CENTRO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y DE EDUCACIÓN
SUPERIOR DE ENSENADA, BAJA CALIFORNIA
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PROGRAMA DE POSGRADO EN CIENCIAS
EN CIENCIAS DE LA TIERRA
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Evidencias basadas en sísmica de reflexión de un sector de
tectónica inactiva en el norte del Golfo de California
Tesis
para cubrir parcialmente los requisitos necesarios para obtener el grado de Maestría en ciencias
Presenta:
José Adalberto Montoya Valenzuela.
José Adalberto Montoya Valenzuela
y aprobada por el siguiente comité
Dr. Mario González Escobar Director del Comité
Dr. Jesús Arturo Martín Barajas Miembro del Comité
Dr. Luis Munguía Orozco Miembro del Comité
M.C. José Luis Briseño Cervantes Miembro del Comité
Dr. Juan García Abdeslem. Coordinador del Posgrado en
Ciencias de la Tierra.
Dr. Jesús Favela Vara Director de Estudios de Posgrado
Resumen de la tesis que presenta José Adalberto Montoya Valenzuela como requisito parcial para la obtención del grado de Maestro en Ciencias de la Tierra con orientación en Geofísica Aplicada.
Evidencias basadas en sísmica de reflexión de un sector de tectónica inactiva en el norte del Golfo de California.
Resumen elaborado por: ________________________________ José Adalberto Montoya Valenzuela Dentro del Golfo de California se ubica el límite de las placas Pacifico y Norteamérica. En esta región la deformación se acomoda en fallas de desplazamiento lateral derecho que conectan dominios extensionales que forman las cuencas. En el alto Golfo y hacia el oeste se localizan las cuencas activas Wagner, Consag, Delfín Superior y Delfín Inferior. Las cuencas inactivas se encuentran al este, siendo de norte a sur, las cuencas Adaír, Tepoca y Tiburón, respectivamente. Las cuencas Adaír y Tepoca están separadas de las cuencas Consag y Wagner por una zona de falla que sigue la proyección hacia el sur de la falla Cerro Prieto. En este trabajo de tesis se procesaron e interpretaron datos sísmicos marinos propiedad de PEMEX, con el objetivo de conocer la estructura y configuración del basamento acústico en la zona de deformación que separa los dos sistemas de cuencas en el norte del Golfo de California, y que aporte información sobre la estructura y la evolución de la frontera de placas en esta región. Los datos sísmicos marinos de reflexión multicanal 2D fueron levantados entre 1978 y 1980 durante la ejecución del prospecto San Felipe-Tiburón por parte de PEMEX. El área de estudio comprende 13 líneas sísmicas en las cueles se interpretó el basamento acústico y las fallas principales. Las fallas principales que cortan la zona de estudio tienen una orientación al noroeste y son: falla Puerto, Puerto 1, Amado, Adaír y Peñasco. La zona de falla produce depresiones alargadas en dirección NW-SE que se profundizan al sur paralelas a la costa de Sonora, frente a Puerto Peñasco. El basamento acústico también se profundiza en dirección oeste hacia las cuencas Wagner y Consag. Se observan 2 tipos de características estructurales; una de valles y crestas y otra en forma de cola de caballo. Consideramos que una de las estructuras dominantes en la región es la falla Peñasco. La falla Peñasco es colineal con la falla Cerro Prieto y presenta saltos de falla de ~2 kilómetros (km) hacia el suroeste. Esta falla se considera inactiva porqué no presenta actividad sísmica, pero seguramente jugó un papel importante en la evolución tectónica del Golfo. El graben Adaír está controlado por las fallas Amado y Adaír, tiene dirección NW-SE y alcanza profundidades de ~2700 milisegundos (ms) hacia el sur. En su parte norte se proyecta y posiblemente se une con la zona de deformación Altar-Caborca. Al este de la falla Peñasco se observan características similares a la región de Altar, valles y crestas. Los resultados muestran 4 fallas que aparentemente tienen su continuidad en la región de Altar, estas son: Adaír, Amado, Puerto1 y Puerto. Las 2 primeras controlan el graben Adaír y su complemento en la región de Altar son las fallas Kahwan y Altar que controlan la cuenca Altar. Las fallas Puerto 1 y Puerto, controlan un graben angosto situado al este del graben Adaír. Las fallas identificadas forman parte de la zona de deformación transtensiva que acomodó la cizalla temprana en la evolución tectónica del golfo de California.
Abstract of the thesis present by José Adalberto Montoya Valenzuela as a partial requirement to obtain the Master of Science degree in Earth Sciences with orientation in Applied Geophysics.
Evidence based in seismic reflection of a sector of tectonics off in northern Gulf of California.
Abstract by: _______________________________ José Adalberto Montoya Valenzuela Within the Gulf of California exist the plate boundary between the Pacific and North American plates. In this region the deformation is accommodated by transcurrent right lateral faults connecting domains which creates extensional basins. Active basins west Wagner, Consag, Delfin Superior and Delfin Inferior are located. Inactive basins are located to the east, being from north to south, the Adair, Tepoca and Tiburon basins, respectively. The Adair and Tepoca basins are separated from the Consag and Wagner basins by a fault zone following the projection to the south of the Cerro Prieto fault. In this thesis we processed and interpreted seismic reflection lines owned by PEMEX. The main objective is to understand the structure and configuration of the acoustic basement in the deformation zone that separates the two basin systems, the Tepoca and Adair from the Consag and Wagner basins in the northern Gulf of California. Also to provide information of the structure and evolution of the plate boundary in this region. Marine seismic reflection data multichannel 2D were obtained between 1978 and 1980 during the execution of the PEMEX’s San Felipe-Tiburon Prospectus. The study area comprises 13 seismic lines. The acoustic basement and major faults are interpreted. The main faults that cut the study area are oriented northwest and they are: Puerto, Puerto 1, Amado, Adair and Peñasco. The fault zones produces elongated depressions oriented in NW-SE direction Deepen to the south parallel to the Sonora coast, adjacent to Puerto Peñasco. The acoustic basement also dips to the west towards the Wagner and Consag basins. Two different structural features are observed; one form by graben and ridges and the other as horsetail splay. We believe that one of the key structures in the region is the Peñasco fault. This fault is collinear with the Cerro Prieto fault and presents faults segments ~ 2 kilometers (km) to the southwest. This fault is considered as an inactive, lacks of seismic activity, but nevertheless played an important role in the tectonic evolution of the Gulf. The Adair graben is controlled by the Amado and Adair faults, oriented NW-SE and to the south reaches depths of ~ 2700 milliseconds (ms). In its northern part the projection of this fault looks like that it joins the deformation of the Altar-Caborca zone. East of the Peñasco fault similar characteristics are observed along the region of Altar basin and ridges. The results from this work is, that there are four faults that appear to extent in the region of Altar, these are: Adair, Amado, Puerto and Puerto 1. The first two faults, they control the Adair graben and its complement in the region are, the Kahwan and Altar faults they control structurally the Altar basin. The Puerto 1 and Puerto faults control a narrow graben faults just east of the Adair graben. Identified faults are part of the deformation zone transtensive shear settled early in the tectonic evolution of the Gulf of California.
Dedicatorias
A mi hermosa esposa Margarita Salazar Cárdenas.
Por estar siempre a mi lado en los momentos buenos, en los momentos de desesperación y frustración cuando no salían las cosas como debían salir, gracias por darme tanto de tu persona, por tu gran apoyo incondicional y sobre todo por aguantarme tanto a lo largo de esta travesía.
A mis padres, Sofía Valenzuela y José Adalberto Montoya Montoya.
Por su preocupación, sus sabios consejos a lo largo de mi vida y su gran pero gran ayuda.
A mi familia.
Por brindarme su apoyo y sus consejos que ayudan a forjar cada vez mejor mí destino.
A Dios y a la virgen de Guadalupe.
