ambientali (atmosfera, litosfera, biosfera, idrosfera) e dei flussi di elementi ed energia tra di essi. Al termine del corso lo studente deve saper discutere le maggiori questioni ambientali da un punto di vista chimico.

Struttura e composizione dell’atmosfera; Acqua e ciclo idrologico; Chimica degli Oceani; Chimica del Suolo; Effetti isotopici; i cicli biogeochimici - concetti, terminologia ed approccio modellistico; Il ciclo biogeochimico dell’azoto; Il ciclo biogeochimico carbonio; Il ciclo biogeochimico di zolfo e fosforo; Il ciclo biogeochimico dei metalli e sostanze in tracce tracce; Accoppiamento dei cicli biogeochimici; Modifiche antropiche del sistema Terra.

Al fine di comprendere i concetti del corso è necessario aver seguito e sostenuto l'esame Chimica;

Lezioni frontali; il corso è organizzato in una serie di lezioni in aula essenzialmente monotematiche sugli argomenti descritti nel programma.

La chimica ambientale: Introduzione al corso, storia e sviluppi recenti. Il sistema Terra. Approcci deterministici ed olistici. Struttura fisica e chimica dell'atmosfera. Pressione. Temperatura ed energia. Composizione chimica. Equazione idrostatica. Struttura termica. Dry Adiabatic Lapse Rate. Radiosondaggi. PBL. Evoluzione chimica della Terra; formazione degli oceani; formazione dell'atmosfera e dell'ossigeno molecolare; origine chimica della vita; metanogenesi; evidenze chimiche della fotosintesi corofilliana; Bilancio energetico dell'atmosfera. Effetto serra Riscaldamento globale ed effetti e feedback sulla chimica dell'ambiente. Chimica della stratosfera, assorbimento della radiazione elettromagnetica; fotochimica di azoto ed ossigeno molecolari; fotochimica dell'acqua; formazione dell'ozono stratosfericio e meccanismo di Chapman; buco dell'ozono, meccanismi e catalizzatori delle reazioni di scomparsa dell'ozono; clorofluocarburi Chimica della troposfera; ossidi di azoto; produzione di ozono trosposferico; smog fotochimico; piogge acide Aerosol atmosferico; distribuzione dimensionale; meccanismi di formazione, trasformazione e scomparsa; composizione chimica dell'aerosol atmosferico; effetti sul clima e sulla salute; metodi di misura Isotopi e loro effetti nei processi naturali; note storiche; abbondanza isotopica; l'effetto isotopico (termodinamoco e cinetico); fattore di frazionamento; notazione delta; scala di temperaura geochimica; paleo-scala di temperatura dei carbonati; frazionamento isotopico ed efetti sulle precipitazioni; linea dell'acqua meteorica; carote di ghiaccio; effetti isotopici nei composti del carbonio; Chimica della litosfera; struttura e tessitura del suolo; processi chimici di rock weathering; biodisponibilità di sostanze nel suolo; solubilizzazione congruente ed incongruente; effetto del pH; materia organica nel suolo; minerali del fosforo; influenza antropica; Chimica della Biosfera; clorofilla e fotosintesi clorofilliana; traspirazione ed efficienza nell'uso dell'acqua; nutrienti; produzione netta primaria (NPP); fotosintesi C3 e C4; assimilazione di azoto; fissazione di azoto; meccanismi di decadimento; Il ciclo idrologico - Chimica degli oceani; circolazione oceanica (termoclina termoalina); El Nino Southern Oscillation; composizione chimica dell'acqua di mare; produzione primaria degli oceani; ossigeno disciolto; sedimenti; clatrati; carbonati biogenici; pompa biologica e ciclo dei nutrienti; flussi globali di azoto e fosforo; DMS; Dai modelli cinetici semplici ai cicli biogeochimici; tempo di vita e tempo di residenza; i comparti della geosfera; modelli a singolo box e multi box; flussi e bilancio di massa; modelli a puff; Ciclo globale dell'azoto; stati di osidazione e principali composti dell'azoto; processi microbici; fertilizzazione ed effetti antropici; Cicli globali di zolfo e fosforo; Ciclo globale del carbonio;riserve e flussi di carbonio; effetto Suess; carbonio in atmosfera; esperimento di David Keeling; il ruolo degli oceani; il ciclo lento: idrosfera-litosfera; il ciclo veloce: atmosfera biosfera;

L'esame prevede una prova orale che consiste in una discussione della durata di circa 30 minuti finalizzati ad accertare il livello di conoscenza e capacità di comprensione dello studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il/la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa).

