Presentacin de PowerPoint

SISMICA DE REFRACCINJorge A. Gavilanes SaniIntroduccinSe mide el tiempo de propagacin de las ondas elsticas, transcurrido entre un sitio donde se generan ondas ssmicas y la llegada de stas a diferentes puntos de observacin.Para esto se disponen una serie de sensores en lnea recta a distancias conocidas, formando lo que se conoce como tendido ssmico o lnea de refraccin.A una distancia conocida del extremo del tendido, en el punto de disparo, se generan ondas ssmicas, mediante la detonacin de explosivos, las cuales inducen vibraciones en el terreno que son detectadas por cada uno de los sensores en el tendido.El equipo bsico consiste de los sensores; la unidad de adquisicin, los cables de conexin entre los sensores y la unidad de adquisicin; el cable de triggerLos registros de cada sensor tienen informacin de los movimientos del terreno en funcin del tiempo y son conocidos como sismogramasAplicaciones Ssmica de Refraccin

Proporciona informacin de los espesores y velocidades de los estratos del subsuelo. Obtener perfiles del espesor de sedimentos hasta el basamento en una cuenca sedimentariaLocalizar fallas, paleo cauces, zonas de fracturas en el basamento rocoso somero.Obtener un perfil de espesores y velocidades hasta la roca fresca, diferenciando suelo, roca meteorizada, roca sub meteorizada y roca inalterada.Calcular volumen de material explotable Calcular los tiempos de trnsito de las ondas a travs de las capas de baja velocidad cercanas a la superficie, para correccin esttica de campo en prospeccin por reflexin.Fundamento Fsico Ssmica de RefraccinEn los registros ssmicos de refraccin se utilizan slo, o principalmente, los tiempos de las ondas que llegan primero a los detectores desde que se activa la fuente de ondas ssmicas. Las ondas que normalmente llegan primero son:Las denominadas ondas directas, que son ondas P que viajan en trayectoria recta desde la fuente hasta los detectoresLas ondas P refractadas crticamente, denominadas tambin ondas cnicas, las cuales, aunque no siguen una trayectoria recta entre la fuente y los detectores (distancia mnima), sin embargo, llegan primero que cualquier otra onda porque viajan por una trayectoria de tiempo mnimo.

Etapas de la Prospeccin Ssmica por Refraccin

La prospeccin por refraccin tiene cuatro etapas:

1. Recopilacin de informacin y planificacin2. Adquisicin de datos en campo3. Procesamiento de los datos4. Interpretacin

Recopilacin de Informacin y Planificacin En esta etapa se obtienen todos los datos disponibles relevantes sobre la zona de prospeccin, ello incluye:Mapas e informes de geologa de superficieRegistros e informes geofsicos previosRegistros e informes de perforaciones geotcnicasInformes de pozos de aguaMapas topogrficosFotografas areas

Adquisicin de Datos en CampoInstrumentos

Detectores: Los gefonos son unos transductores que convierten el movimiento vibratorio del terreno en seales elctricas.Cables de transmisin: La seal elctrica generada por los gefonos o hidrfonos es transmitida mediante un conductor elctrico hasta el sismgrafo.Sismgrafo: Los sismgrafos son aparatos electrnicos que amplifican, filtran y registran las seales elctricas generadas por los detectores de ondas ssmicas.Fuentes: Para prospeccin por refraccin existen dos fuentes principales de ondas ssmicas: explosivos y fuentes de impacto.Procesamiento de DatosEs relativamente sencillo en comparacin con otros mtodos, el proceso manual involucra:Leer los tiempos de primeras llegadas en los registrosRepresentar estos tiempos en grficos tiempo-distancia (dromocrnicas)Agrupar los puntos por alineaciones (ramas) de primeras llegadas. Debe existir una rama por cada estrato, siempre que no ocurran inversiones de velocidad o que las capas sean muy delgadas. Determinar las pendientes de cada rama, as como los tiempos de interseccin de las rectas de ajuste de cada rama con el eje del tiempo. Tambin se pueden determinar el tiempo total y las distancias de cruce entre ramas.Calcular las velocidades y espesores de cada estrato.Interpretacin de Datos Ssmicosa) Principios generales de interpretacin en refraccin