Agradecimientos
Un agradecimiento a CICESE por aceptarme en su programa de posgrado, también a todo su personal, en especial a la división de Ciencias de la Tierra por brindarme sus servicios durante mi estancia y desarrollo de mi trabajo de tesis.
Al CONACyT por haber sido beneficiado con una beca para realizar mis estudios de posgrado.
A mi asesor académico y director de tesis Dr. Mario González Escobar, en primera por haberme aceptado como su alumno a pesar de saber del poco conocimiento que tenia del tema, en segunda porque siempre tuvo tiempo para resolver mis dudas, por ser tan paciente y por aconsejarme durante el desarrollo de mi trabajo de tesis. Gracias por su apoyo.
A mis sinodales Dr. Arturo Martín Barajas, Dr. Luis Munguía Orozco y al M.C. José Luis Briseño Cervantes por aceptar ser mis sinodales, por tomarse el tiempo para revisar y aconsejarme algunas sugerencias en mi tesis.
A PEMEX por los datos sísmicos de reflexión que hicieron posible la realización de esta tesis.
A Clemente Germán Gallardo Mata por toda su disposición en ayudarnos aprender utilizar el software de procesamiento e interpretación, por su paciencia y sus consejos dentro y fuera de CICESE. Y en particular por su valiosa amistad. A Sergio Arregui Ojeda por su apoyo en la solución de problemas de cómputo que tuve con el software de procesamiento e interpretación. A Martin Pacheco por su ayuda en la interpretación geológica de los datos sísmicos. Al profesor Francisco Suárez Vidal por sus enseñanzas, consejos y su amistad.
También a Halliburton, OpendTect V 4.6.0 y Google Earth Pro por el uso de sus software que hicieron posible el desarrollo de mi trabajo de tesis.
Tabla de contenido
Página
Resumen en Español - - - -i
Resumen en Inglés - - - ii
Dedicatorias - - - -iii
Agradecimientos - - - iv
Lista de Figuras - - - viii
Lista de Tablas - - - xv
Capítulo 1. Introducción. - - - -1
1.1 Introducción. - - - -1
1.2 Área de Estudio. - - - -2
1.3 Objetivos. - - - -3
1.4 Marco Geológico y Tectónica Regional. - - - -4
1.4.1 Principales Estructuras del Norte del Golfo de California. - - - 6
1.5 Estudios Previos Realizados en el Norte del Golfo de California. - - - -7
1.6 Sismicidad Histórica del Área de Estudio. - - - 8
Capítulo 2. Metodología del Procesamiento de los Datos Sísmicos. - - - 10
2.1 Método de Sísmica de Reflexión. - - - 10
2.1.1 Adquisición de los Datos de Sísmica de Reflexión.- - - -11
2.1.2 Procesamiento de los Datos de Sísmica de Reflexión. - - - 12
2.1.2.1 Procesamiento de los Datos de Sísmica de Reflexión (Pre-Apilamiento (Pre-Stack)). - - - -15
2.1.2.1.1 Dato de Campo.- - - -15
2.1.2.1.2 Edición de Registro.- - - -15
2.1.2.1.3 Asignación de la Geometría. - - - 18
2.1.2.1.4 Filtrado de Frecuencia (Filtro Pasa Bandas).- - - 20
2.1.2.1.5 Filtro F-K (Frecuencia- Número de Onda).- - - 23
2.1.2.1.6 Matado de Trazas.- - - -24
2.1.2.1.7 Corrección de Amplitud por Divergencia Esférica.- - - -26
2.1.2.1.8 Deconvolución.- - - 27
Tabla de contenido
(continuación)
2.1.2.2.1 Agrupación de Trazas por (CDP). - - - -30
2.1.2.2.2 Análisis de Velocidad. - - - 31
2.1.2.2.3 Corrección por NMO (Normal Move Out). - - - 32
2.1.2.2.4 Apilamiento y Control Automático de Ganancia (AGC). - - - -33
2.1.2.3 Procesamiento de los Datos de Sísmica de Reflexión (Post-Apilamiento (Post-Stack)). - - - 35
2.1.2.3.1 Filtro Variable en Tiempo. - - - 35
2.1.2.3.2 Migración. - - - 36
2.2 Resolución Sísmica Vertical y Horizontal. - - - 39
2.3 Interpretación de los Datos de Sísmica de Reflexión. - - - -40
Capítulo 3. Resultados.- - - 42
3.1 Interpretación de las Secciones Sísmicas. - - - -42
3.1.1 Secciones Sísmicas con Rumbo NE-SW. - - - 43
3.1.1.1 Secciones Sísmicas L-5029 y L-5031.- - - 43
3.1.1.2 Secciones Sísmicas L-5035, L-5037 y L-5039.- - - 47
3.1.1.3 Secciones Sísmicas L-5043 y L-5045.- - - 50
3.1.2 Secciones Sísmicas con Rumbo NW-SE.- - - -53
3.1.2.1 Secciones Sísmicas L-5016 y L-5020.- - - 53
3.1.2.2 Secciones Sísmicas L-5028, L-5032 y L-5036.- - - 56
3.2 Correlación de Fallas. - - - 59
3.2.1 Falla Amado. - - - 60
3.2.2 Falla Adaír. - - - -61
3.2.3 Falla Peñasco.- - - -61
3.2.4 Fallas Puerto y Puerto 1. - - - 62
3.3 Grabe Adaír. - - - -62
3.4 Basamento Acústico. - - - -63
Tabla de contenido (continuación)
4.2 La Falla Peñasco y el Limite Oriental de la Zona de Deformación.- - - 68
Capítulo 5. Conclusiones. - - - -72
Lista de figuras
Figura Página
1 Mapa tectónico del Golfo de California, con el movimiento relativo entre las placas tectónicas del Pacifico y Norteamérica (flechas). En el recuadro amarillo se muestra el área de estudio entre las cuencas de Wagner y Adaír. En líneas rojas se muestra el sistema de fallas transformantes que unen a cuencas pull-apart. Abr: San Felipe SF, Puerto Peñasco PP. Modificado de Gonzales Escobar et al.,
(2014)………... 2
2 Área de estudio propuesta (recuadro amarillo). Las fallas incluidas son reportadas por Aragón Arreola, (2006), Aragón Arreola y Martin Barajas, (2007), González Escobar et al., (2009, 2010, 2013 y 2014), Martin Barajas et al., (2013) y Pérez Tinajero, (2007), a partir de sísmica de reflexión (en rojo). Los perfiles sísmicos (Malla sísmica de PEMEX) se muestran en líneas blancas y los perfiles trabajados en esta tesis corresponden a las líneas verdes.
Cuenca Wagner CW, Consag CCo y Adaír CA……… 3
3
4
a) Mapa tectónico regional del noroeste de México con la ubicación de la Provincial Extensional del Golfo (GEP) situada entre la Sierra Madre Occidental (SMO) y la península de Baja California. B&R es la provincia de cuencas y cordilleras, CP es la meseta de Colorado. Las flechas indican el movimiento relativo entre las placas tectónicas del Pacifico-Norte América. b). Disposición de las líneas procesadas por Aragón-Arreola (2006). c) Mapa estructural y profundidad del basamento acústico en el norte del Golfo de California (tomado de Aragón-Arreola y Martin-Barajas, (2007). El margen oriental contiene las cuencas inactivas y fallas Tiburón, Adaír-Tepoca, mientras que el margen occidental incluye las cuencas activas del moderno rift. El patrón de los depocentros activos y arreglo de fallas someras profundas son de Persaud et al., (2003)... Mapa batimétrico y principales estructuras y fallas de las cuencas del norte del Golfo de California. Las flechas indican el sentido de movimiento y los ticks indican la caída de las fallas. La batimetría es una interpolación de los datos de los cruceros Conmar 81 y 84, Cortes 96 y Ulloa 99……..
