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Academic Year/course: 2019/20

541 - Master's in Geology: Techniques and Applications


Syllabus Information

Academic Year:
2019/20
Subject:
60438 - Subsurface geology
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
541 - Master's in Geology: Techniques and Applications
ECTS:
5.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

The expected results of the course respond to the following general aims:

- To acquire an accurate picture of the methods of subsurface exploration, and of the applicability of each method, to be able to select the best suited for each case.

- To acquire the skills necessary for managing geophysical prospecting, data processing and interpretation of the results obtained.

- To be able to integrate the results of different methods and construct simple 3D models of the subsoil.

1.2. Context and importance of this course in the degree

It is a subject of great interest for those students interested in specializing in tectonics, basin analysis, prospecting of natural resources, archaeology and hydrogeology, who need to know the geometry of the formations and structures in depth.

1.3. Recommendations to take this course

The level is directed at graduates who typically are majoring in geology. However, this module is also appropriate for students majoring in other disciplines (hydrogeology, civil engineering, archaeology, economic geology) that require some knowledge of geophysical methods and reconstruction of the structure of the subsoil.

2. Learning goals

2.1. Competences

After completing the course, the student will be competent in the following skills:

To plan a survey by selecting subsurface exploration prospecting techniques best suited for each case.

To operate equipment normally used in geophysical prospecting: gravimetric, magnetic, electromagnetic and GPR.

To work autonomously with maps of gravimetric and magnetic anomalies of specific areas and interpret them in geological terms.

To apply inverse modelling algorithms and to interpret gravimetric and magnetic anomalies of large and small scale.

To interpret seismic refraction profiles and apply them to the interpretation of the subsurface structure.

To interpret seismic reflection profiles in geological terms and to apply them to the knowledge of the geology of a region, in combination with magnetometry and gravimetry.

To interpret well logs and apply them to seismic prospecting.

To interpret electrical and electromagnetic profiles and apply them to the interpretation of the subsurface structure.

To construct simple 3D models of the subsoil.

2.2. Learning goals

The student, in order to pass the course, will have to show her/his competence in the following skills:

1. Ability to plan a survey by selecting subsurface exploration prospecting techniques best suited for each case.

2. Operates equipment normally used in shallow subsurface geophysical surveys (gravimeter, magnetometer, electromagnetic, GPR).

3. Works autonomously with maps of gravimetric and magnetic anomalies of specific areas and interprets it in geological terms.

4. Applies inverse modelling algorithms and is able to interpret gravimetric and magnetic anomalies of small and large scale.

5. Ability to interpret seismic refraction profiles and to apply them to the interpretation of the subsurface structure.

6. Ability to interpret seismic reflection profiles in geological terms and ability to apply them to the knowledge of the geology of a region, in combination with magnetometry and gravimetry.

7. Ability to interpret and apply well logs to seismic prospecting.

8. Ability to interpret electrical and electromagnetic profiles and apply them to the interpretation of the subsoil structure.

9. Ability to construct structural maps and simple 3D models of the subsoil.

2.3. Importance of learning goals

Geophysical prospecting methods are an essential tool for subsurface geology.

3D modelling has become an indispensable tool in the interpretation of the geology of a region in deep.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

Continuous assessment:

1. Resolution of up to 4 questionnaires (40%)

2. Coursework about practice sessions (40%)

3. Report of the results of the survey (20%)

Global assessment:

Written theoretical-practical exam (100%)

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

A wide range of teaching and learning tasks are implmented. The 5 ECTS of this course correspond to 50 hours of onsite activities, which will be arranged in theory sessions, practice sessions, field work session and assignments. Tutorials will be considered another academic activity where the student will be free to ask doubts related to the course.

The students will have lecture notes given by the professor as the basis for their learning, but they must extend the information given in class using sources such as technical books and scientific journals. Students are provided with task guidelines for each practice session.

Classroom materials will be available via Moodle.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks: 

  • 12 hours of lectures (1.5 h/week).
  • 20 hours of practice sessions (2.5 h/week).
  • 8 hours of seminars and guided work.
  • 6 hours of field-survey, plus 4h of field data processing.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

Lectures

Topic 1. Methods of subsurface exploration: Cross-sections and structure contour maps, mechanical methods, geophysical methods. Physical properties of sediments and rocks. Limitations of geophysical methods. The advantage of multiple methods. Structure contour maps: Rules of contouring. Contouring styles. TIN and Gridding.

