Campo magnético de la Tierra. |
Imagen idealizada del Campo Magnético de la Tierra |
Al mencionar a la Geofísica de Campo, tratemos de diferenciar el trabajo que se realiza fuera de nuestra estación base (trabajos de campo) y cuando nos referimos al estudio de los campos geofísicos. Al hablar de Geofisica de Campo nos estamos refiriendo al estudio de los campos geofísicos (ya sean magnéticos, gravimétricos, eléctricos, etc.) donde recogemos los datos pertinentes en el campo para trabajarlas luego en laboratorio.
(1) FIELD GEOPHYSICS.pdf, Pag.16.
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Las rocas ígneas proceden de la solidificación de un magma. Un magma es una mezcla de roca fundida, agua, gases y fragmentos de roca sólida y se produce por la fusión de roca, generalmente la roca se funde en el manto o en la base de la corteza. Cuando un magma asciende (porque es menos denso que las rocas que están por encima de él, igual que un globo aerostático en el aire) puede arrastrar, o llevar consigo fragmentos de roca de lugares muy profundos. Éstos son las inclusiones, y estudiándolos estás analizando cómo es la geología del interior de la Tierra. (1)
Ahora, al estudiar las rocas magmáticas, se puede conocer gran parte de cómo es la química de las capas más profundas de la Tierra, a ésto lo llamamos Geoquímica, que también la usamos para estudiar el Interior de la Tierra. (1)
O también tenemos la posibilidad de estudiar el Interior de la Tierra con las llamadas "perforaciones diamantinas" y que se basan en extraer testigos directamente del subsuelo. Recolectamos estos testigos (muestras), los transportamos a un laboratorio y les realizamos la pruebas físicas y químicas. (1) Pero uno de los inconvenientes que tiene este método es la profundidad de la perforación, ya que sólo nos ha permitido excavar poco más de los primeros 12 km.
Este calor que emite la Tierra presenta un valor medio pero cuando se mide en diferentes puntos se obtienen valores diferentes. Podemos decir que los valores de flujo de gran temperatura están en las dorsales oceánicas, en los límites de placa que están activas, donde la corteza es más delgada y donde los materiales son más modernos. (1)
Y valores de flujo de baja temperatura están en las fosas oceánicas, en los límites de placa inactivas, donde la corteza es más gruesa y donde los materiales son más antiguos. Por la diferencia de flujo térmico deducimos que el interior de la Tierra no es homogéneo. (1)
También podemos estudiar la fuerza de la gravedad, que no es más que la fuerza con la que se atraen los cuerpos, siendo directamente proporcional a las masas de dichos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a la que se encuentran.
Cuando medimos la gravedad en diferentes partes del planeta obtenemos diferentes valores, esto indica que el interior de la Tierra es heterogéneo, es decir que está formada por capas de materiales de diferente naturaleza. Existe un valor teórico de la gravedad para todo el planeta, cuando el dato medido no coincide con el teórico se dice que existe una anomalía gravimétrica. Estas anomalías pueden ser:
Anomalías positivas, el valor medido es mayor que el esperado (teórico), esto indica que en ese punto, debajo de la superficie existen materiales con una gran densidad. Y anomalías negativas, donde el valor medido es menor que el esperado (teórico), esto indica que en ese punto, debajo de la superficie existen materiales con una baja densidad.
El estudio de las anomalías gravimétricas permite deducir la existencia de una capa fluída en el interior de la Tierra.
Con el estudio de meteoritos nos permite analizar la composición rocosa de la que está formada este cuerpo, ya que de esta manera su origen es similar al de la Tierra. Esto se basa en que el sistema solar está formado por los mismos materiales, por los que los materiales formadores de nuestro planeta tienen similares características que de los meteoritos.
Interior de la Tierra con Ondas Sísmicas. |
Las ondas sísmicas (vibraciones producidas por un terremoto) se generan en el epicentro del terremoto y se propagan tanto al exterior como por el interior de la Tierra.