lll
5
Figura
5 l
Sismicidad histórica registrada por RESNOM en la región de estudio y su vecindad desde 1979 hasta el 08 de agosto del 2014 (círculos verdes), registrada en sus estaciones sísmicas (triángulos rojos). La sismicidad reportada por National Earthquake Information Center, NEIC), desde 1900 hasta la fecha (círculos rojos)………
Página
9 6 Adquisición Sísmica Marina. Arreglo marino lineal,
indicando la ubicación de la fuente sísmica, el streamer (cable marino) con los 48 hidrófonos (en color blanco) y las reflexiones del frente de onda en cada una de las capas sedimentarias. Conforme el buque de investigación sísmica avanza en una dirección, este va “disparando” y adquiriendo información del subsuelo………
11 7 Secuencia básica del procesamiento del dato sísmico de
reflexión marino 2D……… 14
8
9
10
11
Edición de los registros sísmicos de campo. (A) Tiros crudos sin aplicación de algun proceso, (B) Registros sísmicos a los cuales se les aplicó tres procesos. En círculo rojo el renombrado de las etiquetas de los registros simicos, en rectángulo lila la edición de las trazas no sísmicas y en rectángulo verde un registro sísmico defectuoso, es decir, sin reflexiones. Registros sísmicos correspondientes al perfil L-5029………
Edición de los registros sísmicos de campo. (C) Registros sísmicos sin aplicación de filtro Tope Mute (Línea en naranja) y Bottom Mute (Línea en negro), (D) Registros sísmicos con los filtros ya aplicados, donde se observa que la amplitud de las trazas se igualó a cero. Registros sísmicos correspondientes al perfil L-5029………...
Geometría. (A) Registros sísmicos en los cuales no se les ha cargado la geometría. (B) Registros sísmicos con la geometría, se observa en la banderita que se encuentra en el círculo rojo. La posición de la banderita indica que es un registro sísmico lateral y que la estación más cercana es la 48. Registros sísmicos correspondientes al perfil L-5029….. Ejemplo de un filtro pasa bandas tipo Ormsby……….
17
18
20 21
Figura
12 Filtrado de frecuencias. En la parte izquierda de (A) registros sísmicos sin filtrar y en la parte derecha su espectro promedio en el dominio de la frecuencia y amplitud. En azul el diseño del filtro pasa bandas Ormsby. (B) Registros sismicos ya filtrados, se observa la atenuación de la onda directa y los ruidos lineales, este ultimo se puede observar a partir de ~3000 ms. En la parte derecha de (B) la respuestra del filtro, observandose las frecuencias entre 10-40 hz. Registros sísmicos correspondientes al perfil L-5029………
Página
22 13 Filtro FK. En la parte izquierda de (A) registro sísmico sin
filtro FK y en la parte derecha su espectro en el dominio de frecuencia-número de onda. Se especifica con un polígono en negro la concentración de la energía de las reflexiones, la zona de alias en línea punteada azul y el Ground Roll. (B) Registro sísmico con filtro F-K y se observa la atenuación del Ground Roll y del ruido coherente líneal que se muestra en los polígonos rojos. Registros sísmicos correspondientes al perfil L-5031………
24 14 Matado de trazas. (A) Registros sísmicos en los cuales se
remarcan con una línea en rojo las trazas defectuosas. (B) Registros sísmicos con las trazas en amplitud cero, es decir, muertas. Registros sísmicos correspondientes al
perfil L-5031……… 25
15 Recuperación de la amplitud. (A) Registros sísmicos sin un control automatico de ganancia. (B) Registros sísmicos con la recuperación de las amplitudes en todo el registro sísmico. Registros sísmicos correspondientes al perfil
L-5031………. 27
16
17
Ejemplo del proceso ideal de la deconvolución, donde cada número representa los contactos geológicos..……….
Deconvolución. (A) Registros sísmicos sin deconvolución, las reflexiones no estan bien definidas, (B) Registros sísmicos con deconvolución, se observa la compresión de las reflexiones más someras así como una ganancia de amplitud despues de ~3000 ms. Registros sísmicos correspondientes al perfil L-5031………
28
29
Figura
18 Esquema de la geometría de un mismo punto medio común para un reflector plano. A la derecha se puede observar como se van registrando debido a la distancia y el tiempo de viaje………
Página
30 19 Esquema de la geometría de un mismo punto medio común
para un reflector inclinado……… 31
20 Análisis de velocidad. (A) Método de análisis de velocidad de espectro de semblanza, las zonas de maxima semblanza estan representadas por los colores en rojo. (B) CDP a corregir por NMO. (C) Corrección dinamica por NMO de 10 CDP. (D) Método de velocidad constante de los mismos 10 CDP repetidos 14 veces, en cada uno se aplica una velocidad diferente desde 1500 a 5000 m/s para ser corregidas por NMO………..
32 21 Corrección por NMO aplicando el modelo de velocidad. (A)
Picado de las velocidades para corregir por NMO, (B) CDP con los eventos hiperbólicos a corregir y (C) CDP ya
corregido el efecto del offset……… 33
22 Esquema de la corrección por NMO y apilamiento…………. 33 23 Apilamiento y AGC. (A) Sección sísmica corregida por
NMO y apilada. Se observan algunos rasgos estructurales del subsuelo. (B) Sección sísmica con AGC y se observa la mejor definición del reflector y la ganancia de amplitud en toda la sección sísmica. Sección sísmica correspondiente
al perfil sísmico L-5031………. 34
24
25
Filtro Variable en Tiempo (FTV). (A) Sección sísmica sin FTV, (B) Sección sísmica con el FTV. Se nota una mejor definición en el reflector, se distinguen mejor las interrupciones del mísmo y una atenuación muy minúscula del múltiple. Sección sísmica correspondiente al perfil sísmico L-5031………..
Esquema de la migración. (A) Reflexiones de eventos buzados, (B) Efecto de la migración, reposionamos las reflexiones de esos eventos buzados………
36
37
Figura
26 Migración del perfil sismico L-5031. (A) Sección sísmica sin migrar. (B) Sección sísmica migrada, se nota la mejor definición en los reflectorores superiores al reflector de mayor amplitud, se distinguen mejor las interrupciones del mísmo y la atenuación de la múltiple……….
Página
38 27 Líneas 5029 y 5031 en el extremo norte del área de
estudio. A) Secciones sísmicas sin interpretar, B) Secciones interpretadas. Las fallas mayores (en colores) que fueron correlacionadas entre los perfiles. Las fallas Amado y Adaír delimitan el graben Adaír situado al noreste del área de estudio y cortan el basamento acústico (línea en amarillo). En ambos perfiles el basamento acústico profundiza por el desplazamiento vertical de la falla Peñasco, al suroeste del graben Adaír. En la parte derecha inferior de las secciones se muestra la localización geográfica de cada perfil sísmico. Algunas de las fallas fueron descritas en la parte inferior de cada sección………
45 28 Líneas 5035, 5037 y 5039 ubicadas a 10 km de las
secciones descritas anteriormente. A) Secciones sísmicas sin interpretar, B) Secciones interpretadas. En estas secciones el graben Adaír se presenta más ancho y profundo. El basamento acústico se identifico en el extremo noreste y a partir de la falla Peñasco desaparece. Los estratos divergen al suroeste hacia las cuencas Wagner y
Consag……… 48
29 Líneas 5043 y 5045 ubicadas al sur del área de estudio. A) Secciones sísmicas sin interpretar, B) Secciones interpretadas. Al este del graben Adaír se observa un depocentro limitado por las fallas Puerto y Puerto 1. Los estratos más someros no presentan divergencia ni deformación, sin embargo en el sector SW los estratos están basculando hacia las cuencas Wagner y Consag, este sector presenta poco fallamiento y no se identifico el basamento acústico en profundidad………..
