Cátedra de Geofísica Aplicada, U.N.P.S.J.B. Chubut, Argentina. Tema 17(b) Interpretación Sismoestratigráfica

Chelotti, L., Acosta, N., Cid de la Paz, M., 2016.

“‫*”لقعلاو ءيشلا نم قفاوتلا ةفرعملا‬ Abūl-Walīd Muhammad ibn Ahmad ibn Muhammad ibn Rushd [Averroes] (circa 1160)

INTERPRETACIÓN SISMOESTRATIGRÁFICA

Abül nació en Córdoba (Al-Ándalus) en 1126. Para los hablantes de lenguas romances citar su nombre y apellido en árabe… no daba –y menos aún leerlo con esos caracteres y de derecha a izquierda–. Así que tras su muerte lo fueron simplificando hasta mandarle Averroes. Que fue matemático, astrónomo, médico, filósofo y, como su abuelo, ofició como cadí (máximo magistrado judicial, obvio que de leyes islámicas) en Sevilla. Tuvo al menos cuatro hijos. Junto al río Guadalquivir escribió, entre otras, una enciclopedia médica, comentarios sobre “Πολιτεία” (Politeia, La República, de Platón) y su obra más conocida, “ ‫ا‬ ” (Tahafut al-tahafut, La refutación de la refutación) con la que tapa el enceste del persa Al-Ghazali –que rechazaba por contraria a la Sharia toda la filosofía racionalista iniciada en la relativamente progre Bagdad del siglo VIII por Abu al-Kindi y otros, como al-Khwarizmi–. Averroes abordaba allí el camino hacia el saber, reclamando que la filosofía de Aristóteles era compatible con el Islam. La cita inicial aplica a la sismoestratigrafía que Abūl no conoció y a las muchas otras ramas del saber que supo cultivar en la España mora. Tras la conquista de los almohades (de origen bereber), los integristas lo expulsaron de Sevilla y prohibieron sus obras. Falleció en Marrakech (ciudad del actual Marruecos), meses después de haber sido reivindicado y vuelto a asignar a una corte, a los setenta y dos años. Fue enterrado en su Córdoba natal en los días en que un tal Fibonacci preparaba en Pisa la estrategia de venta del cero que había importado desde la costa Mezquita de Córdoba (Andalucía, España). africana del viejo mare Nostrum. (“La busca de Averroes” es un cuento de Jorge Luis Borges que, al igual que “La casa de Asterión”, forma parte del libro “El aleph” –que incluye al cuento epónimo–, genialidad literaria bautizada con la primera letra de los alfabetos persa, árabe y hebreo, que para la cábala o kabbalah es el soplo primigenio.) Bien, dejemos de ir por las ramas y vayamos a las fotos sísmicas de los sedimentos donde enraizó esta cháchara. La interpretación sísmica más básica es siempre la de tipo estructural, empero muchas veces de gran complejidad. Una etapa habitualmente posterior de la interpretación es la de tipo estratigráfico. Sólo en áreas que han sido tectónicamente estables puede comenzarse, de una, con el análisis sismoestratigráfico, sin una previa elaboración del marco estructural. También hay que decir que la interpretación estratigráfica es más sencilla si la tectónica es simple (ejemplo, áreas de plataforma) y más claramente distinguible si el ambiente depositacional ha sido marino. En casi todos los casos un recurso empleado es comprimir mucho la escala horizontal para realzar los buzamientos y, consecuentemente, las geometrías sedimentarias. Si bien esto es también muy útil en la interpretación estructural, en sismoestratigrafía suele ser imperativo.

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En este tipo de estudios se toman como base los conceptos geológicos evolucionados largamente desde que el danés Niels Stensen (Steno) en 1669 observó que fósiles más recientes yacen en estratos por arriba de los más antiguos. Y que James Hutton (nacido en Edimburgo, Escocia, como otro James: Maxwell) en 1788 comprendió el significado geodinámico de las areniscas rojas del Devónico discordantes sobre las grauvacas del Silúrico verticales en Siccar Point, en la costa oriental escocesa, sobre el hoy muy petrolero mar del Norte. Las siguientes figuras ejemplifican la importancia práctica de conocer la evolución tectosedimentaria en tanto determina las geometrías de reservorios y trampas. Y otros muy diversos fines en geociencias.

Los reservorios están donde hay pelo, no donde falta.

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Siccar Point, Escocia.

Cuenca Austral, terminaciones del reservorio contra el alto pelado.

Las relaciones estratigráficas pueden ser diversas, sea paralelas que divergentes o con formas progradacionales sigmoides u oblicuas, configuraciones monticulares, en abanico, valles cavados, truncación erosiva y distintos tipos de traslapo (solapo u onlap, sublapo o downlap, topelapo o toplap, etc.), con variados tipos de terminación (pinch-out). Pero también pueden observarse distintas relaciones de amplitud entre reflectores individuales o secuencias sísmicas: con o sin reflexiones internas, con reflexiones de aspecto caótico o estratificado, con amplitud reflectiva fuerte o débil, con continuidad lateral grande o pequeña, con sucesión de reflexiones de bajo o alto contraste, etc., como se esquematiza en las siguientes figuras.