W.H.SCHLESINGER, E.S.B ERNHARDT, BIOGEOCHEMISTRY An Analysis of Global Change (third edition) 2013 Elsevier Inc Jacobson, Charlson, Rodhe, Orians - Earth System Science Manahan - Fundamentals of Environmental and Toxicological Chemistry Connell- Basic Concepts of Environmental Chemistry

Il corso si propone di trasmettere agli studenti le competenze necessarie per comprendere i concetti fondamentali relativi al "Sistema Terra-Atmosfera" ed al suo clima (composizione chimica, massa, struttura verticale, venti, convezione e precipitazione, radiazione e processi ad essi correlati). Le principali conoscenze (Descrittore di Dublino 1 ) acquisite saranno: ¦conoscenza dei fondamenti teorici dei meccanismi che regolano il clima ed i feedback climatici; ¦conoscenza dei metodi sia tradizionali (statistica, simulazioni numeriche) che innovativi (COPERNICUS CDS) per l'utilizzo dei dati climatologici. Le principali abilità acquisite (capacità di applicare le conoscenze acquisite, Descrittore di Dublino 2, e di adottare con autonomia di giudizio l'opportuno approccio, Descrittore di Dublino 3) saranno: ¦capacità di scegliere, utilizzare e combinare sinergicamente i modelli numerici e i dati climatologici.

Analisi generale della Atmosfera: Concetti di base. Il sistema Terra-Atmosfera: componenti del sistema terra-atmosfera e il loro ruolo nel clima. Circolazione generale della Atmosfera e dell’Oceano: concetti ed equazioni base. Il ciclo del carbonio: sensibilità climatica, forzanti e feedback climatici. Il paleo-clima. ll bilancio energetico globale. Composizione atmosferica ed effetto serra. Clima e gas-serra. Riscaldamento globale. Copernicus Data Store (CDS): come accedere ed usare i dati climatici. Dati di rianalisi globali: ERA5 (ECMWF, Commissione Europea). Semplici calcoli di statistica climatica .

Nessuno

Il Corso è articolato in lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche e mirate all’applicazione nel progetto del corso

Analisi generale della Atmosfera: Composizione chimica, massa, struttura verticale, venti, convezione e precipitazione e radiazione. Concetti di base. Il sistema Terra-Atmosfera: componenti del sistema terra-atmosfera e il loro ruolo nel clima. Circolazione generale della Atmosfera e dell’Oceano: concetti di base. Modelli fisico-numerici del clima: equazioni di base. Il ciclo del Carbonio terrestre, sensibilità climatica, forzanti e feedback climatici. Il paleoclima: Cosa può dirci il passato a proposito del presente e del futuro. Osservazioni passate e recenti. Paleo temperature negli ultimi 70 milioni di anni. Spettro elettromagnetico, lunghezza d’onda e frequenza. Diagramma di Trenberth. Il bilancio energetico globale: Temperatura di emissione planetaria. Spettro di assorbimento atmosferico. L’effetto serra: un semplice modello dell’effetto serra. Composizione atmosferica ed effetto serra. Riscaldamento globale. Copernicus Data Store (CDS): come accedere ed usare i dati climatici. Dati di rianalisi globali: dati delle rianalisi ERA5 (ECMWF. Commissione Europea). Semplici calcoli di statistica climatica applicati alle variabili in uso nel progetto. .