51
Figura
30 Líneas 5016 y 5020 NW-SE. A) Secciones sísmicas sin interpretar, B) Secciones interpretadas. Se encuentran localizadas al NW de la zona de estudio. Se observa la falla Amado y como los estratos se inclinan hacia él SE a partir de ella. El basamento acústico se mantiene casi horizontal profundizando de NW a SE hacia la cuenca Adaír. Se tiene poco fallamiento en ambas secciones, a lo contrario de las líneas con rumbo NE-SW……….
Página
54 31 Líneas 5028, 5032 y 5036 ubicadas al suroeste de la zona
de estudio. A) Secciones sísmicas sin interpretar, B) Secciones interpretadas. En el sector NW se observa el basamento acústico bien definido y a partir de la falla Peñasco profundiza al SE hacia la cuenca Adaír donde se pierde pero, se puede observar como los estratos están
deformados debido al fallamiento………... 57
32
33
34
Correlación de estructuras interpretadas. Se muestra la proyección tridimensional de las fallas entre las líneas sísmicas procesadas, la mayoría de las estructuras tienen rumbo noroeste a sureste. El recuadro de la parte inferior, muestra la ubicación geográfica de las líneas sísmicas y las principales fallas interpretadas………
Mapa estructural del noreste del Golfo de California. De este a oeste, FCE falla Cerro, FPI falla Pinacate, FEL falla Elías, FC2 falla Calle 2. Las fallas en el desierto de Altar son tomadas de Pérez-Tinajero, (2007)………
Mapa de la configuración del basamento acústico en tiempo de viaje doble (TVD). Se observa el relieve del basamento acústico que forma el graben Adaír entre las fallas Amado y Adaír. Las fallas Peñasco, F C2 y F Wagner-Consag controlan la caída del basamento acústico hacia el oeste (en rojo). El mapa incluye las fallas reportadas en otros trabajos en el norte del Golfo de California y del desierto de Altar (ver Figura 33)……….
59
63
65
Figura
35 Actividad sísmica en el norte del Golfo de California reportada por RESNOM en el periodo de 1976-2014 (círculos verdes). Los triángulos en rojo son las estaciones sismológicas de RESNOM. En círculos rojos se incluye la sismicidad reportada por National Earthquake Information Center (NEIC) desde 1900 hasta la fecha. Las principales estructuras, tanto del norte del Golfo, como del desierto de Altar, son citadas en la Figura 33………
Página
68 36 Esquema de la ramificación en forma de cola de caballo.
Tomado de Burg 2014……….. 70
37 Modelo estructural de la cuenca de Altar y áreas cercanas, considerando que la falla Altar representa la falla del margen este de la cuenca Altar y la falla Amado representa la falla Altar en el sector marino. El graben Adaír posiblemente controló el transporte y sedimentación hacia
el sur del río Colorado……….. 71
Lista de tablas
Tablas Página
1 Parámetros de adquisición de los datos sísmicos del
prospecto San Felipe-Tiburón………... 12
2 Parámetros utilizados para la aplicación del filtro variable
en tiempo……….. 35
3 Valores de la resolución sísmica vertical………. 39 4 Valores de la resolución sísmica horizontal……… 40 5 Características de las secciones sísmicas utilizadas en
esta tesis, como su longitud, dirección, números de
1.1 Introducción
La región septentrional del Golfo de California se encuentra dentro de la provincia extensional del Golfo (Gastil et al., 1975). Esta región contiene un rift (cuenca extensional) oblicuo con centros de dispersión conectados por fallas transformantes (Lomnitz et al., 1970; Lonsdale, 1989). También contiene cuencas marginales que fueron segmentadas y abandonadas durante la evolución del sistema de fallas de San Andrés-Golfo de California en el Plioceno (Aragón-Arreola y Martín-Barajas, 2007). Las cuencas Adaír, Tepoca y Tiburón, al este del Golfo, parecen haber sido abandonadas mientras que al oeste se tienen las cuencas activas Wagner, Consag, Delfín Superior y Delfín Inferior, que están separadas de las inactivas por un alto de basamento (Aragón-Arreola y Martin-Barajas, 2007; Martin-Barajas et al., 2013). La región norte de las cuencas inactivas resulta de gran importancia para el entendimiento de la conexión entre las cuencas Adaír, Tepoca y Altar que en un inicio debió constituir la zona de deformación en la época temprana del rift oblicuo, por lo que su estudio es de gran relevancia para incrementar el conocimiento de los procesos de localización de la deformación al inicio de la separación de Baja California de la placa de Norteamérica.
El presente trabajo de tesis es sobre el procesamiento e interpretación de datos sísmicos de reflexión marinos 2D multicanal, con el objetivo de obtener un mapa estructural en la región noreste del Golfo de California en un sector actualmente inactivo tectónicamente (Figura 1).
Figura 1. Mapa tectónico del Golfo de California, con el movimiento relativo entre las placas tectónicas del Pacifico y Norteamérica (flechas). En el recuadro amarillo se muestra el área de estudio entre las cuencas de Wagner y Adaír. En líneas rojas se muestra el sistema de fallas transformantes que unen a cuencas pull-apart. Abr: San Felipe SF, Puerto Peñasco PP. Modificado de Gonzales Escobar et al., (2014).
1.2 Área de Estudio
Figura 2. Área de estudio propuesta (recuadro amarillo). Las fallas incluidas son reportadas por Aragón Arreola, (2006), Aragón Arreola y Martin Barajas, (2007), González Escobar et al., (2009, 2010, 2013 y 2014), Martin Barajas et al., (2013) y Pérez Tinajero, (2007), a partir de sísmica de reflexión (en rojo). Los perfiles sísmicos (Malla sísmica de PEMEX) se muestran en líneas blancas y los perfiles trabajados en esta tesis corresponden a las líneas verdes. Cuenca Wagner CW, Consag CCo y Adaír CA.
1.3 Objetivos
1.4 Marco Geológico y Tectónica Regional
El Golfo de California forma parte del límite de las placas Pacífico y Norteamérica (Figura 1). La deformación está distribuida en varios segmentos de rift con fallas normales y oblicuas que acomodan extensión entre zonas de cizalla lateral que definen limites transformantes (Persaud et al., 2003; Aragón-Arreola y Martin-Barajas, 2007; Martin-Barajas et al., 2013; Fenby y Gastil, 1991; Nagy y Stock, 2000).
En el centro y sur del Golfo la mayor deformación ocurre en zonas más estrechas, por ejemplo, la cuenca de Guaymas está limitada por dos fallas transformantes que transfieren la deformación a la zona de falla del Canal de Ballenas (Figura 1). Al norte del Golfo, se han reportado zonas anchas de deformación difusa entre la falla del Canal de Ballenas y la falla Cerro Prieto. Debido a la alta razón de sedimentación y la ausencia de evidencia de formación de piso oceánico la corteza del norte del Golfo se espera pueda ser similar a una corteza transicional (Persaud et al., 2003) y González-Escobar et al., (2014) muestran evidencia de la existencia de nueva corteza en la región de la cuenca Consag.
En la región que Aragón-Arreola y Martin-Barajas, (2007) denominaron graben Adaír (Figuera 3), interpretan que la falla Amado es semi paralela a la falla Cerro Prieto con rumbo N40°W, aunque solamente contaron con seis líneas sísmicas (Figura 2 de su publicación). Entre el graben Adaír y la cuenca Wagner, Aragón-Arreola y Martin-Barajas, (2007) no reportan estructuras de falla, posiblemente debido a la pobre cobertura sísmica que ellos analizaron.
