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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo Método D2 - Tomografía Sísmica
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4540
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Cobertura de rayos y datos sísmicos
La reconstrucción tomográfica combina grandes conjuntos de tiempos de viaje o formas de onda completas obtenidos a lo largo de muchos rayos sísmicos. Los rayos atraviesan el interior terrestre en direcciones diferentes y se cruzan, de modo que cada trayectoria aporta una restricción sobre las velocidades atravesadas. El conjunto de trayectorias y observaciones alimenta la reconstrucción tridimensional de la distribución de velocidad. El storyboard establece esta dependencia geométrica y observacional, pero no especifica una función de cobertura, ponderación o resolución espacial.
Grupo 2: Grupo 2: Tomografía de tiempo de viaje
La tomografía de tiempo de viaje divide el interior terrestre en celdas y asigna una velocidad sísmica a cada una. Para una misma trayectoria se compara el tiempo realmente observado con el tiempo predicho por un modelo de referencia unidimensional estándar; la diferencia entre ambos constituye el residuo que guía el ajuste. Las velocidades de las celdas se modifican hasta minimizar esas diferencias, por lo que el residuo temporal es la variable intermedia entre observación, modelo de referencia e imagen de velocidad. La fuente no entrega el funcional de costo, la parametrización de rayos ni el algoritmo de minimización.
Grupo 3: Grupo 3: Interpretación termo-composicional de anomalías
La velocidad reconstruida se compara con la velocidad del modelo de referencia para obtener una anomalía de velocidad. Una anomalía positiva —velocidad mayor que la referencia— corresponde a material más frío y más denso, ejemplificado por una losa de corteza oceánica subducida. Una anomalía negativa —velocidad menor— corresponde a material más caliente que asciende, ejemplificado por una pluma del manto. La distribución de velocidades también refleja variaciones de composición y del estado sólido o fundido; el storyboard establece estas asociaciones y direcciones, pero no una ley constitutiva cuantitativa que separe temperatura, composición y fase.
Grupo 4: Grupo 4: Tomografía de ondas superficiales
La tomografía de ondas superficiales es especialmente sensible a la estructura de la corteza y de la litosfera superior. La razón física indicada es que las ondas superficiales de período largo penetran mucho menos en el interior profundo que las ondas de cuerpo. Por ello, tipo de onda, período/profundidad de penetración y región de sensibilidad deben mantenerse como etapas separadas. La fuente especifica la comparación cualitativa de penetración y sensibilidad, pero no proporciona kernels de sensibilidad ni una relación cuantitativa período–profundidad.
Grupo 5: Grupo 5: Inversión de forma de onda completa
La inversión de forma de onda completa usa toda la forma de onda sísmica registrada, en lugar de restringirse al tiempo de llegada. Incorpora amplitudes y fases de múltiples tipos de onda simultáneamente, aumentando la cantidad de información utilizada por la inversión. Esa información adicional permite resolver estructuras internas más finas y reduce la ambigüedad característica de una inversión basada únicamente en tiempos de llegada. No se especifican en el storyboard la función de desajuste de formas de onda, el modelo directo ni el procedimiento iterativo de inversión.
Grupo 6: Grupo 6: Tomografía de ruido ambiental
La tomografía de ruido ambiental no requiere terremotos como fuente sísmica. Dos estaciones registran continuamente ruido microsísmico ambiental y sus registros se correlacionan; de esa correlación se extrae información equivalente a la que se obtendría si una estación actuara como fuente y la otra como receptora. La correlación es, por tanto, la variable puente entre registros continuos sin fuente sísmica explícita y la información utilizable para tomografía. El storyboard no especifica la forma matemática de la correlación, el preprocesamiento ni las condiciones necesarias para que la equivalencia fuente–receptor sea válida.