Topic 2. Gravity surveying: Fundamental relationships. Measuring gravity. Correcting observed gravity. Basic field procedures. Analyzing anomalies (regional and residual). Gravity interpretation. Applications of the gravity method.

Topic 3. Magnetic surveying: Fundamental relationships. The Earth's magnetic field. Measuring the magnetic field. Basic field procedures. Interpretation of magnetic data. Applications of the magnetic method.

Topic 4. Seismic exploration: Seismic waves and wave propagation. Ray paths in layered materials. Wave attenuation and amplitude. Energy sources. Seismic equipment. Seismic refraction surveying: A homogeneous subsurface. A single subsurface interface. Two horizontal interfaces. Multiple interfaces. Dipping interfaces. Multiple dipping interfaces. The non-ideal subsurface. The delay-time method. Other methods. Field procedures.

Topic 5. Seismic reflection surveying: A single subsurface interface. Multiple horizontal interfaces. Dipping interface. Acquiring and recognizing reflections from shallow interfaces. Common field procedures. Computer processing of reflection data (static correction, normal move-out, stacking CDP gathers, migration).

Topic 6. Borehole logging: Drilling and its effects on the formations. The measurement of strata dip, borehole inclination and diameter. The self-potential log. Resistivity logs. Radioactivity logs. The sonic log. The temperature log. Logging outside the oil industry.

Topic 7. Electrical surveys: Resistivity methods: Vertical electric sounding (VES). Resistivity profiling. Electrical imaging. Induced polarisation (IP) and self-potential (SP). Electromagnetic methods: Electromagnetic systems: Slingram, Turam. Transient electromagnetic (TEM) systems. Magnetoteluric (MT) surveying. Ground Penetrating Radar (GPR).

Topic 8. Methodology and software of 3D reconstruction and restitution.

 

Practice sessions

Section 1. Problem sheets:

1. Construction of cross-sections and subsurface structure contour maps from borehole.

2. Correcting observed gravity and analysing regional and residual anomalies.

3. 2.5D gravity and magnetic inverse modelling using GravMag 32.

4. Seismic refraction interpretation and modelling using REFRACT.

5. Interpretation of seismic reflection profiles.

6. Interpretation of well logs and its application in seismic reflection profiles.

7. Integrated example: interpretation of the subsurface geology of an area from gravity, magnetic, refraction, reflection and log data.

10. 3D modelling with real data using Move.

Section 2. Survey:

8. Field survey using gravity, magnetic, electromagnetic (Slingram and GPR), electrical and seismic refraction methods.

9. Transfer and processing of data from field survey.

4.4. Course planning and calendar

The learning activities are organized into combined theory and practice sessions. A typical session consists of two parts, the first one is theoretical (1:30 h), and the second one is a practice session (2:30 h).

Beginning of the course: beginning of the second semester according to the academic calendar established by the Faculty of Sciences and published on its website.

Timetable: according to the schedule established by the Faculty of Sciences and published on its website.

Further information concerning the timetable, classroom, office hours, assessment dates and other details regarding this course will be provided on the first day of class.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=60438&year=2019


Curso Académico: 2019/20

541 - Máster Universitario en Geología: Técnicas y Aplicaciones


Información del Plan Docente

Año académico:
2019/20
Asignatura:
60438 - Geología del subsuelo
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
541 - Máster Universitario en Geología: Técnicas y Aplicaciones
Créditos:
5.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

- Adquirir una visión precisa de los métodos de exploración del subsuelo, y de la utilidad de cada método, siendo capaz de seleccionar las técnicas más adecuadas para cada caso.

- Adquirir las destrezas necesarias para el manejo de los aparatos de prospección geofísica, y para el procesado de los datos y la interpretación de los resultados obtenidos en cada uno de ellos.

- Ser capaz de integrar los resultados de distintos métodos y elaborar modelos 3D sencillos del subsuelo.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Esta asignatura forma parte del cuerpo de asignaturas optativas que complementan la formación obligatoria en el Máster en Geología: Técnicas y Aplicaciones. Se imparte en el segundo cuatrimestre, tras la impartición de las asignaturas obligatorias que aseguran una formación básica en todo el cortejo de métodos y técnicas propios de la Geología.

