MODFLOW TUTORIALS

Every geophysicist should always have his own work tools. One of them is to have the use of specialized software to solve various problems that are under study. Depending on the type of work or the area in which we are specializing, we will use this or that work tool. In the case of hydrogeological studies, a good package and / or development software is Modflow, which is a finite difference flow modeler, where it consists of a source code that solves the groundwater flow equation through interactions.

With Modflow we can simulate the underground flow of an aquifer. To do this, Modflow uses the flow equation for groundwater using finite differences. Then, we must take into account the following: the partial differential equation that governs the flow of groundwater and used in Modflow is the general equation of flow, in transitory regime in a heterogeneous and anisotropic medium. (1)

Here we leave you some tutorials made with Modflow where different work topics are explained.

MODFLOW TUTORIALS

You can also view more videos in our geophysical videos section.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(1) https://es.wikipedia.org/wiki/Modflow#:~:text=MODFLOW%20es%20un%20modelador%20de,flujo%20subterr%C3%A1neo%20de%20cualquier%20acu%C3%ADfero.

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Tutoriales de Modflow

GEOFÍSICA - SOFTWARE GEOFÍSICO

Todo geofísico debe tener siempre sus propias herramientas de trabajo. Una de ellas es contar con el uso de software especializado para resolver diversos problemas que se encuentran en estudio. Dependiendo del tipo de trabajo o el área en que nos estemos especializando, utilizaremos tal o cual herramienta de trabajo. Uno de los tantos software existentes para estudios hidrogeológicos que podemos utilizar para complementar nuestros informes de trabajo es Modflow, el cual es un modelador de flujo por diferencias finitas, el cual consiste de un código fuente que resuelve mediante interacciones la ecuación de flujo del agua subterránea.

Con Modflow podemos simular el flujo subterráneo de un acuífero. Para ello, este programa utiliza la ecuación de flujo para agua subterránea usando diferencias finitas. Entonces, debemos tener en cuenta lo siguiente: la ecuación parcial diferencial que gobierna el flujo de agua subterránea y usada en Modflow es la "ecuación general de flujo", en régimen transitorio en medio heterogéneo y anisotrópico. (1) Algunos de los trabajos de investigación que podemos tratar con el paquete Modflow es el Modelamiento de Aguas Subterráneas, el transporte de contaminantes, Análisis de Pozos o Caudal de Bombeo.  Aquí les dejamos unos tutoriales realizados con Modflow donde se explica diferentes temas de trabajo.

TUTORIALES DE MODFLOW

1. Modelamiento Regional de Aguas Subterráneas.     Obtén su código de inserción

2. Curso MODFLOW Cl-1 Instalación y descripción de Model Muse     Obtén su código de inserción

3. Tutorial de modelamiento de transporte de contaminantes con MODFLOW     Obtén su código de inserción

4. Tutorial para el Modelamiento y Análisis de Interferencia de Pozos con MODFLOW     Obtén su código de inserción

5. Tutorial de Determinación de Máximo Caudal de Bombeo con MODFLOW     Obtén su código de inserción

También puedes visualizar más vídeos en nuestra sección de vídeos geofísicos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(1) https://es.wikipedia.org/wiki/Modflow#:~:text=MODFLOW%20es%20un%20modelador%20de,flujo%20subterr%C3%A1neo%20de%20cualquier%20acu%C3%ADfero.

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Ley de Ohm

GEOFÍSICA - PROSPECCIÓN GEOFÍSICA

Es natural que cuando estudiamos el subsuelo inyectando corriente, debemos medir con equipos especializados la diferencia de potencial entre los electrodos que estamos utilizando, para determinar nuestra resistividad aparente. Para poder determinar todo ésto, debemos de hacer uso de matemáticas y física elemental, lo cual el geofísico debe tener siempre presente a la hora de empezar un estudio geofísico utilizando cualquier método geoeléctrico.

Una de las consideraciones que debemos tener presente antes de inyectar corriente al terreno, es que tenemos que tener bien definida nuestras fórmulas físicas teóricas, la cual una de ellas corresponde a la ley de Ohm, ya que el método de resistividad eléctrica en corriente continua está regida por esta misma ley.

Entonces, ¿Qué determina la Ley de Ohm cuando un flujo de corriente eléctrica atraviesa las rocas o los sedimentos?

La Ley General de Ohm establece que la caída de potencial ΔV entre dos puntos por los que circula una corriente eléctrica de intensidad "I", es proporcional a ésta y a la resistencia "R" que ofrece el medio al pasaje de la corriente (1) como lo expresa la siguiente ecuación:

Las unidades de éstos valores corresponden a ohmios, voltios y amperios. Donde determinamos los voltios para la diferencia de potencial. Amperios la intensidad de corriente y ohmios para la resistencia.

¿Cómo se demuestra ésta ecuación?

Experimentalmente se demuestra, que la intensidad de corriente que atraviesa un cuerpo por unidad de sección es linealmente proporcional al gradiente del potencial (ΔV/Δl). Por tanto, para una sección cualquiera, será:

donde C, es la conductividad del material, la cual es una constante de proporcionalidad.

La Resistencia "R" que opone un cuerpo al paso de la corriente eléctrica es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional a la sección. La constante de proporcionalidad lineal ρ (ro) es la resistividad, la cual es un parámetro característico de cada material.

despejando y reemplazando tenemos la definición de la ley de ohm.

