Les professeurs de l'Oklahoma State University décrivent la mise en place du premier programme menant à un diplôme en géophysique de l'école et la réalisation d'un projet d'acquisition sur le terrain pour leur nouveau cours de géophysique environnementale, qui consistait notamment à demander aux étudiants de collecter des données EKKO GPR à basse fréquence centrale sur une faille suspectée.
Par Camelia C. Knapp, Ahmed Ismail et James H. Knapp
En réponse à l'évolution de notre discipline géoscientifique et à la transition énergétique mondiale, la Boone Pickens School of Geology (BPSoG) de l'Oklahoma State University (OSU) a récemment diversifié et élargi nos options de baccalauréat en sciences (BS) de premier cycle. S'appuyant sur plus de 70 ans d'un programme de BS en géologie axé sur la géologie pétrolière, avec des diplômés aussi remarquables que T. Boone Pickens, nous avons lancé de nouveaux diplômes de BS en géophysique (2021) et en géoscience environnementale (2022), ainsi que des concentrations dans Géologie environnementale, pré-loi, certification de l'enseignement secondaire et géologie pétrolière dans notre BS en géologie traditionnelle (2018).
Ces nouveaux programmes diplômants sont accompagnés de nouveaux cours pratiques sur le terrain, y compris la géophysique de l'environnement, pour les étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs. Drs. Camelia Knapp et Ahmed Ismail co-enseignent ce cours, qui comprend des instructions sur le géoradar (GPR), la réfraction sismique, l'analyse multicanal des ondes de surface (MASW), la résistivité électrique, le potentiel spontané, la gravité et les méthodes magnétiques. Le BPSoG s'est appuyé sur un ancien système pulseEKKO 100 en achetant le système pulseEKKO PRO avec des antennes à fréquence centrale de 25, 50, 100 et 200 MHz. L'extension de la gamme de fréquences des antennes permet d'utiliser le système pour davantage d'applications géologiques, hydrologiques et environnementales.
De plus, nous avons intégré la recherche scientifique basée sur les étudiants dans notre nouveau programme de géophysique, en nous appuyant sur les problèmes locaux d'intérêt géologique souterrain et en engageant activement les étudiants dans la recherche de premier cycle. À l'automne 2022, 22 étudiants se sont inscrits en géophysique environnementale, ainsi que des bénévoles intéressés (Figure 1), ont participé à l'intégration de ces techniques géophysiques pour un projet de classe.
La cible de l'enquête était un escarpement de 4 km de long avec environ 15 à 20 mètres de variation topographique le long du bassin versant de la rivière Cimarron dans le sud-ouest du comté de Payne, Oklahoma, provisoirement appelé l'escarpement de Coyle. (Figure 2), ce qui peut représenter un défaut non reconnu. Cet emplacement a fourni un objectif scientifique intrigant à proximité du campus de l'OSU, accessible sur une propriété publique le long des routes de comté.
Le système PulseEKKO PRO GPR a été utilisé en conjonction avec les méthodes de réfraction sismique, MASW et de résistivité électrique pour caractériser la géométrie de la stratigraphie du sous-sol par rapport à la topographie de surface. L'activité sismique a été courante dans le comté de Payne au cours de la dernière décennie, et des failles frappant WE ont déjà été reconnues dans la région à partir d'études souterraines. L'objectif pour les étudiants était d'évaluer l'origine de cette caractéristique topographique comme étant structurelle, érosive ou une combinaison de celles-ci.
L'acquisition de données GPR consistait en deux profils co-localisés de 723 m avec des antennes de fréquence centrale de 50 et 100 MHz (Figure 3). Ces profils ont été facilement acquis par les étudiants et, parmi les techniques géophysiques utilisées, ont fourni les seules images graphiques de la géométrie des limites stratigraphiques du sous-sol à travers l'escarpement.
De plus, des profils de point médian commun (CMP) ont été recueillis le long du transect (Figure 4) avec les antennes de 50 MHz, utilisées pour déterminer la vitesse électromagnétique à ~0.116 m/ns.
Au moment d'écrire ces lignes, l'analyse et l'interprétation des données sont en cours, mais les étudiants impliqués dans le projet ont clairement bénéficié de l'expérience pratique de la résolution d'un problème du monde réel. Nous avons l'intention d'intégrer ces techniques géophysiques dans un cours géophysique d'été sur le terrain à notre station de terrain OSU à Cañon City, Colorado, en tant qu'expérience clé pour nos majors en géophysique.
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