Campo de pruebas virtual para prospección Gravimétrica y Magnetométrica y Prototipo computacional para la simulación de propagación de ondas acústicas y elásticas en 2D con fines didácticos

Abstract

A.- Campo de pruebas virtual para prospección Gravimétrica y Magnetométrica: Se creará un catálogo digital de datos sintéticos denominado Campo de Pruebas Virtual (CPV)que contendrá archivos de datos con las componentes de los campos gravitacional y geomagnético que serían observadas con equipo de adquisición similar al utilizado en las prácticas de campo de la asignatura Prospección Gravimétrica y Magnetométrica (PGyM). La finalidad del CPV es apoyar de forma práctica a los estudiantes que cursen la asignatura, en el diseño de levantamientos asistidos por modelado, control de calidad de datos adquiridos, pre-procesamiento y pruebas o validación de métodos de procesamiento de datos. El CPV también será una herramienta didáctica, auxiliar en el desarrollo de habilidades prácticas para el manejo y tratamiento de datos, así como para que los estudiantes asimilen con datos matemáticamente validados, los alcances y limitaciones de este tipo de estudios. Para el cálculo de datos del CPV se considerará escenarios hipotéticos libres de ruido, así como con ruido antropogénico y natural (RAyN), calibrados y complementados con observaciones de campo reales. Los modelos, tanto 2D como 3D del subsuelo que servirán para el cálculo de los datos del CPV,consistirán en fuentes aisladas con geometrías simples, hasta ensambles de múltiples fuentes, imitando estructuras reales sin límite de complejidad estructural.

B.-Prototipo computacional para la simulación de propagación de ondas acústicas y elásticas en 2D: Esta herramienta computacional permitirá la simulación de la propagación de ondas acústicas y elásticas en 2D. Las ecuaciones diferenciales parciales se resolverán siguiendo el método numérico de Galerkin Discontinuo que requiere de un mallado triangular del dominio de simulación. Para la generación de ondas se usarán fuerzas puntuales y también el tensor de momento. El medio de propagación podrá ser un medio heterogéneo estratificado. Como condiciones de frontera se implementarán condiciones de superficie libre y condiciones absorbentes. La superficie libre recrea las condiciones de interacción entre el aire y la Tierra que ocurren en la superficie de la Tierra. Las condiciones absorbentes permiten la simulación de medios semi-infinitos en dominios discretos. El prototipo computacional se hará con Fortran 90 utilizando tipos de datos derivados para una mejor estructura del programa. Se buscarán posibles funciones en común entre los códigos acústico y el elástico para evitar la redundancia de código. Como este código tendrá fines pedagógicos, se comentará de forma exhaustiva cada parte del mismo. La utilidad de este prototipo será para ilustrar la propagación de ondas para los cursos de Física de las ondas (7° Semstre), Prospección sísmica (8° Semestre) e Inversión de datos geofísicos (9° Semestre). En especial para los cursos de Prospección sísmica e Inversión de datos geofísicos, el prototipo permitirá la generación de sismogramas sintéticos, para distintas configuraciones físicas, que podrán utilizarse en los métodos de inversión revisados durante los curso. El uso de datos sintéticos mejorará la estrategia de enseñanza al representar una fuente infinita de datos en condiciones perfectamente conocidas. Los alumnos a su vez, tendrán acceso al prototipo para que generen sus propios datos sintéticos. Este programa será de código abierto para que los alumnos puedan revisar cada línea de código y hacer modificaciones del mismo. El prototipo pretende ser un buen ejemplo de programación que familiarice a los estudiantes con la programación de Fortran 90 que utilizan muchas empresas de exploración Geofísica. Se pretende que el prototipo sea el núcleo de tesis de licenciatura en temas de propagación de ondas o de inversión. Estas tesis podrían estar encaminadas al estudio de distintos métodos de inversión utilizando datos sintéticos generados por el prototipo o podrían generarse a partir de ligeras modificaciones del código hechas