refraccion entre corteza y manto superior esia ipn mexico

Refraccin ssmica de la corteza y el mando superiorMTODO SISMICO DE REFRACCINPROFESOR: ING. EULOGIO LUNA BONIFACIO 2FM5INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD TICOMAN CIENCIAS DE LA TIERRA EQUIPO #1 23/03/2012

RODRIGUEZ FLORES JULIO ENRIQUE MORENO RODRIGUEZ LEOBARDO DANIEL HERNANDEZ AYALA PAUL HERNANDEZ GRANADOS MICHELLE

ESTUDIO DE REFRACCION SISMICA DE LA CORTEZA Y EL MANTO SUPERIOR EN EL ESTRECHO DE BASSA SEISMIC REFRACTION STUDY OF THE CRUST AND UPPER MANTLE IN THE VECINITY OF BASS STRAIT

Refraccin ssmica de la corteza y el mando superior

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INTRODUCCIN

Aunque el conocimiento directo de la tierra slida se extiende a pocos kilmetros bajo la superficie, la ssmica y otros mtodos geofsicos nos llevan a suponer que los primeros 30 o 40 kilmetros de los continentes son aproximadamente capas horizontales, con velocidades de la onda P de hasta 6-5 o 7 kilometros/seg. Por debajo de ste est la discontinuidad Mohorovic (M) donde la velocidad salta a unos 8 km/seg. En los ocanos, M esta slo a unos 10 kilmetros debajo del lecho del mar. Para investigar la corteza y el manto superior en el sudeste de Australia, un experimento de ssmica de refraccin, el Proyecto del Estrecho de Bass del Manto Superior (BUMP), fue patrocinado por el Grupo de Geofsica del Instituto Australiano de Fsica. en el diseo del experimento, se eligi, cubrir una amplia regin en lugar de concentrarse en un estudio detallado. Un trabajo ms detallado que podra estar vinculado con el marco de nuestras observaciones. BUMP estaba relacionado con el trabajo anterior (Doyle, Everingham, y Hogan, 1959; Doyle, Underwood, y Polak 1966) por la grabacin en las montaas nevadas y el sur de la costa. Hubo disparos en el este del Estrecho de Bass, con nuevas observaciones en Tasmania. Una segunda lnea de giro en las estaciones de Tasmania con disparos de fuera de la isla King tambin se observ en el oeste de Victoria. Este artculo presenta los datos obtenidos del experimento. La interpretacin es de carcter provisional sobre la labor futura.


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RESUMEN

Este documento es o muestra un estudio de reconocimiento de ssmica de refraccin de la corteza y manto superior del estrecho de Bass y los terrenos adyacentes que se llev a cabo en 1966, bajo el patrocinio del Grupo de Geofsica del Instituto Australiano de Fsica. El lugar del disparo y los tiempos, las ubicaciones de las estaciones, las distancias, y los primeros tiempos de viaje de llegada se presentan en este documento. El anlisis de estos datos se describen; estos indican una velocidad Pn por debajo del 8 km / seg. Los Trminos de tiempo son menos de lo esperado y no concuerdan con trabajos anteriores. Los Espesores de la corteza no se pueden calcular hasta que los estudios de la estructura de la corteza superior estn hechos. Estos, y varios estudios de refraccin del manto, son sugeridos para un trabajo futuro.


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PROYECTO DEL MANTO SUPERIOR EN EL ESTRECHO DE BASS EL EXPERIMENTO Y SUS RESULTADOS Nueve paquetes de 1tonelada de explosivos fueron disparados en el lecho marino en las locaciones mostradas en la Figura1 y enlistadas en la Tabla1. Estos sitios fueron elegidos para una cobertura uniforme de dos lneas, sin embargo slo una parte de la lnea occidental fue disparada. Las localidades por Hifix, el sextante horizontal y el radar deberan ser de 200m como mximo, a excepcin del tiro 10 el cual es de 500m en error. Los errores han sido estimados desde un principio; estn basados en el radio VNG interpolado por un cronmetro marino.

