MODELADO NUMÉRICO 2D DE LA RESPUESTA SISMOELÉCTRICA DE UN SISTEMA GLACIARIO

FEDERICO BUCHER; FABIO IVÁN ZYSERMAN; LEONARDO BRUNO MONACHESI; GABRIEL ALEJANDRO CASTROMÁN

Congreso; 1º Encuentro Capítulos EAGE LatinoAmérica; 2021

European Association of Geoscientists and Engineers

Debido a la existencia de la denominada Doble Capa Eléctrica (DCE) en medios porosos que contienen algún tipo de electrolito fluido, se produce un fenómeno electrocinético cuando existe un movimiento relativo entre la matriz sólida y el fluido poral. Una onda sísmica que se propaga por este tipo de medios induce corrientes eléctricas en el electrolito que son fuentes de campos electromagnéticos. El campo cosísmico está soportado espacialmente por la onda sísmica y por lo tanto, viaja a la misma velocidad. Este campo, junto con la Respuesta de Interfase (RI) generada cuando la onda sísmica arriba a un contacto entre dos medios con distintas propiedades poromecánicas o eléctricas, son las dos principales conversiones sismoeléctricas. Estos difieren considerablemente en sus velocidades de propagación, ya que la RI es un campo independiente que se propaga con una velocidad electromagnética. Otra diferencia yace en el soporte espacial, ya que la RI se propaga por todo el espacio y posee un comportamiento dipolar. Debido a su mecanismo de generación, la RI contiene información detallada acerca de la heterogeneidad del subsuelo. Cuando estos campos son generados por una fuente sísmica controlada, pueden ser observados en la superficie terrestre o en pozos cercanos, proveyendo así de un método prospectivo muy útil. Esta técnica ha sido exitosamente aplicada al estudio de reservorios de hidrocarburos [1] y de sistemas glaciares [2], entre otros.En este trabajo estudiamos la respuesta sismoeléctrica de un modelo geológico compuesto de una capa elástica no porosa sobre un semiespacio poroelástico. Debido a la ausencia de la DCE en la capa elástica, no es posible que se generen campos cosísmicos en ella. Por lo tanto, receptores ubicados en este medio solo registrarán la RI generada en el contacto elástico/poroelástico. De otra manera, dentro del semiespacio poroelástico, el campo cosísmico dominará los registros, dada su mayor amplitud respecto de la RI. Como escenario hipotético, propusimos un sistema glaciario compuesto por un cuerpo de hielo (modelado como un medio elástico de 150 m de espesor) sobre un sustrato rocoso saturado de agua (modelado como un semiespacio poroelástico). Ambos medios están en contacto soldado, hipótesis que suele asumirse comúnmente. Empleamos una fuente compresional con firma temporal dada por una ondícula de Ricker. Las ecuaciones de Pride que gobiernan el fenómeno sismoeléctrico fueron resueltas con algoritmos numéricos basados en métodos de elementos finitos [3]. La distribución especial y temporal de los campos mencionados fue analizada en base a fotos como las que se muestran en la Figura 1. Además, estudiamos la sensibilidad de la RI frente a variaciones en las propiedades poromecánicas y eléctricas del semiespacio. Los resultados indicaron que la amplitud de la RI depende fuertemente de estos parámetros, como porosidad y salinidad del fluido. Concluimos entonces que el método sismoeléctrico puede servir como una herramienta complementaria muy útil para la caracterización hidrogeológica de un sustrato rocoso debajo de un glaciar.