PROSPECCION SISMICA DE REFRACCION Problema 1. MODELO SIMPLE DE LA CORTEZA CONTINENTAL Y MANTO SUPERIOR En base a la Figura 1 que muestra un modelo sencillo de la corteza continental y el manto subyacente, con tres capas horizontales. Calcular: a) Calcular a qué distancia de la fuente (F) aparecerán las primeras llegadas refractadas críticamente en el basamento (Pg) y en el manto (Pn) respectivamente. b) Dibujar el gráfico distancia-tiempo para la onda directa y las ondas refractadas. SOLUCION: Página 1 a) Calcular a qué distancia de la fuente (F) aparecerán las primeras llegadas refractadas críticamente en el basamento (Pg) y en el manto (Pn) respectivamente. Calculo del tiempo de llegada: 𝑡𝑐 = 2, 753 (𝑠𝑒𝑔) Como siguiente paso calculamos la distancia: Página 2 𝑥𝑐 = 3,453 (𝑘𝑚) Y para el manto tenemos: 𝑡𝑐 = 10,135 (𝑠𝑒𝑔) Y su distancia será: 𝑥𝑐 = 35.994 (𝑘𝑚) La grafica directa de onda será entonces: Debemos probar para distintos valores de X entonces: Página 3 𝑡1 = 4,572 (𝑠𝑒𝑔) 𝑡2 = 7,350 (𝑠𝑒𝑔) 𝑡3 = 10,127 (𝑠𝑒𝑔) 𝑡4 = 12,905 (𝑠𝑒𝑔) 𝑡5 = 15,683 (𝑠𝑒𝑔) Página 4 Procedemos a graficar los puntos: b) Dibujando el gráfico distancia-tiempo para la onda directa y las ondas refractadas. Distancia (km) Tiempo (s) 10 20 30 40 50 4,572 7,35 10,127 12,905 15,683 Distancia vs Tiempo 18 16 Tiempo (s) 14 12 10 8 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 Distancia (km) Problema 2: PROSPECCIÓN SÍSMICA DE REFRACCIÓN En una prospección local de sísmica de refracción con maza, llevada a cabo con un dispositivo de 12 canales, se han obtenido las siguientes trazas (Figura 2). Los canales estaban colocados equidistantes entre sí 15 m, y el primer canal estaba a la misma distancia de la fuente de energía. Hallar cuántas capas pueden detectarse, y calcular sus Vp y los espesores de las capas superiores. Página 5 Figura 2. Registro en 12 canales de una prospección local de sísmica de refracción. SOLUCION: De la tabla obtenemos los datos. GEOFONO X t 1 15 7 2 30 14 3 45 22 Página 6 4 60 27 5 75 32 6 90 36 7 105 40 8 120 43 9 135 47 10 150 50 11 165 54 12 180 57 Página 7 El primer tiempo de la figura se ve que es: 𝑇1 = 14 (𝑚𝑠𝑒𝑔) = 1400 (𝑠𝑒𝑔) 𝑇2 = 8 (𝑚𝑠𝑒𝑔) = 800 (𝑠𝑒𝑔) 𝑇3 = 16 (𝑚𝑠𝑒𝑔) = 1600 (𝑠𝑒𝑔) Para la velocidad 0: 𝑉𝑜 = 2,000 (𝑚/𝑚𝑠) Para la velocidad 1: 𝑉1 = 3,125 (𝑚/𝑚𝑠) Para la velocidad 2: 𝑉2 = 4,170 (𝑚/𝑚𝑠) Calculo de las alturas: ℎ1 = 18,220 (𝑚) Calculo del espesor de la capa 2. ℎ2 = 18,878 (𝑚) Página 8 Son dos capas y el espacio semi al infinito. Problema 3: CAPAS INCLINADAS La Figura 3 muestra las gráficas distancia-tiempo, o dromocronas, de un perfil de sísmica de refracción que se invirtió, es decir, que se repitió dos veces, poniendo la fuente de energía cada vez en uno de los extremos del dispositivo. Calcular: a) El buzamiento de las capas y el espesor de la capa superior en los extremos izquierdo y derecho del perfil. b) Comprobar que los espesores y el buzamiento obtenido son mutuamente coherentes. Página 9 Figura 3. Domocromas de una sísmica de refracción en ambas direcciones. SOLUCION: Página 10 Calculo de la altura 1: Con la velocidad 0: 𝑉𝑜 = 2,100 (𝑚/𝑚𝑠) Con la velocidad 1: 𝑉1 = 1,625 (𝑚/𝑚𝑠) Tiempo: 𝑡 = 9(𝑚𝑠) 𝐵𝑢𝑠𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 32,62° Página 11 Calculo del espesor de la capa 1: ℎ1 = 9,41 (𝑚) Calculo de la altura 2: Velocidad: 𝑉𝑜 = 1,82 (𝑚/𝑚𝑠) Velocidad 1: 𝑉1 = 4,286 (𝑚/𝑚𝑠) Tiempo: 𝑡1 = 12(𝑚𝑠) Calculo del espesor de la capa 2: ℎ2 = 12,06 (𝑚) Página 12 Problema 4. FALLAS GEOLOGICA La Figura 4 muestra la dromocrona correspondiente a un contacto entre cobertura sedimentaria y el basamento, que está afectado por una falla geológica vertical. Se debe estimar: a) Situar aproximadamente la falla. b) Indicar cuáles son el bloque levantado y el hundido. c) Calcular su salto. d) Dibujar el corte geológico a escala. Página 13 Figura 4. Domocromas obtenidas de un perfil de sísmica de refracción. SOLUCION: Página 14 El salto será: Página 15 Para: 𝑉2 = 5000 (𝑚/𝑠) 𝑠 = 120 (𝑚) Problema 4. MÚLTIPLES CAPAS Con los datos de una prospección local de sísmica de refracción registrados en 16 canales. Calcular: a) Dibujar el gráfico distancia-tiempo para la onda directa y las ondas refractadas. b) Numero de capas. Página 16 c) Velocidad de cada capa. d) Espesor de las capas. e) Dibujar un corte geológico a escala. NUMERO DISTANCIA GEOFONO (m) 1 3 2 6 3 9 4 12,1 5 15 6 18 7 21,5 8 24 9 26,5 10 29,5 11 32 12 36 13 39 14 42 15 45 16 48 TIEMPO (ms) 3,85 7,8 11,85 15,8 17,5 19,7 21,8 23,55 25 26 26,8 28,1 28,5 29 29,5 30 Solución: Graficando la anterior tabla Página 17 Se puede observar que son cuatro rectas por lo que se concluye que son tres capas Las velocidades serán: Página 18 Los tiempos tomados de la grafica son: 𝑡1 = 7 (𝑚𝑠) 𝑡2 = 13 (𝑚𝑠) 𝑡3 = 23 (𝑚𝑠) Calculo del espesor de la capa 1: Para la capa 1: Para la capa 2: Para la capa 3: Página 19 Página 20