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Si se quiere avanzar hasta un trabajo de sismoestratigrafía secuencial será mucho más factible en cuencas de génesis marina, o por lo menos si son continentales con vinculación al mar, que en cuencas cerradas o endorreicas donde las variaciones de nivel oceánico no hayan ejercido influencia mensurable en su nivel de base. El conocimiento preciso de ese control mundial es de gran ayuda para la definición de los cortejos sedimentarios sucesivos. Cuando los controles son solamente locales, suelen ser difíciles de precisar. El otro factor importante es la tectónica, esencialmente la tasa de subsidencia o algún eventual pulso de levantamiento que pudiese generar erosión. En la figura central se ve la relación entre un registro sedimentario idealizado y la sucesión temporal de eventos que le podría dar origen, incluyendo interrupciones (hiatus) sean éstos erosionales o solamente a causa de un período de falta de depositación. Aquí abajo, un bosquejo que sintetiza las causas de la generación del espacio disponible para la sedimentación.

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En cuanto concierne al nivel eustático, sabemos que éste fluctúa en función inversa de la cantidad total de hielo acumulado en el planeta (ergo, glaciaciones versus efecto invernadero, natural o artificialmente acelerado). Esto responde en cortos períodos geológicos a la variación de parámetros orbitales de la Tierra: precesión del eje de rotación en ciclos de 25.800 años, variación de su inclinación (21,5 a 24,5° cada 41.000 años), variación en el grado de excentricidad o elipticidad de la órbita (1 a 11% cada 95.800 años por la interferencia gravitacional de Venus y Júpiter) y giro del plano orbital cada 22.000 años. Esto se ilustra en la siguiente figura (excepto la inclinación y giro orbital), y fue estudiado por el serbio Milutin Milankovic’ en la década de 1930.

Ahora bien, en largos períodos la eustasia de gran escala está controlada por el volumen total de las cuencas abisales en los océanos, cuya variación está regida fundamentalmente por la magnitud total de las dorsales oceánicas, en parte compensadas por las fosas y los influjos sedimentarios desde los continentes. Pero existen aún otras variables glaciológicas de largo término, como la eventual presencia de masas continentales en las regiones polares, algo que ocurre a intervalos muy largos e irregulares e incrementa significativamente la acumulación de hielo y la consecuente caída del nivel marino global. También influyen la variable disposición global de corrientes marinas, eventuales fluctuaciones de la actividad solar, etc.

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Aquí, ejemplo de variadas geometrías de secuencias sedimentarias en una sección sísmica regional.

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Como bien conocen los geólogos, una secuencia (definición de Laurence Sloss et al., 1949-1963 en Estados Unidos) es la unidad fundamental de la estratigrafía secuencial, corresponde al registro sedimentario de un ciclo (del orden de 2 a unos 5 millones de años) y está limitada por discordancias o sus correlativas concordancias, pudiendo subdividirse en cortejos sedimentarios (system tracts, arreglos de nivel bajo, transgresivos, de nivel alto) y en parasecuencias (relativas a paraciclos de menos de un millón de años) limitadas por superficies de erosión o de inundación, según sea la escuela tomada como referencia (la de Peter Vail et al.,1977, o la de William Galloway et al.,1989, ambos estadounidenses). Las secuencias se agrupan en supersecuencias (que corresponden al tiempo de un superciclo) y éstas a su vez en megasecuencias (registro de megaciclos, de más de 40 m.a.). No deben hacerse simplificaciones globales, sino evaluar con datos de la región abordada.

La interpretación debe hacerse a la escala más regional posible (kilómetros) para que las geometrías se evidencien mejor, como se muestra en esta figura que ilustra cortejos sedimentarios en el Mar del Norte.

Recordando siempre el concepto de líneas-tiempo inherente a las reflexiones dentro de las cuencas sedimentarias, pueden entonces buscarse superficies de máxima inundación o de máxima erosión, más los arreglos sedimentarios internos de cada secuencia que permitirán definir los cortejos sedimentarios transgresivos, de nivel alto o de nivel bajo, así como los de talud de la plataforma y cuencas oceánicas, referidos a ciclos de distinto orden según la particular historia tectosedimentaria ocurrida en la zona estudiada.

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La figura de la derecha muestra los arreglos característicos que podrían verse en afloramientos o pozos en situaciones de transgresión o de regresión marina, en este último caso verificable tanto durante un nivel alto –debido al avance de la sedimentación desde posiciones proximales hacia distales– como durante una efectiva caída eustática hasta llegar a un registro de nivel del mar bajo. Un modelo generalizado de los cortejos sedimentarios y sistemas depositacionales puede verse acá.

