Velocidad de onda

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Digital Imaging and Deconvolution: The ABCs of Seismic Exploration and Processing
Series Geophysical References Series
Title Digital Imaging and Deconvolution: The ABCs of Seismic Exploration and Processing
Author Enders A. Robinson and Sven Treitel
Chapter 3
DOI http://dx.doi.org/10.1190/1.9781560801610
ISBN 9781560801481
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La velocidad sísmica es la velocidad a la que una onda sísmica viaja a través de un medio. Existen diferentes métodos para derivar la velocidad a partir de los datos sísmicos (Robinson, 1983[1]). Además de utilizar mediciones de laboratorio, también podemos determinar la velocidad a partir de registros acústicos (Lindseth, 1979[2]), perfiles sísmicos verticales (VSPs) o análisis de velocidad de datos sísmicos. Cada método puede dar un valor diferente de la velocidad. Por ejemplo, la velocidad de apilamiento, que se deriva de los datos de movimiento normal (NMO), es diferente de la velocidad promedio medida a partir de un disparo de verificación.

Además de su velocidad, las ondas se caracterizan por el movimiento de sus partículas, su amplitud, frecuencia y longitud de onda. La velocidad depende de las propiedades elásticas y de la densidad del medio. Las propiedades elásticas están determinadas por la incompresibilidad (o módulo volumétrico) y la rigidez del medio. La velocidad de compresión depende tanto de la incompresibilidad como de la rigidez. La velocidad de corte depende únicamente de la rigidez. Para todos los materiales, la velocidad de corte es siempre menor que la velocidad de compresión.

¿Qué es el coeficiente de Poisson? El coeficiente de Poisson $ \left(\sigma \right) $ es la relación entre la contracción lateral de un cuerpo elástico y la extensión longitudinal de ese cuerpo elástico cuando se estira. El coeficiente de Poisson es una constante elástica que resulta útil para relacionar las velocidades de dos tipos de ondas: ondas de compresión y ondas de corte.

La expresión


$ {\begin{aligned}&V_{\rm {S}}^{\rm {2}}{\rm {=}}V_{\rm {P}}^{\rm {2}}{\frac {{\rm {l}}-{\rm {2}}\sigma }{{\rm {2}}\left({\rm {l}}-\sigma \right)}}\end{aligned}} $ (1)

es una relación entre la velocidad de corte, $ V_{\rm {S}} $, y la velocidad de compresión, $ V_{\rm {P}} $, en términos del coeficiente de Poisson. En un sólido elástico ideal, el coeficiente de Poisson es igual a 0,25 y $ V_{\rm {S}}{\rm {=}}V_{\rm {P}}{\rm {/}}{\sqrt {\rm {3}}} $. El acero es un buen ejemplo de un sólido ideal. Los coeficientes de Poisson para rocas varían en el rango de ~0,2 a ~0,4. El límite superior del coeficiente de Poisson es 0,5. Para ese valor, $ V_{\rm {S}} $ es cero y no hay ondas de corte. Esa es la condición que se cumple para fluidos y gases.

Varias características hacen que las rocas sean anisotrópicas. La anisotropía hace que las constantes elásticas promedio dependan de la dirección. Un tipo común de anisotropía es el resultado de la formación de capas finas. Por ejemplo, la tiza de Austin tiene capas alternas duras y blandas, cada una de las cuales tiene solo unos pocos centímetros de espesor. Para las ondas sísmicas de baja frecuencia, la tiza de Austin puede describirse como un medio homogéneo pero anisotrópico. Sus propiedades promedio dependen del contraste entre las capas. Otra fuente de anisotropía es la fracturación en bloque. Dicha fracturación es el resultado de episodios pasados ​​de movimiento tectónico. Una tercera fuente de anisotropía es causada por campos de tensión desiguales existentes en la roca.

En un medio anisotrópico, las velocidades de las ondas de compresión y de corte dependen de la dirección de propagación. En un medio anisotrópico estratificado, las ondas de compresión generalmente tienen una velocidad mayor en la dirección paralela a la estratificación que en la dirección perpendicular a la estratificación. Hay dos tipos de ondas de corte que se propagan en la dirección de la estratificación. Un tipo es la onda SV, en la que el movimiento de las partículas es perpendicular a la estratificación. El otro tipo es la onda SH, en la que el movimiento de las partículas es paralelo a la estratificación.


Referencias

  1. Robinson, E. A., 1983, Seismic velocity analysis and the convolutional model: Prentice-Hall and D. Reidel.
  2. Lindseth, R. O., 1979, Synthetic sonic logs –– A process for stratigraphic representation: Geophysics, 44, 3–26.

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