ID:1666
Grupo 1: Grupo 1: Cobertura de rayos y datos sísmicos
Descripción
La reconstrucción tomográfica combina grandes conjuntos de tiempos de viaje o formas de onda completas obtenidos a lo largo de muchos rayos sísmicos. Los rayos atraviesan el interior terrestre en direcciones diferentes y se cruzan, de modo que cada trayectoria aporta una restricción sobre las velocidades atravesadas. El conjunto de trayectorias y observaciones alimenta la reconstrucción tridimensional de la distribución de velocidad. El storyboard establece esta dependencia geométrica y observacional, pero no especifica una función de cobertura, ponderación o resolución espacial.
Pregunta clave: ¿Cómo aportan múltiples trayectorias sísmicas la información necesaria para reconstruir el interior?
La reconstrucción tomográfica combina grandes conjuntos de tiempos de viaje o formas de onda completas obtenidos a lo largo de muchos rayos sísmicos. Los rayos atraviesan el interior terrestre en direcciones diferentes y se cruzan, de modo que cada trayectoria aporta una restricción sobre las velocidades atravesadas. El conjunto de trayectorias y observaciones alimenta la reconstrucción tridimensional de la distribución de velocidad. El storyboard establece esta dependencia geométrica y observacional, pero no especifica una función de cobertura, ponderación o resolución espacial. De forma parecida a como funciona una tomografía médica, la tomografía sísmica combina muchos rayos que atraviesan el interior de la Tierra en distintas direcciones y se cruzan entre sí, para reconstruir la distribución de velocidades que esos rayos atravesaron; esa distribución de velocidades refleja, a su vez, cómo varían la temperatura, la composición y el estado, sólido o fundido, del manto y de la corteza terrestre. La tomografía sísmica es la técnica que permite obtener imágenes tridimensionales de cómo varía la velocidad sísmica dentro del interior terrestre, a partir de grandes conjuntos de datos de tiempos de viaje o de formas de onda completas. La tomografía de tiempo de viaje divide el interior de la Tierra en un conjunto de celdas, y ajusta la velocidad sísmica de cada una de esas celdas hasta minimizar la diferencia entre los tiempos de viaje que realmente se observaron y los tiempos de viaje que un modelo de referencia unidimensional estándar predice para esa misma trayectoria. La tomografía de ruido ambiental, por último, no necesita ningún terremoto como fuente de ondas sísmicas: en su lugar, correlaciona el ruido microsísmico ambiental que dos estaciones sismográficas registran de forma continua, y a partir de esa correlación entre ambas estaciones extrae la misma información que se obtendría si una de esas dos estaciones hubiera actuado como fuente de una onda sísmica real y la otra la hubiera registrado, cerrando así, junto con la tomografía de tiempo de viaje, de ondas superficiales y de forma de onda completa, el conjunto de técnicas con las que la tomografía sísmica reconstruye el interior de la Tierra con el que empezó esta descripción.
ID:3188
Grupo 2: Grupo 2: Tomografía de tiempo de viaje
Descripción
La tomografía de tiempo de viaje divide el interior terrestre en celdas y asigna una velocidad sísmica a cada una. Para una misma trayectoria se compara el tiempo realmente observado con el tiempo predicho por un modelo de referencia unidimensional estándar; la diferencia entre ambos constituye el residuo que guía el ajuste. Las velocidades de las celdas se modifican hasta minimizar esas diferencias, por lo que el residuo temporal es la variable intermedia entre observación, modelo de referencia e imagen de velocidad. La fuente no entrega el funcional de costo, la parametrización de rayos ni el algoritmo de minimización.
Pregunta clave: ¿Cómo se ajustan velocidades celulares a partir de residuos de tiempos de viaje?
