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Sísmica de Refração GSA0308 - Geofísica Aplicada Prof. Dr. Vinicius Louro • Divisão ◦ Sismologia ◦ Observação da Terra como um todo ◦ Fontes naturais ◦ Sismos/Terremotos ◦ Ruídos em superfície Sísmica & Sismologia https://www.ldeo.columbia.edu/res/pi/sounds-of- seismology/04_eq.source/images/source_waves.jpg https://www.pmfias.com/wp-content/uploads/2015/12/shadow-zone-of-primary-and-secondary-waves.jpg GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 2 Sísmica & Sismologia • Divisão ◦ Sísmica de Refração ◦ Observação das primeiras centenas de metros ◦ Fontes artificiais ◦ Marreta ◦ Rifle ◦ Explosivos http://www.geologicresources.com/seismic_refraction500x374.gif https://pbs.twimg.com/media/DNaJNZVW4AAzppF.jpg http://www.apexgeoservices.ie/wp- content/uploads/2014/01/Seismic-Source1.jpg http://www.alpha-geo.com/wp- content/uploads/2015/10/Seis_Expl_2-e1445984553158.jpg GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 3 Sísmica & Sismologia • Divisão ◦ Sísmica de Reflexão ◦ Observação dos primeiros milhares de metros ◦ Fontes artificiais ◦ Rifle ◦ Airguns (marinho/fluvial) ◦ Explosivos ◦ Vibroseis http://www.apexgeoservices.ie/wp- content/uploads/2014/01/Seismic-Source1.jpg http://www.alpha-geo.com/wp- content/uploads/2015/10/Seis_Expl_ 2-e1445984553158.jpg https://www.rigzone.com/images/howitworks/siesmic_work_boat.jpg http://verkkolehti.geofoorumi.fi/wp-content/uploads/sites/1/2017/10/2_sodankyla_alakuvat_780x358_092017.jpg https://cmgds.marine.usgs.gov/publications/of02-002/htmldocs/images/seismic.jpg GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 4 Equipamento Sísmico Básico • Fonte ◦ Marreta ◦ Airgun ◦ Explosivo ◦ Rifle ◦ Vibroseis ◦ Etc. • Sismógrafo • Geofone/Hidrofone GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 5 http://www.geometrics.com/files/images/geode.jpg ht tp :/ /w w w .m itc ha m in du st rie s. co m /w p- co nt en t/ up lo ad s/ 20 13 /0 4/ Io nG eo -P E3 .jp g http://img.everychina.com/nimg/8e/6c/e124b961e22946b4486005da211a-600x600-0/geophone_string_for_land.jpg ht tp s: // w w w .g eo sp ac e. co m /w p- co nt en t/ up lo ad s/ 20 17 /1 1/ GS -O N E- G eo ph on e- 2. jp g http://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/2011/01/hydrophone-560x368.jpg https://pixfeeds.com/images/earth- science/1280-474987264-granite-rock.jpg Princípios Físicos • Vimos em Geologia Estrutural... ◦ Um corpo sob um esforço mecânico pode sofrer uma mudança de forma e/ou tamanho ◦ Deformação ◦ Material ◦ Meio em que o material se encontra ◦ Intensidade do esforço ◦ Tempo em que esforço é exercido http://rusoares65.pbworks.com/f/1293532159/modelos_estrutura_globo_portoeditora.png https://encrypted- tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTTK5otSiNBPJLPUK32NqCH4oevUep1d7RFKOqLgZ0ikG5aTIf_ https://darkwing.uoregon.edu/~drt/Classes/201_99/Rice/stress_strain2.gif GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 6 Princípios Físicos • Vimos em Geologia Estrutural e Física 2... ◦ Deformação ◦ O limite de elasticidade de um material é definido pela Lei de Hooke ◦ Diretamente proporcional ao esforço aplicado �⃗�𝐹 = 𝑘𝑘�⃗�𝑥 ◦ Em que ◦ F ≡ Força Elástica ◦ k ≡ Coeficiente de Elasticidade ◦ x ≡ Deformação https://www.raskalo.com.br/store/imgs/produtos/elastico-para-bigudim-e-cabelo-com-100-unidades.png GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 7 Princípios Físicos • Limite de Elasticidade ◦ Quando o limite de elasticidade do material é excedido ◦ Deformação parcialmente irreversível ◦ Deformação Dúctil ◦ Dobramentos, metamorfismo, etc. ◦ Deformação irreversível ◦ Rúptil ◦ Fraturamentos, falhamentos, etc. http://www.everythingselectric.com/wp-content/uploads/geology-11.jpg https://cdn.zmescience.com/wp-content/uploads/2015/02/1561965140_66cda99463.jpg GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 8 Princípios Físicos • Limite de Elasticidade ◦ Quando o limite não é excedido ◦ Deformação Reversível ◦ Deformação Elástica GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 9 Kearey, P., Brooks, M., Ian, H., 2009. Geofísica de Exploração. Tradução de Maria Cristina Moreira Coelho. São Paulo: Oficina de Textos, 438 p. Princípios Físicos • Relação entre Esforço e Deformação 1D ◦ Antes de atingir o limite de elasticidade ◦ Módulo de Young (E) de um corpo extenso em 1 direção (haste) 𝐸𝐸 = � 𝐹𝐹 𝐴𝐴 �∆𝐿𝐿 𝐿𝐿 𝑁𝑁 𝑚𝑚2 ◦ F ≡ força aplicada nas extremidades da haste ◦ L ≡ extensão da haste ◦ A ≡ área transversal da haste ◦ ∆L ≡ deformação da haste GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 10 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/images/ymod.gif Princípios Físicos • Relação entre Esforço e Deformação 2D ◦ Direção da deformação (esforço diferencial) ◦ A relação entre as deformações na extensão (ε1) e no diâmetro (ε2) ◦ Razão de Poisson (σ) 𝜎𝜎 = −𝜀𝜀𝑥𝑥 𝜀𝜀𝑧𝑧 = − 𝜀𝜀𝑦𝑦 𝜀𝜀𝑧𝑧 ◦ Em que ◦ 𝜀𝜀𝑥𝑥 ≡ Deformação na direção x (transversal) ◦ 𝜀𝜀𝑦𝑦 ≡ Deformação na direção y (transversal) ◦ 𝜀𝜀𝑧𝑧 ≡ Deformação na direção z (longitudinal) GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 11 Princípios Físicos • Relação entre Esforço e Deformação 3D ◦ Módulo Volumétrico (K) ◦ Razão esforço/deformação no caso de uma força hidrostática simples sobre um elemento cúbico 𝐾𝐾 = 𝑃𝑃 �∆𝑣𝑣 𝑣𝑣 ◦ Em que ◦ P ≡ força hidrostática simples ◦ v ≡ volume original do elemento cúbico ◦ Δv ≡ volume deformado do elemento cúbico GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 12 Princípios Físicos • Relação entre Esforço e Deformação Cisalhantes ◦ Módulo de cisalhamento (μ) 𝜇𝜇 = 𝜏𝜏 tan 𝜃𝜃 ◦ Em que ◦ τ ≡ Razão do estresse cisalhante ◦ θ ≡ Ângulo de cisalhamento resultante GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 13 Ondas Sísmicas • Ondas internas ou de corpo ◦ Onda Compressional ◦ Longitudinal, Primária ou Onda P ◦ Se propaga por deformação uniaxial de compressão e dilatação GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 14 Ondas Sísmicas • Ondas internas ou de corpo ◦ Onda Cisalhante ◦ Transversal, Secundária ou Onda S ◦ Se propaga por deformação de cisalhamento ◦ Direção perpendicular a da propagação da onda ◦ Onda S Plano-Polarizada ◦ Quando todas as oscilações das partículas são confinadas em um plano GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 15 Ondas Sísmicas • Velocidade de Propagação ◦ Num dado meio homogêneo e isotrópico: 𝑣𝑣 = 