Estas dos figuras constituyen un ejemplo de sísmica marina con su interpretación (en el sudoeste africano),

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donde se puede apreciar la intercalación de los cortejos sedimentarios transgresivo y de nivel alto, así como un registro de nivel bajo (cuña progradante) y un abanico de talud en la parte derecha. La figura aquí adyacente muestra también sísmica mar adentro (de Australia) con su interpretación abajo: un cortejo sedimentario de nivel bajo sobreyaciendo a uno de nivel del mar alto e infrayaciendo a otro de carácter transgresivo.

Estas figuras, a diferencia de las anteriores, muestran un ejemplo con interpretación de una sísmica estratigráfica en una cuenca genéticamente continental, la Cuyana, con carácter fluviolacustre, donde las geometrías

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de las secuencias son menos evidentes y es importantísima la contribución de la información de pozos para el armado de un esquema secuencial que amerite una mínima confiabilidad. Una herramienta práctica cuando se trabaja en áreas con variables inclinaciones estructurales es el aplanamiento (flattening) ya comentado. Su aplicación posibilita independizarse de los buzamientos de origen tectónico y la observación de los cambios de potencia resulta más fácilmente interpretable en términos secuenciales. La elaboración de mapas isopáquicos es otro modo de ver gráficamente las variaciones de espesor estratigráfico. En cualquier caso, siempre es aconsejable definir primero el marco estructural, para después poder avanzar con mayor certeza sobre la interpretación estratigráfica. Ahora bien, siendo la sísmica de reflexión en la gran mayoría de los casos el mejor método geofísico para visualizar cuencas sedimentarias, existe no obstante una limitación concreta ya explicada: la resolución sísmica. No es posible ver capas de menor espesor que un cuarto de la longitud de onda presente a la profundidad de interés. Con la excepción de tener resonancia sísmica o capas de alto contraste acústico que, aunque delgadas, podrían detectarse debido a su fuerte amplitud, aunque sin poder conocerse su exacto espesor, siempre a condición de que se haya podido aseverar la existencia de tales capas mediante el descarte de otras posibles causas de sus amplitudes. Cuando se dispone de información sísmica tridimensional, las secciones horizontales (time slices) o, mejor aún, los mapas de amplitud (horizon slices o seiscrops) resultan recursos prácticos para ver los cambios sobre un nivel estratigráfico a través del cambio de amplitudes o cualquier otro atributo sísmico que muestre diferencias interpretables en términos geológicos –o eventualmente incluso petroleros–. Ejemplos usuales son el seguimiento de canales, abanicos, variaciones de fluidos y otros, como se ejemplifica en la figura a la derecha, del centro-oeste de la cuenca del Golfo San Jorge, así como también en las figuras de abajo (de los Estados Unidos), donde se ilustran los rasgos en forma comparativa entre la sección vertical y la horizontal.

Los Atributos Sísmicos (usualmente disponibles en la estación de trabajo) como la amplitud o el espesor temporal de un pico o valle de la traza sísmica, la frecuencia, fase, velocidad y otros pueden ser de gran ayuda en la interpretación de los rasgos sismoestratigráficos en relación con los cambios litológicos y la visualización de geometrías sedimentarias cuyo objetivo petrolero es localizar cuerpos que sean potenciales reservorios.

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Eventualmente puede recurrirse asimismo a otros métodos específicos de sísmica de reflexión –si fuera aconsejable para la resolución de cuestiones geológicas, petroleras u otras– ya sea Procesos Especiales o bien Registros Especiales que requieren de una nueva adquisición de datos de campo. Todos ellos serán tratados en el Tema 18. Pero, en definitiva, las certezas sólo llegan cuando el trépano finalmente horada los objetivos propuestos.

CUESTIONARIO BÁSICO - ¿Qué condiciones geológicas y sísmicas favorecen la interpretación estratigráfica? - ¿Qué tipos de geometrías bi o tridimensionales pueden buscarse a los fines sismoestratigráficos? - Citar y explicar el posible origen de los distintos tipos de aspecto sísmico de las reflexiones - Dar la definición de secuencia y cortejos sedimentarios y comentar los factores que influyen en sus registros. - ¿En qué se diferencian una interpretación secuencial en cuencas de origen marino y continental? - ¿Cómo afecta la tectónica sobre la tarea de interpretar en términos estratigráficos y cómo conviene proceder? - ¿Cómo se visualizan en sísmica los depósitos de canales?

BIBLIOGRAFÍA - Bocaccio P. y otros, 1996. Apuntes de Sísmología y Sismica (p. 1-36). Yacimientos Petrolíferos Fiscales. - Brown, A., 1991. Interpretation of Three Dimensional Seismic Data. Society of Exploration Geophysicists. - Dobrin, M., 1961. Introducción a la Prospección Geofísica (p. 275-291). Ediciones Omega. - Sheriff, R., 1985. Geophysical Exploration and Interpretation. Society of Exploration Geophysicists. - Sheriff, R., 1991. Encyclopedic Dictionary of Exploration Geophysics. Society of Exploration Geophysicists. - Vail, P. y Cramez, C., 1990. Sequence Stratigraphy Interpretation Course. Total C.F.P.

* "El conocimiento es la conformidad del objeto y del intelecto”

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