La Industria esta avanzando a un nuevo sistema Quarry Blast en el cual los materiales constituyentes de los explosivos se cargan juntos y se transportan en un vehculo especializado hasta el sitio en el cual son descargados dentro del hueco donde se mezclan y forman la carga explosiva. Este mtodo fue utilizado en Jindabyne. La locacin es perfecta y el tiempo de tiro est entre 0-1 seg. Los sismgrafos porttiles registraron los arribos de los tiros. Los detalles estn dados en la Tabla2; la mayora de las locaciones fueron tomadas de mapas disponibles. Los tiempos de viaje de las ondas ssmicas estn listados en la Tabla3 (datos superficiales), siendo cada valor el primer arribo discernible en ser registrado. La exactitud de las observaciones depende de la seal y el ruido,Refraccin ssmica de la corteza y el mando superior

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La calidad del valor estimado por el observador est indicado igualmente en la Tabla3 (datos inferiores). Fueron digitalizados por un programa especial y son tan exactos como las coordinadas del rea de estudio as lo permiten. DISCUSIN DE RESULTADOS La Tabla3 enlista alrededor del 60% de las posibles entradas. Hay datos faltantes donde algunas estaciones no lograron registrar algunos tiros o bien donde hubieron fallas tcnicas de los instrumentos utilizados.


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Algunos de estos puntos ciegos tuvieron lugar porque tiros submarinos de una tonelada generan seales de un largo suficiente por sobre el ruido en distancias mximas de 500km. Un estudio ms detallado acerca de la logstica del experimento fue presentado por Kerr Grant (1967). El patrn de observaciones no era exactamente ideal. Se observaron ocasiones en las cuales los datos registrados y los puntos de disparos fueron intercambiados. Esto es relevante ya que sin la retrospeccin no es posible separar los efectos de la velocidad del refractor de los efectos del dip de la interface. El sistema Quarry Blast en Jindabyne fue pobremente registrado bajo la lnea oriental. Los arreglos para que un bote ssmico marino ocupe algunos puntos de tiro mientras otros eran disparados no pudieron realizarse. Ambos de estos controles en la interpretacin son inexistentes. An falta mucho trabajo si se quiere alcanzar los datos deseados. La informacin faltante en las tablas se encuentra en los sismogramas. ANLISIS La interpretacin de los resultados involucra el anlisis de las velocidades seguidas por un la etapa de examinar los trminos del tiempo o retrasos para ambos disparos y estaciones.Refraccin ssmica de la corteza y el mando superior

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En cada estacin la interpretacin es condicionada por la gravedad, el magnetismo, los resultados de perforacin y los conocimientos geolgicos. La presentacin presentada aqu es una sntesis del trabajo indito de Underwood, Johnson, Kerr Grant, entre otros.


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Geologa El basamento est conformado por sedimentos metamrficos, en su mayora cuarzos, silicos y conchas, depositadas en alineacin N-S a travs del geosinclinal Tasman. Los ambientes de los tiros por separado fueron: Tiro1. Flanco Norte. 2kilmetros de sedimentos calcreos marinos cerca de 0-6km de facies areniscas de basamento Paleozoico. Tiro2. rea central. Ms de 2km de sedimentos calcreos marinos cerca de 0-5km de areniscas sobre el basamento. El magnetmetro estima una profundidad del basamento de menos de 5km. Tiro3. El basamento probablemente grantico es estimado en 0-75km bajo sedimentos calcreos marinos primarios. La falla principal se extiende Este-Oeste desde la costa hasta la ladera continental entre 2 y 3.


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Los tiros 4, 5, 6 y 7. La profundidad del basamento incrementa desde 0.3 0.75 km. A travs de esta parte de la lnea. Que rodea el sur-este del borde de la cuenca baja. Tiros 8 y 10. Es un estimado de 0-6 km de sedimentos en flanco oeste de la cuenca baja sobre un basamento el cual es presuntamente de Cmbrico a Pre-cmbrico de rocas metamrficas y precmbricas.


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El rango de las velocidades en esos sedimentos es menor que 2 km/seg en la parte superior blanda de las rocas calcreas es mayor que 4 km/seg en la secuencia compactada de lutita y en la grava.

