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Academic Year/course: 2022/23

624 - Master's in Geology: Techniques and Applications

60381 - Subsurface geology

Syllabus Information

Academic Year:

2022/23

Subject:

60381 - Subsurface geology

Faculty / School:

100 - Facultad de Ciencias

Degree:

624 - Master's in Geology: Techniques and Applications

ECTS:

6.0

Year:

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 for each case.

- To acquire the necessary skills 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.

These approaches and objectives are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations 2030 Agenda (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) in such a way that the acquisition of learning outcomes of the subject provides training and competence to contribute to some extent to its achievement:

SDG 11: Sustainable cities and communities, and in particular with the goal

11.3 From now to 2030, increasing inclusive and sustainable urbanization and capacity for participatory, integrated and sustainable planning and management of human settlements in all countries.

Specifically, the subject 'Geology of the subsoil' collaborates in achieving the challenge of Research and teaching in Sciences: 'Carry out studies that allow reducing the effects of disasters, both in terms of material and human damage, with special attention to vulnerable populations, and to protect the cultural and natural heritage'

1.2. Context and importance of this course in the degree

It is a subject of great interest for those students looking to specialize 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 to 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

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

CG4 -To have the ability to manage, interpret and present data using the most suitable qualitative and quantitative methodologies and software.

CB6 - To have and understand knowledge which provides the ground or opportunity to be innovative in the development and/or application of ideas, often in a research-based context.

CB7 - To have the ability to apply the acquired knowledge and problem-solving capacities in new or little-known environments in larger (or multidisciplinary) contexts related to a field of study.

CB9 - To have the knowledge to communicate conclusions, and the reasons that sustain them, to specialized and non-specialized audiences in a clear and unambiguous way.

CT1 - To use the English language to obtain information and to transfer it.

CT2 - To manage and select the suitable sources of bibliographic information.

CT3 - Use information and communication technologies in a critical way as a working tool.

Specific competences:

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

In order to pass the course, the student 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, electric,
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 underground geology of a region.

3. Assessment (1st and 2nd call)

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

Continuous assessment:
1. Resolution of quizzes (30%)
2. Coursework about practice sessions (45%)
3. Report of the results of the survey (25%)

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 implemented. The 6 ECTS of this course correspond to 60 hours of on-site
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.

12 hours of practice sessions (maps and profiles).
24 hours of practice sessions (computer).
4 hours of seminars and guided work.
8 hours of field-survey

The teaching and assessment activities will be carried out face-to-face unless, due to the health situation, the provisions issued by the competent authorities and by the University of Zaragoza arrange to carry them out electronically (except field-survey).

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 from real data using Excel.

3. Analysing regional and residual gravity anomalies using Surfer.

4. 2.5D gravity and magnetic inverse modelling using GravMag32.

5. Seismic refraction interpretation and modelling using REFRACT.

6. Interpretation of seismic reflection profiles.

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

8. Vertical electric sounding interpretation and modelling using RESIST.

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

10 and 11. Transfer and processing of data from field survey (using GemLink, Excel, GravMag, REFRACT, RESIST).

12. Seminar: Integrated example: interpretation of the subsurface geology of an area from gravity, magnetic, refraction, reflection and log data (using GravMag32 and REFRACT).

13 and 14. 3D modelling with real data using Move.

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).

The beginning of the course will take place at the 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://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=60381

Curso Académico: 2022/23

624 - Máster Universitario en Geología: Técnicas y Aplicaciones

60381 - Geología del subsuelo

Información del Plan Docente

Año académico:

2022/23

Asignatura:

60381 - Geología del subsuelo

Centro académico:

100 - Facultad de Ciencias

Titulación:

624 - Máster Universitario en Geología: Técnicas y Aplicaciones

Créditos:

6.0

Curso:

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.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro:

ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles, y en particular con la meta:

11.3 De aquí a 2030, aumentar la urbanización inclusiva y sostenible y la capacidad para la planificación y la gestión participativas, integradas y sostenibles de los asentamientos humanos en todos los países.

En concreto, la asignatura 'Geología del subsuelo' colabora en la consecución del reto de la Investigación y docencia en Ciencias: 'Hacer estudios que permitan reducir los efectos de los desastres, tanto en términos de daños materiales como humanos, con especial atención a poblaciones vulnerables, y a proteger el patrimonio cultural y natural'

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 semestre, 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 que buscan 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 es recomendable para 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:

Competencias básicas y generales:

CG4 - Preparar, procesar, interpretar y presentar datos usando las técnicas cualitativas y cuantitativas adecuadas, así como los programas informáticos adecuados.
CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.

Competencias transversales:

CT1 - Utilizar inglés científico para la obtención de información.
CT2 - Ser capaces de gestionar, discriminar y seleccionar las fuentes de información bibliográfica.
CT3 - Utilizar las tecnologías de la información y la comunicación de manera crítica como herramienta de trabajo.

Competencias específicas:

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 es 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 cuestionarios (30%)
2. Entrega de las prácticas realizadas en el aula semanalmente (45%)
3. Informe prospección (25%)

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 6 ECTS de este curso corresponden a 60
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 (12h)

3- Prácticas de laboratorio e informática (24h)

4- Trabajos y Seminarios (4h)

5- Prospección geofísica en el campo (8h)

Las actividades docentes y de evaluación se llevarán a cabo de modo presencial salvo que, debido a la situación de 
excepcionalidad sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza 
dispongan realizarlas de forma telemática (salvo las prácticas de campo).

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:

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

2. Gabinete: Correcciones gravimétricas, a partir de datos de un caso real (Excel).

3. Informática: Trabajo con mapas de anomalías, a partir de datos de un caso real (Surfer).

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

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

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

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

8. Informática: Interpretación y modelización de perfiles de prospección eléctrica (RESIST).

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

10 y 11. Informática: Tratamiento e interpretación de los datos de la prospección (GemLink, Excel, GravMag, REFRACT, RESIST).

12. Seminario: 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 (GravMag, REFRACT).

13 y 14. 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 9 correspondiente a la realización de una prospección en el campo (prácticas especiales) se
desarrolla durante 8 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 12 semanas, hasta mediados de Mayo.

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