Professores da Oklahoma State University descrevem a criação do primeiro programa de graduação em geofísica da escola e a condução de um projeto de aquisição de campo para seu novo curso de geofísica ambiental, que incluiu a coleta de dados de pulso EKKO GPR de baixa frequência central sobre uma falha suspeita.
Por Camelia C. Knapp, Ahmed Ismail e James H. Knapp
Em resposta à nossa disciplina de Geociências em evolução e à transição energética global, a Escola de Geologia Boone Pickens (BPSoG) da Universidade Estadual de Oklahoma (OSU) recentemente diversificou e expandiu nossas opções de bacharelado em Ciências (BS). Com base em mais de 70 anos de um histórico programa de Bacharelado em Geologia focado em geologia do petróleo, com graduados notáveis como T. Boone Pickens, lançamos novos bacharelado em Geofísica (2021) e Geociência Ambiental (2022), bem como concentrações em Geologia Ambiental, Pré-Direito, Certificação do Ensino Secundário e Geologia do Petróleo no nosso tradicional Bacharelado em Geologia (2018).
Atendendo a esses novos programas de graduação estão novos cursos práticos baseados em campo, incluindo Geofísica Ambiental, para alunos de graduação e pós-graduação de nível superior. Drs. Camelia Knapp e Ahmed Ismail ensinam juntos este curso, que inclui instruções sobre radar de penetração no solo (GPR), refração sísmica, análise multicanal de ondas de superfície (MASW), resistividade elétrica, potencial espontâneo, gravidade e métodos magnéticos. O BPSoG construiu um sistema pulseEKKO 100 anterior ao adquirir o sistema pulseEKKO PRO com antenas de frequência central de 25, 50, 100 e 200 MHz. A expansão da faixa de frequência das antenas possibilita o uso do sistema para aplicações mais geológicas, hidrológicas e ambientais.
Além disso, incorporamos a investigação científica baseada no aluno em nosso novo currículo de geofísica, com base em problemas locais de interesse geológico de subsuperfície e envolvendo ativamente os alunos em pesquisas de graduação. No outono de 2022, 22 alunos se matricularam em Geofísica Ambiental, juntamente com voluntários interessados (Figura 1), participou da integração dessas técnicas geofísicas para um projeto de classe.
O alvo da investigação foi uma escarpa de 4 km de comprimento com cerca de 15-20 metros de variação topográfica ao longo da drenagem do rio Cimarron no sudoeste do condado de Payne, Oklahoma, provisoriamente chamada de Coyle Escarpment (Figura 2), o que pode representar uma falha não reconhecida. Esta localização forneceu um objetivo científico intrigante perto do campus da OSU, acessível em propriedade pública ao longo das estradas municipais.
O sistema pulseEKKO PRO GPR foi usado em conjunto com refração sísmica, MASW e métodos de resistividade elétrica para caracterizar a geometria da estratigrafia de subsuperfície em relação à topografia da superfície. A atividade sísmica tem sido comum no Condado de Payne na última década, e as falhas do tipo WE foram previamente reconhecidas na região a partir de estudos de subsuperfície. O objetivo dos alunos era avaliar a origem desse recurso topográfico como estrutural, erosivo ou alguma combinação dos dois.
A aquisição de dados GPR consistiu em dois perfis co-localizados de 723 m com antenas de frequência central de 50 e 100 MHz (Figura 3). Esses perfis foram prontamente adquiridos pelos alunos e, das técnicas geofísicas utilizadas, forneceram as únicas imagens gráficas da geometria dos limites estratigráficos do subsolo ao longo da escarpa.
Além disso, perfis de ponto médio comum (CMP) foram coletados ao longo do transecto (Figura 4) com as antenas de 50 MHz, usadas para determinar a velocidade eletromagnética em ~0.116 m/ns.
No momento em que este livro foi escrito, a análise e a interpretação dos dados estavam em andamento, mas os alunos envolvidos no projeto claramente se beneficiaram da experiência prática de abordar um problema do mundo real. Pretendemos integrar essas técnicas geofísicas em um curso de campo geofísico de verão em nossa estação de campo OSU em Cañon City, Colorado, como a principal experiência para nossos cursos de geofísica.
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