Tomografía Sísmica

  • Módulo: Geofísica

  • Créditos: 5

  • Profesores: Inmaculada Serrano Bermejo, Antonio Villaseñor Hidalgo

  • Guía docente (PDF)

Contenidos

Gran parte del conocimiento que poseemos de la estructura interna de la Tierra ha sido proporcionado mediante el análisis de las Ondas Sísmicas. La estructura de los materiales que conforman nuestro planeta es reflejada en el campo de ondas que se propaga en su interior al ocurrir un terremoto o al generarse un campo de ondas mediante una fuente artificial. Las imágenes tridimensionales, obtenidas mediante la inversión de los tiempos de llegada de las ondas sísmicas, han contribuido de forma espectacular a un mayor conocimiento de las propiedades y composición de los materiales que constituyen la corteza, manto y núcleo terrestres, así como a la determinación precisa de anomalías ó discontinuidades a escala local y global. El objetivo de este curso es mostrar a los alumnos el alcance de las técnicas de inversión y como en la actualidad es posible obtener imágenes directas de numerosos procesos geodinámicos activos, tales como lajas de subducción, arcos magmáticos, puntos calientes y deshidratación a grandes profundidades. El curso consta de dos partes, teoría y práctica. tomosis1tomosis2

Teoría

  1. Introducción. Modelos de velocidad sísmica. Teoría y métodos del trazado del rayo sísmico. Problema inverso y algoritmos de inversión.

  2. Métodos de estimación de la resolución. Diferentes tipos de tests sintéticos.

  3. Relación entre las propiedades y el comportamiento de las rocas y la velocidad sísmica.

  4. Imágenes sísmicas obtenidas a partir de la inversión de tiempos de llegada de terremotos locales, regionales y telesísmos.

  5. Imágenes de alta resolución: obtención del coeficiente de Poisson y porosidad. Densidad de fracturación y razón de saturación en regiones sísmicamente activas. Relación entre velocidad sísmica y parámetro b. Heterogeneidades estructurales de la corteza: asperidades. Estado de esfuerzos y velocidad sísmica. Existencia de fluidos como origen de los terremotos.

  6. Inversión de Ondas Superficiales.

  7. Tomografía de Atenuación en regiones volcánicas ó intensamente fracturadas.

  8. Imágenes sísmicas, modelización gravimétrica y flujo térmico. Velocidad sísmica, magnetismo, conductividad eléctrica y detección de fluidos.

  9. Tomografía global: Lajas de subducción y arcos magmáticos, origen de los puntos calientes, deshidratación a grandes profundidades. Estructura y dinámica de las grandes discontinuidades terrestres.

  10. Imágenes sísmicas en la Península Ibérica y la Cadena Alpina.

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Prácticas

  1. La primera práctica consistirá en una visita a las instalaciones del Instituto Andaluz de Geofísica, donde un técnico especialista explicará a los alumnos el proceso de adquisición de datos sísmicos registrados por la Red Sísmica de Andalucía.

  2. En la segunda práctica los alumnos deberán aprender a diseñar la geometría de una red sísmica mediante la instalación de un conjunto de sensores que la simulen. Para ello se utilizarán estaciones sísmicas, con alimentación mediante baterías, GPS, sistema de almacenamiento de datos y router wifi emisor para comunicar con las dependencias del Instituto donde está instalado el router receptor. El registro de las señales sísmicas y su correcto funcionamiento se podrá observar en un ordenador portátil destinado a ese fin y conectado al Sistema de Adquisición de Datos.

  3. La tercera práctica se desarrollará en el aula de Informática del Instituto andaluz de Geofísica, donde los alumnos aprenderán el mecanismo del procesado de la señal, mediante programas de localización de terremotos, que les permitirán vislumbrar los “residuos de tiempos de viaje” utilizados en la inversión para la obtención de las imágenes sísmicas. En esta práctica el alumno “picará” las fases P y S de terremotos locales, calculará la magnitud y será capaz de obtener los parámetros hipocentrales de los eventos. Posteriormente, mediante el programa SES2002 (Simulación de Escenarios sísmicos, IGN) será capaz de simular los efectos que producirían los terremotos localizados en el entorno próximo (número de viviendas afectadas, número de heridos, etc.)

