4. VISUALIZACIÓN DEL SUBSUELO POCO PROFUNDO EN EL …
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19 4. VISUALIZACIÓN DEL SUBSUELO POCO PROFUNDO EN EL PERFIL IBERSEIS . Este trabajo presenta un reprocesado del perfil sísmico de IBERSEIS, donde se ha puesto énfasis en el efecto que tiene sobre la imagen final la aplicación d algoritmos de procesado especializado “pre-stack” (previas al apilado). Este reprocesado tiene como objetivo genérico la obtención de imágenes en el subsuelo poco profundo a lo largo del perfil IBERSEIS y la visualización de estructuras geológicas más someras para establecer una correlación directa con la geología superficial, con el fin de extrapolar estructuras superficiales en profundidad. Para cubrir este objetivo se ha puesto especial énfasis en las etapas de procesado como edición de trazas, corrección de las amplitudes, correcciones estáticas y definición de la geometría. El perfil de sísmica de reflexión profunda cubierto en el proyecto de IBERSEIS abarca unos 303Km. de longitud y atraviesa las tres unidades tectónicas de interés correspondientes al Orógeno Varisco del suroeste de Iberia: la SPZ, OMZ y la CIZ. Se extiende desde las localidades de Villablanca en Huelva hasta Quintana de la Serena en Badajoz y pasa por 17 poblaciones. Este trabajo se centra en dos zonas específicas del perfil que tienen una problemática especial. La zona 1, entre las estaciones 4521 y 5631 que corresponde a los CMPs 7930-10030, está en su mayoría localizada dentro del dominio de la OMZ. Esta zona se caracteriza por tener un relieve irregular y la traza del perfil seguido durante la adquisición presenta una gran cantidad de cambios de dirección (curvas). De manera que la línea de adquisición es muy quebradiza (irregular). Lo que hace que los CMPs se encuentren repartidos en una banda ancha a lo largo de la zona escogida. Esto hace que las trazas de un mismo CMP no correspondan exactamente a un mismo punto medio sino, que se encuentran desplazadas lateralmente. Como consecuencia no existe una única línea de CMPs sino que se puedan establecer varias. La línea de CMPs es la línea a lo largo de la cual se localizan los CMPs y es la línea de corte donde se localiza la imagen que se obtiene al final del apilado. La zona 2 presenta una problemática similar aunque el relieve no es tan irregular. Es la zona que está entre las estaciones 6384-8078, corresponde a los CMPs 10630 y 13930. Proporciona una imagen de la CU que corresponde a la unidad que representa la zona de sutura entre la OMZ y la CIZ.
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44.. VVIISSUUAALLIIZZAACCIIÓÓNN DDEELL SSUUBBSSUUEELLOO PPOOCCOO PPRROOFFUUNNDDOO EENN EELL
PPEERRFFIILL IIBBEERRSSEEIISS.. Este trabajo presenta un reprocesado del perfil sísmico de IBERSEIS, donde se
ha puesto énfasis en el efecto que tiene sobre la imagen final la aplicación d algoritmos
de procesado especializado “pre-stack” (previas al apilado). Este reprocesado tiene
como objetivo genérico la obtención de imágenes en el subsuelo poco profundo a lo
largo del perfil IBERSEIS y la visualización de estructuras geológicas más someras
para establecer una correlación directa con la geología superficial, con el fin de
extrapolar estructuras superficiales en profundidad. Para cubrir este objetivo se ha
puesto especial énfasis en las etapas de procesado como edición de trazas, corrección de
las amplitudes, correcciones estáticas y definición de la geometría.
El perfil de sísmica de reflexión profunda cubierto en el proyecto de IBERSEIS
abarca unos 303Km. de longitud y atraviesa las tres unidades tectónicas de interés
correspondientes al Orógeno Varisco del suroeste de Iberia: la SPZ, OMZ y la CIZ. Se
extiende desde las localidades de Villablanca en Huelva hasta Quintana de la Serena
en Badajoz y pasa por 17 poblaciones.
Este trabajo se centra en dos zonas específicas del perfil que tienen una
problemática especial. La zona 1, entre las estaciones 4521 y 5631 que corresponde a
los CMPs 7930-10030, está en su mayoría localizada dentro del dominio de la OMZ.