En el caso de estudios de prospección eléctrica, como el caso de los Sondajes  Eléctricos Verticales,  y teniendo en consideración un medio isótropo podemos usar la Ley de Ohm para calcular la resistencia, a lo que lo multiplicamos por el factor geométrico del dispositivo tetraelectródico. Ya que que estamos inyectando corriente al subsuelo a través de nuestros polos que hemos instalado en el suelo y a determinadas distancias de la fuente de inyección de corriente. Así mismo, podemos medir, la Intensidad de corriente que está arrojando el equipo, la resistencia que ofrece el terreno y su diferencia de potencial. De esta manera, podemos calcular con ayuda de nuestro factor geométrico la resistividad aparente por donde circula la corriente eléctrica en el subsuelo, para poder determinar el tipo de material que existe en determinadas profundidades de estudio.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(1) http://tierra.rediris.es/hidrored/ebooks/miguel/ProspeccGeoelec.pdf

MATERIAL DE ESTUDIO/APOYO

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Mapa global de contaminación del aire

GEOFISICA - IMPACTO AMBIENTAL

Es notable que debido a la presencia del COVID-19 en nuestro planeta hallan cambiado muchas cosas, además de nuestros hábitos en forma personal y colectiva, pero aun así a pesar de ésto, nuestro planeta ha tenido un respiro, un lapso de tiempo de descanso, haciéndose de esta oportunidad una muestra clara de la disminución de la contaminación ambiental.

Esto es debido a que diversas industrias y empresas han detenido sus producciones. Los índices que se mostraban en tiempos antes del COVID-19 habían sido altos, pero ahora debido a la presencia del COVID-19 éstos índices han disminuido considerablemente. Estos indices se pueden plotear en un mapa global de contaminación de "Dióxido de Nitrógeno", desde Europa hasta América, podemos apreciar en una tonalidad roja la presencia de este contaminante en las diversas ciudades de cualquier país.

Esto datos los proporciona la ESA, la Agencia Europea Espacial, en forma pública. Los datos que se presentan tienen un periodo de 14 días. Esta plataforma en línea utiliza datos del satélite Copernicus Sentinel-5P. Como si se tratara de un mapa de Google Maps, podemos  aumentar y disminuir el mapa, trasladarnos de un lugar a otro y visualizar la concentración de NO2 presente. Además podemos cambiar las fechas de la visualización de estos datos para compararlos en el tiempo, recordando siempre que se tratan de periodos de 14 días. Les compartimos el vínculo para que puedan visualizar el MAPA DE CONTAMINACIÓN POR NO2. También pueden visualizar el mapa  DESDE AQUÍ. (Esperarlos 5 segundos de publicidad)

Les dejamos algunos mapas elaborados por esta aplicación on-line, detallando el rango de la fecha para cada zona estudiada. Cabe mencionar también, que elaboraremos los mapas para cada continente para que lo puedan descargar desde este post o ingresando a nuestra zona de descargas para geofísicos.

Mapa de Contaminación por NO2 en África

Mapa de Contaminación por NO2 en América del Sur 

Mapa de Contaminación por NO2 en Asia

Mapa de Contaminación por NO2 en Centro América

Mapa de Contaminación por NO2 en Europa

Mapa de Contaminación por NO2 en América del Norte

Mapa de Contaminación por NO2 en Oceanía

Recordemos que el Dióxido de nitrógeno es un subproducto de la combustión a altas temperaturas, como en los vehículos motorizados y plantas eléctricas. Por ello es un contaminante frecuente en zonas urbanas, afectando principalmente al sistema  respiratorio. (1) Cabe resaltar también que estas imágenes pueden ser utilizadas para trabajos de investigación en Impacto Ambiental.

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
(1) https://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_nitr%C3%B3geno
(2) http://www.esa.int/Space_in_Member_States/Spain/Disponibles_mapas_globales_de_contaminacion_del_aire

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Magma development

Read in Spanish

Before understanding how magmas develop or form, we must understand what magma is and where they are found. Over the years we have been eyewitnesses to large volcanic eruptions around the world that have impacted us visually, on health or unfortunately have caused significant human and material losses. But they have also given a show when the eruption took place at night, as the bright red color illuminated the surrounding landscape with magma being expelled from the crater of the Volcano. But what is magma and where does it originate?

The ancient Greeks called magma "paste" to what we can understand that magma behaved like a special type of paste, which could be composed of various elements such as volatile liquids, solids and molten rocks; which was expelled with violence towards the outside or in other cases in a slow but progressive way.

So in what exact places on the planet do magma form or develop?

Magmatism is the process of magma formation, therefore, 80% of the magmatism of our planet occurs at the constructive edges of the tectonic plates, under the oceanic ridges, and the rest in subduction zones and in regions located in the inside of the plates, due to the effect of hot spots. (one)

Depending on the process in which we find ourselves, the formation of magma (or partial melting of the rock) will depend on the geothermal energy of the area, which we will explain in the following graph.