1.4.1 Principales Estructuras del Norte del Golfo de California
El Golfo de California está principalmente formado por una serie de cuencas extensionales interconectadas por fallas transformes de rumbo lateral derecho que forman un sistema “en echelón” (Lomnitz et al., 1970; Fenby y Gastil, 1991; Lonsdale
1989). Las cuencas extensionales del norte son más someras y están limitadas por dos sistemas de fallas transformantes, la falla Canal de Ballenas al sur y la falla Cerro Prieto al norte. Las cuenca abandonadas de Altar, Tepoca y Tiburón están delimitadas por zonas de cizalla ahora inactivas en la margen de Sonora (Aragón-Arreola y Martin Barajas, 2007). Mientras que las cuencas del centro y sur del Golfo de California son estrechas, profundas y están claramente limitadas por fallas transformantes. Debido a que están cimentadas con una corteza oceánica que presenta anomalías magnéticas simétricas, en la cuenca Alarcón se le considero centros de dispersión nacientes (Curray et al., 1982; Lonsdale 1989).
Las cuencas activas del norte del Golfo de California son: c Wagner, c Consag, c Delfín Superior y c Delfín Inferior (Figura 4). La cuenca Wagner tiene una orientación ~N20°E y una longitud de ~23 km y está limitada al noreste por la falla Wagner. El flanco oeste es una zona de falla de orientación general N-S y la falla principal se conoce como falla Consag (González-Escobar et al., 2009) (Figura 4). La cuenca Consag tiene una orientación ~N20°W y una longitud de ~30 Km y está limitada por fallas con desplazamiento normal en ambos flancos (González-Escobar et al., 2010), aunque posiblemente estas fallas también acomodan desplazamiento lateral en este sistema oblicuo.
buzan principalmente hacia el sureste, mientras que las fallas que se encuentran en los flancos sureste buzan hacia el noroeste (Persaud et al., 2003).
Estas cuencas activas están separadas de las cuencas inactivas Adaír, Tepoca y Tiburón al este por un alto de basamento que produce una estructura anticlinal de orientación nor-noreste (Figura 3).
Figura 4. Mapa batimétrico y principales estructuras y fallas de las cuencas del norte del Golfo de California. Las flechas indican el sentido de movimiento y los ticks indican la caída de las fallas. La batimetría es una interpolación de los datos de los cruceros Conmar 81 y 84, Cortes 96 y Ulloa 99.
1.5 Estudios Previos Realizados en el Norte del Golfo de California
penetración de hasta 2 km por debajo del fondo marino, reporta una gran cantidad de estructuras y algunas características de los depocentros al sur de las cuencas Wagner y Consag.
Con la síntesis anterior, podemos decir que el sector este de la parte más al norte de la región del Golfo de California es el menos estudiado (Aragón-Arreola, 2006, Aragón-Arreola y Martin-Barajas, 2007), González-Escobar et al., (2009, 2010, 2013 y 2014). Al revisar la base de datos colectada por PEMEX se encontró una serie de líneas sísmicas de reflexión que coinciden con dicho sector de estudio y que no han sido analizadas, aunado a la falta de estudios, esta zona nos presenta una excelente oportunidad para estudiar sus características estructurales. Mediante el procesamiento e interpretación de los datos sísmicos de la zona, se pretende conocer las características que ayuden a definir un modelo estructural de la zona. Entre las características más importantes a definir son: i) principales estructuras, así como su dirección y echado, ii) forma y iii) ver si estas están conectadas con la región de Altar o se flexionan hacia la falla Cerro Prieto. Este conjunto de características ayudará a conocer los esfuerzos actuantes en la zona. Partiendo de las características principales obtenidas y correlacionando lo que se conoce en la vecindad de la región, se podrá obtener un modelo estructural adecuado para la zona. La credibilidad de dicho modelo y como éste se asemeje a la realidad estará en función de la densidad de los datos sísmicos obtenidos. Todo éste conocimiento generado ayudará a un mejor entendimiento de las cuencas inactivas que en su momento se desarrollaron en márgenes de placas con deslizamiento lateral.
1.6 Sismicidad Histórica del Área de Estudio
La sismicidad histórica reportada por RESNOM-CICESE (Red Sismológica del Noroeste de México) desde 1979 hasta agosto del 2014 es escasa dentro de la zona de estudio. El catálogo del National Earthquake Information Center (NEIC), de 1900 hasta la fecha, también muestra escasa actividad sísmica en la zona de estudio (Figura 5).
suroeste la orientación que define los eventos sísmicos es NE-SW, posiblemente debido a la presencia de estructuras sepultadas por los sedimentos del delta del Río Colorado y que controlan las cuencas activas. Las fallas reportadas en trabajos previos son la falla Consag Norte, falla Consag Sur, falla Percebo, falla Volcanes, falla Wagner Norte, falla Wagner Sur (González-Escobar et al., 2009 y 2014).
Hay que mencionar que la localización de estos sismos y microsismos no es la de mayor precisión debido a las pocas estaciones sismológicas que cubren la zona de estudio. Se puede concluir que la parte norte del margen oriental del Golfo de California es inactiva debido a la escasa actividad sísmica que se observa.
Capítulo 2. Metodología del Procesamiento de los Datos
Sísmicos
Este capítulo trata de describir la metodología básica para el procesamiento de los datos sísmicos de reflexión multicanal 2-D marinos utilizados para este estudio.
2.1 Método de Sísmica de Reflexión
La sísmica de reflexión es la técnica más ampliamente utilizada en la exploración geofísica para obtener información del subsuelo en cuencas sedimentarias. Se basa en la medición de los tiempos de arribo de las ondas elásticas (pulsos), generadas mediante explosiones (dinamita), impactos mecánicos (martillos) o vibraciones (vibroseis) cerca de la superficie. El retorno de estas ondas elásticas a la superficie después de reflejarse en las diferentes interfaces elásticas y con impedancias acústicas diferentes, se registran en sensores (hidrófonos o geófonos), los cuales se encuentran alineados con la fuente emisora (Figura 6). El objetivo básico de la sísmica de reflexión es obtener información de la arquitectura interna del subsuelo (estratigrafía), deducir información de las propiedades mecánicas y geometría de las capas de rocas en profundidad, a partir del estudio de las frecuencias, amplitudes, fases y tiempos de llegada de las ondas. Con la manipulación de las ondas que se reflejan en las capas se puede extraer una imagen coherente del subsuelo.
Figura 6. Adquisición Sísmica Marina. Arreglo marino lineal, indicando la ubicación de la fuente sísmica, el streamer (cable marino) con los 48 hidrófonos (en color blanco) y las reflexiones del frente de onda en cada una de las capas sedimentarias. Conforme el buque de investigación sísmica avanza en una dirección, este va “disparando” y adquiriendo información del subsuelo.
2.1.1 Adquisición de los Datos de Sísmica de Reflexión
La adquisición de los datos de símica de reflexión de PEMEX se realizó entre los años 1978 y 1980 durante la ejecución del Prospecto San Felipe-Tiburón (Pérez-Cruz, 1982). La Figura 2 muestra las líneas sísmicas que se ubican en la región de estudio.
Tabla 1. Parámetros de adquisición de los datos sísmicos del prospecto San Felipe-Tiburón.
PARAMETROS. VALORES.
REGIÓN. MARINA.
ZONA. NORTE.
ARÉA. SAN FELIPE TIBURON.
PROSPECTO. SAN FELIPE-TIBURON.
N° DE LÍNEA. 5029
FECHA DE OBSERVACION. 08-10-78
INFORMACION GENERAL DE CAMPO.
N° DE CANALES. 48
TIEMPO DE GRABACIÓN. 6144 MS.
INTERVALO DE MUESTREO. 2 MS.
FORMATO DE GRABACION. SEG-B.
FILTRO BAJO. 8 hz.
FILTRO ALTO O ALIAS. 124 hz.
TIPO DE FUENTE. CAÑON DE AIRE (7 CAÑONES).
VOLUMEN/PRESIÓN. 1341 CI / 1750 PSI.
DISTANCIA ENTRE RECEPTORES. 50 M.