Esta zona se caracteriza por tener un relieve irregular y la traza del perfil seguido
durante la adquisición presenta una gran cantidad de cambios de dirección (curvas). De
manera que la línea de adquisición es muy quebradiza (irregular). Lo que hace que los
CMPs se encuentren repartidos en una banda ancha a lo largo de la zona escogida.
Esto hace que las trazas de un mismo CMP no correspondan exactamente a un
mismo punto medio sino, que se encuentran desplazadas lateralmente. Como
consecuencia no existe una única línea de CMPs sino que se puedan establecer varias.
La línea de CMPs es la línea a lo largo de la cual se localizan los CMPs y es la línea de
corte donde se localiza la imagen que se obtiene al final del apilado.
La zona 2 presenta una problemática similar aunque el relieve no es tan
irregular. Es la zona que está entre las estaciones 6384-8078, corresponde a los CMPs
10630 y 13930. Proporciona una imagen de la CU que corresponde a la unidad que
representa la zona de sutura entre la OMZ y la CIZ.
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En el siguiente trabajo se aplicaron varias de las etapas de procesado, de las
cuales, algunas se habían realizado anteriormente. La diferencia radica en que en este
segundo reprocesado se hace especial énfasis en la parte superficial de la imagen
sísmica por lo que el estudio es de carácter más detallado.
Específicamente, las etapas correspondientes al procesado realizado en este
trabajo se ilustran de manera general en el siguiente Diagrama:
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Figura # 12. Diagrama de flujo generalizado de los procesos previos al Apilamiento.
Para realizar el reprocesado una primera etapa supone un control de la calidad de
los datos. En esta etapa se visualizan los datos, disparo a disparo, y se detectan los
problemas que puedan tener. Por ejemplo, las trazas que por algún problema electrónico
registraron un nivel elevado de ruido deberían eliminarse ya que contaminan la imagen.
DIAGRAMA DE FLUJO DE LOS PROCESOS PREVIOS AL APILAMIENTO
Análisis de Frecuencias para la posterior aplicación de filtros en el reprocesado. Programas: XHZ-CMP.00.sh (Para el análisis cobre CMPs) XHZ-Sht.00.sh (Para el análisis sobre Shot gather)
Generación de los mapas de cobertura para las diferentes geometrías establecidas. Programa: CalCDPFoldMap.00.sh: Calcula las coordenadas de los CDPs para las nuevas geometrías. X-CrookCDPline.00.sh: Selecciona la línea cobre la cual se realiza el apilado.
Reagrupación de trazas por CMP. Programa: Sorting.00.sh : Realiza la reagrupación de trazas por CDPs utilizando los archivos de salida del CalCDPFoldMap.00.sh y el X-CrookCDPline.00.sh
Generación de los modelos de velocidades Suavizado y no Suavizado Programas: XVMod.00.sh: Se utiliza para generar y visualizar el Modelo de velocidades. VelModSmooth.00.sh: Suaviza el modelo de velocidades para el
Análisis de velocidades Programas: CVS.00.sh, VA.00.sh (generación de los paneles de CVS). XCVS.00.sh, XVA.00.sh (Selección de las velocidades).
Edición de trazas Programa: Xstationedit.00.sh
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Esta etapa también tiene utilidad para identificar cuales son las fuentes de ruido
en la imagen final, se localizan las zonas donde se tienen ondas superficiales más
energéticas que deben atenuarse si se quiere mejorar la imagen.
Las etapas que se han trabajado son las siguientes:
• Edición de trazas.
• Diseño de filtros para suprimir ondas superficiales.
• Diseño de filtros para estimar el contenido de frecuencia de la señal.
• Selección de tiempo de las primeras llegadas, “Firts break picking”, para
el cálculo de la corrección de estáticas.
• Corrección de estáticas GRM.
• “Crooked line procesing”.
• Análisis de Velocidades.
Las zonas elegidas (zona 1 y zona 2), requieren de especial atención por su
localización y como ya se ha discutido tenían los siguientes problemas:
• Topografía abrupta.
