sismica de refraccion geofisica aplicada

8/17/2019 Sismica de Refraccion Geofisica Aplicada

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1. Introducció

Objetivo: Con los métodos geofísicos se puede investigar zonas sin acceso parel ser humano, como el interior de la tierra. En la búsueda de !acimientometalíferos "prospecci#n, e$ploraci#n% este métodos geofísicos pueden dainformaciones sin hacer una perforaci#n de altos costos. E$isten varios métodogeofísicos los cuales aprovechan propiedades físicas de las rocas. &ero todos lométodos geofísicos dan solamente informaciones indirectas, es decir nunca saluna muestra de una roca. 'os resultados de investigaciones geofísicas son hojade datos "números% ue esperan a una interpretaci#n

Los métodos más usados

a% (ismologíab% )ravimetríac% *agnetometríad% )eoelectricidad

2. La sismologí

*a!or informaci#n véase: +puntes E$ploraci#n *ineras: (ismologí+puntes )eología )eneral: erremoto

2.1 Métodos sísmicos de exploració

'os métodos de e$ploraci#n sísmicos se basan en la generaci#n de ondasísmicas por ejemplo por medio de una e$plosi#n o por medio de un rompedor dcaída. 'as ondas sísmicas son ondas mec-nicas ! el-sticas, pues ue las onda

sísmicas causan deformaciones no permanentes en el medio, en ue spropagan. 'a deformaci#n se constitu!e de una alternancia de compresi#n ! ddilataci#n de tal manera ue las partículas del medio se acercan ! se alejarespondiendo a las fuerzas asociadas con las ondas, como por ejemplo en uel-stico e$tendido. (u propagaci#n se describe por la ecuaci#n de ondas

http://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap01c.htm#Sismologiahttp://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap01e.htm#gravimetria-okhttp://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap01e.htm#Magnetomhttp://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap01e.htm#Electrohttp://www.geovirtual2.cl/EXPLORAC/TEXT/0400Asismolog.htmhttp://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap01d.htmhttp://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap01e.htm#gravimetria-okhttp://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap01e.htm#Magnetomhttp://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap01e.htm#Electrohttp://www.geovirtual2.cl/EXPLORAC/TEXT/0400Asismolog.htmhttp://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap01d.htmhttp://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap01c.htm#Sismologia


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2.2 Tipos de ondas sísmicas

E$isten ondas de compresi#n, ondas transversales ! ondas super/ciales com'ove o 0a!leigh. 'as Ondas de compresi#n son las m-s r-pidas por eso se llamaondas primarias "ondas &%. 'as ondas transversales son un poco m-s lentasllegan un poco m-s tarde a la estaci#n "Ondas secundarias u ondas &%. 'adiferencias en las velocidades se usa en la medici#n de temblores ! terremotos'a diferencia entre la llegada de la onda 1p1 ! de la onda 1s1 "delta corresponde a la distancia del foco. "delta t es grande, sí el foco es mu! lejano

porue la onda p se propaga m-s r-pido%. +23*+C342

2.2.1 Ondas "p" u ondas longitudinales u ondas de compresió

'as partículas de una onda p, longitudinal o de compresi#n oscilan en la direcci#de propagaci#n de la onda. 'as ondas p son parecidas a las ondas sonoraordinarias. 'as ondas p son m-s r-pidas ue las ondas s o es decir después utemblor en un observatorio primeramente llegan las ondas p, secundariamentlas ondas s

2.2.2 Ondas "s" u ondas transersales u ondas de ci!alla

'as partículas de una onda s, transversal o de cizalla oscilan perpendicularmenta la direcci#n de propagaci#n. (e distingue las ondas sh, cu!as partículas oscilaen el plano horizontal ! perpendicular a la direcci#n de propagaci#n, ! las onda

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http://www.geovirtual2.cl/monitos/ondaps1.htmlhttp://www.geovirtual2.cl/monitos/ondaps1.html


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sv, cu!as partículas oscilan en el plano vertical ! perpendicular a la direcci#n dpropagaci#n. En las ondas s polarizadas sus partículas oscilan en un único planperpendicular a su direcci#n de propagaci#n