The graphic above presents 4 situations in which magma could form or develop. To understand the graph we have to understand that the present red line represents the geothermal curve of the area and the green line represents the temperature of the existing rocks. Furthermore, these conditions occur up to a depth of 500 km and a temperature of up to 2000 ° C. Being clear about these characteristics we can continue that:

1. In situation A, in a normal situation, where there are no ridges, no hot spots and no subduction, magmas cannot develop, since qualitatively for magma to develop or form, it is curved (geothermal and rock) must intersect with each other to start the partial melting of the rocks. And as we can see in areas of our planet where these geological conditions do not exist (subduction, hot spots or dorsal), magma cannot form or accumulate.

2. In oceanic ridge areas, the geothermal gradient increases dramatically compared to normal areas. The geothermal gradient curve before reaching approximately 10 km depth changes irretrievably to a temperature of approximately 1250 ° C, so the geothermal gradient curve qualitatively changes. This makes it intercept with the temperature curve of the rocks at approximately 40 km depth, exceeding 1250 ° C in temperature, thus forming magma in this geological condition.

The fusion under the ridges may be due to the decrease in pressure in the rocks as a consequence of their rise by convective movements, in solid, of the mantle. The rise to the surface of these primary and undifferentiated magmas is the origin of the immense basaltic masses of the ocean floor. (one)

3. Something similar happens in situation C where there is the presence of Hot Spots (hotspot) on Earth. The geothermal gradient increases steadily and progressively, compared to normal areas, until before 100 km depth, reaching temperatures of up to 1500 ° C. Before reaching depths of 100 km, partial melting of the rocks takes place, forming magma, maintaining the temperature almost constantly. Qualitatively the curves on the graph will have intersected.

4. In subduction zones, the geothermal gradient increases steadily and gradually, as if it were a normal condition, but the temperature of rocks in subduction zones decreases from 1250 ° C to 950 ° C, to depths of the 35 km.

Then, the temperature of the rocks increases little by little when we go to greater depths. Upon reaching approximately 85 km depth, partial melting of the rocks occurs, causing magma.

The fusion is produced by the increase in temperature due to the compression of the subducting lithosphere and friction with the rocks of the mantle, to which is added the water that releases and rises. Magmas are formed that will give rise to the typical batholiths of the orogenic zones. (1)

"Geophysics is the science that is in charge of the study of the Earth from the point of view of Physics. It investigates and analyzes the origin of various natural phenomena such as tsunamis, earthquakes, volcanic eruptions, etc., using indirect tools for its study by taking as a basis quantitative methods and methods based on measurements of gravity, magnetic, electromagnetic or electrical fields. " - Science and Geophysics

BIBLIOGRAPHIC REFERENCE

  (1) https://es.m.wikipedia.org/wiki/Magma

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How is the internal heat of the Earth transmitted?

Read in Spanish

The Earth, a dynamic planet for thousands of years, has shown us its activity and energy through different physical manifestations such as earthquakes, volcanic eruptions or by the movement of its tectonic plates. All these manifestations have their origin from the interior of our planet. At several hundred kilometers deep, the Earth is a hot planet that is in motion due to the high pressures and temperatures inside, it transmits heat through the different materials and surrounding media until it reaches the Lithosphere where it is going gradually cooling down. But how is the heat inside the Earth transmitted?

The terrestrial globe is made up of rocks, metals and chemical elements that make up the geosphere, divided into three main layers. The crust that measures approximately 70 kilometers; the mantle (the intermediate layer) that is formed by rocks in a semi-solid and liquid state and has a thickness of 3,000 km and, finally, the deepest layer, the nucleus where the highest pressures and temperatures on Earth are recorded, from up to 6,000 degrees centigrade.

When the Planet formed, the Earth's crust cooled until it solidified. However, the lower layers did not do so as quickly as the crust works as an insulator, allowing the mantle and core to maintain their high temperatures. In this way, the Earth works as a great thermal machine, capable of generating its own heat and conserving it inside the globe. (one)

But the heat that is concentrated inside is not static, but is actively in motion, being transmitted from the core to the mantle in different ways. The ways in which Earth's heat is transmitted are by conduction, convection, and radiation. However, all three have different degrees of importance in the different layers of the Earth: in the crust the main means of heat transport is conduction, while in the mantle it is convection and radiation.

Conduction is the way heat is transported from a warmer body to a cooler body with which it is in contact. The efficiency of this depends on a property of the materials that is called thermal conductivity and that tells us what the temperature difference will be caused by a heat flow: the higher the conductivity, the smaller the temperature difference through the material. An example of a good conductor is a metal bar, which when heated at one end will immediately conduct heat to the other end. On the other hand, an example of a bad conductor would be wood, ceramics and air.

Convection is a slightly more complex process that occurs only in fluids (liquids and gases). As the lower part of a fluid is heated, it will expand and become less dense than the colder upper part, so it will tend to rise, so that the cold part will now be in contact with the heat source, repeating itself. forms the process and giving rise to what are called convection cells, in which there are updrafts and downdrafts. This mechanism is going to be generated from a certain value of the temperature difference and depends on the viscosity and density of the fluid.

Radiation is a form of heat transport that is important at high temperatures; In reality, all bodies that have a temperature above absolute zero (zero degrees Kelvin or -273.15 ° C) emit radiation, but the frequency of the radiation emitted is proportional to the temperature of the material: humans emit radiation in the infrared and a piece of iron heated to very high temperatures will begin to emit in the visible spectrum.

