TRABAJO ESPECIAL DE GRADObibliogeo.ing.ucv.ve/DB/bfiegucv/EDOCS/SRed/2015/11/T... · 2015-11-30 ·...

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA CORTICAL DEL PERFIL DE SÍSMICA

DE GRAN ÁNGULO “ANDES SUR”, SEGMENTO MACHIQUES-EL VIGÍA.

Presentado ante la ilustre

Universidad Central de Venezuela

por la Br. Montilla R, Loveida C.

para optar al título de

Ingeniera Geofísica

Caracas, noviembre de 2015

TRABAJO ESPCIAL DE GRADO


DE GRAN ÁNGULO “ANDES SUR”, SEGMENTO MACHIQUES EL VIGÍA

TUTOR ACADÉMICO: Prof. Michael Schmitz

TUTOR INDUSTRIAL: Ing. Jesús Ávila

Presentado ante la ilustre

Universidad Central de Venezuela

por la Br. Montilla R., Loveida C.

para optar al título de

Ingeniera Geofísica

Caracas, noviembre de 2015

iv

DEDICATORIA

Dedicado a mi Dios celestial

A mis padres, Ivor Montilla y Ana Rivero por apoyarme.

A mi esposo, Edgar Dávila, gracias por tu constante apoyo y amor incondicional

A mi hija Ana Isabel, por darme la fuerza necesaria y regalarme miradas llenas

de ternura, te amo hija.

v

AGRADECIMIENTOS

Primeramente agradezco a mi Dios por darme la fuerza y ayudarme en todos los

pasos a seguir para lograr esta meta. Por nunca abandonarme en los momentos

difíciles de mi vida,

A mi universidad, la casa que vence las sombras, la que me enseño a ser constante y

perseverante, gracias dio a mi querida Universidad Central de Venezuela.

Mi tutor académico Michael Schmitz y mi tutor industrial Jesús Ávila, gracias por su

apoyo, consejos y tutorías; las cuales me llevaron a culminar mi trabajo especial de

grado.

A todos los profesores de la UCV por ser los pilares en mi formación académica. En

especial al profesor Mariano Arnaiz por su paciencia y buena disposición de crear y

mejorar el programa empleado en el desarrollo de este trabajo.

A mis padres, le doy gracias DIOS por darme estos seres tan especiales que han

hecho de mi vida especial, por brindarme tanto apoyo, amor, consejos y regaños, los

amo. A mis hermanos (Leonor, Leosmede y Leonel), los mejores hermanos del

mundo, sin ellos mi vida niñez fuese sido aburrida. A mi abuelita Socorro, mi Dios te

llene de salud para tenerte con nosotros más tiempo.

A mí querido tío Ecolastico, por tus consejos, cariño y confianza te amo, a su esposa

mi segunda madre Berta (La Negra) mil gracias.

Al hombre que amo, el que ha luchado a mi lado en las buenas y malas, una de las

personas más especiales en mi vida y padre de mi hija, Edgar Dávila.

Mi compañera de lucha y lágrimas, Lisfer. Gracias por estar siempre dispuesta

ayudarme día, mañana y noche-madrugada.

vi

A mi suegra Isabel Santiago (Chavela) por su incondicional apoyo y cariño. A la Sra.

Marlene Q.D.E.P, donde quiera que este mil gracias por su apoyo en todo los

sentidos.

A mis amigos, Jesús Garcia y Viviana Bermúdez los cuales conocí desde el primer

día de clase, son muy especiales, gracias por su amistad incondicional, son excelentes

personal.

A mí querida amiga Obdulis Hermoso, persona única y especial gracias por estar

siempre dispuesta a ayudarme.

Gracias a todos.

vii

Montilla R., Loveida C.


DE GRAN ÁNGULO “ANDES SUR”, SEGMENTOMACHIQUES EL VIGÍA.

Tutor Académico: Prof. Michael Schmitz,tutor industrial: Ing. Jesús Ávila

Tesis. Caracas, U.C.V. Facultad de Ingeniería. Escuela de Geología, Minas y

Geofísica. 2015, 85 pp.

Palabras claves: GIAME (Geociencia Integral de Los Andes de Mérida), Perfil Andes Sur y Reflexión, refracción sísmica, espesor cortical

RESUMEN

El presente trabajo de grado está enmarcado dentro proyecto de Geociencia Integral

de Los Andes de Mérida (GIAME), en el cual se obtuvo un modelo de la estructura

cortical del perfil Andes Sur y Reflexión segmento Machiques-El Vigía, a partir del

modelado de ondas sísmicas. Para la adquisición de los datos se utilizó sismógrafos

independientes (TEXAN) a lo largo de los perfiles de interés. Se llevó a cabo una

secuencia de procesamiento de los datos que incluyó la elaboración de las secciones

sísmicas correspondientes a cada disparo mediante la incorporación de la geometría

de las trazas, se generaron secciones sísmicas con velocidad de reducción de 6 km/s,

8 km/s y 3.46 km/s, a las mismas se le aplicó un filtro pasa-banda. En el perfil Andes

Sur se identificaron las fases Pg y PmP en todas las secciones. En algunas secciones

pertenecientes al perfil reflexión no se identificó la fase PmP. Con el modelo

generado en RAYINVR se pudo estimar el espesor y las velocidades promedio de las

principales estructuras. Se hace distinción entre sedimentos consolidados y no

consolidados, la velocidad para los sedimentos no consolidados fue de 2,8 km/s con

una profundidad de 2,35 km desde la superficie hasta el tope de la capa; sedimentos

consolidados 5,6 km/s para una profundidad de 9,80 km hasta la base, la corteza

inferior 7,2 km/s. La profundidad de Moho oscila entre 41 – 52 km, destacando los

mayores valores al noroeste del perfil. La profundidad para el depocentro de la

cuenca de Maracaibo se estimó a los 9,8 km y para la cuenca Barinas-Apure de 5 km.

viii

ÍNDICE

Página

CAPÍTULO I ....................................................................................................... 1

INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 1

1.1 Planteamiento del problema ......................................................................... 1

1.2 Objetivos ..................................................................................................... 4

1.2.1 Objetivo general ............................................................................................... 4

1.2.2 Objetivos específicos ........................................................................................ 4

1.3 Ubicación del área de estudio ....................................................................... 4

1.4 Antecedentes ................................................................................................ 6

CAPÍTULO II ....................................................................................................... 11

MARCO GEOLÓGICO ...................................................................................... 11

2.1 Cuenca de Maracaibo ................................................................................. 11

2.1.1 Evolución de la cuenca del lago de Maracaibo................................................ 12

2.1.2 Estratigrafía de la cuenca de Maracaibo .......................................................... 13

2.2 Los Andes de Mérida ................................................................................. 13

2.3 Falla de Boconó ......................................................................................... 16

2.4 Cuenca Barinas-Apure ............................................................................... 17

CAPÍTULO III ..................................................................................................... 19

MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 19

2.1 Estructura interna de la Tierra .................................................................... 19

3.2 Sísmica de refracción ................................................................................. 21

3.3 Sección sísmica en tiempo reducido ........................................................... 25

3.4 Correlación de fase y grupo ........................................................................ 25

3.5 Fases sísmicas ............................................................................................ 26

Figura 16. Representación gráfica de las principales fases en sísmica de

refracción. Con tiempo de reducción de 6 km/s. ............................................... 27

3.6 Fórmulas de cálculos aproximados ............................................................ 27

3.7 Principio del método del trazado de rayo .................................................... 28

3.7.1 Modelado directo ........................................................................................... 28

3.7.2 Trazado de rayos ............................................................................................ 29

ix

3.7.3 Parámetros del modelo .................................................................................. 29

CAPÍTULO IV ...................................................................................................... 31

MARCO METODOLÓGICO .............................................................................. 31

4.1 Adquisición ................................................................................................ 31

4.1.1 Organización en campo .................................................................................. 31

4.1.2 Fuente ............................................................................................................ 32

4.1.3 Receptores ..................................................................................................... 33

4.1.4 Parámetros de adquisición .............................................................................. 34

4.2 Procesamiento de los datos sísmicos .......................................................... 34

4.2.1 Organización de las planillas de campo .......................................................... 34

4.2.2 Conversión de datos a formato .SEGY ........................................................... 35

4.2.3 Inclusión de la geometría ................................................................................ 35

4.2.4 Ilustración de las secciones sísmicas ............................................................... 36

4.3 Modelado por medio de trazado de rayos ................................................... 37

CAPÍTULO V ....................................................................................................... 39

RESULTADOS ................................................................................................... 39

5.1 Análisis de las secciones sísmicas .............................................................. 39

5.1.1 Sección Santa Barbara del Zulia ..................................................................... 41

5.1.2 Sección San Pedro del Zulia ........................................................................... 42

5.1.3 Sección El Vigía............................................................................................. 44

5.2 Analisis de las secciones del Perfil Reflexión ............................................. 45

5.2.1 Sección Refl-27 .............................................................................................. 46

5.2.2 Sección Refl-26 .............................................................................................. 48

5.2.3 Sección Refl-24 ............................................................................................. 49

5.2.4 Sección Refl 16 y 13 ...................................................................................... 50

5.3 Modelo de sísmica de gran ángulo perfil Andes Sur y Reflexión ............... 53

5.4 Correlación de los resultados obtenidos con otros estudios en la zona ........ 60

CAPÍTULO VI ...................................................................................................... 63

x

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................ 63

Conclusiones ....................................................................................................... 63

Recomendaciones ................................................................................................ 63

REFERENCIAS ............................................................................................... 63

APÉNDICE ........................................................................................................ 63

xi

ÍNDICE DE FÍGURAS

Página

Figura 1. Ubicación de los perfiles sísmicos realizados en Venezuela........................ 2

Figura 2. Perfiles símicos propuestos del proyecto GIAME ....................................... 3

Figura 3. Ubicación geográfica del área de estudio, perfil Andes Sur y Reflexión. .... 5

Figura 4. Ubicación del perfil sísmico perteneciente al proyecto COLM……….........6

Figura 5. Modelo de velocidad del Proyecto COLM. ................................................. 7

Figura 6. Modelo gravimétrico estructural. En el occidente de Venezuela se observan

las profundidades de las discontinuidades pertenecientes al transepto Sierra de Perijá

hasta el graben de Mantecal .................................................................................... 10

Figura 7. Corte estructural NW-SE a través de la cuenca de Maracaibo, desde la

serranía de Perijá hasta Los Andes de Mérida.......................................................... 12

Figura 8. Modelos propuestos de la estructura de Los Andes de Mérida. ................. 15

Figura 9. Sistema de falla en el noroccidente del país, y los alrededores de Los Andes

de Mérida... ............................................................................................................. 17

Figura 10. Cuencas petrolíferas de Venezuela y límites de la cuenca Barinas-Apure..