L'esame consiste in una prova orale individuale. La verifica degli obiettivi formativi dell'insegnamento (esame) prevede una prova orale, che sarà svolta nelle date fissate nel calendario degli esami del CdS . La prova orale consiste in un colloquio di durata non superiore a circa 30 minuti svolto sulla base di modelli numerici semplificati e della visualizzazione dei dati di Copernicus, finalizzato ad accertare: i) il livello di conoscenza dei contenuti teorici del corso (descrittore di Dublino 1); ii) il livello di competenza nell'esporre le proprie conoscenze (descrittore di Dublino 2); iii) l'autonomia di giudizio (descrittore di Dublino 3). La prova orale ha anche l'obiettivo di verificare la capacità dello studente di rispondere con proprietà di linguaggio alle domande proposte dalla Commissione, di sostenere un rapporto dialettico durante il colloquio e di dimostrare capacità logico-deduttive e di sintesi nell'esposizione (descrittore di Dublino 4).La valutazione finale verrà stabilita dalla Commissione in trentesimi. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Appunti delle lezioni. Dispense fornite dal docente. . Atmospheric Science: An Introductory Survey 2nd edition by John M. Wallace and Peter V. Hobbs Academic Press, pp 504

Al termine del corso, lo studente dovrebbe raggiungere i seguenti risultati di apprendimento, definiti in termini di conoscenze, abilità e competenze generali. CONOSCENZE - Lo studente è in grado di: descrivere come gli agenti atmosferici chimici di minerali e rocce controllano la composizione di sedimenti/suolo e acque naturali descrivere i processi che influenzano la mobilità dei contaminanti nell'ambiente descrivere i processi più importanti che controllano il ciclo globale del carbonio descrivere il ciclo globale di acqua, N, P, S e Hg descrivere come le firme isotopiche possono essere utilizzate per rintracciare la fonte di minerali, rocce, fluidi e contaminanti; spiegare come il frazionamento degli isotopi stabili possa essere utilizzato per comprendere vari processi geochimici e geobiologici. COMPETENZE - Lo studente è in grado di: utilizzare le costanti di equilibrio per calcolare la solubilità dei minerali esaminare e valutare i dati geochimici grezzi utilizzare i diagrammi di attività e il diagramma Eh-pH per illustrare la stabilità dei minerali in ambienti diversi utilizzare gli elementi in traccia per ricostruire eventi di contaminazione nelle acque e nei suoli calcolare i valori delta per vari isotopi stabili e utilizzarli per descrivere il frazionamento calcolare l'età di rocce e minerali e i tassi di sedimentazione con metodi geocronologici. COMPETENZA - Lo studente è in grado di: utilizzare un linguaggio scientifico preciso per descrivere e discutere i processi geochimici e le problematiche ambientali ha competenze in materia di etica scientifica ha la capacità di lavorare in modo indipendente e come parte di un team, sia sul campo che in laboratorio.