La tomografía de tiempo de viaje divide el interior terrestre en celdas y asigna una velocidad sísmica a cada una. Para una misma trayectoria se compara el tiempo realmente observado con el tiempo predicho por un modelo de referencia unidimensional estándar; la diferencia entre ambos constituye el residuo que guía el ajuste. Las velocidades de las celdas se modifican hasta minimizar esas diferencias, por lo que el residuo temporal es la variable intermedia entre observación, modelo de referencia e imagen de velocidad. La tomografía de tiempo de viaje divide el interior de la Tierra en un conjunto de celdas, y ajusta la velocidad sísmica de cada una de esas celdas hasta minimizar la diferencia entre los tiempos de viaje que realmente se observaron y los tiempos de viaje que un modelo de referencia unidimensional estándar predice para esa misma trayectoria. La tomografía sísmica es la técnica que permite obtener imágenes tridimensionales de cómo varía la velocidad sísmica dentro del interior terrestre, a partir de grandes conjuntos de datos de tiempos de viaje o de formas de onda completas. La tomografía de ruido ambiental, por último, no necesita ningún terremoto como fuente de ondas sísmicas: en su lugar, correlaciona el ruido microsísmico ambiental que dos estaciones sismográficas registran de forma continua, y a partir de esa correlación entre ambas estaciones extrae la misma información que se obtendría si una de esas dos estaciones hubiera actuado como fuente de una onda sísmica real y la otra la hubiera registrado, cerrando así, junto con la tomografía de tiempo de viaje, de ondas superficiales y de forma de onda completa, el conjunto de técnicas con las que la tomografía sísmica reconstruye el interior de la Tierra con el que empezó esta descripción. La tomografía de ondas superficiales, a diferencia de la tomografía de tiempo de viaje, es mucho más sensible a la estructura de la corteza y de la litosfera superior, precisamente porque las ondas superficiales de período largo penetran mucho menos hacia el interior profundo de la Tierra que las ondas de cuerpo.
ID:3189
Grupo 3: Grupo 3: Interpretación termo-composicional de anomalías
Descripción
La velocidad reconstruida se compara con la velocidad del modelo de referencia para obtener una anomalía de velocidad. Una anomalía positiva —velocidad mayor que la referencia— corresponde a material más frío y más denso, ejemplificado por una losa de corteza oceánica subducida. Una anomalía negativa —velocidad menor— corresponde a material más caliente que asciende, ejemplificado por una pluma del manto. La distribución de velocidades también refleja variaciones de composición y del estado sólido o fundido; el storyboard establece estas asociaciones y direcciones, pero no una ley constitutiva cuantitativa que separe temperatura, composición y fase.
Pregunta clave: ¿Qué significan físicamente las anomalías positivas y negativas de velocidad?
La velocidad reconstruida se compara con la velocidad del modelo de referencia para obtener una anomalía de velocidad. Una anomalía positiva —velocidad mayor que la referencia— corresponde a material más frío y más denso, ejemplificado por una losa de corteza oceánica subducida. Una anomalía negativa —velocidad menor— corresponde a material más caliente que asciende, ejemplificado por una pluma del manto. La distribución de velocidades también refleja variaciones de composición y del estado sólido o fundido; el storyboard establece estas asociaciones y direcciones, pero no una ley constitutiva cuantitativa que separe temperatura, composición y fase. Cuando la velocidad observada resulta mayor que la velocidad de ese modelo de referencia, esa anomalía positiva corresponde a un material más frío y más denso, como el que forma una losa de corteza oceánica subducida; cuando la velocidad observada resulta menor que la del modelo de referencia, esa anomalía negativa corresponde en cambio a un material más caliente que está ascendiendo, como el que forma una pluma del manto. De forma parecida a como funciona una tomografía médica, la tomografía sísmica combina muchos rayos que atraviesan el interior de la Tierra en distintas direcciones y se cruzan entre sí, para reconstruir la distribución de velocidades que esos rayos atravesaron; esa distribución de velocidades refleja, a su vez, cómo varían la temperatura, la composición y el estado, sólido o fundido, del manto y de la corteza terrestre. La tomografía de tiempo de viaje divide el interior de la Tierra en un conjunto de celdas, y ajusta la velocidad sísmica de cada una de esas celdas hasta minimizar la diferencia entre los tiempos de viaje que realmente se observaron y los tiempos de viaje que un modelo de referencia unidimensional estándar predice para esa misma trayectoria. La tomografía sísmica es la técnica que permite obtener imágenes tridimensionales de cómo varía la velocidad sísmica dentro del interior terrestre, a partir de grandes conjuntos de datos de tiempos de viaje o de formas de onda completas.