............................................................................................................................... 18

Figura 11. Estructura interna de la tierra.. ................................................................ 20

Figura 12. Ley de Snell aplicada a un rayo incidente sobre una interfase ................. 23

Figura 13. Esquema de la emisión y recepción de los rayos de la onda directa. ........ 23

Figura 14. Trayectoria de la onada reflejada. ........................................................... 24

Figura 15. Trayectoria de la onda refractada. ........................................................... 24

Figura 16. Representación gráfica de las principales fases en sísmica de refracción.

Con tiempo de reducción de 6 km/s. ........................................................................ 27

Figura 17. Esquema de trazado de rayo para una refracción en un modelo formado

por 5 capas. ............................................................................................................. 29

Figura 18. Parametrización de un modelo de velocidad con un enfoque “a través y

hacia abajo” de este.. ............................................................................................... 30

Figura 19. Fuente utilizada en los disparos, ANFO y Pentolita ................................ 33

xii

Figura 20. Sismógrafo independiente (TEXAN). ...................................................... 33

Figura 21. Secuencia de procesamiento usando el seisplot (Matlab). ....................... 37

Figura 22. Ubicación de los receptores y disparos de interés en el perfil Andes Sur.

Las líneas negras representan el sistema de fallas cuaternarias de Venezuela ........... 40

Figura 23. Sección Santa Bárbara del Zulia; línea roja fase Pg, línea azul fase PmP. 41

Figura 24. Sección San Pedro del Zulia; línea roja fase Pg, línea azul fase PmP. ..... 43

Figura 25. Sección El Vigía, línea roja fase Pg, línea azul fase PmP ........................ 45

Figura 26. Ubicación de los receptores y disparos en el perfil de Reflexión. Líneas

negras representación del sistema de fallas cuaternarias .......................................... 46

Figura 27. Sección Refl-27; línea roja fase Pg, línea azul fase PmP. ........................ 47



Figura 30. Sección Refl-16 y 13. Línea roja fase Pg. ............................................... 52

Figura 31. Perfil de elevación del perfil Andes Sur. ................................................. 53

Figura 32. Modelo de trazado de rayo del perfil Andes Sur. Tiempos calculados con

Rayinvr: cuadros negros. Tiempos obtenidos en la interpretación de las secciones:

segmentos de líneas. Pg-sedimentaria: amarillo; Pg-cristalina: rojo; Pmp: azul ....... 55

Figura 33. Modelo de velocidad del perfil Andes Sur. Segmento Santa Bárbara del

Zulia-El Vigía. ........................................................................................................ 56

Figura 34. Modelo de trazado de rayos del perfil Reflexión. Tiempos calculados con

Rayinvr: cuadros negros. Tiempos obtenidos en la interpretación de las secciones:

segmentos de líneas. Pg-sedimentaria: amarillo; Pg-cristalina: rojo; Pmp: azul........ 58

Figura 35. Modelo de velocidad del perfil Andes Sur. Segmento Santa Bárbara del

Zulia el Vigía. ......................................................................................................... 59

Figura 36. Mapa de profundidades corticales de los Andes de Mérida. .................... 62

xiii

ÍNDICE DE TABLAS

Página

Tabla 1. Profundidades de las discontinuidades presentes en la zona de Barinas ........ 9

Tabla 2. Tipo de correlación usada para identificar fases sísmicas. .......................... 26

Tabla 3. Logística usada en campo para la instalación y grabación. ......................... 32

Tabla 4. Resumen de los parámetros de adquisición en campo. ............................... 34

Tabla 5. Descripción detallada de las fases observadas en la seccion Santa Bárbara. 42

Tabla 6. Descripción detallada de las fases observadas en la sección San Pedro. ..... 43

Tabla 7. Descripción detallada de las fases observadas en la sección El Vigía ......... 44

Tabla 8. Descripción detallada de las fases observadas en la sección Refl-27. ......... 47

Tabla 9. Alcanse de la sección Refl-26. ................................................................... 49

Tabla 10. Alcance de la sección Refl-24 .................................................................. 50

Tabla 11. Profundidad estimada para cada una de las estructuras. ............................ 60

1

CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

1.1 Planteamiento del problema

La evolución tectónica del Caribe ha sido motivo de muchos estudios, tanto

geológicos como geofísicos, debido a su complejidad estructural y a la gran cantidad

de incógnitas existentes sobre su origen. Se trata de una zona de deformación activa,

la cual es consecuencia de la interacción de la placa Caribe con la placa

Suramericana. La colisión entre dichas placas ha traído como consecuencia el

levantamiento de Los Andes de Mérida, la cuenca de Maracaibo, la cuenca Barinas-

Apure y al sistema de falla de Boconó (Audemard y Audemard, 2002). En los últimos

años han surgido diferentes modelos que tratan de explicar el origen, evolución y las

estructuras corticales presentes en Los Andes Venezolanos; estos se basan

principalmente en si el cinturón de Los Andes es simétrico o asimétrico. Si se

interpretan Los Andes de Mérida como un cinturón simétrico, se supone que se formó

como una estructura geológica en flor positiva o como el resultado de una subducción

de bajo ángulo. Se considera un orógeno asimétrico, se pudo haber formado en

respuesta a la subducción continental ya sea en dirección noroeste como en dirección

sureste (Monod et al., 2010).

La Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas (FUNVISIS)

conjuntamente con otras instituciones (USB, UCV, ULA, PDVSA) ha realizado

diversos proyectos que se basan en estudiar el espesor cortical, la estructura cortical y

la discontinuidad de Mohorovičić. Entre estos proyectos se destacan:

Estudio Cortical de la Costa del Lago de Maracaibo (COLM; Gajardo et al.,

1986), Estudio de la Estructura Cortical del Escudo de Guyana (ECOGUAY;

Schmitz et al., 2002), Estudio Cortical de la Cuenca Oriental (ECCO; Schmitz

et al., 2005), proyecto en el Mar Caribe frente a las costas venezolanas (Mar

y Tierra; Guédez, 2003), Geodinámica Reciente del Límite Norte de la Placa

Sudamericana (GEODINOS; Schmitz et al., 2008) y Broadb and Ocean-Land

2

Investigations of Venezuela and the Antilles Arc Región (BOLIVAR; Schmitz

et al., 2008) (figura 1).

Figura 1. Ubicación de los perfiles sísmicos realizados en Venezuela (tomado de Schmitz et

al., 2008).

Gracias a estas investigaciones se tienen modelos sísmicos donde se puede visualizar

las estructuras corticales del centro-occidente del país; en Los Andes de Mérida

existen interrogantes sobre las estructuras profundas presentes. Por tal motivo se

desarrolló el proyecto de Geociencia Integral de los Andes de Mérida (GIAME), que

permitirá estudiar la dinámica externa e interna de los Andes venezolanos, para

obtener un modelo geotectónico de Los Andes de Mérida. Este proyecto está liderado

por (FUNVISIS) con el apoyo de otras instituciones (UCV, ULA, PDVSA),

financiado con recursos del Fondo Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación

(FONACIT) y de Petróleos de Venezuela, S.A. (PDVSA). Para ello se cuenta con

3

cuatro perfiles de sísmica de refracción de gran ángulo, estos se dividen en Andes

Norte, Andes Central, Andes Sur, Burro Negro, así como un perfil adicional Perfil

Reflexión (figura 2).

Figura 2. Perfiles símicos propuestos del proyecto GIAME

En la siguiente investigación se realizará el análisis de las estructuras corticales

presentes en el perfil Andes Sur (segmento Machiques-El Vigía) y perfil Reflexión,

por medio del modelo de velocidad, enfocado en el análisis de las ondas sísmicas en

la capa sedimentaria.

4

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo general

Analizar las estructuras corticales del perfil Andes Sur, segmento Machiques-El Vigía

y perfil Reflexión a partir del modelado de velocidades de ondas sísmicas.

1.2.2 Objetivos específicos

Participar en la adquisición de los datos de sísmica de gran ángulo del

proyecto GIAME.

Generar las secciones sísmicas para cada uno de los disparos.

Identificar las principales fases corticales que se observen en las secciones

sísmicas.

Definir detalladamente la distribución de velocidades y el espesor cortical en

la zona perteneciente al área de estudio.

Analizar la distribución de velocidades de las ondas sísmicas y el espesor

cortical que se obtengan de la generación del modelo bidimensional aplicando

la técnica del trazado de rayos en el perfil de estudio.

1.3 Ubicación del área de estudio

Los perfiles sísmicos a estudiar se encuentran ubicados en la zona occidental de

Venezuela. El perfil Andes Sur inicia al norte del estado Zulia, atraviesa los estados

Mérida, Barinas y finaliza en el estado Apure, abarcando una longitud de498 km

aproximadamente. Por su parte el perfil Reflexión inicia al sur del estado Zulia cruza

el estado Mérida y finaliza en estado Barinas, con longitud de 260 km

aproximadamente (figura 3).

5

Figura 3. Ubicación geográfica del área de estudio, perfil Andes Sur y Reflexión.

6

1.4 Antecedentes

En Venezuela se han desarrollado grandes proyectos de sísmica de refracción

profunda, con el objetivo de conocer las estructuras y el espesor cortical del área

donde se ubican dichos perfiles (figura 1). Dentro de estos proyectos se encuentran:

Estudio Cortical de la cuenca Oriental del Lago de Maracaibo (figura 4). (COLM;

Gajardo et al., 1986). Este proyecto obtuvo resultados significativos y podrían

correlacionar con los obtenidos en la presente investigación. COLM fue uno de los

primeros proyectos en realizarse en Venezuela. Se llevó a cabo en el año de 1984,

levantando dos perfiles, uno con dirección noroeste-sureste que atravesó parte de los

estados Zulia, Lara y Trujillo, y un segundo perfil en dirección este-oeste. En el perfil

noroeste-sureste los disparos realizados se llamaron Butaque, Alta Gracia y Misoa

cada uno correspondiendo a la ubicación del mismo. Como fuente de energía se

detonaron cargas explosivas entre 500 kg y 1000 kg en pozos que alcanzaron los 100

m de profundidad. El espaciamiento entre receptores fue de 2,5 km permitiendo

detectar una señal a distancia fuente-receptor de 170 km (Gajardo et al., 1986).

Figura 4. Ubicación del perfil sísmico perteneciente al proyecto COLM. (Castejon et al.,

1986 en Guédez, 2003).

