Sismología como método de exploración 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 Sismología

Reflexión Sísmica Nos ayuda a conocer las profundidades del mar y el grosor y estructura de los estratos sedimentarios ACBCA ACBA ACA ABA

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 hora Un Gigabyte de datos por dia Hydrographic surveying. Major technology advances in sonar allow for full bottom coverage images of bottom and obstructions.

Covertura de Fondo y Densidad de Datos por Método Sondaleza 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

3 regions that I am currently working in: Juan de Fuca Ridge - off Oregon/Washington coast (where new seafloor is being created) Southern East Pacific Rise (again, where seafloor is being created) Tonga Trench in SW Pacific (where seafloor is being destroyed or recycled into the Earth)** Next images come from this region

3-D visualization of highest resolution map ever of Tonga Fracture Zone and King’s Triple Junction region, southwest Pacific ocean (between Fiji and Samoa). Arrow points to seafloor just to the east Chunks of seafloor sliding past each other at Tonga Fracture Zone N

Seafloor just to the east of previous image - bend in Tonga Trench, one of the most complicated pieces of seafloor in the western Pacific due to transition here between TWO kinds of plate boundaries: strike-slip (seafloor sliding past each other) and subduction (seafloor being destroyed or recycled back into the Earth) N

3-D visualization of highest resolution map ever of Tonga Fracture Zone and King’s Triple Junction region, southwest Pacific ocean (between Fiji and Samoa). Arrow points to newly discovered volcano in lower center

Newly discovered “Nuku alofa” seamount - approximately 6 miles wide from rim to rim. Name has been submitted to International Board of Geographic Names

3 regions that I am currently working in: Juan de Fuca Ridge - off Oregon/Washington coast (where new seafloor is being created) Southern East Pacific Rise (again, where seafloor is being created) Tonga Trench in SW Pacific (where seafloor is being destroyed or recycled into the Earth)** Next images come from this region

Sistema para aguas someras

Ejemplo Tomado de Oregon State University

Muelle Pago Pago, Samoa Americana Profundidad promedio en Metros Muelle Pago Pago, Samoa Americana procesado a 1m por pixel

Muelle Pago Pago, Samoa Americana Probablemente los restos del Chehalis Muelle Pago Pago, Samoa Americana procesado a 1m por pixel Profundidad promedio en Metros

Algunas 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 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 Knoll Challenger Golfo de México sal Perfíl de Reflexión Sísmica múltiple

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

Curva Dromocrónica Tiempo que necesita la onda para llegar Distancia entre S y D

receptores fuente agua Capa 2 Capa 3 manto Arreglo de hidrófonos sedimentos Capa 3 Capa 2 agua Discontinuidad Moho manto Arreglo de hidrófonos

Ley de Snell sen V2>V1 sen i V1 r En el caso de dos capas: V2

Cuando i=ic r = 90° Fuente D ic i V1 h r B V2

Curva Dromocrónica Tiempo que necesita la onda para llegar Distancia entre S y D

Usando la ecuación de la recta: Onda directa Onda refractada

y cuando t1 = t2 Ó:

y resolviendo para h

Curva Dromocrónica Tiempo que necesita la onda para llegar Onda refractada – gradiente 1/V2 Tiempo que necesita la onda para llegar Onda directa – gradiente 1/V1 Distancia entre S y D (x)

En el caso de 4 capas 1/V4 1/V3 Tiempo 1/V2 1/V1 Distancia 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 B Superficie de La Tierra Normal Oblicua inversa Rumbo echado Inversa PF Profundidad Proyección del PF Plano auxiliar esfera focal Plano de Falla Vista de arriba Plano Auxiliar T= tensión P = Compresión Modificado del USGS

Velocidades de la corteza Volcanes del Holoceno Modificado de Thorsten Becker, 2004 Mecanismos focales Velocidades de la corteza Volcanes del Holoceno profundidad de los focos topografía 0 km -6000 m 700 km 5000 m

Mecanismos focales para la región de los Himalayas y Tibet G. Ekstrom

Tiempo (milisegundos) 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) Tiempo (milisegundos) 1 50 100 6 350 568 2 150 300 7 500 700 3 200 400 8 796 4 250 458 9 900 5 505 10 1100 1000