sismicidad sismología como método de exploración
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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