In this way we observe that the heat transport inside the Earth will depend on the temperature and the characteristics of the material. The crust behaves like a solid and has relatively low temperatures. The mantle behaves like a fluid and since convection is much more efficient in this case, this is the main means of transport, even though the relatively high temperatures make it possible for energy to also be transported through radiation. (two)

"Geophysics is the science that is in charge of the study of the Earth from the point of view of Physics. It investigates and analyzes the origin of various natural phenomena such as tsunamis, earthquakes, volcanic eruptions, etc., using indirect tools for its study by taking as a basis quantitative methods and methods based on measurements of gravity, magnetic, electromagnetic or electrical fields. " - Science and Geophysics

BIBLIOGRAPHIC REFERENCES
(1) https://www.sostenibilidadedp.es/pages/index/el-calor-de-la-tierra

(2) http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/058/htm/sec_4.htm

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FIELD TERMINOLOGY IN GEOPHYSICS

Read in Spanish

Idealized image of the Earth's magnetic field.

When we study Geophysics, we find several terminologies that we must learn in each area of ​​study, in which it is necessary to know and understand them to understand the situation we are in when we find ourselves working. That is why, in Geophysics we will regularly hear the terminology of the word "field". And is that this term is quite common, so we must realize in what circumstances we are using it. For example, we can hear terms such as Field Geophysics, field work, field of Geophysics, fields of Geophysics, among others. It may be that in these terminologies there are sometimes ambiguities, but if we realize well and delve into what it means, we can understand that they are different terminologies, with different meanings although the way of appreciating them are similar.

We can refer to the word field in the work and practice of Geophysics, when we do it in the field, outside our base station, where we take the various readings with equipment, when working in Electrical, Seismic or Magnetic Prospecting, to name a few examples or when we take gravimetric data. All the data collected with the various geophysical equipment we will do in the field, in the area and / or study area.

When mentioning Field Geophysics, let's try to differentiate the work that is done outside our base station (field work) and when we refer to the study of geophysical fields. When speaking of Field Geophysics we are referring to the study of geophysical fields (whether they be magnetic, gravimetric, electrical, etc.) where we collect the relevant data in the field to work on later in the laboratory.

"... measurements in geophysical studies are done in the field, but unfortunately, many are also in the field. Field theory is fundamental to gravity, magnetic and electromagnetic work, and even particle flows and fronts of Seismic waves can be described in terms of radiation fields. Sometimes ambiguity is not important, and sometimes both meanings are appropriate (and intended), but there are times when clear distinctions need to be made. In particular, the term reading of field is almost always used to identify readings made in the field, that is, not at a base station ... "(1)

When we talk about fields in Geophysics, we also want to refer to the existence of natural fields and artificial fields. This means that the natural fields are going to be those that are naturally generated, such as the gravity field or the magnetic fields. Instead artificial fields are going to be created by us, when we inject alternating currents, for example, to generate electromagnetic fields.

"... Geophysics is the science that studies the Earth from the point of view of physics. Its object of study covers all phenomena related to the structure, physical conditions and evolutionary history of the Earth. Being a mainly experimental discipline , uses for its study physical quantitative methods such as the physics of reflection and refraction of mechanical waves, and a series of methods based on the measurement of gravity, electromagnetic, magnetic or electrical fields and radioactive phenomena. In some cases, these methods take advantage of natural fields or phenomena (gravity, earth magnetism, tides, earthquakes, tsunamis, etc.) and in others they are induced by man (electric fields and seismic phenomena) ... "

BIBLIOGRAPHIC REFERENCE
(1) FIELD GEOPHYSICS.pdf, Pag.16.

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TERMINOLOGÍA CAMPO EN GEOFISICA

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Imagen idealizada del Campo Magnético de la Tierra

Cuando estudiamos Geofísica, nos encontramos con varias terminologías que debemos aprender en cada área de estudio, en la que es necesario conocer y entenderlas para comprender la situación en la que estamos cuando nos encontremos trabajando.  Por eso es, que en Geofísica escucharemos con regularidad la terminología de la palabra "campo". Y es que este término es bastante común, por lo que debemos darnos cuenta en qué circunstancias estamos empleándola. Por ejemplo, podremos escuchar términos como Geofísica de Campo, trabajos de campo, campo de la Geofísica, los campos de la Geofísica entre otros. Puede ser que en estas terminologías existan en algunas ocasiones ambigüedades, pero si nos damos cuenta bien y ahondamos en lo que quiere decir, podremos entender que se tratan de terminologías diferentes, con significados diferentes aunque la forma de apreciarlas sean similares. 

Podemos referirnos a la palabra campo en el trabajo y práctica de la Geofísica, cuando la realizamos en el campo, allá afuera de nuestra estación base, donde tomamos las diversas lecturas con equipos, al trabajar en Prospección Eléctrica, Sísmica o Magnética, por citar algunos ejemplos o cuando tomamos datos gravimétricos. Todos los datos recolectados con los diversos equipos geofísicos lo haremos en el campo, en la zona y/o área de estudio.

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.

