Nous aspectes metodològics en l'exploració elèctrica i electromagnètica

Abstract

L'elaboració de models que descriuen adequadament el subsòl és un dels aspectes més importants dins el camp de la prospecció geofísica. La seva obtenció a partir de les respostes experimentals són el resultat del procés anomenat problema invers. Els mètodes elèctrics i electromagnètics enregistren determinats components del camp electromagnètic i caracteritzen les estructures del subsòl mitjançant la propietat física del medi anomenada conductivitat elèctrica. Dins l'ampli conjunt de mètodes d'exploració, aquesta tesi se centra en l'estudi dels mètodes magnetotel·lúric i elèctric de corrent continu. La integració d'aquestes dues tècniques pot millorar significativament els models que descriuen la conductivitat elèctrica del terreny. Aquest treball presenta el desenvolupament de diferents aspectes metodològics sobre els mètodes magnetotel·lúric i elèctric de corrent continu, amb els objectius de millorar el tractament de les dades experimentals i d'optimitzar el procés de la inversió. Així, la memòria està dividida en dues grans parts, segons els dos mètodes indicats, cadascuna d'elles amb uns objectius específics. En el mètode magnetotel·lúric es presenten dos aspectes diferenciats i innovadors. L'objectiu del primer és optimitzar la informació que s'introdueix en la inversió per tal d'evitar que, per exemple, només cert tipus de respostes controlin el resultat. Per això s'estudia la influència de cada tipus de resposta magnetotel·lúrica en aquest procés. El resultat és l'obtenció d'una nova expressió teòrica entre els errors de dues respostes magnetotel·lúriques. L'estudi es completa amb l'elaboració d'un mètode alternatiu que permet estimar relacions entre magnituds quan no és possible deduir-les a partir del seu desenvolupament analític. El segon aspecte té l'objectiu de desenvolupar una nova metodologia per identificar i corregir l'efecte de la distorsió galvànica en les dades experimentals. Aquest efecte pot conduir a una errònia interpretació del subsòl i, per això, la seva correcció s'ha de realitzar com un pas previ a la interpretació de les dades. La metodologia segueix dos passos, en el primer s'obtenen unes expressions analítiques a partir de les equacions fonamentals del mètode magnetotel·lúric (equacions de Maxwell), i en el segon pas, s'avaluen aquestes expressions amb respostes sintètiques i dades experimentals. El resultat és un nou mètode per a corregir la distorsió galvànica, basat en la relació lineal, que utilitza les mateixes respostes magnetotel·lúriques mesurades. El treball realitzat amb el mètode de prospecció elèctrica de corrent continu té com a objectius optimitzar la solució del problema directe en dues dimensions i elaborar un programa d'inversió que aporti models bidimensionals. Per a controlar i optimitzar les etapes dels processos de modelització i inversió, s'han implementat diferents aspectes que milloren la solució dels programes. En la modelització s'ha dissenyat una estratègia de superposició de dues malles que permet discretitzar el model, s'ha implementat un nou procediment per a millorar el càlcul del potencial elèctric i, s'han incorporat els efectes de la topografia. En la inversió, a més a més del disseny i l'elaboració de l'algorisme d'inversió, s'ha aprofundit en el principal problema del problema invers, el càlcul de la matriu sensibilitat. Els dos programes elaborats han estat aplicats sobre perfils de sondejos elèctrics verticals i sobre perfils de tomografia elèctrica, en concret s'han adaptat als dispositius Dipol-Dipol i Wenner-Schlumberger. Així, aquesta tesi ofereix com a resultat les eines necessàries per a realitzar la integració de les dades geoelèctriques, una línia de recerca actual en la Prospecció Geofísica, i per tant, obra noves perspectives de futur en aquest camp.