Introduzione - Concetti di base della geochimica, unità di concentrazione, stechiometria. Composizione del sistema e dei sottosistemi terrestri (0,5 ETCS) - Modello di riferimento geochimico della Terra. Composizione della Terra solida (crosta, mantello, nucleo) e del suo involucro fluido. Principali cicli geochimici (tettonici) e cicli esogeni. Concetti chiave di chimica fisica in geochimica (0,5 ETCS) - (3.1) Termodinamica dei sistemi multicomponente (e multifase). Termochimica. (3.2) Cinetica chimica. Acque superficiali e sotterranee, agenti atmosferici e suoli (1,5 ETCS) - (4.1) Interazioni acqua-gas-roccia ad alta e bassa temperatura. (4.2) Intemperie e formazione del suolo. (4.3) Processi chimici che influenzano la mobilità degli elementi maggiori, minori e in traccia nell'ambiente acquoso: potenziale ionico, pH, condizioni redox, speciazione acquosa. Meccanismi di trasporto chimico, avvezione, diffusione e trasporto reattivo. (4.4) Contaminanti nell'acqua e nel suolo: inquinamento diffuso da agricoltura, impianti di depurazione, scarichi industriali e isotopi radioattivi. (4.5) Eutrofizzazione dei sistemi di acqua dolce. (4.6) Salinizzazione e ambienti salini. (4.7) Acidificazione: effetti delle AMD sulle acque superficiali; interazione delle acque sotterranee e superficiali con fluidi magmatici e geotermici acidi; piogge acide. Il sistema oceano-atmosfera (1 ETCS) - (5.1) Composizione chimica dell'atmosfera. (5.2) Composizione chimica e isotopica dell'acqua marina. Stato stazionario, stato transitorio e tempi di residenza degli elementi nei sistemi oceano-atmosfera. (5.3) Sistema carbonatico e acidificazione degli oceani. (5.4) Ozono troposferico e smog fotochimico. Cicli biogeochimici globali (1.5 ETCS) - (6.1) Ciclo del carbonio: ciclo geologico del carbonio a lungo termine; ciclo del carbonio a breve termine; perturbazione umana del ciclo del carbonio; sequestro e stoccaggio del carbonio da parte del CSS. (6.2) Ciclo globale di N, P, S, Hg. (6.3) Ciclo globale dell'acqua. Geochimica isotopica ambientale (1ETC) - Applicazione degli isotopi per tracciare la fonte, la contaminazione e il trasporto di sostanze chimiche nell'ambiente. Emissioni antropogeniche di CO2 e deriva climatica. Implicazioni ambientali e soluzioni geochimiche per ridurre le emissioni di CO2

Inglese B2 Fondamenti di Mineralogia, Geologia e principi base di statistica e chimica inorganica, termodinamica e geochimica di bassa temperatura

Lezioni frontali, esercizi pratici e di modelling geochimico, laboratorio, escursioni didattiche

DESCRIZIONE La geochimica ambientale si occupa delle fonti, della distribuzione e delle interazioni degli elementi chimici nel sistema roccia-suolo-acqua-aria-vita. Nella prima parte del corso vengono discussi brevemente alcuni concetti fondamentali della geochimica e le interazioni dei processi terrestri profondi con i sistemi di superficie. La seconda parte è il cuore del corso e tratta la mobilità, la speciazione e il trasporto degli elementi chimici (compresi i contaminanti) e i processi che collegano i sistemi geochimici, biologici e geologici alla superficie della Terra (cicli biogeochimici). La terza parte del corso utilizza gli isotopi per tracciare la fonte e il trasporto di sostanze chimiche nell'ambiente. Verrà fornito un addestramento all'uso di software di modellazione geochimica con applicazioni ai sistemi naturali, compresi gli agenti atmosferici chimici e il trasporto reattivo dei contaminanti. PROGRAMMA Introduzione Concetti di base della geochimica, unità di concentrazione, stechiometria. Composizione del sistema e dei sottosistemi terrestri (0,5 CFU). Modello di riferimento geochimico della Terra. Composizione della Terra solida (crosta, mantello) e del suo involucro fluido. Principali cicli geochimici (tettonici) e cicli esogeni. Concetti chiave di chimica fisica in geochimica (0,5 CFU) Termodinamica dei sistemi multicomponente (e multifase). Termochimica. Cinetica chimica. Acque superficiali e sotterranee, agenti atmosferici e suoli (1,5 CFU) Interazioni acqua-gas-roccia ad alta e bassa temperatura. Intemperie e formazione del suolo. Processi chimici che influenzano la mobilità degli elementi maggiori, minori e in traccia nell'ambiente acquoso: potenziale ionico, pH, condizioni redox, speciazione acquosa. Meccanismi di trasporto chimico, avvezione, diffusione e trasporto reattivo. Contaminanti nell'acqua e nel suolo: inquinamento diffuso da agricoltura, impianti di depurazione, scarichi industriali e isotopi radioattivi. Eutrofizzazione dei sistemi di acqua dolce. Salinizzazione e ambienti salini. Acidificazione: effetti delle AMD sulle acque superficiali; interazione delle acque sotterranee e superficiali con fluidi magmatici e geotermici acidi; piogge acide. Il sistema oceano-atmosfera (1 CFU) Composizione chimica dell'atmosfera, composizione chimica e isotopica dell'acqua marina. Stato stazionario, stato transitorio e tempi di residenza degli elementi nei sistemi oceano-atmosfera. Sistema carbonatico e acidificazione degli oceani. Ozono troposferico e smog fotochimico. Cicli biogeochimici globali (1,5 CFU) Ciclo del carbonio - il ciclo geologico del carbonio a lungo termine; - il ciclo del carbonio a breve termine; - la perturbazione umana del ciclo del carbonio; - il sequestro e lo stoccaggio del carbonio nel CSS. Ciclo globale di N, P, S, Hg. Ciclo globale dell'acqua. Geochimica isotopica ambientale (1CFU) Applicazione degli isotopi per rintracciare la fonte, la contaminazione e il trasporto di sostanze chimiche nell'ambiente. Principali gas-serra, forzante radiativo ed emissioni globali. Emissioni di CO2 e fabbisogno energetico. Principali metodi di riduzione delle emissioni di CO2: Metodi naturali e tecnologici. Metodi di cattura e sequestro geologico della CO2, processi geochimici coinvolti e prospettive future.