7

Como parte de esta investigación se obtuvo un modelo que abarca dos capas

sedimentarias, la primera presentó una velocidad sísmica promedio de 3,46 km/s y un

espesor de 4 km, por su parte la segunda capa presentó una velocidad promedio de

5,3 km/s con una profundidad que varía entre 3-10 km, la discontinuidad de

Mohorovičić se encontró a 43 km de profundidad hacia el sureste del perfil

disminuyendo la misma hacia el noroeste. El manto superior presentó una velocidad

de 8,2 km/s (Castejón et al., 1986; Gajardo et al., 1986 y Rivas et al., 1988).

Guédez (2003), realizó la reinterpretación de los datos obtenidos en este proyecto. El

cambio más significativo que llegó a observar fue las llegadas reflejadas en la

discontinuidad de Mohorovičić; observó las ondas reflejadas en el límite corteza-

manto a 43 km al sureste perdiendo profundidad al noroeste hasta ubicarse en 42 km

(figura 5).

Figura 5. Modelo de velocidad del Proyecto COLM (tomado de Guédez, 2003).

8

Cedeño (2011) desarrolló un modelo gravimétrico con información geofísica y

geológica, con una longitud aproximadamente de 576,84 km, abarcando los estados

Barinas, Mérida y Zulia en Venezuela y en Colombia el Departamento de Santa

Marta. Como resultados obtuvo la profundidad de las discontinuidades corticales, las

cuales se presentaron con un rango de variación de 35 a 40 km para la discontinuidad

de Mohorovičić y entre 15 y 20 km de profundidad para la de discontinuidad de

Conrad. Esta configuración se logró obtener con valores fijos de densidad: en el

manto 3,3 g/cm3, en la corteza superior de 2,85 g/cm

3y en las inferior de 2,75 g/cm

3.

En los modelos obtenidos se pudo identificar una posible subducción tipo A con un

ángulo de buzamiento aproximado de 20° de la placa Caribe bajo la placa

Suramericana, con una posible componente de transcurrencia (Cedeño, 2011).

En el marco del proyecto GIAME, Pérez (2014) caracterizó las interfases con alto

contraste de densidad en el subsuelo de la cordillera de Los Andes, sobre el perfil

Andes Sur. Como resultado se estimó las profundidades de las interfases, las cuales

varían para la corteza superior entre 18-20 km, para el basamento andino 8-10 km y

para bloques montañosos y formaciones sedimentarias 3-5 km.

Gil (2014), con datos gravimétricos e información de pozo, pudo estimar cuatro

discontinuidades, dos profundas relacionadas a las discontinuidades de Mohorovičić y

de Conrad, con profundidades promedios entre 30,13 km y 14,74 km,

respectivamente. Dos someras: una relacionada a una discontinuidad intra-Paleozoica

con profundidades que varían desde 5,37 a 2,16 km; y la segunda referida al tope Pre-

Cretácico, con profundidades que oscilan entre 3,23 km hasta 0,93 km, delimitando la

geometría del depocentro para la cuenca Barinas-Apure, estos valores se pueden

observar en la tabla 1.

9

Tabla 1. Profundidades de las discontinuidades presentes en la zona de Barinas

(Tomado de Gil, 2014).

Llanos Centro Occidentales

Discontinuidad Profundidad (km)

Mohorovičić 30,13

Conrad 14,74

Interface intra-basamento 5,123

Tope Pre-Cretácico 2,605

Numerosas investigaciones previas se han realizado en la zona, las cuales han

derivado en importantes conclusiones del sistema montañoso de los Andes de Mérida

y sus cuencas adyacentes. Duerto et al., (2006), utilizaron datos de sísmica de

reflexión conjuntamente con mapas geológicos y datos de pozos de la zona frontal

montañosa, propusieron diferentes modelos estructurales sobre la evolución del

Paleógeno-Neógeno. Plantearon un estilo de deformación emergente coherente con la

inversión del rift del Jurásico. Los resultados obtenidos son similares a los de

Audemard y Audemard (2002).

Por su parte Arnaíz et al., (2011), con datos gravimétricos, de pozos y de sismicidad

concluyeron que:

La flexión en la cuenca de Barinas-Apure es generada principalmente por la

carga andina.

La flexión en el Bloque de Maracaibo no está controlada únicamente por Los

Andes de Mérida, sino también por la distribución de otras cargas.

El espesor cortical estimado para la placa Suramericana es de 40 km y el del

bloque de Maracaibo de 36 km; el espesor elástico estimado para la placa

Suramericana es de 24 km y el del bloque de Maracaibo de 16 km.

La discontinuidad corteza superior corteza inferior se encuentra alrededor de

19 km de profundidad.

El contacto entre ambas placas se asemeja una subducción tipo A con

dirección noroeste, donde el bloque de Maracaibo suprayace a la placa

10

Suramericana, aunque la existencia y polaridad de ésta aún se desconoce

(figura 6).

Figura 6. Modelo gravimétrico estructural. En el occidente de Venezuela se observan las

profundidades de las discontinuidades pertenecientes al transepto Sierra de Perijá hasta el

graben de Mantecal (Arnaíz et al., 2011).

11

CAPÍTULO II

MARCO GEOLÓGICO

El noroccidente de Venezuela se encuentra marcado por grandes movimientos

tectónicos causado por la interacción entre la placa Caribe y la placa Suraméricana,

dichos movimientos han generado elementos estructurales que permiten caracterizar

esta zona como una de las más complejas desde el punto de vista geotectónico. Pérez

et al., (2001), exponen que la placa Caribe se mueve al este respecto a la placa

Suramericana. Parte del movimiento presente en el noroccidente de Venezuela es

distribuido por el sistema de fallas Oca-Ancón, Boconó, San Sebastián, El Pilar y

fallas menores asociadas a las anteriores. La colisión entre dichas placas ha traído

como consecuencia el levantamiento de Los Andes de Mérida (Audemard y

Audemard, 2002).

2.1 Cuenca de Maracaibo

La cuenca de Maracaibo se considera una cuenca antepaís, la misma está situada al

noreste de Venezuela, cubriendo un área total de 52.000 𝑘𝑚2 , corresponde en su

mayor parte el estado Zuliay extensiones menores de los estado Táchira, Mérida y

Trujillo. La cuenca de Maracaibo está enmarcada por tres alineamientos orogénicos

mayores, los cuales son: la sierra de Perijá al oeste, Los Andes de Mérida al sureste y

la serranía de Trujillo al este, al norte con el sistema de falla de Oca-Ancón la cual

constituye el límite septentrional de la cuenca de Maracaibo (González de Juana., et

al, 1980).

Diversos autores han planteado distintos modelos para explicar el origen y evolución

de la placa Caribe, y su influencia sobre la zona norte de Sudamérica. Todos los

modelos de evolución de la tectónica del norte de Venezuela tienen en común que se

inicia con la apertura continental durante el Jurásico, la generación de la placa Proto-

caribe y sus márgenes pasivos en Norte y Sudamérica, los cuales alcanzaron su

máximo desarrollo durante el Cretácico (González de Juana et al., 1980).

12

2.1.1 Evolución de la cuenca del lago de Maracaibo

La evolución de la cuenca del lago de Maracaibo ha sido bastante compleja a lo largo

del tiempo geológico debido a una serie de trasgresiones y regresiones marinas que

fueron determinantes para la sedimentación, tanto de rocas madres generadoras de

hidrocarburos como de reservorios adecuados para almacenarlos.

Talukdar y Marcano (1994), resumen la evolución de esta cuenca en tres momentos

de importante deformación, entre el Cretácico y Paleoceno; donde resaltan el

levantamiento de Los Andes y de Perijá, iniciando así la formación de trampas para

hidrocarburo. Durante el Eoceno y Oligoceno se relaciona con compresiones del

noreste contra el noroeste de Suramérica, y hay evidencia de inversión estructural.

Por último, desde el Mioceno al Plioceno existe una intensa deformación, pliegues,

fallas y transpresióna lo largo de la falla de Boconó, causando la elevación de los

Andes (figura 7).

Figura 7. Corte estructural NW-SE a través de la cuenca de Maracaibo, desde la serranía de Perijá hasta Los Andes de Mérida (Yoris y Ostos, 1997).

13

2.1.2 Estratigrafía de la cuenca de Maracaibo

Los sedimentos que conforman la cuenca de Maracaibo alcanzan un volumen de

aproximadamente 250.000 km2, estos sedimentos fueron depositados en un rango de

edades que van desde el Jurásico hasta el Holoceno. Más sin embargo, durante el

Cenozoico es cuando la cuenca recibe el mayor volumen de sedimentos (González de

Juana et al., 1980).

El basamento de la cuenca de Maracaibo está constituido por metasedimentos de la

formación Mucuchachí y equivalente a edad Pensilvaniense constituida por rocas

ígneas y metamórficas, y además de las capas rojas de la Formación La Quinta de

edad Jurásico.

En el Jurásico, los sedimentos fueron depositados sobre una plataforma estable,

donde la sedimentación estaba controlada por la subsidencia de la cuenca, por la

carga sedimentaria y por los cambios estáticos (González de Juana et al., 1980).

La profundidad de la cuenca de Maracaibo es aproximadamente 10 km, realizando

una comparación con la cuenca Barinas-Apure, que alcanza 5 km aproximadamente,

da evidencia que el bloque triangular posee un espesor elástico considerablemente

menor al de la placa Suramericana. Sumándole la existencia de una posible

distribución asimétrica de la carga que representan Los Andes de Mérida y las

diferentes edades y densidades de ambas cortezas (Audemard y Audemard, 2002).

2.2 Los Andes de Mérida

Los Andes venezolanos, localizados en la parte noreste de Suramérica constituyen

una cadena montañosa de 400 y 100 km de longitud, alcanzando alturas hasta de 5000

m en su parte central. Se encuentra limitado en el flanco norandino por la cuenca de

Maracaibo y en el flanco surandino por los llanos y la cuenca Barinas-Apure. Esta

cordillera comenzó su levantamiento durante el Mioceno, definiendo la configuración

tectónica andina como resultado de la convergencia oblicua relativa entre dos bloques

continentales: el Bloque de Maracaibo y el Escudo de Guayana, condujo al

almacenamiento de depósitos molásicos a lo largo de los flancos meridional y

14

septentrional de Los Andes de Mérida, nombrados como formaciones Parángula e

Isnotú (Audemard y Audemard, 2002).