El estudio de la velocidad de las ondas y de sus trayectorias han permitido conocer el interior de la Tierra (composición, estado físico y estructura), ya que el comportamiento de las ondas cambia en función de las propiedades y naturaleza de las rocas que atraviesan. (2)
Las ondas sísmicas que viajan por el interior terrestre (ondas P y S) sufren desviaciones en sus trayectorias (refracción sísmica). Cada cambio de trayectoria refleja un cambio en la composición o estado de los materiales que atraviesa. Esa zona de cambio entre materiales se denomina discontinuidad. (2) El estudio de las ondas sísmicas nos permitieron estudiar la estructura Interna de la Tierra como su Corteza, Manto y su Núcleo.
Además de utilizar una gran herramienta como lo es la Geofísica Aplicada, que nos permite estudiar de diferentes maneras el interior de nuestro planeta. Dependiendo del método empleado se podrá tener una mayor profundidad de investigación.
Los métodos utilizados por la Geofísica para intentar estudiar el Interior de la Tierra son la Refracción Sísmica, los Sondajes Eléctricos Verticales, Gravimetría, Tomografías Eléctricas o GeoRadar.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS
(1) http://cienciaconpaciencia.blogspot.com/2009/08/como-se-puede-conocer-la-geologia-del.html
(2)http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//500/564/html/Unidad02/pagina_1.html
"Los vulcanólogos visitan frecuentemente los volcanes, en especial los que están activos, para observar las erupciones volcánicas, recoger restos volcánicos como la tephra (ceniza o piedra pómez), rocas y muestras de lava." - Wikipedia
"La Geofísica es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra desde el punto de vista de la Física. Investiga y analiza el origen de diversos fenómenos naturales como tsunamis, terremotos, erupciones volcánicas, etc. apoyándose de herramientas indirectas para su estudio tomando como base métodos cuantitativos y métodos basados en las medidas de la gravedad, campos magnéticos, electromagnéticos o eléctricos." - Ciencia y Geofísica.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
(1) https://es.wikipedia.org/wiki/Volcán#Tipos_de_volcanes_seg.C3.BAn_su_actividad
"Pues déjame decirte que la geofísica es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra desde el punto de vista de la física. Su objeto de estudio abarca todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra. Al ser una disciplina experimental, usa para su estudio métodos cuantitativos físicos como la física de reflexión y refracción de ondas mecánicas, y una serie de métodos basados en la medida de la gravedad, de campos electromagnéticos, magnéticos o eléctricos y de fenómenos radiactivos (prospecciones). En algunos casos dichos métodos aprovechan campos o fenómenos naturales (gravedad, magnetismo terrestre, mareas, terremotos, tsunamis, etc.) y en otros son inducidos por el hombre (campos eléctricos y fenómenos sísmicos).
Después no hubo más preguntas. ; )
"Si tienes alguna sugerencia, duda o consulta relacionada a nuestros temas en debate o sobre el mismo blog comunícate con nosotros a marvar26@gmail.com. "
"...la corteza continental es uno de los dos tipos de corteza en la Tierra, siendo el otro la corteza oceánica. Los continentes y sus plataformas continentales están compuestos de corteza continental..." - Wikipedia
Alfred Wegener |
"La Geofísica es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra desde el punto de vista de la Física. Investiga y analiza el origen de diversos fenómenos naturales como tsunamis, terremotos, erupciones volcánicas, etc. apoyándose de herramientas indirectas para su estudio tomando como base métodos cuantitativos y métodos basados en las medidas de la gravedad, campos magnéticos, electromagnéticos o eléctricos." - Ciencia y Geofísica.
Esquematización de Ondas Gravitacionales |
"La Geofísica es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra desde el punto de vista de la Física. Investiga y analiza el origen de diversos fenómenos naturales como tsunamis, terremotos, erupciones volcánicas, etc. apoyándose de herramientas indirectas para su estudio tomando como base métodos cuantitativos y métodos basados en las medidas de la gravedad, campos magnéticos, electromagnéticos o eléctricos." - Ciencia y Geofísica.