I voti si baseranno su un test scritto (domande a scelta multipla) alla fine del corso e su una presentazione orale riguardante un aspetto della geochimica ambientale. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

K.K. Turekian, H.D. Holland. Treatise on Geochemistry, Elsevier. 1st Edition (2003); 2nd Edition (2013). W.M. White (2020). Geochemistry. Wiley Blackwell. S. Lower (2020). Geochemistry - libretexts.org Donald Langmuir (1997). Aqueous Environmental Geochemistry. Prentice Hall Inc., eds. William H. Schlesinger and and Emily S. Bernhardt (2013). BIOGEOCHEMISTRY: An Analysis of Global Change. Third edition. Elsevier. 672 p.

L’obiettivo del corso è di fornire agli studenti le basi per l’identificazione la caratterizzazione di sorgenti sismogenetiche attraverso l'integrazione di dati geologici, geomorfologici, geofisici e sismologici. Il corso sarà anche volto: i) all’integrazione di dati di geologia del Quaternario, geomorfologia tettonica e geologia strutturale per la ricostruzione dell’evoluzione tettonica recente di sistemi di faglie; ii) al riconoscimento, ricostruzione ed analisi di markers geomorfologici per la stima dei tassi di deformazione di aree tettonicamente attive; alla pianificazione di indagini paleosismologiche per la caratterizzazione dell’attività tettonica olocenica delle faglie attive; ii) all’applicazione di tecniche geocronologiche utili alla datazione di eventi deformativi recenti; iv) all'applicazione delle conoscenze e metodi acquisiti alla riduzione del rischio sismico.

-Richiami di meccanica delle rocce, fagliamento e riattivazione, attrito e pressione di poro, reologia e spessore sismogenetico. -Richiami di sismologia, onde sismiche, magnitudo, meccanismi focali -Geomorfologia tettonica, scarpate di faglia, terrazzi marini e terrazzi fluviali, perturbazione del reticolo ad opera della tettonica. -ciclo sismico, il terremoto caratteristico -Paleosismologia, metodi di datazione per il Quaternario; -Strutture sismogeniche -Rischio sismico, pericolosità, vulnerabilità, cenni di microzonazione sismica.

Avere conoscenze di base di geologia strutturale, geomorfologia, sismologia, geologia del Quaternario.

Il corso si svolge mediante lezioni, seminari, lettura e comprensione di articoli scientifici, escursioni didattiche sul terreno.