2.2. Ondas de #a$leig%

0a!leigh "667% predijo la presencia de ondas super/ciales dise8andmatem-ticamente el movimiento de ondas planas en un espacio semin/nitel-stico.'as ondas de 0a!leigh causan un movimiento rodante parecido a las ondas demar ! sus partículas se mueven en forma elipsoidal en el plano vertical, ue paspor la direcci#n de propagaci#n. En la super/cie el movimiento de las partículaes retr#grado con respecto al avance de las ondas. 'a velocidad de las onda0a!leigh "v0a!leigh% es menor ue la velocidad de las ondas s "transversales% ! e

apro$imadamente v0a!leigh 9 ,; $ 032 ";66

2.2.& Ondas de Loe

'ove ";% descubri# la onda super/cial, ue lleva su nombre estudiando eefecto de vibraciones el-sticas a una capa super/cial'as ondas de 'ove reuieren la e$istencia de una capa super/cial de menovelocidad en comparaci#n a las formaciones sub!acentes o es decir un gradientde velocidad positivo "velocidad se incrementa% con la profundidad. 'as ondas d

'ove son ondas de cizalla, ue oscilan solo en el plano horizontal, es decir laondas de 'ove son ondas de cizalla horizontalmente polarizada

2. 'omportamiento de las ondas sísmicas en las rocas

'os par-metros característicos de las rocas, ue se determina con los métodosísmicos son la velocidad de las ondas p ! s, el coe/ciente de re?e$i#n, ldensidad. &ropiedades de las rocas, ue in?u!en estos par-metros sona% &etrografía, contenido en mineralesb% Estado de compacidadc% &orosidad 9 porcentaje o proporci#n de espacio vacío "poros% en una rocad% 0elleno del espaci# vacío o es decir de los porose% e$tura ! estructura de la rocaf% emperaturag% &resi#n

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Ana variaci#n en una de estas propiedades de la roca puede ser relacionada poejemplo con un límite entre dos estratos litol#gicos, con una falla o una zona dfallas, con un cambio en el relleno del espacio poroso de la roca

abla: 'as velocidades de las ondas en diferentes medios:

abla: 'as velocidades de las ondas en diferentes medios:

*edioasalto D @5

Calizas 5D @7

+reniscas @7

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.geovirtual5.cl

Comportamiento de las ondas sísmicas en unainterfase horizontal entre dos distintos medioslitol#gicos+ partir de una fuente de ondas sísmicas situadas en lasuper/cie como un tiro o un peso ca!éndose en elsuelo se generan distintas ondas de las siguientes

características:'a onda directa se propaga a partir de la fuente deondas sísmicas en el medio superior con la velocidaduniforme v.'a onda re?ejada se engendra por la re?e$i#n de laonda directa incidente en la interfase entre medio !medio5 ! se propaga con la velocidad v.Ana porci#n de la onda incidente en la interfase entremedio ! medio 5 pasa por la interfase ! se refracta.'a onda refractada se propaga en el segundo mediocon la velocidad v5.+ través de los datos entregados por las re?e$iones

sísmicas se puede construir el horizonte de re?e$i#nue corresponde a un cambio de materiales. &orejemplo diferentes estratos o fallas tect#nicas.

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(rincipalmente se puede detectar con la sismología

a% 'ímites de capab% Falla

c% 0ellenos de poros "como petr#leo%

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El an-lisis sismol#gico de los muchos terremotos "terremotos% ue se producen etodo el planeta ierra, en las regiones ahora conocidas, fue uno de los principalemétodos ue llevaron al dise8o de un modelo para la estructura de la ierra. &ara upodamos darnos cuenta, no s#lo la forma en ue fue dise8ado este modelo, pero emodelo en sí, tendremos ue considerar algunos aspectos )ásicos de la sismología

*iagrama de )lo+ues +ue representa los

componentes principales de un terremoto.

#epresentación grá,ca de las doscaracterísticas -undamentales de una ola:'amiseta periodo de onda $ la amplitud dela onda .

En la /gura de la izuierda smuestra en una forma musimpli/cada de un diagrama dbloues representativo de uterremoto.

Los terremotos son vibracionenaturales de la corteza terrestrue se producen dentro de uplazo limitado de tiempo en usitio dado, ! ue se propagan etodas ladirecciones /sísmicos ondas0dentro $ en la super,cie de lacorte!a terrestre donde lenergía elástica /moimiento a

lo largo del l -racaso deplan% se libera bruscamente ealgúnmomento /en-o+ue o hipocentro%Gasta el punto de ue, en emismo hipocentro vertical, es lsuper/cie de la ierra se da enombre del epicentroa menudrodeada poregiones macrosísmicacu)riendo todos los punto

donde el tem)lor se puedsentir por los seres %umanos.

http://domingos.home.sapo.pt/sismos_1.htmlhttp://domingos.home.sapo.pt/sismos_1.html


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#epresentación es+uemáticde la onda sísmica $ ra$osísmicos.