ID:3190
Grupo 4: Grupo 4: Tomografía de ondas superficiales
Descripción
La tomografía de ondas superficiales es especialmente sensible a la estructura de la corteza y de la litosfera superior. La razón física indicada es que las ondas superficiales de período largo penetran mucho menos en el interior profundo que las ondas de cuerpo. Por ello, tipo de onda, período/profundidad de penetración y región de sensibilidad deben mantenerse como etapas separadas. La fuente especifica la comparación cualitativa de penetración y sensibilidad, pero no proporciona kernels de sensibilidad ni una relación cuantitativa período–profundidad.
Pregunta clave: ¿Por qué las ondas superficiales resuelven preferentemente corteza y litosfera superior?
La tomografía de ondas superficiales es especialmente sensible a la estructura de la corteza y de la litosfera superior. La razón física indicada es que las ondas superficiales de período largo penetran mucho menos en el interior profundo que las ondas de cuerpo. Por ello, tipo de onda, período/profundidad de penetración y región de sensibilidad deben mantenerse como etapas separadas. La tomografía de ondas superficiales, a diferencia de la tomografía de tiempo de viaje, es mucho más sensible a la estructura de la corteza y de la litosfera superior, precisamente porque las ondas superficiales de período largo penetran mucho menos hacia el interior profundo de la Tierra que las ondas de cuerpo. La tomografía de ruido ambiental, por último, no necesita ningún terremoto como fuente de ondas sísmicas: en su lugar, correlaciona el ruido microsísmico ambiental que dos estaciones sismográficas registran de forma continua, y a partir de esa correlación entre ambas estaciones extrae la misma información que se obtendría si una de esas dos estaciones hubiera actuado como fuente de una onda sísmica real y la otra la hubiera registrado, cerrando así, junto con la tomografía de tiempo de viaje, de ondas superficiales y de forma de onda completa, el conjunto de técnicas con las que la tomografía sísmica reconstruye el interior de la Tierra con el que empezó esta descripción. De forma parecida a como funciona una tomografía médica, la tomografía sísmica combina muchos rayos que atraviesan el interior de la Tierra en distintas direcciones y se cruzan entre sí, para reconstruir la distribución de velocidades que esos rayos atravesaron; esa distribución de velocidades refleja, a su vez, cómo varían la temperatura, la composición y el estado, sólido o fundido, del manto y de la corteza terrestre.
ID:3191
Grupo 5: Grupo 5: Inversión de forma de onda completa
Descripción
La inversión de forma de onda completa usa toda la forma de onda sísmica registrada, en lugar de restringirse al tiempo de llegada. Incorpora amplitudes y fases de múltiples tipos de onda simultáneamente, aumentando la cantidad de información utilizada por la inversión. Esa información adicional permite resolver estructuras internas más finas y reduce la ambigüedad característica de una inversión basada únicamente en tiempos de llegada. No se especifican en el storyboard la función de desajuste de formas de onda, el modelo directo ni el procedimiento iterativo de inversión.
Pregunta clave: ¿Cómo aumenta la resolución al usar la forma de onda completa en vez de solo llegadas?