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑝𝑝𝑒𝑒𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑑𝑑𝑒𝑒𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑝𝑝𝑝𝑝 𝑚𝑚𝑝𝑝𝑒𝑒𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑒𝑒 ◦ Velocidade da Onda P (vP) 𝑣𝑣𝑃𝑃 = 𝐾𝐾 + 4𝜇𝜇3 𝜌𝜌 = 1 − 𝜎𝜎 𝐸𝐸 1 + 𝜎𝜎 1 − 2𝜎𝜎 𝜌𝜌 ◦ Velocidade da Onda S (vS) 𝑣𝑣𝑆𝑆 = 𝜇𝜇 𝜌𝜌 = 𝐸𝐸 2𝜌𝜌 1 − 2𝜎𝜎 ◦ Em que ◦ ρ ≡ Densidade ◦ μ ≡ Módulo de Cisalhamento ◦ K ≡ Módulo Volumétrico ◦ σ ≡ Razão de Poisson GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 16 Ondas Sísmicas • Relação entre vP e vS ◦ A razão vP/vS em qualquer material é determinada a partir de sua razão de Poisson (σ) 𝑣𝑣𝑃𝑃 𝑣𝑣𝑆𝑆 = 2 1 − 𝜎𝜎 1 − 2𝜎𝜎 ◦ Razão de Poisson para rochas consolidadas σ ≈ 0.25 ◦ Assim... vP ≈ 1.7 vS ◦ Logo... vP > vS GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 17 Ondas Sísmicas • Ondas Superficiais ◦ Rayleigh ◦ Se propagam ao longo da superfície do meio ou no limite entre dois meios diferentes ◦ Propagação ◦ Elíptica em um plano perpendicular a superfície ◦ Direção igual ao da onda. ◦ Movimento das partículas ◦ Orbital com direção oposta ao da propagação ◦ Retrógada ◦ Velocidade da onda Rayleigh ◦ vH < vS GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 18 Ondas Sísmicas • Ondas Superficiais ◦ Love ◦ Ondas cisalhantes polarizadas ◦ Se o meio possui duas camadas distintas vS1 < vS2 ◦ Segundo conjunto de ondas superficiais é gerado ◦ Causando um movimento paralelo das partículas em superfície ◦ Mesma direção da onda sísmica. ◦ Velocidade da onda Love vS1 < vL < vS2GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 19 Reações das ondas em interfaces • Interface entre duas camadas de rochas ◦ Propriedades físicas diferentes ◦ Variação de velocidade ◦ Na interface ◦ Energia de incidência do pulso sísmico é dividida ◦ Pulso transmitido ◦ Pulso refletido ◦ A amplitude relativa entre pulsos depende ◦ Da velocidade ◦ Da densidade das duas camadas ◦ Do ângulo de incidência na interface GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 20 Reações das ondas em interfaces • Energia total dos raios transmitido e refletido ◦ Deve ser igual a energia do raio incidente • Proporção entre a energia transmitida e refletida ◦ Determinada pelo contraste da impedância acústica (Z) 𝑍𝑍 = 𝜌𝜌𝑣𝑣 ◦ Em que ◦ ρ ≡ densidade ◦ v ≡ velocidade GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 21 Reações das ondas em interfaces • Influência da interface na propagação da onda ◦ Coeficiente de reflexão (R) ◦ Razão da amplitude do raio refletido (A1) e do incidente (A0) 𝑅𝑅 = 𝐴𝐴1 𝐴𝐴0 ◦ Para um raio de incidência normal ◦ Coeficiente de reflexão é dado através da impedância acústica (Z) 𝑅𝑅 = 𝜌𝜌2𝑣𝑣2−𝜌𝜌1𝑣𝑣1 𝜌𝜌2𝑣𝑣2+𝜌𝜌1𝑣𝑣1 ◦ Em que ◦ ρ ≡ densidade ◦ v ≡ velocidade GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 22 𝜌𝜌1,𝑣𝑣1 𝜌𝜌2,𝑣𝑣2 Reações das ondas em interfaces • Influência da interface na propagação da onda ◦ Coeficiente de transmissão (T) ◦ Dado pela razão entre a amplitude do raio transmitido (A2) e do incidente (A0) 𝑇𝑇 = 𝐴𝐴2 𝐴𝐴0 = 2𝑍𝑍1 𝑍𝑍2+𝑍𝑍1 ◦ No caso de incidência com ângulo oblíquo ◦ Onda P transmitida viaja através da camada inferior com direção de propagação diferente ◦ Denominada de raio refratado GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 23 Reações das ondas em interfaces • Influência da interface na propagação da onda ◦ Quando a velocidade for mais alta na camada inferior ◦ A onda incidente atinge a interface num ângulo característico (Ângulo Crítico - θC) ◦ Ângulo de refração = 90° ◦ Isso gera um raio criticamente refratado ◦ Viaja ao longo da interface com a velocidade mais alta v2 ◦ Ângulo Crítico sin 𝜃𝜃𝐶𝐶 𝑣𝑣1 = sin 90° 𝑣𝑣2 = 1 𝑣𝑣2 → 𝜃𝜃𝐶𝐶 = sin−1 𝑣𝑣1 𝑣𝑣2 GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 24 Reações das ondas em interfaces • Influência da interface na propagação da onda ◦ Passagem do raio refratado no topo da camada inferior ◦ Causa uma perturbação na camada superior que se propaga a uma velocidade v2 > v1 ◦ Gerando uma onda de choque ◦ Denominada onda frontal (head wave) ◦ Qualquer raio associado à onda frontal apresenta-se inclinado segundo o ângulo critico ◦ Devido a onda frontal ◦ Energia sísmica retorna à superfície após a refração crítica em uma camada inferior de velocidade maior GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 25 Sísmica de Refração • O que observa? ◦ Tempo necessário para que uma onda de choque produzida na superfície ou próxima dela ◦ Desça ◦ Atinja uma interface entre camadas em um ângulo crítico ◦ Percorra a interface (refração) ◦ Gere uma frente de onda ◦ Retorne à superfície GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 26 Sísmica de Refração • Como isso é feito? ◦ Pelo tempo de percurso (tRefr) do raio refratado 𝑒𝑒𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = 𝑥𝑥 𝑣𝑣2 + 2𝑧𝑧.cos 𝜃𝜃𝐶𝐶 𝑣𝑣1 ◦ Em que ◦ x ≡ Distância da Fonte ao Geofone ◦ v1 ≡ Velocidade na Camada 1 ◦ v2 ≡ Velocidade na Camada 2 ◦ θC ≡ Ângulo Crítico ◦ Quanto t = t0 = 0 intersecção com o eixo do tempo é dada por 𝑒𝑒0 = 2𝑧𝑧.cos 𝜃𝜃𝐶𝐶 𝑣𝑣1 GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 27 Sísmica de Refração • O sismograma ◦ Cada geofone receberá uma parte da frente de onda GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 28 http://seismo.berkeley.edu/gifs/IrianJaya1.jpg Sísmica de Refração • O sismograma ◦ Cada geofone receberá uma parte da frente de onda ◦ Empilhando os sinais sísmicos obtém-se o sismograma GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 29 ht tp :/ /s ei sm o. be rk el ey .e du /g ifs /I ria nJ ay a1 .jp g Sísmica de Refração • O sismograma ◦ As ondas no sismograma GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 30 Sísmica de Refração • O sismograma ◦ As ondas no sismograma ◦ Onda direta GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 31 Sísmica de Refração • O sismograma ◦ As ondas no sismograma ◦ Onda direta ◦ Onda refratada GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 32 Sísmica de Refração • O sismograma ◦ As ondas no sismograma ◦ Onda direta ◦ Onda refratada ◦ Onda refletida GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 33 Sísmica de Refração • O sismograma ◦ As ondas no sismograma ◦ Onda direta ◦ Onda refratada ◦ Onda refletida ◦ Ondas superficiais GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 34 Sísmica de Refração • O sismograma ◦ As ondas no sismograma ◦ Onda direta ◦ Onda refratada ◦ Onda refletida ◦ Ondas superficiais ◦ Onda