'a energía liberada en el foco de un terremoto se propaga en todas las direcciones enforma de ondas el-sticas, llamadas sísmicos olas, ue se mueve con una velocidadeterminada "velocidad% ! en la direcci#n de propagaci#n. En la composici#n del medihomogéneo, ue no es el caso de la tierra, las ondas sísmicas son en todos los puntoeuidistantes, siendo un sísmica ra!, por analogía con un haz de luz, cualuier normaa la super/cie de la forma de onda. &or lo tanto es posible admitir ue la energísísmica propaga a lo largo de los ra!os sísmicos. En la Tierra de)ido a scomposición %eterogénea la ruta /ra$os sísmica0 de las ondas sísmicas egeneralmente curilínea.

'as ondas sísmicas se propagan a través del cuerpo a través de movimientoondulantes, como cualuier onda, dependiendo de su propagaci#n las característica/sicouímicas de los cuerpos cruzados.

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s+uema +ue muestra el moimiento$ la -orma de los cuatro tipos depropagación de las ondassísmicas: 1 3ondasprimarias /(0 dos 3ondassecundarias /40 3ondas demor /L05 & 3ondas #a$leig% /#0 . La

dirección del moimiento departículas se indica mediante 6ec%asro7as.

4ismogramas +ue muestra el registrode la llegada de las ondas ( ma$or

Observando el diagrama de la izuierdapodemos decir ue las ondas sísmicas seclasi/can en dos tipos principales: laondas ue se generan en los focosísmicos ! se propagan en el interior de

globo, designados ondas internasolumétrica o pro-unda /1 $ 20 ! logenerados por la llegada de las ondainternas en la super/cie de la tierrallamados ondas super,ciales /8:8&0.

'as ondas internas son de dos tipos% primaria 9ae compresiónlongitudinal o simplemente ondas ( corresponden a un movimiento vibratorioen el ue las partículas de materiales de

piedra oscilan adelante ! haciaatr-s /10 en la misma direcci#npropagaci#n de ra!os sísmicos, comprimi! estirar las rocas alternativamenteJ ldirecci#n de la vibraci#n de las partículaes la misma ue la super/cie depropagaci#n de la ondaJ Ellos son los m-r-pidos, por lo ue el primero en llegar la super/cie de la tierra, por lo tantotambién ladesignaci#n olas primae. 5%Las ondas

transersales ci!alla osimplemente ondas 4 I vibracionehacen ue las partículas en una direcci#nperpendicular al ra!o sísmico /20 edecir, las partículas ue transmiten laondas vibran perpendicularmente a ldirecci#n de propagaci#n de laondaJ propagan a una velocidad m-lenta ue las ondas & ue llegan a lasegunda super/cie de la tierra, ! tambiénse conoce como 4ecundae olas.

'as ondas ( se propagan en el s#lidolíuido ! medios gaseosos, con variaci#nde velocidad al pasar de un medio a otromientras ue la onda 4 s#lo se propagaen los medios s#lidos. 'a velocidad deondas & ! ( varía con las propiedades delas rocas ue cruzan, en particular con su

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elocidad ondas entrantes 4 deelocidad de menos de ondas ( elinteralo de tiempo entre la llegadade las ondas ( $ 4 $ la amplitud dela onda T siguiente .

'a interpretación de lossismogramas permite a los e$pertos ensismología retiran informaci#n mu! útilsobre las características de las zonasterrestres atravesados por las ondassísmicas.

rigidez ! su densidad.

Con la llegada de las ondas internas ala super/cie para generar ondas de

super,cieue son, en general, causar ladestrucci#n causada por loterremotos. En las ondas super/ciales sondistinguidos dos tipos: % ondas Loe uondas , ue son ondas de torsi#n, en eue el movimiento de las partículas ehorizontal ! en -ngulo recto"perpendicular% a la direcci#n depropagaci#n de la onda "@%J 5% ondas de#a$leig% o ondas # ue son ondacirculares en las ue el movimiento de la

partículas produce una vertical en el uese encuentra la direcci#n de propagaci#nde la onda "D%. 'as ondas super/cialeviajan m-s lento ue con las ondas & ! (.

'os sismógra-os son dispositivos deprecisi#n ue graban en losismogramas las ondas sísmicas.