1. Che cosa è un terremoto: Distribuzione mondiale dei terremoti, cenni di tettonica a placche. 2. Condizioni meccaniche per l’enucleazione di un terremoto: Concetti di stress e strain; Teoria di Anderson; Criterio di Coulomb, Griffith; La riattivazione: criterio di Amonton, ruolo della pressione dei fluidi nella fratturazione e riattivazione; Profili reologici; Transizione fragile-duttile; Fattori che regolano la profondità massima dei terremoti. 3. Faglie sismologiche: Tipi di onde sismiche, calcolo dell'ipocentro, epicentro e soluzioni focali; Definizione di Magnitudo e Momento sismico; distribuzione areale dei terremoti - distribuzione in base alla cinematica - distribuzione in base alle profondità. 4. Il ciclo sismico: Modelli di ricorrenza; Il terremoto caratteristico; scala Richter e MCS; Terremoti storici; Confronto con dati di deformazione attiva, e stato di stress; Confronto con le strutture geologiche. 5. Tassi di deformazione nel far-field e nel near-fault: Metodi di individuazione dei tassi di deformazione: GPS, livellazione geodetica, DinSar; 6. Faglie geologiche: dimensione delle superfici di faglia in relazione alla magnitudo dei terremoti; Dimensioni, crescita e segmentazione di faglie; I rapporti di scala di una faglia e sua evoluzione nel tempo; Influenza della interazione e collegamento di faglie sulla massima magnitudo attesa; Esempi di paleoterremoti registrati dalle rocce, rocce di faglia, pseudotachiliti. 7. Metodi geologici di studio delle faglie attive: Identificazione delle strutture attive attraverso: rapporto tra sedimentazione/erosione e tettonica, geologia del Quaternario, relazioni di cross-cutting, risposta del paesaggio e dell’idrologia superficiale alla tettonica attiva; Investigazione paleosismologica e geofisica ad alta risoluzione; Relazione tra dimensioni delle faglie e magnitudo attesa, effetti cosismici legati al terremoto; Espressione cumulata e co-sismica dei terremoti, confronto tra cinematica dei meccanismi focali e paleo-strain ricostruito da faglie geologiche, esempi da alcuni terreomti recenti. 8. Geomorfologia tettonica: Acquisizione, riconstruzione ed analisi di modelli digitali del terreno ad alta risoluzione L'utilizzo di tecniche di geomorfologia strutturale per l'individuazione di deformazioni a medio termine; Markers geomorfologici, terrazzi marini e fluviali; Morfometria: curva ipsometrica, fattore di asimmetria trasversale, indice di lunghezza-pendenza; Stima dell'incisione dei corsi d'acqua attraverso la stream power e la mappatura e datazione di terrazzi fluviali. 9. Ricostruzione di faglie a profondità ipocentrali, Proiezione di terremoti su faglie geologiche 10. Metodi di datazione assoluta 14C, U/Th, OSL, cosmogenici, tefrocronologia, paleomagnetismo, dendrocronologia, etc... Range di applicazione. 11. Rischio sismico, pericolosità sismica, sorgenti sismotettoniche, effetti di sito; Metodologie innovative di pericolosità sismica: sorgenti sismogenetiche individuali. Elementi di microzonazione sismica: livelli di approfondimento della microzonazione sismica; Definizione delle microzone omogenee in prospettiva sismica, zone stabili, zone stabili suscettibili di amplificazione, zone suscettibili di instabilità.

Esame orale

-Yeats R., Sieh K., Allen C. The Geology of earthquakes. Oxford University Press. 1997 - Burbank D.W. and Anderson R.S. (2001): Tectonic Geomorphology. Blackwell Science, 274 pp. - McCalpin J.P. (2009): Paleoseismology. Academic Press, 2nd edition, 613 pp. - Schumm S.A., Dumont J.F. and Holbrook J.M. (2000): Active tectonics and alluvial rivers. Cambridge University Press, pp. 276.