*Observando los tiempos de viaje de (a) de la linea este y (b) linea oeste. La distacia de la estacion disparada se muestra, aunque los disparos han sido proyectados sobre las lineas de seccion.Refraccin ssmica de la corteza y el mando superior

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Tiro 0. La cantera Jindabyne (Devoniano) de granito del geosinclinal de Tasmania. La velocidad de la onda Pn es 6.0 a 6.1 km/seg esto es probablemente tpico del conjunto de rocas baslticas. Trabajos previos en la capa intermedia, la velocidad es de 6.5 km/seg en una profundidad de 20 km, con M de 40 km. La velocidad de la onda P debajo de este es 8.1 km/seg (Doyle, Underwood, and Polak 1966). ANALISIS DE VELOCIDAD El resultado del anlisis de la regresin lineal en los datos esta dada en la Tabla 4, mientras que todos los tiempos de primeros arribos son mostrados en la Figura 2 en contra de la distancia de disparo. Para la lnea este, estas son tambin montadas con respecto a un origen comn en la Figura 3. Casi todos los arribos son refracciones del manto. Las velocidades aparentes del norte y sur son indistinguibles en la Figura 3 en 7.84 km/seg. Este valor menor es marcado por el menor tiempo interceptado. El arribo en la estacin Mainland es ms disperso que el arribo en Tasmania. Los primeros arribos en distancias cortas no hacen una definicin en la velocidad de la corteza con alguna certeza, y necesitas ms observaciones. En Tasmania este es un claro indicador de 3 o 4 primeros arribos de un intermedio de la velocidad de la capa P2. El Mainland P2 es basado principalmente en el camino bajo la cuenca de Gippsland, y esto realmente no puede ser confirmado por este trabajo. La lectura de la lnea este no esta mostrada. Ellos confirman la velocidad aparente de Pn es de 7.84 km/seg.


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Fig. 3.- El tiempo de viaje de la lnea este, es reducido a los orgenes comunes de las observaciones del disparo norte y disparo sur. En el recuadro muestra la reversa mencionada en el texto. Todas estas ecuaciones fueron derivadas por cuadros menores.

El recuadro en la Fig 3 combina lecturas las cuales son observaciones contrarias de Doyle, Everingham, and Hogan (1959). Esto permite una solucion directa. Asumiendo en la capa simple de la corteza, M inclina 1 Nor-este, la verdadera velocidad es 7.86 km/seg y la profundidad para M es de 37 km/seg bajo las montaas nevadas y 25 km bajo los disparos 8 y 10. Asumiendo una capa intermedia debera resultar en profundidades 3-4 km mayores que esas. Esta solucin reversiva puede ser engaosa (ve la subseccin (v) debajo). Porque esto es de otra manera una falta de inversin en el modelo de los datos, esto solo puede ser echo con un anlisis simple de velocidad. PLAZO DE TIEMPO DE ANALISIS Es normal asumir que el tiempo de viaje Tij de Pn puede ser separado en trminos del tiempo a por el tiro i y la estacin j y el termino de la distancia delta y la velocidad V,

Si hay suficientes observaciones, las ecuaciones pueden ser resueltas por los ltimos cuadrados en trminos del tiempo y la velocidad. Las implicaciones supuestas son que el refractor tiene una velocidad constante y que esta en la cima de la superficie la cual no es muy irregular y especialmente nada irregular por debajo de estos sitios. Desde que a1 y a 2 son linealmente dependientes, un contraste adicional debe de ser aplicado. En BUMP esto debe de ser aplicado identificamos los trminos del tiempo en un tiro 0 y la estacin Jindabbyne. Sin embargo para una estimacin imparcial de la velocidad, el error sistemtico podra profundizar en la refraccin y los datos del BUMP serian deficientes.