aérea GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 35 Sísmica de Refração • O sismograma ◦ A primeira chegada da energia sísmica num geofone é sempre ◦ Onda direta ◦ Onda refratada ◦ Distância de Cruzamento (crossover distance – xCROS) ◦ Distância em que o raio direto é ultrapassado por um raio refratado ◦ Distância Crítica ◦ Distância na qual a onda refratada não atingirá a superfície ◦ Raios refratados criticamente viajam para baixo em direção a interface segundo o ângulo critico ◦ Os tempos de percurso de raios refletidos e refratados coincidem porque seguem efetivamente a mesma trajetória GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 36 Sísmica de Refração • Regras do jogo ◦ Os intervalos de registro devem ser grandes o suficiente ◦ Para assegurar que a distância de cruzamento seja ultrapassada ◦ Os raios refratados devem poder ser detectados como primeiras chegadas no sismograma ◦ Quanto mais profundo for o refrator ◦ Maior deverá ser o afastamento em que as chegadas refratadas serão registradas GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 37 Geometria de perfis de aquisição • Para um perfil de refração ◦ Dois tiros ◦ Direto e Reverso ◦ Registro das chegadas sísmicas ao longo da linha para ambos os tiros ◦ Somente a porção central do refrator é amostrada ◦ Entre os pontos B e C ◦ Para uma cobertura continua do comportamento em profundidade ◦ Linhas individuais devem ser planejadas de tal forma que haja uma sobreposição destas GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 38 Geometria de perfis de aquisição • Outros métodos de aquisição ◦ Perfil simétrico (split-profile method) ◦ Registrar em ambos os sentidos a partir de um ponto de tiro central ◦ Perfil lateral (single-ended profile method) ◦ Caminhamento com as fontes avançando os geofones GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 39 Comportamento do Sismograma GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 40 ht tp s: // ar s. el s- cd n. co m /c on te nt /i m ag e/ 1- s2 .0 -S 20 90 99 77 13 00 02 91 -g r4 .jp g Sísmica de Refração • Casos ◦ 2 camadas - interface horizontal ◦ Nessa geometria, o raio refratado... ◦ Se desloca com velocidade v1 nas diagonais AB e CD com ângulo critico θ ◦ Se desloca com velocidade v2 ao longo da interface BC ◦ O tempo de percurso total ao longo da trajetória ABCD é dado por 𝑒𝑒 = 𝑥𝑥 𝑣𝑣2 + 2𝑧𝑧.cos 𝜃𝜃𝐶𝐶 𝑣𝑣1 GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 41 Sísmica de Refração • Casos ◦ 2 camadas - interface horizontal ◦ Pela lei de Snell sin 𝜃𝜃 = 𝑣𝑣1 𝑣𝑣2 cos𝜃𝜃 = 1− 𝑣𝑣1 2 𝑣𝑣22 ◦ tem-se 𝑒𝑒 = 𝑥𝑥 𝑣𝑣2 + 2𝑧𝑧. 𝑣𝑣22−𝑣𝑣12 𝑣𝑣1𝑣𝑣2 = 𝑥𝑥 𝑣𝑣2 + 𝑒𝑒𝑖𝑖 ◦ onde ti é o tempo de interceptação ◦ Para xCROSS ◦ Tempos de percurso dos raios direto e refratado são iguais 𝑥𝑥𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑣𝑣1 = 𝑥𝑥𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶 𝑣𝑣1 + 2𝑧𝑧. 