Una vez construidas las curvas tiempo-distancia (t-x) se procede a su interpretacin. La tarea principal es identificar las secciones de las curvas que pertenecen a un mismo refractor. El conjunto de puntos que pertenecen a un refractor conforma lo que se conoce como dromocrona. La identificacin de las dromocronas es la parte ms importante de la interpretacin de los datos de refraccin ssmicab) Caractersticas subsuelo para mala interpretacinUn cambio de pendiente de la curva T-x no significa necesariamente un cambio de refractor, sino que puede significar un cambio de pendiente del primer refractor.Cuando existe un estrato o una capa delgada de suelo cuya velocidad es menor que la de la capa superior, no hay refraccin crtica, de tal manera que no habra indicios de su presencia en las primeras llegadas en cada punto de la lnea de ssmica. Cuando existe una capa demasiado delgada, a pesar de tener velocidades mayores no alcanza a producir primeros arribos por el hecho mismo de ser tan delgada.c) Principios y leyes generales para la interpretacin

Ley de las velocidades aparentes

La ley de las velocidades aparentes dice que la velocidad con que aparenta transmitirse una onda en un cierto punto de la superficie del suelo es igual al cociente entre la velocidad superficial y el seno del ngulo de emergencia, tomados ambos en dicho punto. Donde el ngulo de emergencia es formado por la onda emergente con la superficie.

Principio de reciprocidad

Este principio establece que el tiempo de propagacin de una onda ssmica de un punto A al B, es el mismo que el de B hacia A. Esto es una consecuencia directa del Principio de Fermat, o del recorrido de tiempo mnimo.

Principio del intercepto en el origenSea un refractor inclinado y supngase que desde la superficie se efectan dos tiros en O y que se registran las ondas en dos puntos A y D; el principio del tiempo de intercepto en el origen dice que si se prolongan las dromocronas a y d hasta que cortan el eje de tiempo O t los tiempos de intercepto en el origen son iguales.

Principio de paralelismoEste principio permite deducir las dromocronas relacionadas con puntos de disparo intermedios entre dos puntos de disparo en los extremos del tendido; o deducir una dromocrona con un punto de disparo por fuera (alejado) de dos puntos de disparo complementario (normal y reverso). Este principio funciona idealmente para refractores horizontales o planos inclinados

d) Metodologas de ClculoDe las suposiciones generales del mtodo y de los principios y leyes se derivan los mtodos de anlisis de las dromocronas identificadas.

Tiempos de intercepto.Las ondas originadas en el punto de disparo una vez refractadas en los contactos de los medios, determinan los tiempos de llegada de las ondas en los gefonos en superficie. Estos tiempos se incrementan con la distancia y la profundidad de penetracin de las ondas. De la curva t-x, el mtodo utiliza la pendiente de las dromocronas para calcular la velocidad de los refractores; y los tiempos de intercepto de las dromocronas con el eje del tiempo para calcular las profundidades.

Velocidades aparentes.Basndose en el principio de las velocidades aparentes, este mtodo permite la identificacin de velocidades y profundidades para modelos con capas inclinadas paralelas, utiliza los tiempos de intercepto en el origen de un tendido directo y de su reverso. El mtodo supone que la velocidad de cada uno de los estratos es constante (medios homogneos) y que la pendiente del refractor tambin lo es.Frentes de onda.Este mtodo es muy apropiado para describir refractores ondulados. Es un mtodo grfico que se apoya en el trazado de frentes de onda provenientes de puntos de disparo conjugados de tal manera que se pueda definir un punto intermedio en el refractor, tal que la suma de los tiempos de viaje, entre los puntos de disparo hasta los puntos de emergencia de las ondas refractadas desde el punto intermedio, sea igual al tiempo total de viaje entre los puntos de disparo conjugados.

Tiempos de retardo.Utiliza la definicin del tiempo de retardo como la diferencia entre el tiempo que requiere la onda para recorrer la trayectoria ente el punto de disparo y el refractor, con el ngulo crtico dentro del medio superior y con su propia velocidad, v1, y el tiempo requerido por las misma onda para recorrer la proyeccin de esa misma trayectoria, pero con velocidad de refractor v2.Trazado de rayos.El mtodo ms implementado en los programas especializados de computador es el trazado de rayos. ste es un mtodo interactivo e iterativo que debe partir de un modelo de capas - velocidades y profundidades determinadas calculado a partir de algunos de los mtodos mencionados anteriormente por ejemplo tiempo de retardo -, para empezar a calcular diferentes modelos a partir del trazado de rayos ssmicos desde los puntos de disparo.