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Caldera volcánica. |
9. Descubierto el 5 de Febrero de 1980 por el Geólogo José Manuel Navarro.
10. Es de origen riolítico. Fue un estratovolcán.
11. Tuvo su ultima actividad volcánica en el pleistoceno.
12. Su cámara magmática se encuentra a 10km de profundidad. .
13. Actualmente presenta una formación de materiales andesíticos y daciticos.
Caldera Chalupas - http://especiales.elcomercio.com/ |
facebook.com/cienciaygeofisica
"La Geofísica es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra desde el punto de vista de la Física. Investiga y analiza el origen de diversos fenómenos naturales como tsunamis, terremotos, erupciones volcánicas, etc. apoyándose de herramientas indirectas para su estudio tomando como base métodos cuantitativos y métodos basados en las medidas de la gravedad, campos magnéticos, electromagnéticos o eléctricos." - Ciencia y Geofísica.
RASSOR, robot excavador. |
Algunas imágenes de este robot.
Robot RASSOR. |
Robot RASSOR |
EL PODER DE LAS
REDES NEURONALES CONVOLUCIONALES EN LA GEOFÍSICA
En el campo de la
geofísica, donde el análisis e interpretación de datos complejos y de alta
dimensionalidad es fundamental, las redes neuronales convolucionales (CNN) están
apareciendo como una herramienta poderosa y transformadora. Estas arquitecturas
de aprendizaje profundo, inspiradas en el procesamiento visual del cerebro
humano, han demostrado un rendimiento excepcional en tareas como el
procesamiento de datos sísmicos, la interpretación de imágenes geofísicas y la
modelización de reservorios, por citar algunos ejemplos de su aplicación.
FUNDAMENTOS DE
LAS REDES NEURONALES CONVOLUCIONALES
Las CNN son un tipo de
redes neuronales artificiales especialmente diseñadas para procesar datos en
forma de cuadrícula, como imágenes o volúmenes tridimensionales. Su
arquitectura consta de múltiples capas convolucionales, capas de submuestreo
(pooling) y capas completamente conectadas.
Las capas
convolucionales son la piedra angular de las CNN. Estas capas aplican filtros
convolucionales a los datos de entrada, capturando características locales y
patrones espaciales. Cada filtro convolucional aprende a detectar
características específicas, como bordes, curvas o patrones de textura, y
produce un mapa de características que resalta las regiones donde se encuentran
estas características.
Las capas de
submuestreo (pooling) reducen la dimensionalidad de los mapas de
características, agregando información espacial y proporcionando invarianza a
pequeñas traslaciones o distorsiones. Esto ayuda a las CNN a capturar
características más generales y abstractas a medida que se avanza en las capas
de la red.
Finalmente, las capas
completamente conectadas combinan las características aprendidas en las capas
anteriores y realizan la tarea de clasificación, regresión o segmentación
deseada.
APLICACIONES EN
EL PROCESAMIENTO DE DATOS SÍSMICOS
Una de las aplicaciones
más destacadas de las CNN en la geofísica es el procesamiento de datos
sísmicos. Estas redes han demostrado un rendimiento sobresaliente en tareas
como la eliminación de ruido, la corrección de amortiguación, la migración y la
inversión de la forma de onda.
En la eliminación de
ruido, las CNN pueden aprender a separar las señales sísmicas útiles del ruido
ambiente, instrumental o de otros orígenes. Estas redes pueden capturar
patrones complejos de ruido y eliminarlos de manera efectiva, preservando la
integridad de las señales de interés.
En la corrección de
amortiguación, las CNN pueden compensar los efectos de la pérdida de energía
que sufren las ondas sísmicas a medida que se propagan a través de la Tierra.