La inversión de forma de onda completa usa toda la forma de onda sísmica registrada, en lugar de restringirse al tiempo de llegada. Incorpora amplitudes y fases de múltiples tipos de onda simultáneamente, aumentando la cantidad de información utilizada por la inversión. Esa información adicional permite resolver estructuras internas más finas y reduce la ambigüedad característica de una inversión basada únicamente en tiempos de llegada. La inversión de forma de onda completa es la generación más avanzada de tomografía sísmica disponible hoy: en lugar de usar solo el tiempo de llegada de cada onda, esta técnica aprovecha toda la forma de onda sísmica registrada, incluyendo las amplitudes y las fases de múltiples tipos de onda a la vez. Al aprovechar toda esa información adicional, la inversión de forma de onda completa permite resolver estructuras internas mucho más finas que las técnicas anteriores, y reduce la ambigüedad que suele afectar a una inversión sísmica basada únicamente en tiempos de llegada. La tomografía de ruido ambiental, por último, no necesita ningún terremoto como fuente de ondas sísmicas: en su lugar, correlaciona el ruido microsísmico ambiental que dos estaciones sismográficas registran de forma continua, y a partir de esa correlación entre ambas estaciones extrae la misma información que se obtendría si una de esas dos estaciones hubiera actuado como fuente de una onda sísmica real y la otra la hubiera registrado, cerrando así, junto con la tomografía de tiempo de viaje, de ondas superficiales y de forma de onda completa, el conjunto de técnicas con las que la tomografía sísmica reconstruye el interior de la Tierra con el que empezó esta descripción. La tomografía sísmica es la técnica que permite obtener imágenes tridimensionales de cómo varía la velocidad sísmica dentro del interior terrestre, a partir de grandes conjuntos de datos de tiempos de viaje o de formas de onda completas.
ID:3192
Grupo 6: Grupo 6: Tomografía de ruido ambiental
Descripción
La tomografía de ruido ambiental no requiere terremotos como fuente sísmica. Dos estaciones registran continuamente ruido microsísmico ambiental y sus registros se correlacionan; de esa correlación se extrae información equivalente a la que se obtendría si una estación actuara como fuente y la otra como receptora. La correlación es, por tanto, la variable puente entre registros continuos sin fuente sísmica explícita y la información utilizable para tomografía. El storyboard no especifica la forma matemática de la correlación, el preprocesamiento ni las condiciones necesarias para que la equivalencia fuente–receptor sea válida.
Pregunta clave: ¿Cómo se obtiene información tomográfica sin terremotos mediante correlación entre estaciones?
La tomografía de ruido ambiental no requiere terremotos como fuente sísmica. Dos estaciones registran continuamente ruido microsísmico ambiental y sus registros se correlacionan; de esa correlación se extrae información equivalente a la que se obtendría si una estación actuara como fuente y la otra como receptora. La correlación es, por tanto, la variable puente entre registros continuos sin fuente sísmica explícita y la información utilizable para tomografía. La tomografía de ruido ambiental, por último, no necesita ningún terremoto como fuente de ondas sísmicas: en su lugar, correlaciona el ruido microsísmico ambiental que dos estaciones sismográficas registran de forma continua, y a partir de esa correlación entre ambas estaciones extrae la misma información que se obtendría si una de esas dos estaciones hubiera actuado como fuente de una onda sísmica real y la otra la hubiera registrado, cerrando así, junto con la tomografía de tiempo de viaje, de ondas superficiales y de forma de onda completa, el conjunto de técnicas con las que la tomografía sísmica reconstruye el interior de la Tierra con el que empezó esta descripción. De forma parecida a como funciona una tomografía médica, la tomografía sísmica combina muchos rayos que atraviesan el interior de la Tierra en distintas direcciones y se cruzan entre sí, para reconstruir la distribución de velocidades que esos rayos atravesaron; esa distribución de velocidades refleja, a su vez, cómo varían la temperatura, la composición y el estado, sólido o fundido, del manto y de la corteza terrestre. Al aprovechar toda esa información adicional, la inversión de forma de onda completa permite resolver estructuras internas mucho más finas que las técnicas anteriores, y reduce la ambigüedad que suele afectar a una inversión sísmica basada únicamente en tiempos de llegada. La tomografía sísmica es la técnica que permite obtener imágenes tridimensionales de cómo varía la velocidad sísmica dentro del interior terrestre, a partir de grandes conjuntos de datos de tiempos de viaje o de formas de onda completas.
ID:3193