Los Andes de Mérida se registran como una compleja interacción geodinámica entre

la placas Caribe, Nazca y Suramérica (Pindell y Barrett, 1990). Aparenta ser una

prolongación noreste de la cordillera oriental de Los Andes colombianos, pero no

existe una relación genética directa entre ambas montañas (Audemard, 2003). Para

Cediel., et al. (2003), Los Andes colombianos corresponden a típicas cadenas

montañosas asociadas a subducción, desarrolladas a lo largo del margen continental,

mientras que Los Andes de Mérida, intracorticales, se formaron por el resultado de la

interacción entre el empuje Paleógeno del Caribe y la invasión tectónica Neógeno

durante la compresión andina. Estas estructuras fueron inmediatamente afectadas por

un complejo sistema de plegamientos y fallas de rumbo. El levantamiento de Los

Andes se ve acelerado durante el Plioceno-Cuaternario como el resultado de la

convergencia relativa entre el bloque Triangular de Maracaibo y la placa

Suramericana (Colleta et al., 1997).

La relación entre el bloque de Maracaibo y placa Suramericana es interpretada como

una subducción tipo A (continente-continente), generada por el contacto y por el

sistema de esfuerzos compresionales que causan la expulsión del bloque.

La actividad tectónica de esta región se encuentra gobernada principalmente por la

falla de Boconó, que se extiende a lo largo de los Andes venezolanos y por el sistema

de falla de Icotea, Pueblo Viejo, Oca-Ancón y Valera, esto a su vez representan los

elementos estructurales con mayor importancia para la cuenca de Maracaibo.

El levantamiento de Los Andes de Mérida es la respuesta a la transpresión entre

Suramérica y el bloque de Maracaibo. Ésta se superpone a los efectos asociados a la

colisión del arco de Panamá durante el Mioceno (Audemard y Audemard, 2002). La

estructura interna de Los Andes fue descrita por Colletta et al., (1997) como una

estructura compresional de flor positiva. Muchos modelos han sido propuestos para

explicar la estructura y la formación de Los Andes, unos suponen Los Andes como

15

una cadena simétrica (González de Juana, 1952); mientras que Audemard y

Audemard (2002) la suponen como una cadena asimétrica. Existe también un modelo

final que involucra un orógeno flotante en un régimen transpresional. Todos estos

modelos mencionados son recopilados e ilustrados en la figura 8 (Monod et al.,

2010).

Figura 8. Modelos propuestos de la estructura de Los Andes de Mérida.Propuestos por: (a)

González de Juana, (1952), Rod (1956), Stéphan (1985); (b) Duerto et al. (2006); (c) Kellogg

and Bonini (1982); De Toni and Kellogg (1993), Sánchez et al. (1994), Colletta et al. (1997); (d) Chacín et al. (2005); (e) Audemard (1991), Jácome et al. (1995), Yoris and Ostos (1997),

Audemard and Audemard (2002), Cediel et al. (2003).

16

2.3 Falla de Boconó

Para Dewey (1972), la falla de Boconó se extiende a lo largo de Los Andes de

Mérida, donde su traza se expresa morfológicamente como escarpes o valles

aproximadamente de 500 km longitud y su actividad sísmica; la zona de falla de

Boconó ha sido interpretada por muchos autores como límite de placa (falla

transformante). Esta falla se ha reactivado a través del tiempo como estructura

cortical extensiva del Paleozoica y Mesozoica, ha controlado la sedimentación

Paleoceno a Eocena de las cuencas de Maracaibo y Barinas-Apure, actuando como

zona de fallas de tijeras, o más reciente como una zona de fallas transcurrente-dextral,

como se muestra en la figura 9 (Dewey, 1972).

Esta falla actualmente aparenta tener un rol predominante en la fragmentación de

bloques tectónicos mayores y en la tectónica de escarpes imperante en el noroeste de

Suramérica, limitando al bloque de Maracaibo por el sureste. Esta falla gira 45º en

forma horaria en su extremo, para conectarse con grandes fallas dextrales de

dirección este-oeste que se encuentran en el norte de Venezuela (falla de San

Sebastián) (Audemard y Audemard, 2002).

La falla de Boconó se caracteriza por presentar escarpes de falla, canales fluviales

desplazados, lagunas de fallas, cuenca de tracción y otros rasgos geomorfológicos

típicos de fallas-deslizantes. La característica más resaltante de las fallas rumbo

deslizantes es su extensa linealidad a través de cientos de kilómetros (Schubert,

1980).

17

Figura 9. Sistema de falla en el noroccidente del país, y los alrededores de Los Andes de

Mérida. (tomado de Audemard, 2003).

2.4 Cuenca Barinas-Apure

La cuenca de Barinas-Apure es una depresión estructural, sus límites geológicos son:

el alto de Arauca al sur, los Andes de Mérida al noreste, la faja Piemontina al norte y

el arco de El Baúl al este (figura 10). La cuenca Barinas-Apure contiene un máximo

de 5000 m de sedimentos cretácicos y post-cretácicos los cuales se encuentran

depositados discordantemente sobre un basamento ígneo-metamórfico pre-cretácico.

Es importante resaltar que lateralmente esta cuenca se correlaciona con la de

Maracaibo, ya que el origen de ambas es similar y no es sino hasta el levantamiento

de Los Andes venezolanos, durante el Terciario que se separan, es considerado como

una cuenca antepaís. El basamento se considera de edad Paleozoica y autóctono,

conformado por las rocas conocidas como “Capas Rojas”, que marcan la apertura de

Gondwana y Laurentia (Yoris y Ostos, 1997)

18

Dentro de la cuenca Barinas-Apure se presenta una serie de estructuras tipo graben,

que dejan evidencia de la apertura del Proto-caribe por la extensión asociada a la

separación de las Américas. Dichos grábenes fueron rellenados durante el Jurásico

por sedimentos continentales, calizas marinas, rocas volcánicas y sedimentos

clásticos (Yoris y Ostos, 1997).

Figura 10. Cuencas petrolíferas de Venezuela y límites de la cuenca Barinas-Apure.

(Tomado de Yoris y Ostos, 1997).

19

CAPÍTULO III

MARCO TEÓRICO

2.1 Estructura interna de la Tierra

El conocimiento del interior de la Tierra no se ha podido obtener directamente debido

a que los pozos que se han perforados hasta la actualidad solo han logrado alcanzar

profundidades de hasta 12 km, aproximadamente. Sin embargo dicha estructura es

conocida gracias a métodos indirectos que basan principalmente en el estudio del

comportamiento de las ondas sísmicas, las cuales son registradas por un sismógrafo,

luego de atravesar el interior de la Tierra. De acuerdo al comportamiento de las ondas

(cambios de velocidad, refracción y reflexión de las mismas) se ha podido dividir el

interior de la tierra en capas concéntricas (Tarbuck y Lutgens, 2005).

La corteza

Es la capa externa y más fina de la tierra, cuyo grosor oscila entre 3 km en la corteza

oceánica y 70 km en la continental. A partir de diversos estudios aplicando el método

sísmico de refracción se ha llegado a obtener un modelo simplificado de las capas que

confirman la corteza, tanto oceánica como continental, esto de acuerdo a la velocidad

de propagación de las ondas sísmicas en dichas capas (figura 11) (Tarbuck y Lutgens,

2005).

La corteza continental se divide en tres capas: la corteza superior con velocidad de

onda P entre 5,7-6,3 km/s, la corteza media con una velocidad entre 6,4-6,7 km/s y la

corteza inferior con velocidad de 6,8-7,4 km/s. La variación de velocidades, da origen

a la discontinuidad de Conrad, la cual no se encuentra desarrollada en todas las partes

de la corteza terrestre, normalmente esta discontinuidad se ubica en una profundidad

de 15-25 km. Por otro lado, la corteza oceánica, para la primera capa presenta una

velocidad de 5 km/s, la segunda de 6,6 km/s y la última capa de 7,1 km (Tarbuck y

Lutgens, 2005).

20

El manto

Capa de roca sólida que se extiende hasta una profundidad de unos 2,900 km, abarca

aproximadamente el 80% del volumen de la Tierra. Se divide en dos partes, manto

externo y manto interno (figura 11) (Tarbuck y Lutgens, 2005).

El núcleo

Está compuesto por hierro, con un radio de aproximadamente 3,48 km. Se divide en

núcleo externo e interno. El núcleo externo es una capa líquida de 2,270 km de

espesor, por su parte el núcleo interno es una esfera con un radio de 3.486 km, a pesar

de su temperatura se comporta como sólido (figura 11).

La discontinuidad entre el manto y núcleo de la Tierra se denomina Gutenberg,

situada a 2900 km de profundidad. Esta división se caracteriza por la disminución

brusca de la velocidad de la onda sísmica compresional y la propagación nula de la

onda sísmica de cizalla (figura 11).

Figura 11. Estructura interna de la tierra (Tomado de Tarbuck y Lutgens, 2005).

21

Discontinuidad de Mohorívicic

En 1909, el sismólogo Andrija Mohorovicic, presentó la primera prueba de la

distribución de las capas internas de la Tierra. Dicho límite separa los materiales de la

corteza de composición diferente del manto subyacente. Esto lo realizó mediante un

estudio muy detallado de los sismogramas generados por los terremotos superficiales,

descubrió que las estaciones sismográficas a más de 200 km del epicentro, registraban

velocidades medias de onda P mayores a las registradas en las estaciones ubicadas

más cercanas al sismo (Tarbuck y Lutgens, 2005).

3.2 Sísmica de refracción

El método se basa en la medición del tiempo de viaje de las ondas refractadas

críticamente en las interfaces entre las capas con diferentes propiedades físicas. Éstas

se obtienen a través de perfiles sísmicos que varían la longitud dependiendo del

objetivo del estudio. Las ondas observadas en la sección sísmica son generadas por

fuentes artificiales, con el fin de profundizar la corteza terrestre, el manto superior y

determinar el tiempo de recorrido de las ondas hasta el punto de observación (Knott,

1989). Para muestrear a mayor profundidad se necesita mayor cantidad de energía.

En los registros sísmicos de refracción se utilizan los tiempos de las primeras llegadas

a los receptores, por lo general son las ondas directas (ondas P que viajan

directamente desde la fuente). En las secciones sísmicas se logran a identificar otras

ondas que no corresponden a las primeras llegadas pero son utilizadas en la

interpretación, tales como las ondas provenientes de la reflexión por ejemplo. En

sísmica de refracción profunda son importantes las reflexiones cerca del ángulo

crítico.

La distancia desde los receptores al punto de tiro debe ser considerablemente grande

comparada con la profundidad de las estructuras que se desean caracterizar, debido a

que las ondas viajan a grandes distancias horizontales antes de ser refractadas

críticamente hacia la superficie; por ello también se suele llamar sísmica de gran

ángulo (Knott, 1989). A mayor profundidad la frecuencia disminuye aumentando la

22

longitud de la onda, esto es causado por las largas trayectorias de los rayos

refractados, en ellas las altas frecuencias son absorbidas por el subsuelo, quedando

como señal útil las bajas frecuencias; por lo tanto se utilizan geófonos de frecuencia

natural baja (aproximadamente 4,5 Hz).

