SISMICIDAD Sismología como método de exploración

SISMICIDAD

Sismología como método de exploración

Sismología

• Método desarrollado durante los años 50’s y 60’s por– Maurice Ewing (Lamont)– M.N. Hill (Cambridge University)– R. Raitty y G. Shor (Scripps)

• Muy utilizado en la exploración petrolera

Reflexión sísmica- ecosondeo- perfiles

Refracción sísmica

Sismología

2 métodos principales

Reflexión Sísmica

Nos ayuda a conocer las profundidades del mar y el grosor y estructura de los

estratos sedimentarios

ACBCAACBAACAABA

Ecosondeo

• PDR (Precision Depth Recorder)

• Ecosondas de baja frecuencia (3.5 KHz)

• Frecuencias:– PDF 12 KHz– EBF 3.5 KHz– Perfiles de Reflexión 20-200 Hz (0.02-0.2KHz)

• >FRECUENCIA >ATENUACIÓN >RESOLUCIÓN

Técnicas Batimétricas • Expedición de Challenger (1872-1876) -1er

levantamiento batimétrico sistemático– Descubren que el piso oceánico no es plano - mucho

relieve

• Buque Alemán Meteor (1920’s) – 1er levantamiento con ecosondeo– Los sonidos viajan mucho mejor a través del agua– velocidad = distancia/tiempo– SONAR (Sound Navigation and Ranging)

Técnicas Batimétricas• 2da Guerra Mundial - U.S. Navy desarrolla aún

más la tecnología SONAR– Conocimiento del enemigo– Conocimiento del océano

• 1950’s - 1960’s - pulsos de onda corta de un solo rayo de alta frecuencia– Batimetría de “rayo ancho” – Los rayos de sonido se dispersan al llegar al fondo– Rango de profundidades

Pulsos de onda corta de un solo rayo de alta frecuencia

Técnicas Batimétricas• 1970’s - revolución en mapeo batimétrico con Batimetría

de Rayo Múltiple “Multibeam”• Pulsos de sonido múltiples, enfocados, de alta frecuencia y

onda corta– Batimetría de “Rayo Estrecho” o “Rayo Múltiple”

– El Pulso de sonido se mantiene estrecho y enfocado hasta el fondo

– Profundidades mucho más precisas

– e.g., el Sea Beam tiene 16 rayos, Sea Beam 2000 tiene 121, Simrad EM120 tiene 191

Pulsos de sonido múltiples, enfocados, de alta frecuencia y onda corta

Un Gigabyte de Un Gigabyte de datos por datos por diadia

Un Gigabyte de Un Gigabyte de datos por datos por horahora

Covertura de Fondo y Densidad de Datos por MétodoSondaleza Un rayo Rayos múltiples

1-2 K Sondeos por levantamiento

500 - 750 K Sondeos por levantamiento

400 millones – 1 billón Sondeos por levantamiento

Image courtesy of NOAA & UNH

Sistema para aguas someras

Ejemplo

Tomado de Oregon State University

Profundidad promedio en Metros

Muelle Pago Pago, Samoa Americanaprocesado a 1m por pixel

Probablemente los restos del Chehalis

Muelle Pago Pago, Samoa Americanaprocesado a 1m por pixel

Profundidad promedio en Metros

Algunas Aplicaciones de MapeoAlgunas Aplicaciones de Mapeo

Modelos de inundación de Tsunami – Planificación de Evacuación

Restauración de Hábitat

Análisis de cambio de la línea de costa

Análisis de Impacto por Tormentas – Erosión Costera

Manejo de pesquerías Comerciales Diseño de Reservas Ecológicas

Respuesta de emergencias, Evaluación de Impacto

Seguridad de puertos

Mapas y VisualizacionesServicios y Productos de Navegación

Energía de OleajeRespuesta y monitoreo de derrames petroleros

Turismo Costero, recreación Y Muchas Más

Perfíl de Reflexión Sísmica

Knoll ChallengerGolfo de México

sal

Perfíl de Reflexión Sísmica

múltiple

segundos

Escarpe de Campeche

Basamento

sedimento

Golfo de México

Perfiles de Reflexión Sísmica

• Impedancia Acústica – Contraste de densidad– Reflectores

• Fuentes de ondas sísmicas artificiales– TNT – Chispeadores– Pistola de aire– Etc.

Refracción Sísmica

Nos ayuda a conocer estructuras que se encuentran por debajo de los

sedimentos y hasta la corteza y manto

Curva Dromocrónica

Distancia entre S y D

Tie

mpo

que

nec

esita

la o

nda

para

lleg

ar

receptoresfuente

sedimentos

Capa 3

Capa 2

agua

Discontinuidad Moho

manto

Arreglo de hidrófonos

Ley de Snell

En el caso de dos capas:

V1

V2

i

r

V2>V1

sen

sen

Cuando i=ic r = 90°

cisensen

isen

V

V

02

1

90

Fuente

V2

V1 h

B

D

i

r

ic

Curva Dromocrónica

Distancia entre S y D

Tie

mpo

que

nec

esita

la o

nda

para

lleg

ar

Usando la ecuación de la recta:

11 V

xt

21

21

22

22

2

VV

VVh

V

xt

Onda directa

Onda refractada

y cuando t1 = t2

21

21

22

21

2

VV

VVh

V

x

V

x

dxVV

VVhx

12

122

Ó:

y resolviendo para h

2 1

2 12dx V V

hV V

Curva Dromocrónica

Distancia entre S y D (x)

Tie

mpo

que

nec

esita

la o

nda

para

lleg

ar

Onda refractada – gradiente 1/V2

Onda directa – gradiente 1/V1

En el caso de 4 capas

Distancia

Tie

mp

o

V1 < V2 < V3 < V4

1/V1

1/V2

1/V3

1/V4

Mecanismos Focales

Dirección del deslizamiento de un sismo y la falla sobre la cual

ocurre

Diagrama Esquemático de un Mecanismo Focal

Vista lateral

Plano auxiliarP

rofu

ndi

dad Superficie de La Tierra

PF

esfera focal

Proyección

del PF

A

Normal

Oblicua inversa

Rumbo echado

Inversa

B

Plano de Falla

Vista de arriba

Plano Auxiliar

Modificado del USGS

T= tensión P = Compresión

Modificado de Thorsten Becker, 2004

Mecanismos focales

Velocidades de la corteza

Volcanes del Holoceno

topografíaprofundidad de los focos

0 km 0 -6000 m700 km 5000 m

Mecanismos focales para la región de los Himalayas y Tibet

G. Ekstrom

Obtenga el número de capas y la velocidad con que el sonido viaja a través de ellas a partir de los siguientes datos de refracción sísmica.

Obtenga también el espesor de la primera capa.

Punto

Distancia (metros)

Tiempo (milisegundos)

Punto Distancia (metros)

Tiempo (milisegundos)

1 50 100 6 350 568

2 150 300 7 500 700

3 200 400 8 700 796

4 250 458 9 900 900

5 300 505 10 1100 1000

EJERCICIO