DISTANCIA ENTRE PUNTO DE TIRO. 25 M.
PATRON DE TIRO. 0 – 270 – 2350
LONGITUD DEL CABLE DE REGISTRO. 2350 M.
2.1.2 Procesamiento de los Datos de Sísmica de Reflexión
El principal objetivo del procesamiento del dato sísmico de reflexión es obtener una imagen sísmica que represente la arquitectura del subsuelo lo más realmente posible (Modelo en Profundidad). Para esto se hace la elección y aplicación de algoritmos matemáticos a los datos símicos, con el fin de minimizar la energía sísmica incoherente (ruido), la cual no está relacionada con la energía de reflexión del subsuelo y generalmente se encuentra enmascarada en reflexiones coherentes, que muchas veces se confunde con la señal de interés.
2.1.2.1 Procesamiento de los Datos de Sísmica de Reflexión (Pre-Apilamiento (Pre-Stack))
2.1.2.1.1 Dato de Campo
El dato adquirido se guardó en un formato SEG-C (formato C de la Sociedad de Geofísicos de Exploración). Posteriormente se convirtió a un formato estándar de procesado SEG-Y (Formato Y de la Sociedad de Geofísicos de Exploración), el cual es compatible con el Software SeisSpace de la plataforma LandmarkTM. Los datos en formato SEG-Y se cargaron al software de LandmarkTM para iniciar la secuencia de procesamiento en CICESE (Figura 7).
2.1.2.1.2 Edición de Registro
Este paso está subdividido en 5 etapas significativas: renombrado de etiquetas, edición de las trazas no sísmicas, matado de los tiros malos, el top mute y el bottom mute.
Antes de iniciar estos pasos de la edición de registros, se hace una visualización de todos los registros sísmicos contenidos en la línea con el fin de ver las etiquetas de los tiros para identificar las trazas no sísmicas y los tiros que no contienen información de interés, o que traigan demasiada información incoherente (ruido).
El renombrado de las etiquetas nos permite tener un orden en el proceso de la asignación de la geometría de cada fuente-receptor y así obtener la ubicación geográfica verdadera de la línea (Figura 8).
El matado de los tiros anómalos o muertos se aplica con el fin de quitar todo aquello que no sea de interés sísmico para que nos permita obtener una imágen coherente del subsuelo (Figura 8).
El top mute elimina el ruido que se encuentra antes de las primeras reflexiones del fondo marino y que normalmente se producen en la columna de agua. También nos permite eliminar parte de las refracciones (Figura 9).
Figura 9. Edición de los registros sísmicos de campo. (C) Registros sísmicos sin aplicación de filtro Tope Mute (Línea en naranja) y Bottom Mute (Línea en negro), (D) Registros sísmicos con los filtros ya aplicados, donde se observa que la amplitud de las trazas se igualó a cero. Registros sísmicos correspondientes al perfil L-5029.
2.1.2.1.3 Asignación de la Geometría
marina y se toma el nivel del mar (Z) como referencia constante (cero).
Se definieron las coordenadas Universal Transversal de Mercator (UTM) para cada punto de tiro y cada estación, así como la distancia entre punto de tiro y estación (offset), el numero de estaciones por cada registro sísmico, la distancia entre puntos de tiro, la distancia entre estaciones y el azimut. Algunos de estos datos fueron introducidos manualmente y otros ya se encuentran en los datos de cabecera (headers) de cada registro sísmico.
Figura 10. Geometría. (A) Registros sísmicos en los cuales no se les ha cargado la geometría. (B) Registros sísmicos con la geometría, se observa en la banderita que se encuentra en el círculo rojo. La posición de la banderita indica que es un registro sísmico lateral y que la estación más cercana es la 48. Registros sísmicos correspondientes al perfil L-5029.
2.1.2.1.4 Filtrado de Frecuencia (Filtro Pasa Bandas)
multiplicación, y no de una convolución en el dominio del tiempo.
Los filtros son empleados para eliminar, reducir o atenuar la información incoherente (ruido) producida por bajas y altas frecuencias y así resaltar la información coherente (reflexiones) proveniente de la fuente sísmica.
En nuestro caso se decidió aplicar un filtro pasa bandas trapezoidal (Figura 11), el cual es uno de los filtros más empleados y que tiene la finalidad de dejar pasar la señal en una banda limitada de frecuencias que contiene la energía de la información coherente (reflexiones). De esta manera se aceptan las frecuencias en el rango de interés para la sísmica y se rechazan aquellas frecuencias que están fuera de este rango, es decir, aquellas frecuencias asociadas a información incoherente (ruido).
Figura 11. Ejemplo de un filtro pasa bandas tipo Ormsby.
2.1.2.1.5 Filtro F-K (Frecuencia-Número de Onda)
Este tipo de filtro también es conocido como filtro de velocidad o de pendientes, por el espacio en el que opera y por discriminar a los eventos que están alineados según las rectas cuyas pendientes definen las distintas velocidades. Los eventos sísmicos tienen una pendiente en el dominio del tiempo-distancia (T-X), y pueden ser convertidos en el dominio de la frecuencia-número de onda (F-K). Los eventos lineales de baja velocidad (GR) presentan pendientes de bajo ángulo y los eventos lineales de alta velocidad presentan pendientes más pronunciadas.
El filtro F-K tiene por objetivo eliminar el ruido coherente con tendencia lineal como las ondas raleigh, el ground roll, atenuar las refracciones y el aliasing espacial. Este último es ocasionado por un muestreo espacial insuficiente de las altas frecuencias al momento de la adquisición de los datos.
Figura 13. Filtro FK. En la parte izquierda de (A) registro sísmico sin filtro FK y en la parte derecha su espectro en el dominio de frecuencia-número de onda. Se especifica con un polígono en negro la concentración de la energía de las reflexiones, la zona de alias en línea punteada azul y el Ground Roll. (B) Registro sísmico con filtro F-K y se observa la atenuación del Ground Roll y del ruido coherente líneal que se muestra en los polígonos rojos. Registros sísmicos correspondientes al perfil L-5031.
2.1.2.1.6 Matado de Trazas
sísmicos de la línea. El objetivo es identificar las trazas que se excluirán total o parcialmente debido a que contienen demasiado ruido ambiental o malas conexiones, es decir, baja relación señal-ruido. Para esto se utiliza el matado trazas (kill trace), que iguala a cero la amplitud de las trazas ruidosas que se desean eliminar (Figura 14).
2.1.2.1.7 Corrección de Amplitud por Divergencia Esférica
Esta corrección es aplicada a las señales sísmicas para reconstruir la amplitud de las trazas, ya que la energía de la onda sísmica decae con la distancia, a medida que se propagan por el interior de la tierra, ya que la velocidad del medio varía con la profundidad.
La divergencia esférica del frente de ondas es consecuencia de considerar la fuente sísmica como un foco puntual que genera ondas esféricas que aumentan gradualmente y que se registran con una amplitud cada vez más débil hacia los últimos receptores.
El efecto de la absorción de la energía implica una variación en el tipo de frecuencias a medida que la onda se propaga hacia el interior de la tierra. Esta atenuación se explica debido al comportamiento inelástico de las rocas, es decir, la energía del frente de ondas se convierte en calor y movimiento de las partículas.
Figura 15. Recuperación de la amplitud. (A) Registros sísmicos sin un control automatico de ganancia. (B) Registros sísmicos con la recuperación de las amplitudes en todo el registro sísmico. Registros sísmicos correspondientes al perfil L-5031.
2.1.2.1.8 Deconvolución
Figura 16. Ejemplo del proceso ideal de la deconvolución, donde cada número representa los contactos geológicos.
La deconvolución es aplicada debida a que la tierra actúa como un filtro natural al paso de las ondas sísmicas, entonces tendremos un registro sísmico de la suma de convoluciones entre el pulso sísmico y la respuesta de la tierra, las cuales generan contrastes de impedancias acústicas (reflexiones) del frente de onda incidente.
En nuestro caso se aplicó una deconvolución predictiva de fase mínima, que nos permite predecir por una ventana los eventos múltiples que se encuentren a lo largo de la traza sísmica (Figura 17). Para esto se necesito calcular la longitud del operador, la distancia predictiva y ruido blanco el cual se tomo como 0.1%, estos 3 parámetros se obtuvieron a partir de un autocorrelograma (diagramas gráficos de ondícula de fase cero y simétricos).
2.1.2.2 Procesamiento de los Datos de Sísmica de Reflexión (Apilamiento
(Stacking))
2.1.2.2.1 Agrupación de Trazas por (CDP)
Consiste en agrupar las trazas que pertenecen a un punto medio común o Common Mid Point (CMP) entre un punto de tiro (fuente) y una estación (receptor) (Figura 18). Por construcción se deduce que el espaciado entre CMP es la mitad al espaciado entre receptores. Además, las reflexiones en estos conjuntos poseen también trayectorias hiperbólicas. A la proyección vertical del punto de reflejo común se le conoce como punto profundo común o Common Depth Point (CDP).
Figura 18. Esquema de la geometría de un mismo punto medio común para un reflector plano. A la derecha se puede observar como se van registrando debido a la distancia y el tiempo de viaje.
El objetivo primordial de la agrupación de trazas es el sumar todas las trazas con reflexiones en un mismo punto, y así obtener una traza CDP que tiene la mejor relación señal-ruido. Antes de realizar el agrupamiento es necesario realizar la corrección en el tiempo de aparición del reflector en cada traza, de manera que simule una traza de
Figura 19. Esquema de la geometría de un mismo punto medio común para un reflector inclinado.
2.1.2.2.2 Análisis de Velocidad
El análisis de velocidad, tiene por objeto identificar las velocidades del subsuelo en función del tiempo que mejor corrijan las trazas para llevarlas a offset cero en la corrección NMO. El análisis de velocidad se hace a cabo en base a los CDP para así poder estimar las velocidades que están asociadas a las interfaces de los reflectores con mayor contraste de impedancia acústica.
En nuestro caso se utilizaron dos métodos de análisis de velocidad sobre grupos de 10 CDP en intervalos de 250 m de distancia, el espectro de semblanza y el de velocidad constante (Figura 20).
El método de velocidad constante es un método de prueba y error, no muy preciso pero visualmente efectivo. Este método funciona generando grupos de CDP a los cuales se les aplica una velocidad constante diferente para corregir por NMO. La primera velocidad que se le aplica es de 1500 m/s que es la velocidad de la onda en el agua, hasta aplicar una velocidad máxima de 5000 m/s.
Figura 20. Análisis de velocidad. (A) Método de análisis de velocidad de espectro de semblanza, las zonas de maxima semblanza estan representadas por los colores en rojo. (B) CDP a corregir por NMO. (C) Corrección dinamica por NMO de 10 CDP. (D) Método de velocidad constante de los mismos 10 CDP repetidos 14 veces, en cada uno se aplica una velocidad diferente desde 1500 a 5000 m/s para ser corregidas por NMO.
2.1.2.2.3 Corrección por NMO (Normal Move Out)
Su objetivo es llevar a su forma horizontal las reflexiones de un grupo de punto común profundo (CDP). Este procedimiento está sustentado en una aproximación hiperbólica de la variación del tiempo de tránsito de llegada de la onda sísmica en función de la distancia entre punto de tiro y receptor (offset) de cada reflexión, con la finalidad de hacer un agrupamiento de trazas del mismo CDP.
distintos valores de velocidad). Las trayectorias de máxima semblanza son las trayectorias de las reflexiones sísmicas, y esto permite determinar la velocidad que mejor ubica a los reflectores en su posición de offset cero.
Figura 21. Corrección por NMO aplicando el modelo de velocidad. (A) Picado de las velocidades para corregir por NMO, (B) CDP con los eventos hiperbólicos a corregir y (C) CDP ya corregido el efecto del offset.
2.1.2.2.4 Apilamiento y Control Automático de Ganancia (AGC)
El apilamiento consiste en sumar todas aquellas trazas correspondientes a cada CDP para así obtener una traza con mejor relación señal-ruido. El apilamiento puede realizarse una vez que las trazas han sido corregidas por NMO. Como resultado del apilado tendremos una traza única en donde se suma la información correspondiente a un CDP para los diferentes pares de fuente-receptor. Posteriormente se procede a visualizar la sección sísmica en donde los CDP se colocan en orden correlativo, simulando un corte geológico, que es la sección sísmica (Figura 22).
Esta sección se utiliza para realizar otros procesos como un Filtro Variable en Tiempo, el Control de Ganancia Automático y la Migración pero es la primera imágen coherente donde la escala horizontal representa la distancia y la escala vertical el tiempo doble de viaje (TVD).
El AGC es un algoritmo de ganancia que se obtiene calculando el valor promedio de amplitud de la traza de una ventana específica de tiempo (Figura 23). El AGC es aplicado para realzar las amplitudes pero se debe de tener cuidado en las zonas con amplitudes grandes porque puede que se pierda información creando una zona de sombra.
3.1.2.3 Procesamiento de los Datos de Sísmica de Reflexión (Post-Apilamiento (Post-Stack))
2.1.2.3.1 Filtro Variable en Tiempo
Este proceso consiste en hacer un filtro pasa-bandas variable en tiempo que elimine el ruido de baja y alta frecuencias presentes en los arribos asociados a reflectores de interés sísmico. Estas frecuencias de la señal sísmica varían con respecto al tiempo de llegada a los receptores, por lo cual que se aplica este filtro. Para nuestro caso se aplicó un filtro tipo Ormsby con los tiempos y frecuencias indicados en la tabla 2, este filtro atenuó las frecuencias altas en tiempos grandes.
Tabla 2. Parámetros utilizados para la aplicación del filtro variable en tiempo.
Tiempo de viaje doble (ms). Banda de frecuencias (hz).
0-2000 10-15-45-50
2000-4000 10-15-40-45
Figura 24. Filtro Variable en Tiempo (FTV). (A) Sección sísmica sin FTV, (B) Sección sísmica con el FTV. Se nota una mejor definición en el reflector, se distinguen mejor las interrupciones del mísmo y una atenuación muy minúscula del múltiple. Sección sísmica correspondiente al perfil sísmico L-5031.
2.1.2.3.2 Migración
buzamiento (Figura 25).
Figura 25. Esquema de la migración. (A) Reflexiones de eventos buzados, (B) Efecto de la migración, reposionamos las reflexiones de esos eventos buzados.
La migración se aplica para corregir los reflectores inclinados a su verdadera posición colapsando las difracciones, dando como resultado una mejor definición de los planos de fallas. Las razones más importantes por las cuales se aplica la migración son:
1. La migración muestra los reflectores con pendientes en su verdadera posición. 2. Puede eliminar efectos de curvatura del reflector.
3. Puede colapsar y focalizar difracciones provenientes de fallas y otras discontinuidades.
4. La migración en profundidad puede eliminar distorsiones debido a variaciones laterales de la velocidad.
5. Mejora la continuidad, coherencia y resolución de los reflectores. 6. Recupera la estratigrafía colapsando difracciones y delineando fallas.
Para nuestro trabajo se aplico el algoritmo de migración de Kirchhoff en tiempo, el cual se basa en la ecuación de onda y utiliza el modelo de velocidad construido en el análisis de velocidad. Estas velocidades son 10% inferiores a las utilizadas en la corrección NMO. Hay que tener en cuenta que si aplicamos velocidades mayores durante la migración podemos obtener una sección sísmica sobre migrada, con lo cual pueden aparecer reflectores en forma de sonrisas o cóncavas hacia arriba. En la figura 26 se muestra una imagen migrada del perfil L-5031.