La cantidad de energía utilizada en sísmica de refracción es mayor que en la sísmica

de reflexión debido a las mayores distancias recorridas por las ondas, con la finalidad

de que la señal sea absorbida lo menor posible por el medio recorrido durante la

trayectoria que realiza la onda sísmica, dando como resultado que la energía de

entrada durante el disparo logre alcanzar la profundidad deseada, con buena relación

señal ruido (Knott, 1989).

Cuando una onda sísmica encuentra una diferencia en las propiedades del medio

donde se propaga, tal es el caso de un medio estratificado; parte de la energía

continúa en el medio (onda incidente), parte se refleja (onda reflejada), mientras que

la restante se transmite al otro medio (onda refractada) produciendo un cambio en la

dirección de propagación de la onda (Knott, 1989).

La ecuación que regula la trayectoria de un rayo sísmico en un medio (ecuación 1) se

deduce aplicando la condición de tiempo mínimo del camino recorrido. Si el medio

consta de un número de capas paralelas, la ley de Snell establece que el parámetro del

rayo tiene que ser el mismo para todos los rayos tanto reflejados como refractados

resultantes de un rayo uncial dado, así mismo el ángulo de salida que conforma

dichos rayos con la vertical. En conclusión la ley de Snell proporciona información

sobre las trayectorias de los rayos y los tiempos de llegada (figura 12) (Lowrie,

2007).

sín Ѳ

V1=

sín β

V2=P (Ecuación 1)

Donde P es el parámetro del rayo, constante a lo largo de cada rayo.

23

Figura 12. Ley de Snell aplicada a un rayo incidente sobre una interfase

Onda directa

Ésta viaja en línea recta desde la fuente al receptor. El tiempo requerido para que la

onda viaje hasta el receptor más lejano, es directamente proporcional a la distancia

fuente-receptor e inversamente proporcional a la velocidad de propagación de la onda

en el primer medio (figura 13) (Knott, 1989).

Figura 13. Esquema de la emisión y recepción de los rayos de la onda directa.

Onda reflejada

La representación gráfica de los tiempos de llegada de la onda reflejada es una

hipérbola con vértice en el eje del tiempo. La onda rebota sobre el tope de la capa

infrayacente (figura 14) (Knott, 1989).

24

Figura 14. Trayectoria de la onada reflejada.

Onda refractada crítica

Se genera por la refracción crítica, que es desviada a una onda que viaja

horizontalmente, inmediatamente por dejo de la interfase en el segundo medio. La

energía que viaja a través del rayo deja la interfase a un ángulo crítico, viaja de

regreso a la superficie por el primer medio, llegando la onda refractada al receptor

que se encuentra en superficie (figura 15). Al igual que la onda directa, el tiempo

requerido para que la onda viaje hasta el receptor más lejano es directamente

proporcional a la distancia fuente-receptor e inversamente proporcional a la velocidad

de propagación de la onda en el segundo medio (Knott, 1989).

Figura 15. Trayectoria de la onda refractada.

25

3.3 Sección sísmica en tiempo reducido

La sección a tiempo reducido se genera de la diferencia entre el tiempo total de viaje

y la distancia 𝑥 dividida por la velocidad de reducción 𝑣𝑟 , representada por la

ecuación 2. Este tipo de representación ofrece la ventaja de generar una sección con

una duración menor en tiempo. Cuando la velocidad de reducción empleada para la

construcción de las secciones tiene un valor semejante a la velocidad aparente de la

onda de interés se facilita la correlación (Giese et al., 1976 b).

𝑡𝑟𝑒𝑑 = 𝑡𝑟𝑒𝑎𝑙 −𝑥

𝑣𝑟 (Ecuación 2)

𝑡𝑟𝑒𝑑: Tiempo reducido

𝑡𝑟𝑒𝑎𝑙: Tiempo real de la onda

𝑥: Distancia fuente receptor

𝑣𝑟: Velocidad de reducción

3.4 Correlación de fase y grupo

La correlación en las secciones sísmicas significa la identificación de los tiempos de

llegada de un grupo de ondas. El parámetro involucrado es la velocidad de la capa en

la que el rayo se refracta. La correlación, implica la identificación de ciertos eventos

en las secciones sísmicas y su correspondencia en el dominio tiempo-distancia

(Giese, 1976 b). En la tabla 2 se muestran las características principales de las

correlaciones.

26

Tabla 2. Tipo de correlación usada para identificar fases sísmicas.

Tipo de correlación Características

Correlación de fase

Para realizar correlación por fase se debe tener en cuenta

características similar en las trazas, bien sea un máximo o

mínimo de amplitud o el contenido de frecuencia. Giese (1976

b), para realizar correctamente esta correlación se debe tener

un espaciamiento entre receptor menor a la longitud de onda.

Correlación de

grupo

Ésta se realiza cuando no se llegan a identificar claramente las

llegadas de las trazas vecinas. Esto sucede en zonas de

transición entre dos interfaces compuesta por un paquete que

genera una serie de señales sísmicas, esto también puede

ocurrir cuando no se tiene sufriente energía (Giese, 1976 b).

3.5 Fases sísmicas

En sísmica de refracción de gran ángulo se pueden identificar las principales fases

corticales en función de la cantidad de energía usada y de la estructura y composición

del subsuelo. Dentro de las principales fases corticales se tienen:

Fase Pg (corteza superior): se asocia a la refracción de la onda en el basamento

cristalino. Es considerada como la onda que viaja por la corteza superior, esta incluye

una capa sedimentaria. Se clasifica en Pg sedimentaria y Pg cristalina basamento

(figura 17) (Giese, 1976 a).

27

La fase Pmp (corteza-manto): corresponde a la reflexión en la discontinuidad de

Mohorovícic, se caracteriza por poseer grandes amplitudes cercanas al punto crítico

(figura 17) (Giese, 1976 a).

Fase Pn refractada en el (manto superior): esta fase penetra el manto superior y es

detectada como primera llegada a grandes distancias, por lo general distancias

mayores a 130-200 km (figura 16)

Figura 16. Representación gráfica de las principales fases en sísmica de refracción.

Con tiempo de reducción de 6 km/s.

3.6 Fórmulas de cálculos aproximados

Las velocidades promedios de propagación de las ondas, conjuntamente con la

profundidad, se usan para generar un modelo estructural simplificado, (ecuación 3 y

4). Estas fórmulas son usadas suponiendo un modelo de capas planas, horizontales

con velocidades contantes, aumentando la velocidad a medida que se profundidad

requiriendo la existencia del aumento de la velocidad con la profundidad (Giese, 1976

b).

28

𝑍 = 𝑥

𝑣𝑎 𝑡

𝑥−1

2 ≤ 𝑍𝑚á𝑥 (Ecuación 3)

𝑉 = 𝑣𝑎𝑥

𝑡≤ 𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 −𝑚á𝑥 (Ecuación 4)

Donde la velocidad aparente (𝑣𝑎) y el tiempo de viaje del rayo (𝑡) para secciones

reducidas vienen dados por:

𝑣𝑎 =𝑑𝑥

(𝑑𝑡𝑟𝑒𝑑 +𝑑𝑥𝑣𝑟𝑒𝑑

) (Ecuación5)

𝑍𝑚á𝑥 : Profundidad máxima de los vértices en medios heterogéneos.

𝑍: Profundidad real de los vértices en medios homogéneos.

𝑥: Distancia de emersión del rayo.

𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 −𝑚á𝑥 : Velocidad promedio de la capa.

𝑉: Velocidad real de la capa.

𝑑𝑥 : Diferencia en la distancias de emersión de dos rayos.

𝑑𝑡𝑟𝑒𝑑 : Diferencia en el tiempo de viaje de dos rayos.

3.7 Principio del método del trazado de rayo

3.7.1 Modelado directo

Los estudios de sísmica de refracción se basan en el método de trazado de rayos, el

cual calcula los tiempos de viaje de los grupos de ondas en un modelo, que es

definido por el intérprete a partir de estudios previos realizados en el área de

estudio, por ejemplo modelos gravimétricos, información de pozos, geología, entre

otros. Estos tiempos son comparados con los tiempos observados en la sección

sísmica y se realizan ajustes con el fin de lograr un modelo coherente (Zelt y Ellis,

29

1988). Ésta es una técnica que permite al intérprete tener control sobre todos los

cambios realizados en el modelo (Zelt y Smith, 1992).

3.7.2 Trazado de rayos

Este método calcula la trayectoria de un frente de ondas originado por una fuente

con un determinado ángulo de despegue, hasta que llega a un receptor dado un

campo vectorial de velocidades en un modelo determinado (figura 17).

Figura 17. Esquema de trazado de rayo para una refracción en un modelo formado por 5

capas (Tomado de Zelt y Elis, 1988).

3.7.3 Parámetros del modelo

Para poder realizar el modelado es necesario definir el campo de velocidades en

cada punto del modelo. El intérprete fija los límites de cada capa por medio de

una determinada cantidad de nodos, que se interpolan linealmente entre sí. La

velocidad de la onda P, tanto en la base como en el tope de la capa es definida del

mismo modo, de manera tal que se calcula linealmente de base a tope, y de

nodo a nodo, a través de una interfase (Zelt y Smith, 1992).

30

El modelo de velocidad se genera dividiendo una capa en bloques trapezoidales

separados igualmente por nodos de velocidad ubicados en el tope y base del estrato,

variando entre pares de puntos linealmente en dirección horizontal a lo largo del

bloque y en dirección vertical entre los puntos ubicados en el tope y la base (Zelt y

Smith 1992). La cantidad de nodos y su posición puede variar, según se vea la

necesidad de ser más detallado por la complejidad que se presente (figura 18).

Figura 18. Parametrización de un modelo de velocidad con un enfoque “a través y hacia

abajo” de este. (Tomado de Zelt, 1999).

31

CAPÍTULO IV

MARCO METODOLÓGICO

4.1 Adquisición

En los meses febrero y marzo del 2014, se dio inicio a la primera campaña de

adquisición sísmica de gran ángulo enmarcada en el proyecto GIAME, con el

objetivo de determinar las estructuras corticales de Los Andes de Mérida. La

campaña de adquisición duró 21 días, durante los cuales se adquirieron 4 perfiles

principales de sísmica de refracción de gran ángulo, los cuales llevan por nombre:

Andes Norte, Burro Negro, Andes Central y Andes Sur; así como también un quinto

perfil, perfil Reflexión (figura 2).