Es una asignatura de gran interés para aquellos estudiantes interesados en especializarse en Tectónica, análisis de cuencas, en prospección de recursos naturales, en arqueología, y en Hidrogeología, y que necesitan conocer la geometría de las formaciones y estructuras en profundidad.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Esta asignatura va dirigida a aquellos estudiantes que quieren adquirir una formación avanzada en los distintos métodos de estudio del subsuelo, haciendo especial énfasis en la aplicación de los métodos de prospección geofísica a la interpretación de la estructura del subsuelo en profundidad.

 Esta asignatura va dirigida principalmente a estudiantes con formación en geología, pero también es apropiada para estudiantes formados en otras disciplinas (hidrogeología, ingeniería civil, arqueología, geología económica) que necesiten conocimientos de los métodos geofísicos y la reconstrucción de la estructura del subsuelo. Los alumnos deben poseer conocimientos básicos de geofísica.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

  • Seleccionar las técnicas de prospección más adecuadas para cada caso.
  • Manejar algunos de los aparatos utilizados normalmente en prospección geofísica: gravimétrica, magnética, eléctrica, electromagnética, GPR y sísmica de maza.
  • Trabajar de manera autónoma con mapas de anomalías gravimétricas y magnéticas de zonas concretas y de interpretarlos en términos geológicos.
  • Aplicar algoritmos de modelización inversa e interpretar las anomalías gravimétricas y magnéticas de pequeña y gran escala.
  • Interpretar perfiles de sísmica de refracción y aplicarlos a la interpretación de la estructura del subsuelo.
  • Interpretar con soltura perfiles de reflexión sísmica en términos geológicos y aplicarlos al conocimiento geológico de una región, combinándolos con la magnetometría y la gravimetría.
  • Interpretar diagrafías y aplicarlas a la prospección sísmica.
  • Interpretar perfiles de prospección eléctrica y electromagnética y aplicarlos a la interpretación de la estructura del subsuelo.
  • Elaborar modelos 3D del subsuelo.

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Es capaz de planificar una campaña de prospección del subsuelo seleccionando las técnicas de prospección más adecuadas para cada caso.

Maneja los aparatos utilizados normalmente en prospección geofísica (magnetómetros, gravímetro, sísmica de maza, eléctrica, electromagnética, GPR).

Trabaja de manera autónoma con mapas de anomalías gravimétricas y magnéticas de zonas concretas y los interpreta en términos geológicos.

Aplica algoritmos de modelización inversa y es capaz de interpretar las anomalías gravimétricas y magnéticas de pequeña y gran escala.

Interpreta con soltura perfiles de reflexión sísmica en términos geológicos y los aplica al conocimiento geológico de una región, combinándolos con la magnetometría y gravimetría.

Es capaz de interpretar diagrafías y de aplicarlas a la prospección sísmica.

Interpreta perfiles de sísmica de refracción y los aplica a la interpretación de la estructura del subsuelo.

Interpreta perfiles de prospección eléctrica y electromagnética y los aplica a la interpretación de la estructura del subsuelo.

Tiene nociones para elaborar mapas estructurales y modelos 3D del subsuelo.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Las competencias que forman esta asignatura son relevantes porque:

Los métodos de prospección geofísica son una herramienta indispensable para conocer la geología del subsuelo, de cara a su aplicación en trabajos de índole científica y aplicada.

La construcción de modelos 3D se hace hoy en día una herramienta indispensable en la interpretación de la geología profunda de una región.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

Evaluación continua:

1. Resolución de un máximo de 4 cuestionarios (40%)

2. Entrega de las prácticas realizadas en el aula semanalmente (40%)

3. Informe prospección (20%)

Evaluación global:

Examen teórico-práctico (100%)

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

Se implementa un amplio abanico de actividades de enseñanza-aprendizaje. Los 5 ECTS de este curso corresponden a 50 horas de actividades presenciales, que se organizan en sesiones teóricas, sesiones prácticas, trabajo de campo y diversos trabajos dirigidos. Las horas de tutoría se consideran como una actividad académica más en la que el estudiante puede preguntar dudas relacionadas con la materia.