𝑣𝑣22−𝑣𝑣12 𝑣𝑣1𝑣𝑣2 → 𝑥𝑥𝐶𝐶𝑅𝑅𝐶𝐶𝑆𝑆 = 2𝑧𝑧 𝑣𝑣2+𝑣𝑣1 𝑣𝑣2−𝑣𝑣1 GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA– SÍSMICA DE REFRAÇÃO 42 Sísmica de Refração • Casos ◦ 3 camadas - interface horizontal ◦ Análogo ao caso com 2 camadas 𝑒𝑒 = 𝑥𝑥 𝑣𝑣3 + 2𝑧𝑧1. cos 𝜃𝜃1 𝑣𝑣1 + 2𝑧𝑧2. cos𝜃𝜃2 𝑣𝑣2 = 𝑥𝑥 𝑣𝑣3 + 𝑒𝑒1 + 𝑒𝑒2 ◦ Sendo ◦ t1 e t2 tempos levados pelo raio para atravessar as camadas 1 e 2 ◦ 𝜃𝜃1 = sin−1 𝑣𝑣1 𝑣𝑣2 ◦ 𝜃𝜃2 = sin−1 𝑣𝑣2 𝑣𝑣3 GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 43 Sísmica de Refração • Casos ◦ 3 camadas - interface horizontal ◦ Interpretação ◦ Curva tempo x distancia ◦ Inicia com a interpretação das duas camadas superiores. ◦ Na primeira interface é possível obter z1 e v2, ◦ Na segunda obtém-se z2 e v3 pela equação 𝑒𝑒 = 𝑥𝑥 𝑣𝑣3 + 𝑒𝑒1 + 𝑒𝑒2 GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 44 Sísmica de Refração • O sismograma •A primeira chegada da energia símica num detector de superfície a uma determinada distancia da fonte superficial é sempre: ◦ Onda direta ◦ Onda refratada •O raio direto é ultrapassado por um raio refratado à distancia de cruzamento (crossover distance – xCROS). GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 45 https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S2090997713000291-gr12.jpg Sísmica de Refração • Casos ◦ Camada inclinada plana ◦ O tempo de descida não é o mesmo do tempo de subida da onda ◦ Falseamento da velocidade ◦ Contorno ◦ São realizados 2 tiros na aquisição ◦ Um tiro direto (sentido AD) ◦ Um tiro reverso (sentido DA) ◦ Gráficos de tempo de percurso direto e reverso ◦ Diferentes ◦ Gradientes ◦ Tempos de Interceptação GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 46 Sísmica de Refração • Casos ◦ Camada inclinada plana ◦ A forma geral da equação para o tempo de percurso tN 𝑒𝑒𝑁𝑁 = 𝑥𝑥. sin𝛽𝛽 𝑣𝑣1 + � 𝑖𝑖=1 𝑛𝑛−1 ℎ𝑖𝑖(cos𝛼𝛼𝑖𝑖 + cos𝛽𝛽𝑖𝑖) 𝑣𝑣𝑖𝑖 ◦ Onde ◦ hi ≡ Espessura vertical da camada i ◦ αi ≡ Ângulo em relação a vertical feito pelo raio descendente ◦ βi ≡ Ângulo em relação a vertical feito pelo raio ascendente ◦ x ≡ Distancia de afastamento entre a fonte e o detector ◦ 𝛼𝛼𝑖𝑖 = 𝜃𝜃𝑖𝑖𝑛𝑛 − 𝛾𝛾𝑖𝑖 ◦ 𝛽𝛽𝑖𝑖 = 𝜃𝜃𝑖𝑖𝑛𝑛 + 𝛾𝛾𝑖𝑖 ◦ 𝜃𝜃𝑖𝑖𝑛𝑛 = sin−1 𝑣𝑣1 𝑣𝑣𝑛𝑛 ◦ 𝛾𝛾𝑖𝑖 ≡ Ângulo entre o plano inclinado e a horizontal GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 47 Sísmica de Refração • Casos ◦ Interfaces planas falhadas ◦ Uma falha deslocando um refrator plano ◦ Afasta os segmentos do gráfico tempo x distância nos lados opostos da falha ◦ Dois tempos de interceptação (ti1 e ti2) ◦ Cada um associado a um segmento ◦ Diferença entre esses tempos (ΔT) ◦ Diretamente ligada ao deslocamento da falha (Δz) ∆𝑇𝑇 ≈ ∆𝑧𝑧.cos 𝜃𝜃 𝑣𝑣1 → ∆𝑧𝑧 ≈ ∆𝑇𝑇.𝑣𝑣1 cos 𝜃𝜃 = ∆𝑇𝑇.𝑣𝑣1.𝑣𝑣2 𝑣𝑣22−𝑣𝑣12 GSA0308 - GEOFÍSICA APLICADA – SÍSMICA DE REFRAÇÃO 48 Sísmica de Refração Sísmica & Sismologia Sísmica & Sismologia Sísmica & Sismologia Equipamento Sísmico Básico Princípios Físicos Princípios Físicos Princípios Físicos Princípios Físicos Princípios Físicos Princípios Físicos Princípios Físicos Princípios Físicos Ondas Sísmicas Ondas Sísmicas Ondas Sísmicas Ondas Sísmicas Ondas Sísmicas Ondas Sísmicas Reações das ondas em interfaces Reações das ondas em interfaces Reações das ondas em interfaces Reações das ondas em interfaces Reações das ondas em interfaces Reações das ondas em interfaces Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Geometria de perfis de aquisição Geometria de perfis de aquisição Comportamento do Sismograma Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração Sísmica de Refração
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