El enfoque del presente trabajo radica en la zona norte del perfil Andes Sur,

abarcando los disparos (Santa Bárbara del Zulia, San Pedro del Zulia y El Vigía), así

como también los disparos (Refl 27, Refl 26, Refl 24, Refl 16 y Refl 13)

pertenecientes al perfil Reflexión.

4.1.1 Organización en campo

Para la adquisición de los datos sísmicos se realizó la siguiente metodología:

Realizar un pre-plot de los puntos de instalación para cada perfil.

Una vez en campo, se instalaron bases estratégicamente en zonas (norte,

central y sur) de cada perfil para facilitar la logística en campo

(reconocimiento de las zonas, programar el tiempo de grabación de los

sismógrafos e instalación de los mismos).

Grabar las rutas de instalación de los Texan o sensores correspondientes a

cada grupo en los GPS (Garmin Oregon 650). En la tabla 3, se muestra la

logística usada en campo.

32

Tabla 3. Logística usada en campo para la instalación y grabación.

Logística de campo

Día 1 Reconocimiento de la zona donde se instalaron los Texan

Día 2 Instalación de los Texan

Día 3 36 horas continuas de grabación

Día 5 Retiro de equipo Texan y descarga de la información grabada

El espaciamiento entre cada Texan era de 1 km en los extremos del perfil, mientras en

la parte central cada 500 m. Por otra parte la distribución de los Texan en el perfil

reflexión fue diferente, en los extremos del mismo se instalaron cada 1 km mientras

en el centro del perfil cada 100 m. El perfil Andes Sur y Reflexión se tratan del

mismo perfil solo que se realizó en dos instalaciones diferentes.

Una vez establecido el lugar de instalación se procedió a abrir un hoyo en el suelo lo

suficientemente espacioso de modo que se pudiera ubicar en éste el Texan y el

geófono, este último un poco separado del primero y enterrado perpendicularmente lo

más fijo posible al suelo, garantizando un buen acople con el terreno.

4.1.2 Fuente

Para la adquisición de los datos se usó como fuente artificial una mezcla entre

pentolita y ANFO, estos explosivos se catalogan de alto poder detonante debido a su

alta densidad, velocidad y presión. Para los disparos principales, es decir, los

extremos se usaron aproximadamente 2 toneladas de explosivos, mientras para los

demás variaron, estos explosivos fueron suministrados y manipulados por la empresa

Compañía Anónima de Industrias Militares S.A (CAVÍN) (figura 19).

33

Figura 19. Fuente utilizada en los disparos, ANFO y Pentolita

4.1.3 Receptores

Se usaron sismógrafos independientes, también conocidos como (Texan), The 125A

Miniature Seismic Recorder modelo 125A-03; pertenecientes a IRIS-PASSCAL

INSTRUMENT CENTER. Estos equipos portátiles, registran un solo canal vertical y

son programados con un cierto número de ventanas de grabación. Para su

funcionamiento en campo, debe portar 2 pilas cargadas que garanticen la grabación

de la información, debe ir conectado a un geófono de componente vertical. Los Texan

utilizan una tasa de muestreo de 100 muestras por segundo y los datos son grabados

en formatos .trd (figura 20).

Figura 20. Sismógrafo independiente (TEXAN).

34

4.1.4 Parámetros de adquisición

En la tabla 4, se presenta un resumen de los parámetros utilizados en cada disparo

según fuese la carga, tanto para el perfil de Andes Sur como para Reflexión:

Tabla 4. Resumen de los parámetros de adquisición en campo.

Disparo Tipo de

explosivo

Prof. del pozo

(m)

Carga

(kg)

texan

instalados

long. del perfil

(km)

Santa. Bárbara de

Zulia (Grupo Shell) Pentolite y

ANFO 60

1200

567 498 San Pedro del Zulia 170

El Vigía (Las

Hermanitas) 200

Perfil Reflexión

Refl-27

Pentolite y

ANFO 20

350

918 260

Refl-26 100

Refl-24 280

Refl-16 100

Refl-13 100

4.2 Procesamiento de los datos sísmicos

1. Organización de las planillas de campo

2. Conversión de datos a formato SEGY

3. Inclusión de la geometría

4. Ilustración de las secciones sísmicas

4.2.1 Organización de las planillas de campo

Una vez obtenidas las planillas generadas en campo con la información resaltante, es

decir, ubicación, número de Texan, elevación, hora de instalación entre otros se

procedió a digitalizar esta planilla usando el programa Excel, para mejorar los

archivos de la ubicación de los receptores del tramo correspondiente a cada perfil.

El procesamiento de los datos sísmicos para esta investigación se realizó bajo las

siguientes etapas:

35

4.2.2 Conversión de datos a formato .SEGY

Para transformar los datos de su formato original .trd a segy se usó el software Reftek,

por medio del sistema operativo Windons de 32 bit y mediante la aplicación de una

secuencia de comandos en la consola CMD (Morales y Gálvez, 2014). Haciendo uso

de los siguientes comandos se logró realizar la transformación de los datos:

El comando “arccreate” genera un archivo que permitirá la conversión de

los datos.

El “125_PAS”se aplica los archivos .trd en este comando se registran 252

eventos por archivo.

El “arcwrite” el cual separara los archivos generados en el paso anterior en

año y día juliano.

En el “arcfetch” se le introducen a los datos las ventanas de tiempo que

contengan los eventos de interés. (*,1,*,yy:mmm:hh:mm:ss,+t;) donde yy es el

año, mmm es el día juliano, hh:mm:ss significa la hora, minutos y segundos

del evento de interés y +t la cantidad de segundos de la traza.

Para finalizar el “rt_segy”, el cual convertirá en segy cada traza contenida en

los .RT.

4.2.3 Inclusión de la geometría

Para generar la geometría de cada disparo se procedió a realizar una comparación de

la cantidad de archivos segy obtenidos de los archivos .trd. En los mismos se observó

una discrepancia. Para abordar esta diferencia se realizó una búsqueda exhaustiva de

los archivos segy faltante, para ello se utilizaron las planillas de campo junto con los

waypoint cargados en Arcgis y los archivos .trd.

Se obtuvo que la mayoría de los archivos faltantes, se debió a que los Texan no

grabaron suficiente información, atribuyéndose al agotamiento de las baterías que

36

contienen los mismos para su funcionamiento en campo. Para continuar con la

geometría se realizó una hoja de Excel en la cual se asociaba el serial del Texan con

el archivo segy, a su vez se le colocaba la ubicación (latitud, longitud) y elevación de

los receptores, para esta investigación se usaron coordenadas geográficas. Con esta

hoja de Excel se creó un archivo txt para ser incorporado al código en Matlab y

generar la sección correspondiente.

4.2.4 Ilustración de las secciones sísmicas

Para generar las secciones se usaron dos programas, el primero “Reflexw” en éste se

mostró una sección inicial, permitiendo visualizarla ubicación de cada disparo en las

secciones.

Para generar las secciones sísmicas finales se usó el código de Matlab (Arnaiz et al.,

2014). Este código debe llevar incorporado datos de entrada en formato .SEGY y la

geometría de cada disparo, el formato de este archivo es txt, para poder ser leído por

el código, además debe incluir una columna donde se encuentre el serial del Texan,

las coordenadas de cada receptor y del disparo (geográficas o UTM) y la elevación

perteneciente a cada receptor (figura 21).

37

Figura 21. Secuencia de procesamiento usando el seisplot (Matlab).

4.3 Modelado por medio de trazado de rayos

Para disminuir la incertidumbre en cada tiempo seleccionado, se procedió a realizar la

selección del mismo tres veces aproximadamente. Con esto se espera tener mayor

exactitud dicho procedimiento se realizó para cada uno de los disparos.

Para construir el modelo 2D de espesores y velocidades a partir de la técnica del

trazado de rayos, se utilizó el programa Rayinvr (Zelt, 1999). Para generar dicho

modelo se necesita de los siguientes archivos de entrada:

tx.in: está formado por los datos de distancia-tiempo extraídos de Matlab, para cada

fase cortical observada en las secciones sísmicas, adjuntándole el valor de

incertidumbre para cada tiempo seleccionado.

Selección sistema de coordenadas:

-Geográficas (grados)

-Proyectadas (UTM)

Datos iniciales:

-Fracción de trazas a plotear

-Velocidades de reducción

-Tasa de muestreo

-Factor de normalización

Selección del filtro:

-filtro Butterworth

Filtro Butterworth:

-Frecuencia menor

-Frecuencia mayor

-Grado del filtro

Tipo de ploteo:

-Wiggle

-Wiggle + variable área (blanco/negro)

Limite de la sección:

-Offset min. (xmin,km)

-Offset max. (xmin,km)

-Tiempo red. min. (s)

-Tiempo red. max(s)

Edición de pick:

-Si, no

Limpiar memoria del programa

Interpretación de las secciones:

-Pg

-Pmp

-Pn

-Pi

-Sg

Exportar sección

38

r.in: contiene parámetros relativos a la visualización del modelo: la velocidad de

reducción, la cantidad de rayos trazados, distancia mínima y máxima del eje

horizontal, el tiempo mínimo y máximo del eje vertical, distancia de los disparos,

parámetros de inversión.

v.in: archivo que contiene los parámetros del modelo de velocidad. Para cada capa se

asigna una cantidad arbitraria de nodos con valores de profundidad y velocidad,

teniendo esta última, un valor diferente en el tope y en la base de la capa,

estableciéndose un gradiente de velocidad.

39

CAPÍTULO V

RESULTADOS

Para el presente trabajo se describen las secciones de interés ubicadas en la parte

norte, tanto perfil Andes Sur como Reflexión. En el perfil Andes Sur se modelo las

señales sísmicas pertenecientes a los disparos: Santa Barbara del Zulia, San Pedro del

Zulia y El Vigía (figura 22), por su parte en el perfil Reflexión se modelaron los

disparos: Refl-27, Refl-26, Refl-24, Refl-16 y por último Refl-13 (figura 26). Para el

análisis y modelado de las señales sísmicas en cada seccion, se usó velocidad de

redución de 6 km/s.

5.1 Análisis de las secciones sísmicas

Para el análisis de las secciones se deben identificar y correlacionar las llegadas de la

señal sísmica en cada sección,de este modo poder determinar las distancias y el

tiempo reducido en la cual se muestran las fases.

En las presentes secciones se pudo observar: la fase Pg perteneciente a refracciones

intracorticales y la PmP, son que las ondas procedentes de la reflexión en el límite

corteza-manto. La fase PmP no se observó en los disparos con menor carga.