Los estudiantes dispondrán de apuntes facilitados por el profesor como base para el aprendizaje, pero deberán completar la información recibida en el aula consultando libros técnicos y artículos científicos. Los estudiantes recibirán pautas al inicio de cada sesión práctica.

El material necesario para el desarrollo de las clases estará disponible via Moodle.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades...

1- Clases magistrales (12h)

2- Sesiones prácticas de gabinete e informática (20h)

3- Trabajos y Seminarios (8h)

4- Prospección geofísica en el campo (6h) y procesado de los datos (4h)

4.3. Programa

Programa de la asignatura:

1. Métodos de exploración del subsuelo: geológicos, geofísicos, mecánicos. Espectro de utilización de las distintas técnicas. Tipos de representaciones y mapas.

2. Prospección gravimétrica. Medida de la gravedad. Correcciones. Cálculo de anomalías gravimétricas. Modelización inversa. Aplicaciones.

3. Prospección magnética y tratamiento de datos. Anomalías magnéticas. Interpretación de las anomalías magnéticas. Modelización inversa. Aplicaciones.

4. Prospección sísmica. Sísmica de refracción. Geometría de la refracción en sistemas bicapa y multicapa. Metodología para la realización e interpretación de los perfiles de refracción.

5. Sísmica de reflexión. Tratamiento de datos. Perfiles de reflexión. Aplicaciones, interpretación estructural y estratigráfica de los perfiles sísmicos.

6. Técnicas para la realización de sondeos profundos y superficiales. Testificación en sondeos. Diagrafías.

7. Prospección eléctrica. Métodos de resistividad: sondeos eléctricos verticales, perfiles de resistividad, tomografía eléctrica. Método de la polarización inducida. Método del potencial espontáneo. Prospección electromagnética. Sistemas electromagnéticos: Slingram, Turam. Sistemas electromagnéticos transitorios. Métodos telúrico y magnetotelúrico. GPR (geo-radar). Principios y parámetros. Aplicaciones.

8. Metodología y software de reconstrucción y restitución 3D.

Sesiones prácticas y seminarios:

1. Gabinete: Construcción de cortes y mapas geológicos del subsuelo a partir de sondeos.

2. Gabinete: Correcciones gravimétricas y trabajo con mapas de anomalías, a partir de datos de un caso real.

3. Informática: Modelización inversa gravimétrica y magnética (Gravmag32).

4. Informática: Interpretación de perfiles de sísmica de refracción y modelización de sísmica de refracción (REFRACT).

5. Gabinete: Interpretación de perfiles de sísmica de reflexión.

6. Gabinete: Interpretación de diagrafías y su aplicación en perfiles de sísmica de reflexión.

7. Informática: Ejemplo integrado; interpretación de la geología del subsuelo de un área a partir de datos gravimétricos, magnéticos, de sísmica de refracción, de sísmica de reflexión y de logs.

8. Campo: Realización de una prospección geofísica (gravimétrica, magnética, electromagnética-GPR, eléctrica y de sísmica de refracción) en una zona próxima a Zaragoza.

9. Informática: Tratamiento e interpretación de los datos de la prospección.

10. Informática: Elaboración de un modelo 3D a partir de datos reales del subsuelo.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

- Las actividades de aprendizaje se organizan en sesiones teórico-prácticas. Una sesión tipo consta de dos partes, la primera de clase magistral (1:30 h), y la segunda de resolución de problemas y casos o de seminario (2:30 h).

- La sesión práctica nº 8 correspondiente a la realización de una prospección en el campo (prácticas especiales) se desarrolla durante 6 h, según calendario de campo de la titulación.

- La entrega de cuestionarios y de las prácticas se realizará semanalmente, atendiendo a una evaluación continuada.

- La entrega del informe de la prospección se realizará en las fechas indicadas por la facultad para la evaluación continua.

Inicio de la asignatura: inicio del segundo cuatrimestre según el calendario académico que se publica en la página web de la facultad

Finalización de la asignatura : la asignatura se imparte durante 11 semanas, hasta finales de Abril-principios de Mayo.

Fecha límite de entrega de informes y trabajos: fecha marcada para la evaluación continua por el calendario académico.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados