Fundamentos de la Propagación Sísmica: Ondas S, Superficiales y Aplicaciones en Exploración

Ondas Sísmicas Secundarias (Ondas S)

Las Ondas Secundarias (S) son ligeramente más lentas que las ondas P, por lo que llegan un poco más tarde a la estación de registro.

Su menor velocidad se debe a que la vibración se produce en el sentido perpendicular a la dirección de propagación de la onda.

La velocidad de estas ondas es directamente proporcional a la rigidez del medio: es menor cuando la densidad de las rocas es menor y mayor cuando el medio es más rígido. Es crucial destacar que las ondas S en ningún caso pueden atravesar fluidos.

Ondas Superficiales

Cuando las ondas P y S llegan a la superficie del terreno, se originan las Ondas Superficiales (R y L). Su acción conjunta es la responsable de los desastres producidos por los terremotos y maremos, ya que estas ondas poseen baja frecuencia y gran longitud de onda, y solo se desplazan por la superficie del terreno.

Existen dos tipos principales:

• Ondas Rayleigh (R)
• Ondas Love (L)

Importancia de las Ondas Sísmicas en la Exploración

Las ondas sísmicas son fundamentales en la exploración petrolera. Estas pueden ser generadas de diferentes formas:

• Microsismos generados por dinamita colocada en un pozo perforado a algunas decenas de metros de profundidad.
• Microsismos generados con un cable explosivo llamado Geoflex.
• Microsismos generados por vehículos denominados vibradores. Estos son vehículos de varias toneladas de peso que poseen una plataforma de aproximadamente 3 por 4 metros de área, equipados con un sistema electrónico, eléctrico y mecánico-hidráulico.

Geometría de las Ondas Sísmicas

La Ley de Reflexión de Snell y el Punto Medio

La base del método sísmico de reflexión es la Ley de Reflexión de Snell.

Esta ley establece que, en la interfaz entre dos materiales que poseen impedancias acústicas distintas (donde la impedancia P es definida en este contexto como Densidad/Velocidad), el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Por consiguiente, si en la superficie se cuenta con una fuente de energía y un receptor, la energía será reflejada en las interfaces en puntos situados a medio camino entre la fuente y el receptor, conocido como el Punto Medio (o Common Midpoint).

Comportamiento de las Ondas Sísmicas en una Interfaz Horizontal

A partir de una fuente de ondas sísmicas situada en la superficie (como un tiro o un peso cayendo en el suelo), se generan distintas ondas sísmicas con las siguientes características:

Cuando una onda sísmica se propaga desde la fuente de energía con una velocidad uniforme $V_1$ e incide en una discontinuidad que separa dos medios litológicos, ocurre lo siguiente:

• Una fracción de la energía incidente se refracta y se propaga al segundo medio con velocidad $V_2$.
• El resto de la energía se refleja de vuelta al primer medio con velocidad $V_1$.

La cantidad de energía que se transmite (refracta) y la que se refleja depende directamente de dos factores clave: el contraste de impedancia acústica entre ambos medios y el ángulo de incidencia.