"...las mediciones en estudios geofísicos se realizan en el campo, pero desafortunadamente, muchas también son de campo. La teoría de campo es fundamental para la gravedad, el trabajo magnético y electromagnético, e incluso los flujos de partículas y los frentes de ondas sísmicas se pueden describir en términos de campos de radiación. Algunas veces la ambigüedad no es importante, y algunas veces ambos significados son apropiados (y previstos), pero hay ocasiones en que es necesario hacer distinciones claras. En particular, el término lectura de campo casi siempre se usa para identificar lecturas realizadas en el campo, es decir, no en una estación base..."(1)

Cuando hablamos de campos en la Geofísica, también queremos referirnos a la existencia de campos naturales y campos artificiales. Esto quiere decir, que los campos naturales van a ser aquellos generados de forma natural, como el campo de la gravedad o los campos magnéticos. En cambio los campos artificiales van a ser creados por nosotros, cuando inyectemos corrientes alternas, por ejemplo, para generar campos electromagnéticos.

"...La geofísica es la ciencia que estudia 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 principalmente 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. 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)..."

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
(1) FIELD GEOPHYSICS.pdf, Pag.16.

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WHAT IS GEOPHYSICS?

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GEOPHYSICS

(1) Geophysics is the science that is responsible for the study of the Earth from the point of view of physics. Its object of study covers all phenomena related to the structure, physical conditions and evolutionary history of the Earth. Being a mainly experimental discipline, it uses physical quantitative methods for its study, such as the physics of reflection and refraction of mechanical waves, and a series of methods based on the measurement of gravity, electromagnetic, magnetic or electric fields and radioactive phenomena. In some cases such methods take advantage of natural fields or phenomena (gravity, earth magnetism, tides, earthquakes, tsunamis, etc.) and in others induced by man (electric fields and seismic phenomena).

Indeed, being Geophysics a science, as such is responsible for studying several criteria or variables related to current physical phenomena that occur on our planet. Such variables can be the following: the temperature of the oceans, the "b" parameter of the earthquakes, the wave equation, Laplace equations, etc. And is that if we pay attention to the term Geophysics, we will realize that it is the study of the Earth through physics. Therefore, quantitative methods are used for the study of the different phenomena that occur daily, always supported by measuring equipment that are responsible for collecting numerical data which the geophysicist must analyze and give a coherent and realistic interpretation of the phenomenon he is studying. Geophysics can be considered as an abstract science, since all phenomena that occur on Earth are governed by mathematics and physics which must be studied to understand how and why certain geophysical events occur.

When we talk about the object of study of Geophysics, we refer to all its branches of study which are variable and different from each other. These branches of study are: climatology, meteorology, seismology, geothermal, geophysical prospecting (electrical, seismic, gravimetric, magnetic, telluric), tectonophysics, geodesy, volcanology, geotechnics, environmental impact, rock mechanics, soil mechanics, hydrogeology, oceanography, geomagnetism, gravimetry, natural resources, paleomagnetism, aeronomy, spatial geophysics among others.

All these branches of Geophysics help us to study and understand the physical properties of our planet and all the phenomena that occur, since all of these have their physical foundation and are governed by mathematics. Thus, every person who wishes to study Geophysics must have mastery of physics and mathematics, since these two sciences will help us study Geophysics. And why do we say that they have to have mastery of physics and mathematics? These two fundamental sciences will help us to conduct research in geophysics. You can visit our content of Geophysics and Mathematics.

(2) We can also say of Geophysics, which is a part of Geology that studies the structure and composition of the Earth and the physical agents that modify it. Geology uses all the methods that Geophysics employs, since they consider it a support tool for competent Geology studies.

"Geophysics is the science that is responsible for the study of the Earth from the point of view of Physics. Investigates and analyzes the origin of various natural phenomena such as tsunamis, earthquakes, volcanic eruptions, etc. based on indirect tools for study taking as a basis quantitative methods and methods based on gravity measurements, magnetic, electromagnetic or electrical fields. " - Science and Geophysics

BIBLIOGRAPHIC REFERENCES

(1) https://es.wikipedia.org/wiki/Geofísica

(2) https://www.google.com/search?q=Dictionary#dobs=geophysics

* We respect copyright. We thank Hidrogeocorp for the image of this entry for informational purposes only.

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¿Cómo se transmite el calor interno de la Tierra?

GEOFÍSICA + GEOTERMIA

La Tierra, un planeta dinámico desde hace miles de años, nos ha demostrado su actividad y su energía a través de diferentes manifestaciones físicas como terremotos, erupciones volcánicas o por el movimiento de sus placas tectónicas. Todas estas manifestaciones tienen su origen desde el interior de nuestro planeta. A varios cientos de kilómetros de profundidad, la Tierra es un planeta caliente que se encuentra en movimiento debido a las altas presiones y temperaturas en su interior, va transmitiendo calor a través de los diferentes materiales y medios circundantes hasta llegar a la Litosfera donde se va enfriándose gradualmente. ¿Pero cómo se transmite el calor del interior de la Tierra?

El globo terrestre está compuesto por rocas, metales y elementos químicos que conforman la geoesfera, dividida en tres capas principales. La corteza que mide aproximadamente 70 kilómetros; el manto (el estrato intermedio) que está formado por rocas en estado semisólido y líquido y tiene un espesor de 3.000 km y, por último, la capa más profunda, el núcleo donde se registran las presiones y temperaturas más altas de la Tierra, de hasta 6.000 grados centígrados.

