Modelado de la Respuesta Sismoeléctrica de Medios Parcialmente Saturados

Abstract

El estudio de medios parcialmente saturado es de gran importancia para la exploración y remediación de acuíferos y el monitoreo de repositorios geológicos. Detectar la presencia y observar la evolución de las fases fluidas que saturan el subsuelo utilizando técnicas no invasivas es considerada una de las fronteras de la geofísica aplicada y ambiental. En este contexto, una mayor comprensión de los efectos que tienen las distribuciones irregulares de fluidos porales en los datos geofísicos podría permitir una mejor caracterización del subsuelo. Cuando una fuente sísmica envía ondas mecánicas en un medio saturado o parcialmente saturado, produce movimiento relativo entre la fase fluida y la matriz rocosa. Este flujo transporta un exceso de cargas eléctricas, contenidas en la doble capa eléctrica (adyacente a las superficies de los granos), produciendo así una fuente de corriente eléctrica. Este es el principio físico del fenómeno sismoeléctrico, modelado mediante las ecuaciones de Biot acopladas a las de Maxwell. El modelado de flujo de dos fases fluidas inmiscibles en medios poroso es comúnmente realizado a través de simulaciones numéricas. Estas resuelven las ecuaciones de flujo bifásico, incluyendo la gravedad y la capilaridad. La distribución espacial de los fluidos porales, es decir, el campo de saturación, está condicionada por las heterogeneidades hidráulicas del medio, las condiciones de inyección y por las propiedades de los fluidos. En este trabajo analizamos el cambio de la respuesta sismoeléctrica de un suelo bidimensional parcialmente saturado por agua y un segundo fluido inmiscible, cuyo contenido y distribución varían en el tiempo. Para ello implementamos distintos algoritmos de elementos finitos para aproximar las soluciones a los diferentes modelos mencionados.