• La geometría de adquisición dejaba de ser bidimensional, debido a que la
adquisición se realizaba utilizando vehículos. El recorrido no es recto,
sino que por el contrario se trataban de trayectos condicionados por las
carreteras.
44..11.. CCOONNTTRROOLL DDEE CCAALLIIDDAADD::
44..11..11 EEddiicciióónn ddee ttrraazzaass:: El primer paso que se llevó a cabo para el reprocesado fue la edición de trazas, la
cual se hace con la finalidad de eliminar aquellas trazas que no aportan información
alguna y que por el contrario afecta la visualización de los objetivos de interés de la
imagen sísmica. Cabe destacar que esta etapa se ubica dentro de los procesos previos al
procesado y se realiza iterativamente con el script XStationedit (Apéndice I).
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44..11..22 DDiisseeññoo ddee ffiillttrrooss ppaarraa ssuupprriimmiirr llaass oonnddaass ssuuppeerrffiicciiaalleess:: Con la finalidad de estimar las frecuencias de las ondas superficiales, para luego
crear el filtro en la secuencia del “stack” que las suprimiera, se llevó a cabo un análisis
de las mismas sobre grupos de CMPs. Posteriormente una vez estimadas las frecuencias
se estableció un “time variant filtering” sobre CMPs agrupados. Dicho filtro se aplicó
sobre los primeros 1,5 segundos. Cabe destacar que se realizaron varias pruebas con
diferentes modelos de filtros para optimizar los resultados (Figura # 13 y 14)
Figura # 13.Vista detallada del espectro de frecuencia y de amplitud del CMP 8000. Se
reflejan las frecuencias correspondientes a los primeros tres segundos encerradas en el
recuadro.
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44..11..33 DDiisseeññoo ddee ffiillttrrooss ppaarraa eessttiimmaarr eell ccoonntteenniiddoo ddee ffrreeccuueenncciiaa ddee llaa
sseeññaall::
El análisis de frecuencias se realizó sobre los “shots gathers” con la finalidad de
estimar el espectro de la señal y del ruido y crear filtros de manera que no se eliminara
información de interés. El equipo de adquisición consiste de un cable de 14 Km. de
longitud. En algunas zonas es inevitable que el cable cruce redes de distribución
eléctrica. La corriente eléctrica de la red de distribución genera campos
electromagnéticos de inducción que, evidentemente afectan al equipo de adquisición de
datos sísmicos. El cable de dicho equipo actúa como antena y la señal de 50 hz. que se
introduce en los datos (Figura # 17). La señal introducida por la distribución eléctrica se
debe eliminar con un filtro notch.
Figura # 17. Vista detallada del espectro de frecuencia y de amplitud del disparo 2120.
Ilustra la monofrecuencia correspondiente a la oscilación de 50 Hz. de la corriente eléctrica.
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Figura # 18. Ilustra el disparo 2120 sin la aplicación del filtro notch para la supresión de la
monofrecuencia de 50 Hz.
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Figura # 19. Vista Ilustra el disparo 2120 luego de aplicar el filtro notch para la supresión de
la monofrecuencia de 50 Hz.
Las ondas superficiales que se propagan con mucha energía en la parte más
superficial se caracterizan por tener bajas frecuencias (figura #20). Estas ondas
superficiales se superponen a la señal y se deben atenuar, sobretodo en casos en donde
el objetivo es imagen de la parte más superficial.
Figura # 20. Vista detallada del espectro de frecuencia y de amplitud del disparo 2190.
Ilustra las bajas frecuencias correspondientes al “Ground Roll” superpuesta con la
frecuencia correspondiente a la señal.
Durante la adquisición algunos geófonos, pueden tener problemas electrónicos, o
estar localizados en zonas que tienen una fuente de ruido, (bombas extractoras de agua,
plantas de tratamiento de madera, etc.). El ruido generado por esta fuente enmascara la
señal, se debe de atenuar el ruido mediante el uso de filtros o anulando las trazas
afectadas (Figura #22).
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Figura # 21. Ilustra el disparo 2190 sin aplicación de filtro.
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Figura # 22. Ilustra el disparo 2190 luego de ser aplicado el filtro que atenúa las ondas
superficiales
Figura # 23. Vista detallada del espectro de frecuencia y de amplitud del disparo 2180.