40

Figura 22. Ubicación de los receptores y disparos de interés en el perfil Andes Sur. Las líneas negras representan el sistema de fallas

cuaternarias de Venezuela (Audemard at al., 2000)

41

5.1.1 Sección Santa Barbara del Zulia

Los rasgos mas importantes en esta sección (figura 23), es un retraso de la fase Pg a

una distancia fuente receptor de 100 km hastael sureste, el mismo se asocial al

espesor sedimentario de la cuenca de Maracaibo; seguidamente se observa un

adelanto de la fase Pg a partir de los 100 km, este adelanto se interpreta como un

cambio de litología del medio. Este cambio de velocidad se puede relacionar con el

afloramiento de los Andes de Mérida. En la tabla 5 se muestra las longitudes

alcanzadas de cada fase, así como también en tiempo reducido.

Figura 23. Sección Santa Bárbara del Zulia; línea roja fase Pg, línea azul fase PmP.

42

Tabla 5. Descripción detallada de las fases observadas en la seccion Santa Bárbara.

Sección Santa Bárbara del Zulia

noroeste

Fase Distancia (km) tiempo reducido (s)

Pg-sedimentaria

Pg-cristalina 62-114 3,48-3,12

PmP 84-114,30 6,12-4,93

sureste

Pg-sedimentaria 8,32-49,97 2,25-3,95

Pg-cristalina 53,75-200 4,0-2,51

PmP 70,97-200 6,44-3,00

En la sección Santa Bárbara del Zulia, entre las distancia 62,11 km noroeste y 8,32

sureste no se muestra información alguna ya que se encuentra el Parque Nacional

Ciénaga de Juan Manuel, por ser un área protegida no se realizó la instalación de los

texan.

5.1.2 Sección San Pedro del Zulia

En la fase Pg hacia el sureste, se observa un retraso de la señal, para una distancia

fuente receptor de aproximadamente 80 km el cual se puede asociar los sedimentos

no consolidados de la cuenca de Maracaibo, a mayor distancia disminuye del tiempo

de viaje de la señal sísmica, lo que indica la presencia de sedimentos consolidados

provenientes de la cordillera andina. Hacia el noroeste de la sección la fase Pg

presentra mayor retraso y se relaciona con la cobertura sedimentaria de la cuenca de

Maracaibo (figura 24). En esta sección también se nota la falta de información hacia

el noroeste entre 48 y 70 km de longitud por la ubicación del Parque Nacional

Ciénaga de Juan Manuel. En la tabla 6 se muestra las distancias así como el tiempo

alcanzado para cada fase presente en la sección.

43

Figura 24. Sección San Pedro del Zulia; línea roja fase Pg, línea azul fase PmP.

Tabla 6. Descripción detallada de las fases observadas en la sección San Pedro.

Sección San Pedro del Zulia

noroeste


Pg-sedimentaria 7-26,00 2,27-3,74


PmP 94-180 6,21-3,83

sureste

Pg-sedimentaria 15-47 2,80-4


PmP 57-200 7,092-3,30

44

5.1.3 Sección El Vigía

Para esta sección la fase Pg-sedimentaria se observa a una distancia fuente receptor

de 18 km hacia el sureste, presentando un retraso de aproximadamente 1,5 s de

tiempo reducido (figura 25). Este disparo se encuentra justo en el flanco norandino de

Los Andes de Mérida, la fase Pg cristalina se observa a una distancia fuente receptor

de 18 km, donde afloran Los Andes de Mérida. En el noroeste de la sección la fase Pg

presenta un retraso en la señal, el mismo se asocia a la litología que conforma la

cuenca de Maracaibo. En la tabla 7, se muestra el alcance ylos tiempos reducidos

delas fases obtenida en la sección.

Tabla 7. Descripción detallada de las fases observadas en la sección El Vigía

Sección El Vigía

noroeste


Pg-sedimentaria 3-11 1,35-3


PmP 95-178,2 5,96-2,9

sureste

Pg-sedimentaria 2-17,85 0,91-2,76


PmP 80-168,12 7,35-4,85

45

Figura 25. Sección El Vigía, línea roja fase Pg, línea azul fase PmP

5.2 Analisis de las secciones del Perfil Reflexión

Es importante resaltar que para mostrar las secciones finales (Refl-27, Refl-26, Refl-

24, Refl-16) pertenecientes al perfil Reflexión (figura 26), se grafico dos trazas,

debido a la densidad que presentaban las mismas, es decir, el espaciamiento entre

cada receptor es de 100 m; sin embargo, para realizar el modelo se utilizaron todas las

trazas.

46

Figura 26. Ubicación de los receptores y disparos en el perfil de Reflexión. Líneas negras representación del sistema de fallas cuaternarias (Audemard et al., 2000)

5.2.1 Sección Refl-27

Entre las características más resaltantes de esta sección, se encuentra un adelanto en

las llegadas de la fase Pg a partir de los 20 km hacia el sureste (figura 27). Se

interpreta este adelanto como un cambio en las propiedades del medio por donde se

propaga la onda, producto del cambio de litología entre la cuenca de Maracaibo y el

basamento que aflora en Los Andes de Mérida. Esta sección presenta el mismo

comportamiento hacia el sur que la sección El Vigía (figura 25), ya que un disparo

difiere del otro en distancia aproximadamente 1 km. Hacia el noroeste de la sección

solo se observa la fase Pg sedimentaria. En la tabla 8 se muestra el alcance de las

fases.

47

Figura 27. Sección Refl-27; línea roja fase Pg, línea azul fase PmP.

Tabla 8. Descripción detallada de las fases observadas en la sección Refl-27.

Sección Refl-27

noroeste


Pg-sedimentaria 7-0 2,25-0,95

sureste

Pg-sedimentaria 0-11 0.95-2,25

Pg-cristalina 12-94,5 2,3-2,0

PmP 85-150 7,8-5,7

48


La fase Pg hacia el sureste, presenta similar comportamiento a la sección observada

en la sección Refl-27 (figura 28), ya que los disparos se encuentran ubicados cada 1

km. Al noroeste se observa la fase Pg, mostrando un retraso en las llegadas, el mismo

se podria relacionar con los sedimento de la cuenca de Maracaibo. En la tabla 9 se

muestra el alcance de las fases observada en esta sección.


49

Tabla 9. Alcanse de la sección Refl-26.

Sección Refl-26

noroeste




sureste



PmP 80-150 7,80-5,80


Hacaie el sureste la fase Pg perteneciente a la cobertura sedimentaria, se visualiza a

una distancia fuente receptor de 10 km, mientras la Pg-cristalina e observo hasta los

100 km. En el noroeste de la sección solo se observa Pg perteneciente a la cobertura

sedimentaria no consolidada (figura 29). En la tabla 10 se muestra el alcance de las

fases.

50


Tabla 10. Alcance de la sección Refl-24

SecciónRefl-24

noroeste

Fase

Distancia

(km)

Tiempo reducido

(s)

Pg-

sedimentaria 7-0 1,8-0,4

sureste

Pg-

sedimentaria 0-10 0,3-1,00


5.2.4 Sección Refl 16 y 13

Entre las características mas resaltantes de la secciones se encuentra, que ambos

disparos se ubican en la cordillera andina, entre cada uno existe una distancia de 1 km

de longitud. En las sección 16 la fase Pg hacia el sureste, se muestra a una distancia

51

fuente receptor de 100 km, mientras en la sección 13 hasta los 48 km, no se visualiza

la fase PmP en ninguna de las secciones. Hacia el noroeste de ambas secciones se

visualiza la fase Pg una distancia fuente receptor de 12 km se encuentra la Pg-

sedimentaria, que bien se puede relacionar con los sedimentos no consolidados de la

cordillera andina (figura 30). Comparando el tiempo de viaje de estas secciones con

las anteriormente, la fase Pg viaja mas rapido, debido que se encuentra sobre la

cordillera andina que presenta sedimentos consolidados.

52

Figura 30. Sección Refl-16 y 13. Línea roja fase Pg.

53

5.3 Modelo de sísmica de gran ángulo perfil Andes Sur y Reflexión

Los modelos se elaboraron tomando como base el modelo sintético generado por

Ávila (2014) sobre el perfil Andes Sur y Reflexión. Para generar los modelos de

trazado de rayo, se tomó en cuenta la topografía a lo largo de toda la extensión del

perfil Andes Sur, permitiendo observar la configuración de tres grandes estructuras

geológicas como lo es, la cuenca de Maracaibo representada por un bajo topográfico

hacia el noroeste del perfil, por su parte Los Andes de Mérida exhiben un alto

topográfico que se visualiza en la parte central del perfil y hacia el sureste se observa

una topografía totalmente plana representando en parte los llanos de Barinas-Apure

figura 31.

Figura 31. Perfil de elevación del perfil Andes Sur (Alturas tomadas de Google Earth, 2015).

En la figura 32, se muestra el trazado de rayo generado en RAYINVR (Zelt y Smith,

1992) para el perfil Andes Sur; las llegadas de color negro corresponden a las

calculadas por el programa, mientras que las de colores corresponden a los tiempos

de las fases identificadas en las secciones sísmicas. Para realizar el modelo de trazado

de rayos se utilizaron las llegadas observadas a velocidad de reducción 6 km/s.

Se propuso un modelo de 4 capas, la primera consta de sedimentos no consolidados,

la segunda de sedimentos consolidados, la tercera capa perteneciente a la corteza

54

superior no se tiene control de esta, ya que no se visualizó la reflexión en el tope del

manto superior. Las profundidades usadas para modelar el manto superior (PmP)

fueron correlacionadas con estudios corticales previamente realizados en la zona de

estudio y desarrollados en el marco del Proyecto GIAME (Saavedra, 2015)

A partir de las secciones sísmicas interpretadas se obtuvo la fase Pg- sedimentaria,

esta fase se relaciona con la capa de sedimentos no consolidados. Modelo de trazado

de rayo esta primera capa se muestra con una velocidad entre 2,5 y 3,5 km/s,

alcanzando un valor máximo de profundidad de 2,35 km en el piedemonte

noroccidental, que bien se puede relacionar con los sedimentos de baja velocidad de

la cuenca de Maracaibo, disminuye su espesor hacia el noroeste. En el piedemonte

suroriental esta capa alcanza una profundidad de 2 km aumentando el espesor a

medida que se acerca a la cuenca Barinas-Apure.

Seguidamente se encuentra la capa de sedimentos consolidados, mostrando

velocidades entre 3,5 y 5,80 km/s, alcanzando una profundidad máxima de 9,8 km

que se atribuye al depocentro de la cuenca de Maracaibo. Así mismo, en la parte

sureste del perfil alcanza una profundidad de 5km, dicha profundidad se relaciona con

el depocentro de la cuenca Barinas-Apure. Entre las distancias 200 y 250 km se

reconoce una zona de alta velocidad, la cual se refleja con un adelanto de tiempo de

llegada en las secciones, esta anomalía se explica como el afloramiento de Los Andes

de Mérida.