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De los datos obtenidos de diversas sismogramas, es posible dibujar un gráfico, como se representa

anteriormente, que relaciona el tiempo que tarda la onda sísmica a la distancia del epicentro. La velocidad de

las ondas P y S aumenta con la distancia desde el epicentro y la velocidad de la onda T permanececonstante. La velocidad media de las ondas sísmicas no es constante. Para el caso considerado, aumenta con la

profundidad la mayor es la distancia del epicentro, mayor será la profundidad alcan!ada por las ondassísmicas", lo que significa que el medio de propagaci#n, es decir, el interior de la tierra no eshomogéneo desde el punto de $abida cuenta de las cantidades que influyen en su propagaci#n.

Esquema que representa una onda sísmica directa, reflejada y refractada.

%na ve! que un rayo sísmico toca una superficie que separa dos medios de diferente

propagaci#n (discontinuidad superficies), reflejada y / o refractados de una manera tal que sustrayectorias permiten, a los sismólogos, conociendo las características de los medios de comunicaci#n

cru!ados.


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Los rayos sísmicos tales como los rayos de lu! sufren refle#ión y refracción al pasar de un medio a otro dediferentes características físicas. Para ángulos de incidencia mayor que el valor del ángulo crítico, el rayo

sísmico s#lo se refleja. Para valores menores que el valor del ángulo crítico, se refracta rayos sísmica y

reflejada.

&n sismología, la superficie de separaci#n entre dos medios con diferentes propiedades físicas se llamaadiscontinuidad.

Las trayectorias de las ondas P y S son curvilíneas. ' medida que la Tierra es heterogénea, se supone que las

ondas sísmicas viajan a través de los medios de comunicación con diferentes propiedades físicas.

Esquema que representa el posi$le comportamiento de una onda %, una superficie de discontinuidad

entre dos sólidos medios de comunicación.

Son precisamente estos fen#menos de refle(i#n y refracci#n que e(plican el )ec)o de que las olas alcan!an la

superficie de la tierra de forma desigual, causando para cada terremoto un solo som$ra !ona, es decir, una!ona en la que no se propaga ondas P y S directa y, por consiguiente *o se manifiesta la actividad sísmica.

Esquema que muestra las !onas de som$ra marcados por el comportamiento de & y % a una

profundidad de '. mil m (límite de la !ona representada en amarillo) y *.+* m (límite de la !ona

representada en $lanco), así como los diferentes estados físicos de sucesivas capas concéntricas de tierra

deducida a partir de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas.

&n +-, el /ld)am irlandesa encontr# que las ondas P grabadas en el epicentro polo opuesto de un terremoto

estaban atrasados en comparaci#n con los registrados cerca del epicentro, e(tendiendo a 0,1 2m 3 s en lugar del ,1 2ilometros 3 s generalmente observable. /ld)am concluy# que 4las olas, que penetra en la

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&032C3&3O( )E2E0+'E( =E 32E0&0E+C342 E2 0EF0+CC342 Ana vez construidas lacurvas tiempoIdistancia "tI$% se procede a su interpretaci#n. 'a tarea principal e

identi/car las secciones de las curvas ue pertenecen a un mismo refractor. El conjuntde puntos ue pertenecen a un refractor conforma lo ue se conoce como dromocrona. 'identi/caci#n de las dromocronas es la parte m-s importante de la interpretaci#n de lodatos de 5 refracci#n sísmica. Ga! algunas características del subsuelo ue se puedeprestar para malas interpretaciones, a saber: K An cambio de pendiente del curva I$ nsigni/ca necesariamente un cambio de refractor, sino ue puede signi/car un cambio dpendiente del primer refractor. "p. ej. Cantos, ;6;%. K Cuando e$iste un estrato o uncapa delgada de suelo cu!a velocidad es menor ue la de la capa superior, no harefracci#n crítica, de tal manera ue no habría indicios de su presencia en las primerallegadas en cada punto de la línea de sísmica. " p. ej. (heriL M )eldart, ;;:565%.

Cuando e$iste una capa demasiado delgada, a pesar de tener velocidades ma!ores nalcanza a producir primeros arribos por el hecho mismo de ser tan delgada "p. ej. (heriL )eldart, ;;:56@, (arria, ;;%. Ga! 7 principios "!Bo le!es% generales ue conforman base para la interpretaci#n de un conjunto de datos de refracci#n sísmica. =ichoprincipios ue se e$plican a continuaci#n: . 'e!es de (nell. 5. 'e! de las velocidadeaparentes. @. &rincipios de reciprocidad. D. &rincipio del tiempo de intercepto en el origen

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7. &rincipio de paralelismo. =ebido a ue el primero fue e$plicado ampliamente en e*arco e#rico Capítulo @ a continuaci#n se e$plican los otros cuatro.

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