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Sin embargo una solucin posible es presentada en la fig 4, donde se combina la lnea del este de datos con el trabajo previo de Doyle. Todas las posibles soluciones tienes caractersticas similares llamando el trmino mas bajo. Relativamente el termino mas alto acerca del tiro 1. El valor de la velocidad particular es mucho mas bajo, por la arbitrariedad de los datos arrojaos mas halla de 2 variables. Los residuales los sesgados, por lo que algunas lecturas tempranas son rechazadas en la solucin. La tendencia en trminos es sin embargo suficientemente interesante para encarar los ms detallados datos. ANALISIS DEL TIEMPO DE RETRASO Las variaciones regionales en la velocidad refractada y su velocidad pueden ser seguidas por, usar los ltimos recuadros de lneas de la tabla 4 como gua. Los tiempos de intercepcin pueden ser analizados en porciones ms pequeas de estaciones. Sobre sitios que son seguidos por una semi-grfica ploteada. Los tiempos de retraso determinan un listado en la tabla 5 y se muestran tambin en la figura 5. Esto representa la ms consiente interpretacin de todo el BUMP y sus primero arribos. DISCUSIN DEL ANALISIS Los resultados del anlisis podran ser resumidos como se muestra: 1 La velocidad del manto por cada uno de los anlisis de arriba, son substancialmente menores que las velocidades derivadas por Doyle. Esto no debe de ser significante cuando consideramos las invariables del BUMP y las separaciones geogrficas de las 2 reas estudiadas.


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2 El termino en tiempo de Jindabyne es de 2.3 segundos, este valor es arreglado por la identificacin de la estacin y el tiro en trminos del tiempo 0, Incluso con la adicin de los datos de 1959 y 1965 el tiempo es todava cercano a 2.5 seg. 3 La seccin de los tiros del 8 al 10 de la montaa nevada de la fig 5 difiere generalmente de sur a oeste, lo que es exactamente lo contrario a la solucin des anlisis de la velocidad.Refraccin ssmica de la corteza y el mando superior

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Este es otro aspecto de la contradiccin entre el BUMP y sus resultados y el trabajo temprano.

4 En este papel. No intentamos en convertir los trminos de tiempo a el espesor de la corteza, este paso debe de esperar ms estudios completos de las estructuras de las velocidades superficiales retrasadas. 5 La secciones del tiempo de las lnea del oeste son menos verdicas que las lneas del este. Por lo que no hay inconsistencia entre las estaciones de Tasmania de las 2 lneas, pero con la observacin del distrito oeste de victoria son menos los errores en el estudio completo.


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CONCLUSINEl estudio de la corteza del Estrecho de Bass y la estructura del manto superior se ha iniciado por el BUMP experimento. El vnculo que se ha hecho con el trabajo anterior indica que un nuevo examen de todo el sur-este de la refraccin de trabajo de Australia se debe comenzar. Una serie de estudios en el futuro puede estar relacionado con el marco de las observaciones establecidas por BUMP: (1) La necesidad ms lenta es la de un tiro en las montaas nevadas que se registraron en detalle por las lneas hacia el norte, sur, oeste y sur, con el fin de resolver la discrepancia entre la B-UMP y los tiempos de trabajo anterior. (2) El control sobre los resultados de la BUMP pueden mejorar mucho mediante el uso de equipos de registro ssmico marino en algunos puntos de disparo, mientras que otras nuevas tomas. Un par adecuado para el control de la lnea al este sera el 1 y 7. (3) Otro experimento que evita la grabacin del mar sera para grabar en la estacin de Flinders Island, mientras que 10 nuevas tomas y de manera similar a 5 nuevas tomas, mientras que la grabacin en KII (en la isla King). Esto dara una inversin casi exacta a travs del centro del estrecho de Bass. (4) Los estudios de velocidades de la corteza superior deben ser hechos. La informacin recopilada por el trabajo de exploracin de petrleo deben recogerse cuando est disponible. En todos los casos, ser ms rentable para volver a ocupar los sitios de BUMP que establecer otros nuevos. Los equipos modernos con arreglos de gefonos y la grabacin magntica, probablemente ser necesario para mejorar la relacin seal-ruido y precisos para determinar las velocidades aparentes.


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BIBLIOGRAFA

A SEISMIC REFRACTION STUDY OF THE CRUST AND UPPER MANTLE IN THE VECINITY OF BASS STRAIT - BY R. UNDERWOOD JULY 7, 1969.


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