L'obbiettivo principale del corso consiste nel fornire agli studenti le basi per l'analisi qualitativa dello studio di un problema di Cauchy alle derivate ordinarie e per lo studio di un semplice problemi di equzioni fondamentali alle drivate parziali. La materia costituisce parte del contenuto riformato di un corso di secondo livello per le lauree magistrali in Scienze Geologiche italiane. Anche l'impostazione è riformata, e i libri di testo adottati sono ricchi di esempi e controesempi, e dunque ottimali per raggiungere una buona comprensione degli argomenti trattati a partire dagli esercizi, e dunque dalle applicazioni. Al termine del corso gli studenti dovrebbero essere in grado di: - conoscere gli elementi base di analisi matematica e come essi si applichino alle scienze della terra,- conoscere la teoria base delle equazioni alle derivate parziali - possedere competenze computazionali per la risoluzione di esercizi basilari.Le principali abilità saranno:- applicare le conoscenze acquisite alla risoluzione di esercizi e/o problemi basati sui modelli svolti durante le lezioni- analizzare e saper affrontare semplici studi qualitativi, inquadrando poi il problema in un idoneo contenitore per una eventuale successiva analisi di tipo superiore- acquisizione di una certa autonomia nell'approccio a problemi applicati in ambito geologico- saper utilizzare testi base di Analisi Matematica, - lavorare in gruppo, ma anche in autonomia.Le competenze e le abilità enunciate sono indispensabili per le attività di un Geologo in ambito lavorativo, anche di tipo tecnico e/o industriale.

Equazioni differenziali ordinarie del primo e del secondo ordine. Serie di Fourier e applicazioni. Equazioni differenziali alle derivate parziali: equazioni del primo ordine, equazione del traffico, delle onde unidimensionale e metodo delle caratteristiche. Equazione delle onde: problemi di Cauchy e di Caychy-Dirichlet associati. Applicazioni alla geologia: equazione fondamentale della sismologia, equazione di Korteveg-de Vries e onde di Tsunami.

Per comprendere al meglio gli argomenti trattati nel corso è necessario avere familiarità con i contenuti di Matematica (mod. 1 e mod. 2), corso previsto nella laurea triennale. In particolare si richiede una solida conoscenza delle principali funzioni elementari (esponenziali, logaritmi e funzioni trigonometriche), una buona padronanza del calcolo di limiti (notevoli e non) e delle derivate, e infine una buona manualità nello svolgimenti degli integrali immediati e una buona conoscenza delle tecniche di integrazione di funzioni razionali, di integrazione per sostituzione e per parti.

Lezioni frontali e relative esercitazioni

A. richiami di nozioni di calcolo differenziale per funzioni di più variabili B. equazioni differenziali ordinarie: 1b. introduzione ed esempi. 2b. Problemi di Cauchy. 3b. Esistenza e unicità della soluzione di un problema di Cauchy. 4b. Equazioni differenziali a variabili separabili. 5b. Equazioni differenziali lineari del primo ordine. 6b. Equazioni differenziali lineari del secondo ordine a coefficienti costanti. 7b. Metodi della somiglianza e della variazione delle costanti per le soluzioni delle equazioni lineari del secondo ordine. 8b. Equazioni di Bernoulli. 9b. Metodo dell'energia per alcuni tipi di equazioni ordinarie. 10b. Esempi ed applicazioni. C. Serie di Fourier. 1c. Successioni e serie di funzioni: convergenza puntuale e uniforme per successioni di funzioni, convergenza puntuale, uniforme e totale di serie di funzioni. Teoremi di passaggio al limite. 2c. Sistema trigonometrico. Funzioni periodiche e loro proprietà. 3c. Serie di Fourier. Convergenza puntuale della serie e disuguaglianza di Bessel. 4c. Serie di Fourier. Convergenza totale e uguaglianza di Parseval. 5c. Proprietà asintotiche dei coefficienti di Fourier. 5c. Derivazione ed integrazione per serie. D. Equazioni alle derivate parziali (EDP) 1d. Generalità sulle EPD 2d. Classificazione elementare delle EDP 3d. Equazione delle onde unidirezionale: esempi e formula risolutiva nel semipiano superiore con il metodo delle caratteristiche. 4d. Equazioni lineari del primo ordine in forma normale. Cenni ed applicazione generale del metodo delle caratteristiche. 5d. Equazione del traffico: equazioni di continuità, campo delle velocità e derivazione della equazione del traffico. Equazione di Burgers e metodo delle caratteristiche. 6d. Equazione delle onde unidimensionale: derivazione della equazione delle onde per le vibrazioni trasversali di una corda tesa. 7d. Equazione delle onde unidimensionale: formula di d'Alambert per il problema di Cauchy omogeneo nel semipiano superiore. 8d. Equazione delle onde unidimensionale: metodo della separazione delle variabili per il problema di Cauchy-Dirichlet omogeneo. E. Esempi ed applicazioni. 1e. Problemi di Cauchy-Dirichlet della corda pizzicata, della corda percossa da un martello e della corda percossa da una lama. La funzione di Dirac. 2e. Equazioni della sismologia: cenni sulla loro derivazione e sui tipi di soluzioni delle equazioni 3e. Equazioni di onde di acque poco profonde: l'equazione di Korteweg-de Vries e il suo uso nella determinazione di modelli per onde di Tsunami.