Cuando se formó el Planeta, la corteza terrestre se fue enfriando hasta solidificarse. No obstante, las capas inferiores no lo hicieron tan rápidamente ya que la corteza funciona como aislante, permitiendo que el manto y el núcleo mantengan sus altas temperaturas. De esta manera, la Tierra funciona como una gran máquina térmica, capaz de generar su propio calor y conservarlo en el interior del globo. (1)

Pero el calor que se concentra en su interior no es estático sino, se encuentra activamente en movimiento transmitiéndose desde el núcleo al manto de diferentes maneras. Las formas en la que se transmite el calor de la Tierra son por conducción, convección y radiación. Sin embargo, los tres tienen diferente grado de importancia en las diferentes capas de la Tierra: en la corteza el principal medio de transporte de calor es la conducción mientras que en el manto lo es la convección y radiación.

La conducción es la forma como se transporta el calor de un cuerpo más caliente a uno más frío con el cual se encuentra en contacto. La eficiencia de ésta depende de una propiedad de los materiales que se llama conductividad térmica y que nos dice cuál será la diferencia de temperatura provocada por un flujo de calor: a mayor conductividad menor será la diferencia de temperatura a través del material. Un ejemplo de buen conductor lo es una barra de metal, la cual al ser calentada en uno de sus extremos inmediatamente conducirá el calor hasta el otro extremo. Por otro lado, un ejemplo de mal conductor lo sería la madera, la cerámica y el aire.

La convección es un proceso un poco más complejo que se da solamente en fluidos (líquidos y gases). Al ser calentada la parte inferior de un fluido, ésta se expandirá y se volverá menos densa que la parte superior más fría, por lo cual tenderá a subir, con lo que la parte fría quedará ahora en contacto con la fuente de calor repitiéndose de esta forma el proceso y dando origen a lo que se llama celdas de convección, en las cuales existen corrientes ascendentes y descendentes. Este mecanismo se va a generar a partir de un cierto valor de la diferencia de temperatura y depende de la viscosidad y densidad del fluido.

La radiación es una forma de transporte de calor que es importante a temperaturas altas; en realidad todos los cuerpos que tienen temperatura por arriba del cero absoluto (cero grados Kelvin o -273.15°C) emiten radiación, pero la frecuencia de la radiación emitida es proporcional a la temperatura del material: los seres humanos emitimos radiación en el infrarrojo y un trozo de hierro calentado a temperaturas muy altas empezará a emitir en el espectro visible.

De esta forma observamos que el transporte de calor en el interior de la Tierra va a depender de la temperatura y de las características del material. La corteza se comporta como un sólido y tiene temperaturas relativamente bajas. El manto se comporta como un fluido y como la convección es mucho más eficiente en este caso, ése es el principal medio de transporte, aun cuando las temperaturas relativamente altas hacen posible que la energía también se transporte por medio de la radiación. (2)

"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://www.sostenibilidadedp.es/pages/index/el-calor-de-la-tierra
(2) http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/058/htm/sec_4.htm

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¿Qué es Geofísica?

Léelo en English

GEOFÍSICA

(1) 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 principalmente 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. En algunos casos dichos métodos aprovechan campos o fenómenos naturales (gravedad, magnetismo terrestre, mareas, terremotos, tsunamis, etc.) y en otros inducidos por el hombre (campos eléctricos y fenómenos sísmicos). 

Efectivamente, siendo la Geofísica una ciencia, como tal se encarga de estudiar varios criterios o variables relacionadas a los fenómenos físicos actuales que suceden en nuestro planeta. Tales variables pueden ser los siguientes: la temperatura de los océanos, el parámetro "b" de los sismos, la ecuación de la onda, ecuaciones de Laplace, etc. Y es que si ponemos atención en el término Geofísica, nos daremos cuenta que es el estudio de la Tierra por medio de la física. Por ello que se utilizan métodos cuantitativos para el estudio de los diferentes fenómenos que se producen diariamente apoyados siempre de equipos de medición que se encargan de recoger datos numéricos los cuales el geofísico debe analizar y darle una interpretación coherente y realista sobre el fenómeno que está estudiando. Se puede considerar a la Geofísica como una ciencia abstracta, ya que todos los fenómenos que suceden en la Tierra están gobernados por las matemáticas y la física las cuales se deben estudiar para comprender cómo y porqué suceden ciertos eventos geofísicos.

Cuando hablamos del objeto de estudio de la Geofísica, nos referimos a todas sus ramas de estudio las cuales son variables y diferentes entre si. Estas ramas de estudio son: la climatología, meteorología, sismología, geotermia, prospección geofísica (eléctrica, sísmica, gravimétrica, magnética, telúrica), tectonofísica, geodesia, volcanología, geotecnia, impacto ambiental, mecánica de rocas, mecánica de suelos, hidrogeología, oceanografía, geomagnetismo, gravimetría, recursos naturales, paleomagnetismo, aeronomía, geofísica espacial entre otras.

Todas estas ramas de la Geofísica nos ayudan a estudiar y comprender las propiedades físicas de nuestro planeta y todos los fenómenos que ocurren, ya que todos éstos tienen su fundamentación física y son gobernados por las matemáticas. Es así, que toda persona que desee estudiar Geofísica debe tener dominio de física y matemáticas, ya que éstas dos ciencias nos ayudarán a estudiar Geofísica. ¿Y porqué decimos que tienen que tener dominio de física y matemáticas? Estas dos ciencias fundamentales nos ayudarán a realizar investigación en geofísica. Puedes visitar nuestro contenido de Geofísica y las Matemáticas. 

