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
2 métodos principales
Sismología
Reflexión sísmica
- ecosondeo
- perfiles
Refracción sísmica
Reflexión Sísmica
Nos ayuda a conocer las profundidades
del mar y el grosor y estructura de los
estratos sedimentarios
ABA
ACA
ACBA
ACBCA
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
datos por dia
Un Gigabyte de
datos por hora
Covertura de Fondo y Densidad de Datos por Método
Sondaleza
1-2 K
Sondeos por
levantamiento
Un rayo
Rayos múltiples
500 - 750 K
400 millones – 1 billón
Sondeos por
Sondeos por
levantamiento
levantamiento
Image courtesy of NOAA & UNH
Sistema para aguas someras
Ejemplo
Tomado de Oregon State University
Muelle Pago Pago, Samoa Americana
procesado a 1m por pixel
Profundidad promedio en Metros
Muelle Pago Pago, Samoa Americana
procesado a 1m por pixel
Probablemente los
restos del Chehalis
Profundidad promedio en Metros
Algunas Aplicaciones de Mapeo
Modelos de inundación de Tsunami
Restauración de Hábitat
– Planificación de Evacuación
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 Visualizaciones
Servicios y Productos de
Navegación
Energía de Oleaje
Respuesta y monitoreo de
derrames petroleros
Turismo Costero, recreación
Y Muchas Más
Perfíl de
Reflexión
Sísmica
Perfíl de
Reflexión
Sísmica
sal
múltiple
Knoll Challenger
Golfo de México
Escarpe de
Campeche
segundos
Golfo de México
sedimento
Basamento
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
Tiempo que necesita la onda para llegar
Curva Dromocrónica
Distancia entre S y D
fuente
Arreglo de hidrófonos
receptores
agua
sedimentos
Capa 2
Capa 3
Discontinuidad Moho
manto
Ley de Snell
sen
V2>V1
sen
V1
En el caso de dos capas:
V2
i
r
Cuando i=ic r = 90°
V1

V2
sen i
sen 90
0
 sen i c
Fuente
V1
V2
D
ic
i
r
B
h
Tiempo que necesita la onda para llegar
Curva Dromocrónica
Distancia entre S y D
Usando la ecuación de la recta:
t1 
t2 
x
Onda directa
V1
x
V2

2 h V  V1
2
2
V1V 2
2
Onda refractada
y cuando t1 = t2
x
V1

x
V2

2h V
2
2
 V1
V1V 2
Ó:
x  2h
V 2  V1
V 2  V1
 xd
2
y resolviendo para h
h
xd
V 2  V1
2
V 2  V1
Tiempo que necesita la onda para llegar
Curva Dromocrónica
Onda refractada – gradiente 1/V2
Onda directa – gradiente 1/V1
Distancia entre S y D (x)
En el
caso de
4 capas
1/V4
Tiempo
1/V3
1/V2
1/V1
Distancia
V1 < V2 < V3 < V4
Mecanismos Focales
Dirección del deslizamiento de un
sismo y la falla sobre la cual
ocurre
Diagrama Esquemático de un Mecanismo Focal
Vista lateral
Profundidad
A
Superficie de La Tierra
B
Rumbo echado
PF
esfera focal
Vista de arriba
Normal
Inversa
Plano Auxiliar
Oblicua inversa
Plano de Falla
T= tensión
P = Compresión
Modificado del USGS
Modificado de Thorsten Becker, 2004
Volcanes del Holoceno
Mecanismos focales
Velocidades de la corteza
profundidad de los focos
0 km
topografía
700 km
-6000 m
0
5000 m
Mecanismos focales para la región
de los Himalayas y Tibet
G. Ekstrom
EJERCICIO
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)
1
50
100
2
150
3
Punto
Distancia
(metros)
Tiempo
(milisegundos)
6
350
568
300
7
500
700
200
400
8
700
796
4
250
458
9
900
900
5
300
505
10
1100
1000