L'esame finale prevede una sola prova scritta della durata di non più di 3 ore contenente di norma 3-4 esercizi relativi agli argomenti principali del corso.

James Stewart: Calcolo, funzioni di più variabili, ed. Apogeo. Fabio Scarabotti: Equazioni alle derivate parziali: teoria elementare e applicazioni, ed. Esculapio.

Conoscenza delle nozioni di base della giacimentologia. Conoscenza di processi, natura e origine delle concentrazioni di minerali utili nella Terra. Distribuzione geografica dei depositi di minerali e correlazione con i processi di tettonica a placche. Conoscenze utili per pianificare l'esplorazione mineraria al fine di trovare nuovi depositi di minerali o per ottimizzare lo sfruttamento. Capacità di elaborazione di problemi legati alla prospezione mineraria e alla estrazione sostenibile.

Giacimentologia e processi minerogenetici. Sistematica dei giacimenti minerari e loro genesi/distribuzione sulla Terra. Modelli di estrazione sostenibile.

Al fine di comprendere al meglio gli argomenti trattati nel corso è necessario che gli studenti abbiano conoscenze di base della geologia strutturale, geochimica, mineralogia, petrologia e vulcanologia.

Lezioni frontali

Definizioni di base della giacimentologia. Sistematica dei minerali utili: elementi nativi, ossidi-idrossidi, solfuri. Processi minerogenetici associati all'ambiente magmatico, magmatico-idrotermale, idrotermale, metamorfico e sedimentario-supergenico. Tettonica e distribuzione globale dei giacimenti. Modelli e problemi di estrazione mineraria sostenibile. In dettaglio: 1) Introduzione (concetti geologici di base) 2) Risorse minerarie (definizioni e introduzione alla disciplina dei depositi minerari) 3) Depositi minerari magmatici 3) Depositi minerari supergenici 4) Depositi minerari sedimentari 5) Depositi minerari diagenetici 6) Depositi minerari metamorfici 7) Metallogenia e tettonica a placche 8) Estrazione mineraria sostenibile

La prova di valutazione verrà svolta con una prova orale. La prova orale di durata circa 30 minuti, verterà sulla discussione della presentazione su un approfondimento di un argomento del corso a scelta dello studente e sugli argomenti del corso trattati tramite domande del docente. Obbiettivo della prova è la verifica dell'apprendimento dei concetti base del corso, sulla genesi e formazione dei depositi minerali, sulle loro caratteristiche e sul relativo tipo di mineralizzazioni. La finalità della prova ha anche come scopo quello di verificare le conoscenze utili per ottimizzare lo sfruttamento minerario e migliorarne la sostenibilità ambientale. Lo studente sarà valutato anche sulla capacità di esposizione, sull'appropriatezza del linguaggio tecnico-scientifico utilizzato e sulla capacità di collegare i vari aspetti della materia. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa

Introduction to Ore-forming processes L. Robb Blackwell 2005. Mineral Resources from Exploration to Sustainability Assessment. Manuel Bustillo Revuelta Springer 2018.