Prospección sísmica, ahora con explosiones

El otro día vi Kong y al inicio de la película dicen que van a la isla a hacer unas prospecciones sísmicas. Para ello, lanzan bombas “sísmicas” para poder hacerlo. En el tráiler de abajo podéis ver al inicio la “prospección”. Si bien la base de la prospección sísmica es esa, producir explosiones que generen ondas que permitan ver que hay bajo tierra, LA. CIENCIA. NO. FUNCIONA. ASÍ. En la película se dedican a tirar bombas sin ton ni son, muy juntas en el tiempo entre sí. Así lo único que haces es montar un batiburrillo de ondas que no van a poder darte nada claro al final.

Puede que una de las cosas que me animara a estudiar geofísica es el tema de las explosiones. Ya he mencionado que es posible detectar en los sismógrafos el rastro de explosiones nucleares. De hecho, en 1846 Mallet ya se sugería el usar pólvora enterrada en el suelo para generar explosiones que produjeran ondas sísmicas de forma artificial. En 1851, ponía en práctica la idea [1]. Os preguntaréis que utilidad tiene hacer este tipo de cosas. La más clara e inmediata es la prospección sísmica en busca de minerales o yacimientos de petróleo enterrados.

Como ya he comentado, las ondas sísmicas se mueven distinto en función del material en el que se encuentren, por lo que se hay un yacimiento de algún mineral, habrá un cambio de velocidad en las ondas, que por triangulación y con trigonometría, permite conocer posición y profundidad.

Hay dos tipos de prospecciones sísmicas, la sísmica de reflexión y la sísmica de refracción.

Sísmica de reflexión.

Para este tipo de prospección se hacen pequeñas detonaciones controladas, o se usa un martillo, para generar ondas elásticas que se reflejen en las diversas capas del terreno y se obtenga un mapeado del subsuelo. Para el cálculo de las trayectorias se usa la ley de Snell

605px-Reflection_at_an_interface

Versión simple de lo que ocurre (1)

Seismic_Reflection_Principal

Versión para mayores (2)

Sísimica de refracción.

La base de generación de las ondas sísmicas es la misma que en el caso anterior, pero en este caso se consideran las ondas refractadas entre dos capas de tierra. Esta técnica permite conocer sobre todo la profundidad de diversas capas, al estudiarse los cambios de pendiente de la curva dromocrona (representación de tiempo frente a distancia, que da una curva de velocidad).

Refraction_2layers

Refracción de una onda sísmica entre dos capas(3)

En ambos casos, hay que tener en cuenta otra vez que aunque sea bajo tierra y en forma de terremotos, se sigue trabajando con ondas, por lo que hay que tener en cuenta ciertos fenómenos que le pueden ocurrir a las ondas, como son el scattering, la difracción y la dispersión:[1]

Scattering: cuando se forman pequeñas ondas al chocar contra objetos muy pequeños, generándose un ruido de fondo en la señal. [1]

Difracción: es similar al scattering, pero aquí sucede al generarse un nuevo frente de onda al encontrar un “pico” por el cual aparecer. En óptica lo más conocido es la difracción de doble rendija. Aquí este fenénomeno sucede al chocar contra un pico de la falla, lo que hace que se obtengan imágenes erróneas, fruto de la difracción[1]

Two-Slit_Diffraction

Experimento de la doble rendija de óptica (4)

Dispersión: esto sucede cuando el medio de propagación no es perfectamente homogéneo, variándose el tiempo de propagación de las ondas y haciendo imposible determinar bien los tiempos de llegada de las ondas. [1]

Una vez se ha realizado la prospección, todavía queda limpiar, analizar e interpretar el resultado, para poder obtener este mapa del subsuelo. Si se puede obtener una idea general de lo que pasa en el sismograma “bruto”, pero hay que tener un ojo entrenado para ello.

Aquí podéis ver un ejemplo de mapa obtenido por prospección sismica:

Usgs-of02-368-line7

Ejemplo de señal procesada (5)

El procesado de esta señal realizado [2] por fue:

1. SEG-D input and resample to 0.5 millisecond Input de los de los datos y redimensión a 0.5 milisegundos
2. Trace edit Trace Edit
3. Geometry assignment Determinación de geometría
4. 50 Hz low-cut filter Filtro pasa baja a 50 Hz (elimina ruido)
5. Water-bottom mute Mute del fondo del agua (corrección de posición)
6. Deep-water recording delay correction Corrección del retardo en aguas profundas
7. Spherical divergence correction Corrección de la divergencia esférica
8. Noise-spike editing Eliminación del ruido
9. FK filter Filtro FK
10. Deconvolution Deconvolución
11. Common midpoint (CMP) sort CMP sort (recolocación de la señal al mismo punto origen)
12. Stacking velocity analysis Análisis de la velocidad
13. Normal move-out correction Corrección de señal doble
14. Stack Stack
15. SEG-Y output Output
16. 60-320 Hz bandpass filter Filtro pasa banda
17. Whole-trace balance Whole-trace balance

Es una traducción y resumen aproximado, y más que nada un ejemplo de que el análisis de datos sísmicos no es inmediato (yo he tenido que tirar de wiki para recordar que era cada cosa y no las he recordado todas).

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Fuentes y referencias

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