La última capa representa la corteza inferior, alcanza una profundidad cerca a los 52

km, en la zona de mayor control entre 190 y 228 km de longitud. La base de esta capa

está representada por la discontinuidad de Mohorovičić con velocidad que oscila

entre 6,8 y 7,2 km/s, presenta una disminución de profundidad al noroeste alcanzando

los 41 km, así mismo se observa dicha disminución hacia el sureste del perfil

alcanzando 43 km. El manto superior se le asignó velocidades comprendidas entre 8 y

8,30 km/s (figura 33).

https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Mohorovi%C4%8Di%C4%87_discontinuity

55

Figura 32. Modelo de trazado de rayo del perfil Andes Sur. Tiempos calculados con Rayinvr: cuadros negros. Tiempos obtenidos en la

interpretación de las secciones: segmentos de líneas. Pg-sedimentaria: amarillo; Pg-cristalina: rojo; Pmp: azul

56

Figura 33. Modelo de velocidad del perfil Andes Sur. Segmento Santa Bárbara del Zulia-El Vigía.

57

Debido a la diferencia de longitud entre el perfil Andes Sur y Reflexión se decidió

modelar cada uno por separado, adicional la cantidad de trazas presente en el

perfil Reflexión exigía generar un modelo por separado, sin embargo se tomó un

único punto de referencia para ambos perfiles.

En el modelo de trazado de rayos (figura 34) se muestra buen ajuste entre los

tiempos teóricos y los interpretados en las secciones. Tanto el disparo Refl-27

como el 26 se encuentran justo en el piedemonte norandino, mientras el 16 y 13 se

ubican en la cordillera andina es por ellos que estos disparos viajan más rápido

por encontrarse en una zona de alta velocidad, es decir sedimentos compactados.

Este perfil muestra las mismas características del perfil Andes Sur, la diferencia

radica en que solo la sección Refl-26 mostró débiles llegadas de la fase Pg-

cristalina hacia el noroeste del perfil, mientras en las demás secciones no se

visualizó esta fase.

Así mismo solo se interpretó la fase PmP reflexión en el manto superior en las

secciones Refl-27 y 26, debido que no se observó en las demás secciones.

En la figura 35 se muestra el modelo de velocidad perteneciente al perfil

Reflexión, entre 200 y 250 km de longitud se observa claramente una estructura

de alta velocidad relacionada con el afloramiento del basamento de la cordillera

andina el cual tiene una velocidad promedio de 5,60 km/s. Esta estructura también

se visualizo en el perfil Andes Sur. No se tiene control de la fase PmP comparado

con el perfil Andes Sur (figura 33) ya que por tener menor fuente de energía en

los disparos no se tiene tanto detalle a altas profundidades.

El comportamiento del límite corteza-manto en ambos perfiles es similar, aun

cuando se tiene mayor control de dicho límite en el perfil Andes Sur. En la zona

norte del perfil se tiene una disminución de 41 km de profundidad, en

aproximadamente 192 km de longitud alcanza un profundidad máxima de 52 km

para continuar con el adelgazamiento hacia el sureste del perfil alcanzando los 42

km de profundidad.

58

Figura 34. Modelo de trazado de rayos del perfil Reflexión. Tiempos calculados con Rayinvr: cuadros negros. Tiempos obtenidos en la

interpretación de las secciones: segmentos de líneas. Pg-sedimentaria: amarillo; Pg-cristalina: rojo; Pmp: azul.

59

Figura 35. Modelo de velocidad del perfil Andes Sur. Segmento Santa Bárbara del Zulia el Vigía.

60

5.4 Correlación de los resultados obtenidos con otros estudios en la zona

Para generar el modelo de trazado de rayos se tomó como referencia las

profundidades de las estructura encontradas por Pinto (2014), ya que los disparos

a complementar para este perfil serian los desarrollados por dicho autor,

destacando que el mismo no desarrolló la fase (Pmp) perteneciente a la reflexión

en el manto superior. Por otro lado Arnaiz et al., (2011), generó un modelo

gravimétrico a nivel cortical del occidente de Venezuela, usó datos de la red

gravimétrica Nacional, datos de pozo y sismicidad. Pudo establecer claramente las

profundidades de las diferentes capas observada a partir del espectro de

frecuencias. En la tabla 11 se muestran las profundidades encontradas por Pinto,

(2014); Arnaiz et al., (2011) y las obtenidas en el presente trabajo, se donde se

visualiza buena correlación entre las capas.

Tabla 11. Profundidad estimada para cada una de las estructuras.

Profundidad estimada para cada una de las estructuras (km)

capas Arnaiz et al, 2011 Pinto, 2014 Este trabajo

Capa sedimentaria 2,26 2,3

Cuenca Barinas-Apure 5,34 4,8 5,1

Cuenca Maracaibo 9,71 9 9,8

Profundidad máxima 50,53 52

Sin embargo, Audemard (1993) propone el depocentro de la cuenca de Maracaibo

a 8 km de profundidad, mientras Guédez (2003) en la reinterpretación de los datos

perteneciente al proyecto COLM, justo debajo del disparo Butaque la segunda

capa alcanzó una profundidad de 10 km con una velocidad promedio de 5,6 km/s.

61

Pérez (2014), realizó el análisis gravimétrico del perfil Andes Sur, y por medio de la

deconvolución de Euler pudo determinar varias profundidades. Los valores más someros

varían entre 5 y 10 km, los cuales asoció a bloques como Sierra Nevada y La Culata. Los

valores intermedios que varíanentre 10-20 km, están asociados al basamento andino, y una

interfase profunda asociada a la expresión de la raíz andina con el foredeep de Mérida. Las

máximas profundidades estimadas (entre 20 y 50 km), dicho autor las relacionó

principalmente a la discontinuidad entre corteza superior – inferior.

En la figura 34 se muestra el modelo de velocidad generado a partir del modelo de trazado

de rayos del perfil Andes Sur. Hacia el norte del disparo El Vigía la capa de baja velocidad

disminuye su espesor hasta 2 km, hacia el sureste dicha capa se mantiene constante. La

segunda capa, perteneciente a los sedimentos consolidados se muestra con variación en las

profundidades, alcanza un máximo de 9,8 km a los 125 km de longitud y velocidad

promedio de 5,60 km/s, atribuyéndose al espesor sedimentario de la cuenca de Maracaibo y

un mínimo de 4 km al inicio del perfil que bien se podría relacionarse con el levantamiento

de la Sierra de Perijá.

Jimenez (2015), genero un mapa de profundidades corticales, donde realizó la integración

de los profundidades obtenida por Saavedra (2015) y sus resultados. En la figura 36 se

muestra el mapa de profundidades. En la zona cercana al Vigía se mustra profundidades de

51 km, correlacionando dichos resultados con las obtenidas en el presente trabajo se

muestra profundidades igual a las obtenidas hacia el noreste del perfil Andes Sur.

62

Figura 36. Mapa de profundidades corticales de los Andes de Mérida (Jiménez, 2015).

63

CAPÍTULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

La relación señal ruido a lo largo del perfil Andes Sue es buena en todos los disparos. Las

secciones donde se identificaron más de una fase presentaban buena energía, inclusive

antes de realizar el proceso de filtrado.

Se lograron interpretar las principales fases corticales (Pg: refracción intracortical y PmP:

reflexión en el manto) que describen las estructuras evaluadas..

En el modelo de trazado de rayos se definieron los rasgos estructurales de la Cuenca de

Maracaibo, Andes de Mérida y Cuenca Barinas-Apure, así como también se estimó la

profundidad de cada una de las capas que forman dichas estructuras.

Las llegadas correspondientes a la refracción en el basamento respaldan el espesor

sedimentario de la cuenca de Maracaibo en el noroeste del perfil, alcanzando una

profundidad máxima de 9,8 km, y hacia el sureste el espesor de la cuenca Barinas-Apure

alcanza los 5 km.

En el trazado de rayos se obtuvo un modelado con muy buen ajuste de los datos, es decir, se

logró correlacionar la llegas de las fases observadas e interpretadas en las secciones

sísmicas con la identificación de las posibles estructuras (sedimentos, corteza superior e

inferior, manto) a las que pudieran estar asociadas dichas fases. Las velocidades propuestas

para el modelado se asemejan a las utilizadas para otros estudios corticales realizados en

Venezuela (Schmitz et al., 2005).

El modelo de velocidad permitió visualizar el acuñamiento de la capa sedimentaria en

ambos flancos, producto del afloramiento del basamento de los Andes de Mérida.

La velocidad promedio para la capa de sedimentos no consolidados es de 2,80 km/s, para la

capa correspondiente a sedimentos consolidados de 5,60 km/s y la corteza inferior de 7,2

km/s

64

El modelo de trazado de rayos presenta variaciones laterales de velocidad que se atribuye a

las estructuras presentes a lo largo del perfil, dichas estructuras son: la falla de Boconó y el

sistema de fallas menores.

Se muestra buena correlación de las profundidades obtenidas del límite corteza-manto a las

calculadas por Jiménez, (2015).

65

Recomendaciones

Integración de los datos pertenecientes al perfil Andes Sur, es decir, integrar los datos de

los disparos tanto noreste del perfil como los del sureste.

La integración de estos datos con modelos con los datos gravimétricos y estudios de

sísmica de reflexión proporcionaría un estudio más detallado de las estructuras evaluadas.

En el presente trabajo se llegó a identificar ondas de cizalla o S; no obstante, este análisis

no era objetivo del trabajo, es por ello que se recomienda estudiar a más detalles dichas

ondas.

66

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70

APÉNDICE

En este apartado se presentan las secciones reducidas a 6 km/s y 8 km/s sin interpretación

de cada uno de los disparos.

71

Apéndice 1. Sección Santa Bárbara del Zulia-Andes Sur, Vred 6 km/s. Sin interpretar.

72

Apéndice 2. Sección Santa Bárbara del Zulia-Andes Sur, Vred 8 km/s. Sin interpretar.

73

Apéndice3. Sección San Pedro del Zulia-Andes Sur, Vred 6 km/s. Sin interpretar.

74

Apéndice 4. Sección San Pedro del Zulia-Andes Sur, Vred 8 km/s. Sin interpretar.

75

Apéndice5. Sección El Vigía-Andes Sur, Vred 6 km/s. Sin interpretar.

76

Apéndice 6. Sección El Vigía-Andes Sur, Vred 8 km/s. Sin interpretar.

77

Apéndice 7. Sección Refl. 27-, Vred 6 km/s. Sin interpretar.

78

Apéndice8. Sección Refl. 27-, Vred 8 km/s. Sin interpretar.

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