Ilustra las frecuencias correspondientes a una banda de trazas afectadas.
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Figura # 24. Ilustra el disparo 2120 sin la aplicación del filtro que suprima las trazas
afectadas que no aportan información.
Figura # 25. Ilustra el disparo 2180 luego de aplicar el filtro que suprime las trazas
afectadas que no aportan información.
Luego de realizar el respectivo análisis de frecuencias se establecieron los filtros
correspondientes a la secuencia de reprocesado para el Apilamiento (Ver Apéndice XX)
44..11..44 CCoorrrreecccciioonneess ddee eessttááttiiccaass.. “First break picking” selecciona o digitaliza los tiempos de las primeras
llegadas, estas son imprescindibles para llevar a cabo la corrección de estáticas. A partir
de los datos generados en esta etapa se obtuvieron las velocidades de las capas más
superficiales a partir de las inversas de la pendiente de los gráficos distancia vs. tiempo
(Figura # 26 ). Este paso de realiza iterativamente con el script 1st.02.sh (Apéndice III).
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Figura # 26. Ilustra la selección de las primeras llegadas para el disparo 2914.
Cálculo de estáticas con el Método GRM:
El método de estáticas GRM, requiere de los datos obtenidos del “firts break
picking” correspondiente a los tiempos directos e inversos y de la velocidad estimada de
la inversa de la pendiente del gráfico tiempo-profundidad. El cálculo de las correcciones
de estáticas mediante el uso del método recíproco generalizado [22], se realiza en varias
etapas ilustradas en el diagrama de flujo.
Como se presento en el apartado teórico el método del GRM utiliza los tiempos
de las primeras llegadas y calcula el grosor de la capa de baja velocidad y las
velocidades de dicha capa, y la que está inmediatamente por debajo de la primera. Con
estos datos y las ecuaciones de la sección 3.3 se calcula las correcciones de estáticas, el
desplazamiento vertical que se debe aplicar a cada traza para compensar el efecto de la
topografía (figura #28b).
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Figura # 27. Diagrama de flujo de los procesos intermedios para llevar a cabo la corrección
de estáticas con el método del GRM.
DIAGRAMA DE FLUJO DEL MÉTODO GRM
Selección de tiempos de las primeras llegadas. Programa:
• XPck.1st.00.sh
Input:Diparos con trazas editadas omitidas. (Con trazas editadas omitidas) Output: Fichero de tiempos.
Cálculo de las estáticas de Elevación.
Programa: • 1st.grm.sh
Input: $PRJ/Pck/1st-$iffid.bin Output: grn.out.$iffid.asc
Visualización de los resultados del programa del GRM, valores y
estáticas Programa:
• PS-Datum.00.sh
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A continuación se presenta una imagen que ilustra los resultados obtenidos al
calcular las estáticas con el método del GRM. Esta imagen se visualiza con el PS-
Datum.00.sh (Ver Apéndice IV).
Figura # 28 a). Correcciones de estáticas. “Time shifts” Ilustra las correciones que se deben
aplicar a las trazas en cada estación.
Figura # 28 b). Esta imagen ilustra la topografía (azul), la capa de baja velocidad (grosor en
negro) y el Datum (verde), determinada a partir del GRM. El datum se estableció por debajo de
la capa de baja velocidad, por considerarse de mayor conveniencia.
44..11..55 ““CCrrooookkeedd lliinnee pprroocceessiinngg””:: En esta etapa se realiza la selección de la línea sobre la cual se realiza el apilado.
Sobre esta línea se localizan los CMPs. En 2D la línea es una línea recta y cada CMP
contiene trazas cuyo punto medio entre la fuente emisora y el receptor es
geométricamente el mismo. En nuestro caso el perfil es marcadamente 3D. Debido a la
geometría de la carretera se debe seleccionar una línea que pase por las zonas de mayor
concentración de CMPs. Al no tratarse de una geometría bidimensional, la
tridimensionalidad requiere un apilamiento no convencional.