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Evaluación y calificación

En la evaluación se tendrá en cuenta la participación activa de los estudiantes en las clases teóricas, y sobre todo en el desarrollo de las clases prácticas en el aula de informática. Al principio del curso se le asignara a cada alumno un trabajo de investigación individual, consistente en un artículo científico en ingles. En principio la elección del trabajo será por parte del alumno, entre una serie de artículos seleccionados por el profesor de acuerdo con su perfil científico-profesional.

La misión del alumno será leer, comprender y asimilar el contenido de dicho artículo y posteriormente enriquecer su contenido con informaciones de tipo geofísico, externas al artículo asignado. Esta búsqueda de información se hará siempre bajo la tutela del profesor. El examen final consistirá en la exposición en clase del contenido del trabajo global. La calificación final tendrá en cuenta el grado de entendimiento alcanzado en el trabajo asignado inicialmente, y el desarrollo y enriquecimiento del tema.

Bibliografía básica

Los alumnos dispondrán, desde el inicio del curso, del material gráfico utilizado por el profesor, de un resumen de la bibliografía esencial, así como de los vínculos de páginas web donde pueden encontrar material relacionado con cada tema. Además, existirá una comunicación continua con el profesor, a través del correo electrónico, especialmente en el periodo de desarrollo de sus trabajos individuales. Los alumnos dispondrán de un aula de informática, ubicada en el Instituto Andaluz de Geofísica, donde podrá acceder a los diferentes recursos utilizados durante el curso (material para prácticas, referencias bibliográficas y demás material de apoyo). Así mismo, estará a su disposición la base de datos de terremotos locales utilizada en el desarrollo de las prácticas, la cual pueden consultar libremente, lo cual se considera importante para el desarrollo de sus trabajos individuales.

  • Ondas superficiales

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    • Chen Y., Hu, J. and Badal, J., 2006. Surface wave group velocity tomography of the Qinghai-Tibet Plateau, Geophys. J. Int. (submitted).

    • Corchete, V., Badal, J., Serón, F.J. and Soria, A., 1995. Tomographic images of the Iberian subcrustal lithosphere and asthenosphere, J. Geophys. Res., 100, 24133-24146.

    • Martínez, M.D., Lana, X., Canas, J.A., Badal, J. and Pujades, L., 2000. Shear-wave velocity tomography of the lithosphere-asthenosphere system beneath the Mediterranean area, Phys. Earth Planet. Inter., 122, 33-54.

    • Mitra, S., Priestley, K., Gaur, V.K., Rai, S.S. and Haines, J., 2006. Variation of Rayleigh wave group velocity dispersion and seismic heterogeneity of the Indian crust and uppermost mantle, Geophys. J. Int., 164, 88-98.

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    • Ritzwoller, M.H., Shapiro, N.M., Levshin, A.L. and Leahy, G.M., 2001. The structure of the crust and upper mantle beneath Antartica and the surrounding oceans. J. Geophys. Res., 106, 30645-30670.

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    • Villaseñor, A., Ritzwoller, M.H., Levshin, A.L., Barmin, M.P., Engdahl, E.R., Spakman, W. and Trampert, J., 2001. Shear velocity structure of central Eurasia from inversion of surface waves velocities, Phys. Earth Planet. Inter., 123, 169-184.

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  • Ondas internas

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    • Serrano, I., Bohoyo, F., Galindo-Zaldívar, J., Morales, J. y Zhao, D. Geophysical signatures of a basic-body rock placed in the upper crust of the External Zones of the Betic Cordillera (Southern Spain). Geophysical Research Letter, Vol. 29, NO. 0, 10.1029/2001GL013487, 2002, ISSN: 0094-8276, 2002

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    • Serrano, I., Hearn, T. M., Morales, J. and Torcal, F. Seismic anisotropy and velocity structure beneath the southern half of the Iberian Peninsula. Physics of the Earth and Planetary Interior, 150, 317-330, June 2005, ISSN: 0031-9201, 2005.

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  • Bibliografía específica

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Enlaces