(2) También podemos decir de la Geofísica, que es una parte de la Geología que estudia la estructura y composición de la Tierra y los agentes físicos que la modifican. La Geología usa todos los métodos que emplea la Geofísica, ya que la consideran una herramienta de apoyo para los estudios competentes de la Geología.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

(1) https://es.wikipedia.org/wiki/Geofísica

(2) https://www.google.com/search?q=Diccionario#dobs=geofísica

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* Respetamos los derechos de autor. Agradecemos a Hidrogeocorp por la imagen de esta entrada para medio solo informativos.

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Desarrollo de magma.

GEOFISICA + GEOTERMIA

Antes de comprender como se desarrollan o se forman los magmas debemos comprender qué es un magma y donde se encuentran. A lo largo de los años hemos sido testigos oculares de grandes erupciones volcánicas alrededor del mundo que nos han impactado en forma visual, en la salud o por desgracia han producido cuantiosas pérdidas humanas y materiales. Pero también han regalado espectáculo cuando la erupción se desarrollaba de noche, como el color brillante rojo iluminaba el paisaje circundante con el magma siendo expulsada del cráter del Volcán. ¿Pero qué es el magma y dónde se origina?

Los antiguos griegos llamaban al magma "pasta" a lo que podemos entender que el magma se comportaba como un tipo de pasta especial, el cual podía estar compuesto de varios elementos como líquidos volátiles, sólidos y rocas fundidas; el cual era expulsada con violencia hacia el exterior o en otros casos de forma lenta pero progresiva. 

Entonces, ¿En qué lugares exactos del planeta se van formando o desarrollando magma? 

El magmatismo es el proceso de formación de magma, por lo que, el 80 % del magmatismo de nuestro planeta se produce en los bordes constructivos de las placas tectónicas, bajo las dorsales oceánicas, y el resto en zonas de subducción y en regiones localizadas en el interior de las placas, por efecto de puntos calientes. (1)

Dependiendo del proceso en el que nos encontremos, la formación de magma (o fusión parcial de la roca) dependerá de la geotermia de la zona la cual explicaremos en el siguiente gráfico.

El gráfico anterior presenta 4 situaciones en las que se podría formar o desarrollar magma. Para entender el gráfico tenemos que comprender que la línea roja presente representa la curva de geotermia de la zona y la línea verde representa la temperatura de las rocas existentes. Además que éstas condiciones se presentan hasta en una profundidad de 500 km y una temperatura de hasta 2000 °C. Teniendo clara estás características podemos continuar que:

1. En la situación A, en una situación normal, donde no existe ni dorsales, ni puntos calientes y no existe subducción no se pueden desarrollar magmas, ya que cualitativamente para que se desarrolle o se forme magma está curvas (geotermia y Temperatura de la roca) deben intersecarse entre ellas para que se dé inicio a la fusión parcial de las rocas. Y como podemos ver en zonas de nuestro planeta donde no existan estas condiciones geológicas (subducción, puntos calientes o dorsales) no podrá formarse ni acumularse magma.

2. En zonas de dorsales oceánicas, el gradiente geotérmico aumenta drásticamente en comparación de zonas normales. La curva de gradiente geotérmico antes de llegar aproximadamente a los 10 km de profundidad cambia irremediablemente hasta una temperatura aproximada de 1250°C, por lo que cualitativamente la curva de gradiente geotérmico cambia. Esto hace que se intercepte con la curva de temperatura de las rocas aproximadamente a los 40 km de profundidad sobrepasando los 1250°C de temperatura, formándose de esa manera, en esa condición geológica, magma.

La fusión bajo las dorsales puede deberse a la disminución de la presión en las rocas como consecuencia de su ascenso por los movimientos convectivos, en sólido, del manto. El ascenso a la superficie de estos magmas primarios y sin diferenciar es el origen de las inmensas masas basálticas de los fondos oceánicos. (1)

3. Algo similar sucede en la situación C dónde existe la presencia de Puntos Calientes (hotspot) en la Tierra. El gradiente geotérmico va aumentando constante y progresivamente, en comparación que en zonas normales, hasta antes de los 100 km de profundidad alcanzando temperaturas de hasta 1500°C. Antes de llegar a profundidades de los 100 km se produce la fusión parcial de las rocas formándose magma manteniendo casi constantemente la temperatura. Cualitativamente las curvas en el gráfico se habrán intercectado. 

4. En zonas de subducción, el gradiente geotérmico va incrementándose constantemente y gradualmente, como si se tratase de una condición normal, pero la temperatura de las rocas en zonas de subducción va decreciendo desde los 1250 °C hasta los 950°C, hasta profundidades de los 35 km. 

Luego, la temperatura de las rocas va incrementándose poco a poco cuando vamos a mayores profundidades. Al llegar a los 85 km aproximadamente de profundidad, ocurre la fusión parcial de las rocas originándose magma.