2.2 Resolución Sísmica Vertical y Horizontal
Al momento de la interpretación se debe de tomar en cuenta cuanto detalle se pueda observar en las secciones sísmicas. La resolución sísmica trata de la mínima separación entre rasgos geológicos, es decir, que se puedan identificar dos características separadas en vez de una.
La resolución sísmica es uno de los aspectos más importantes para la interpretación de las secciones símicas, la cual involucra dos conceptos primordiales: la resolución sísmica vertical, que se refiere a la capacidad de distinguir dos eventos sísmicos cercanos que producen dos reflexiones discretas y que representan niveles de profundidad distintos, es decir, el espesor mínimo de una capa en la cual las reflexiones provenientes de su tope y de su base pueden ser distinguidas, en otras palabras es la menor distancia vertical entre dos interfaces litológicas. El criterio de Rayleigh establece que el límite de resolución es de un ¼ de la longitud de onda dominante. (Sheriff, 1995).
La resolución sísmica vertical está dada por la siguiente ecuación:
Rv=V/(N*ΔF) (1)
Donde: N = 4 para los datos de alta calidad y N = 2 para los datos ruidosos. V = Velocidad de intervalo.
ΔF = Fmin - Fmax que es igual al rango de frecuencias.
Tabla 3. Valores de la resolución sísmica vertical.
V (m/s) F (hz) Rv = V / (4F) = λ / 4 (m)
1500 50 7.5
2000 50 10
3000 50 15
4000 50 20
5000 50 25
λ = V / F (2)
Donde: V=Velocidad de Intervalo. F=Frecuencia.
La resolución sísmica horizontal se refiere a la habilidad de reconocer dos rasgos desplazados lateralmente como dos eventos contiguos bien definidos en lugar de uno, depende de la longitud de onda y de la distancia entre receptores, (Chopra, 2006). La zona de Fresnel es una medida de la resolución lateral, en donde dos puntos reflectores que caigan dentro de esta zona son considerados indistinguibles. La zona de Fresnel depende de la longitud de onda (λ) y también depende de la frecuencia. A altas frecuencias la zona de Fresnel es estrecha y es mejor la resolución.
La resolución sísmica horizontal está dada por la siguiente ecuación:
RHZ*λ½ (3)
Donde: Z= Profundidad.
Tabla 4. Valores de la resolución sísmica horizontal.
Z λ RHZ*λ½ (m)
1500 60 420
2000 60 490
3000 60 600
4000 60 690
5000 60 770
2.3 Interpretación de los Datos de Sísmica de Reflexión
El objetivo de la interpretación sísmica es extraer la información geológica de estructuras, estratigrafía y propiedades de las rocas, entre otras. Posteriormente se debe explicar en términos geológicos lo que se interpretó en el subsuelo.
entre cada una de las capas presente del subsuelo, y que estos reflectores están asociados con la estratificación de las capas geológicas. Para finalizar, también se asume que el detalle sísmico está relacionado con el detalle geológico.
Capítulo 3. Resultados
Este capítulo presenta la interpretación de las secciones sísmicas procesadas para esta tesis. La interpretación se basa en la identificación, configuración y descripción de los principales rasgos estructurales (fallas) y horizontes sísmicos (basamento acústico), en cada una de las secciones sísmicas. Posteriormente se correlacionan las fallas y se obtiene un modelo estructural del área de estudio que se discute en el capítulo 4.
3.1 Interpretación de las Secciones Sísmicas
La interpretación está basada en las suposiciones de que la impedancia acústica genera los eventos coherentes (Reflexiones) en las secciones sísmicas, lo cual puede relacionarse con la estratificación de capas de roca con distintas densidades (por ejemplo el basamento acústico), y que los tiempos de llegada de estos eventos están relacionados a las estructuras presentes en el subsuelo (Yilmaz, 1987). Tomando en cuenta esas suposiciones se procedió a interpretar los reflectores con continuidad lateral teniendo así su geometría y los rasgos estructurales como fallas, acuñamientos y pliegues.
Todas las líneas sísmicas se presentan en tiempo de viaje doble TVD) y no fueron migradas a profundidad porque no se cuenta con datos de pozo en la zona de estudio y tienen la característica de presentar múltiples (ruido coherente). La mejor resolución de las secciones sísmicas se encontró en el rango de los 500 a 4500 ms de TVD. En este rango de tiempo se llevó a cabo la interpretación sísmica y fuera de este rango la señal se presenta de manera caótica o difusa.
Tabla 5. Características de las secciones sísmicas utilizadas en esta tesis, como su longitud, dirección, números de fuentes y números de CDP.
Sección. Longitud (~Km.)
Dirección
(~Azimut.) P.T.I. P.T.F. CDP min. CDP max. NE-SW
Línea_5027. 28 240 750 1900 73 1180
Línea_5029. 46 240 100 1950 2 1889
Línea_5031. 52 240 120 2200 40 2054
Línea_5035. 63 240 100 2644 40 2589
Línea_5037. 64 240 35 2600 48 2607
Línea_5039. 66 240 300 3300 25 2649
Línea_5043. 81 240 45 3300 48 3263
Línea_5045. 84 240 135 3500 48 3396
NW-SE
Línea_5016. 44 150 9000 10751 9000 10750
Línea_5020. 48 150 9000 10900 9000 10899
Línea_5028. 52 150 9000 11090 9000 11090
Línea_5032. 71 150 9000 11850 9000 11804
Línea_5036. 82 150 6600 9865 6600 9865
3.1.1 Secciones Sísmicas con Rumbo NE-SW
Estas secciones sísmicas atraviesan el Golfo de California de manera transversal del margen este, frente de la costa de Sonora, hasta la parte central del Golfo, en las cuencas Wagner y Consag (Figura 2). Las secciones tienen un espaciamiento de ~5 km entre ellas y su geometría permitió interpretar una cantidad considerable de fallas, algunas de ellas no reportas en estudios previos.
3.1.1.1 Secciones Sísmicas L-5029 y L-5031
Consag no se identificó el basamento acústico, debido a que esta zona se presenta con reflexiones muy caóticas.
Se interpretaron fallas menores del extremo NE hacia el SW, donde el basamento acústico cae abruptamente hacia el SW en los CDP 850 y 1100 respectivamente (Figura 27). Estos perfiles tienen un promedio de 1 falla por kilómetro, observándose una mayor concentración en el extremo SW. No se encontró evidencia en superficie para delimitar la traza de estas fallas. El desplazamiento de estas fallas se manifiesta entre ~900 y 3700 ms y la mayoría de las fallas logran cortar el basamento acústico, algunas de ellas con mayor deformación (Figura 27).
B
3.1.1.2 Secciones Sísmicas L-5035, L-5037 y L-5039
Estas secciones están ubicadas en la parte central de la zona de estudio con un azimut de ~240° y una longitud de ~63, 64 y 66 km, respectivamente (Figura 2).
En estos perfiles el basamento acústico se pudo interpretar en el extremo NE con profundidades someras de ~100 ms y profundiza a un máximo de ~3000 ms, por debajo de este tiempo se pierde el basamento acústico. En la parte central se observa que una falla controla la caída del basamento acústico de manera abrupta y se vuelve más difícil observarlo debido a las características ruidosas del medio.
Entre los CDP 500 a 800 se observa un graben relleno de sedimento delimitado por dos fallas normales, que alcanza una profundidad de ~1500 ms con un ancho de ~3 km en la línea 5035. Este graben en la línea 5039 alcanza una profundidad de ~2000 ms y un ancho de ~4 km, lo que indica que el graben se hace más profundo y ancho hacia el sur (Figura 28). En el extremo SW de estas secciones se observa que los estratos tienden a inclinarse hacia el suroeste hasta llegar a la cuenca Consag donde forman un sinclinal (Línea 5035).