Esto es crucial para obtener imágenes sísmicas de alta calidad y facilitar la
interpretación de las estructuras geológicas.
En la migración
sísmica, las CNN pueden aprender a predecir directamente las imágenes migradas
a partir de los datos sísmicos crudos, evitando los costosos cálculos
involucrados en los métodos tradicionales. Esto permite una migración más
rápida y precisa, especialmente en entornos geológicos complejos.
Además, las CNN se han
utilizado con éxito en la inversión de la forma de onda, el proceso de reconstruir
las propiedades físicas del subsuelo a partir de los datos sísmicos. Estas
redes pueden aprender a generar modelos de velocidad y densidad del subsuelo de
manera más precisa y eficiente que los métodos tradicionales.
INTERPRETACIÓN
DE IMÁGENES GEOFÍSICAS
Otra área en la que las
CNN están teniendo un impacto significativo es la interpretación de imágenes
geofísicas, como imágenes sísmicas, imágenes de gravedad o imágenes magnéticas.
Estas redes pueden entrenarse para reconocer y clasificar características
geológicas, como fallas, pliegues, horizontes estratigráficos y facies
sísmicas.
En la identificación de
fallas y horizontes, las CNN pueden aprender a reconocer patrones y
características asociadas con estas estructuras geológicas, facilitando su detección
automática en nuevos datos. Esto reduce significativamente el tiempo y el
esfuerzo requeridos en comparación con los métodos manuales de interpretación.
En la caracterización
de facies sísmicas, las CNN pueden clasificar automáticamente los patrones de
reflexión en función de sus características de amplitud, frecuencia y
continuidad. Esta información es crucial para la evaluación de reservorios y la
exploración de hidrocarburos.
Además, las CNN se
están utilizando para la segmentación de imágenes geofísicas, donde se asignan
etiquetas a cada píxel o vóxel de la imagen según la clase a la que pertenece
(por ejemplo, sal, carbonato, arenisca, etc.). Esta segmentación precisa es
esencial para la construcción de modelos geológicos detallados y la planificación
de operaciones de perforación.
MODELIZACIÓN DE
RESERVORIOS
En el campo de la
modelización de reservorios, las CNN también están desempeñando un papel cada
vez más importante. Estas redes se utilizan para construir modelos de
reservorios más precisos y detallados, incorporando una gran cantidad de datos
de diferentes fuentes, como registros de pozos, datos sísmicos y mediciones de
producción.
Las CNN pueden aprender
a capturar la complejidad y la heterogeneidad de los reservorios, generando
modelos que representan de manera más realista las propiedades y el
comportamiento de los fluidos. Esto conduce a una mejor comprensión de los
reservorios y a una toma de decisiones más informada sobre la ubicación de
pozos, las tasas de producción y las estrategias de extracción.
CONSIDERACIONES
A pesar de su enorme
potencial, la aplicación de las CNN en la geofísica también plantea desafíos y
consideraciones muy importantes.
Nuevamente uno de los
principales desafíos es la disponibilidad de datos de entrenamiento de alta
calidad y etiquetados de manera precisa. En la industria del petróleo y el gas,
los conjuntos de datos a menudo son confidenciales y pueden estar sesgados o
incompletos. Esto puede dificultar el entrenamiento efectivo de las CNN y
afectar su rendimiento.
Muy aparte, la
interpretabilidad y la explicabilidad de los modelos de CNN. Muchas de estas
redes funcionan como "cajas negras", lo que puede dificultar la
comprensión de cómo se llegan a ciertas conclusiones o predicciones. Esto puede
generar desconfianza y reticencia en la adopción de estas técnicas por parte de
los geofísicos y otros profesionales.
Además, existen
preocupaciones sobre la ética y la privacidad en torno a la aplicación de las
CNN en la geofísica. Por ejemplo, el uso de datos sísmicos podría plantear
problemas de privacidad si se recopilan sin el consentimiento adecuado o se
utilizan de manera indebida.
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