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Con la finalidad de comparar resultados con este “crooked line processing”, con
un procesado convencional 2D, se definió también una tercera geometría, una línea
recta. Esto, se calcula como la suma del número de la estación del receptor y el número
de la estación de la fuente dividida por dos. Estos datos fueron extraídos de las
cabeceras de los disparos. Se crearon pues varias geometrías, incluyendo una recta, a
partir de las cuales se generaron las diferentes secciones apiladas. La línea de apilado se
establece mediante los programas “CalcCDPline.00.sh” y “CrookCDPline.00.sh” (Ver
apéndices X y XI). Para establecer la línea de apilado se tiene en cuenta las coordenadas
de las fuentes y de los receptores, y se genera un mapa de la densidad de CMPs (figura
# 29). Esto se consigue con el script “CalcCDPline.00.sh”.
Para crear las diferentes líneas de apilado se tiene en cuenta como criterio un
factor muy importante en el procesado, la cobertura, “fold”, de manera que las curvas
sobre las cuales se hicieron los apilamientos atraviesan las zonas de mayor cobertura.
Para la visualización del mapa de cobertura y elección de la línea de apilado se
utiliza el script “CrookCDPline.00.sh”.
Figura # 29.Línea de Apilamiento suavizada correspondiente a la franja del perfil completo.
Estaciones 100-15200. Esta línea de tendencia corresponde a la primera geometría
establecida.
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Análogamente se crearon las líneas sobre las cuales se llevó a cabo los procesos
de apilamiento de para la segunda geometría definida en las Zonas 1 y Zona 2.
A continuación se presentan los mapas correspondientes a las Zona 1 y Zona 2.
Figura # 30. Línea de Apilamiento suavizada correspondiente a la franja del perfil de la Zona
1.CDPs: 7930-10030. En la leyenda se reflejan los valores de la cobertura para el perfil.
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Figura # 31. Línea de Apilamiento suavizada correspondiente a la franja del perfil de la
Zona2 CDPs: 10630-13930. En la leyenda se reflejan los valores de la cobertura para el perfil.
44..11..66 AAnnáálliissiiss ddee VVeelloocciiddaaddeess:: Una vez generados los CMPs se realizó el análisis de velocidades con los
métodos de CVS (constant velocity stack) y espectro de velocidades. Para la parte más
superficial se hizo más detallado en vista de que los datos serían usados para la
estimación de la velocidad en la parte más somera, de forma que luego ésta fuese útil
para el cálculo de las correcciones estáticas. Otra aplicación inmediata de este análisis y
la más importante para la secuencia de procesado lo es la corrección por NMO. Para
ésta última se realizaron dos modelos de velocidades para la zona de interés con los
datos obtenidos. Estos modelos en algunas regiones mostraban grandes contrastes
laterales de velocidades , seguramente producto de errores cometidos durante la
selección, “picking”, de velocidades, para evitar cambios laterales bruscos se procedió a
suavizar los modelos de velocidades iniciales, siendo estos últimos archivos de entrada
para la corrección por NMO (Figura # 32).
Figura # 32. Modelo de velocidades correspondiente a las estaciones 4521-
5631(Zona1)
El modelo de la figura #32 fue suavizado utilizando el programa
VelModsmooth.00.sh (ver Apéndice XV), que fue usado como archivo de entrada de la
corrección por NMO (Figura 33).
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Figura # 33. Modelo de velocidades Suavizado correspondiente a las estaciones
4521-5631 (Zona1)
Para la zona 2 se realizaron dos modelos de velocidades (Figuras # 34 y # 35)
Figura # 34. Modelo de velocidades correspondiente a las estaciones 6384-8078 (Zona2)
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Figura # 35. Modelo de velocidad Suavizado correspondiente a las estaciones 6384-8078
(Zona2)
44..11..77 AAppiillaammiieennttoo eenn bbrruuttoo:: Con la finalidad de comparar los apilados obtenidos con los parámetros
discutidos, se realizaron apilados de ambas zona (zona 1 y zona 2) sin ejecutar ninguna
de las etapas del procesado desarrolladas a lo largo de este trabajo, para apreciar la
mejora de las imágenes (Figuras #36, 37 y 38).
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Finalmente se llevaron a cabo las diferentes secuencias de procesado sobre
ambas zonas. En el capítulo correspondiente a los resultados y análisis de resultados se
pueden apreciar las diferentes secciones con sus respectivas respuestas.