La fusión se produce por el aumento de la temperatura por la compresión de la litosfera que subduce y fricción con las rocas del manto, a lo que se añade el agua que libera y asciende. Se forman los magmas que darán lugar a los batolitos típicos de las zonas orogénicas. (1)

"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

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

 (1) https://es.m.wikipedia.org/wiki/Magma

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Desarrollo de volcanes en 3D

Estudiar los volcanes existentes en cualquier área o región en forma remota o insitu, recolectando datos de campo, muestras de ceniza para su análisis químico o registrando los sismos volcano tectónicos producidos por el volcán en sí es muy interesante y emocionante. ¿Pero que pasaría si recolectas toda esa información en una sola data y lo que generas en forma virtual donde puedes manipular los datos directamente?

Todo geofísico está en la capacidad de poder hacerlo, con los conocimientos técnicos adecuados se pueden realizar simulaciones muy diferente a las visualizaciones 3D generados por computadora. De esta forma se puede obtener una idea más clara de lo que está pasando en el volcán. Y si a eso le agregamos la simulación en tiempo real sería mucho mejor. La data geofísica obtenida en campo es lo que recuperamos en una hora y tiempo determinado para posteriormente transformarla en una data más sólida y consolidarla en una imagen 3D más realista. Datos GPS, latitudes y longitudes de los sismos, magnitudes o profundidades son importantes para el desarrollo de esta herramienta visual más impactante y profesional.

Estos modelos nos ayudan a entender mejor la evolución de la sismicidad bajo el volcán y cómo esta va migrando en las inmediaciones del edifico volcánico. La distribución de los sismos modelados nos muestra la actividad sísmica relacionada a procesos de fractura de rocas originados por la dinámica eruptiva del volcán.

Una de las herramientas que podemos utilizar para el desarrollo de volcanes en 3D es el Software ArcGis con su visor 3D de Esri.

El vídeo mostrado es la presentación del Mapa Sísmico del volcán Misti en Perú - Arequipa donde se puede observar claramente los hipocentros de los sismos con sus respectivas profundidades, claro ejemplo de la herramienta fundamental para el análisis, estudio, evolución y comportamiento de un volcán.

Puedes ver más Volcanes en 3D ingresando desde aquí

Descarga nuestro e-book acerca del desarrollo de volcanes en 3D en nuestra tienda online!

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REFERENCIAS.
Instituto Geofísico del Perú

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Currents of Internal Convection (GEOTHERMAL)

In 1912 Alfred Wegener began his studies in the Theory of the Continental Drift but in his beginning it was discarded since his theory lacked a mechanism to explain the drift of the continents. In his original work, he proposed that the continents move on another denser layer of the Earth that made up the ocean floor and what extended beneath them.

For the year 1960 the Theory of the Continental Drift and the Expansion of the Oceanic Fund were included in the Theory of Plate Tectonics. According to this theory, the displacement of the continents has happened for thousands of years with the global convection of the mantle, causing the lithosphere to be reconfigured and permanently displaced. Originating in this way earthquakes around the world.

The Earth is divided into three parts. The innermost and warmest, the core, with temperatures higher than 6000 degrees Celsius, main participant in the generation of heat of our planet. Continue the middle part. the Mantle, and finally the coldest part of the planet where it shelters life, the Lithosphere. Who gives their own heat to our planet is the Nucleus, behaving like a large nuclear reactor, transmitting the heat of the Nucleus to its surface. But how does the Mantle react to the high heat and temperature exposed by the Core?

Everything starts in the Nucleus. With the radioactive decay of its heavy elements such as thorium, among others gradually heating everything around. The physical properties of the materials allow the transfer of heat to the areas closest to the Lithosphere. But on the way they lose their heat capacity gradually cooling. Due to the difference in density between the materials, the material with higher density returns to the mantle, while the materials that have lower density ascend transforming into a continuous and repetitive cycle. This is called Mantle Convection.

In if the convection of the mantle occurs in the upper mantle. This reaches up to 700km. of approximately depth. It is made up of generally solid materials but flows because it is close to its melting point. It is hotter in its central zone and colder on the surface than what we understand as a Geothermal Gradient. You lose heat by driving through the lithosphere.

But how does convection occur?

Most of the mantle is fluid because the core is responsible for heating it to near its melting point. Because of its fluidity, convection currents are produced by transporting the hottest and least dense material to the surface.

The material of the mantle flows horizontally and in contact with the lithosphere loses heat and increases its density and when it is sufficiently dense it starts to descend. In the descent and horizontal travel in contact with the lower mantle it is heated again to ascend again. This is also called convection cells.

But is it possible that these convection currents are trailed throughout the planet?

The displacement movement of the tectonic plates is not in one direction, they do it in different directions. So that would give a perspective that in the mantle not only a global convection but several are produced.

Some interpretations on hypotheses presented on the movement of the plates is that for each plate there is a movement of its own convection. But is this true? If we observe the tectonic plates of the whole planet we can realize that there are some of them that are of sizes and / or of greater proportions than other plates, so to hold the hypothesis of a convection cell for one of these giant plates would lack basis. This is because in order for a tectonic plate of greater proportions to move, it would need an even larger convection cell than the others extending deeper into the mantle.

So how do they move? One of the current hypotheses that is being handled is that there are convection cells that extend only in the upper mantle up to 700km deep. To more depth there are other currents of convection that would feed the convection cells located in the upper mantle giving them the energy necessary to move the plates.

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