El método sismoeléctrico (que es diferente del principio físico electrosísmico) se basa en la generación de campos electromagnéticos en suelos y rocas mediante ondas sísmicas . Esta técnica aún se encuentra en desarrollo y en el futuro puede tener aplicaciones como la detección y caracterización de fluidos en el subsuelo por sus propiedades eléctricas, entre otras, generalmente relacionadas con fluidos (porosidad, transmisividad, propiedades físicas).
Cuando una onda sísmica encuentra una interfaz, crea una separación de carga en la interfaz que forma un dipolo eléctrico . Este dipolo irradia una onda electromagnética que puede ser detectada por antenas en la superficie del suelo.
A medida que las ondas sísmicas ( P o de compresión ) tensionan los materiales de la tierra, ocurren cuatro fenómenos geofísicos:
La aplicación principal del método electrosísmico es la medición del efecto electrocinético o potencial de transmisión (ítem 2, arriba). Los efectos electrocinéticos son iniciados por ondas sonoras (normalmente ondas P) que pasan a través de una roca porosa, lo que induce un movimiento relativo de la matriz de la roca y el fluido. El movimiento del fluido iónico a través de los capilares de la roca se produce con cationes (o, con menos frecuencia, aniones) que se adhieren preferentemente a las paredes de los capilares, de modo que la presión aplicada y el flujo de fluido resultante en relación con la matriz de la roca producen un dipolo eléctrico. En una formación no homogénea, la onda sísmica genera un flujo oscilante de fluido y un campo electromagnético y eléctrico oscilante correspondiente. La onda electromagnética resultante puede detectarse mediante pares de electrodos colocados en la superficie del suelo.
Sin embargo, las ondas P que se desplazan a través de un sólido que contiene algo de humedad también generan un fenómeno eléctrico llamado ondas cosísmicas. [1] Las ondas cosísmicas viajan con las ondas P y no son sensibles a las propiedades eléctricas del subsuelo. La antena dipolo no puede distinguir la señal electrocinética de la señal cosísmica, por lo que las registra a ambas, y las ondas cosísmicas deben eliminarse mientras se procesan los datos de campo para poder interpretar realmente el efecto electrocinético. [2]
Actualmente no existe un método de operación rutinaria en campo, pero en estudios científicos se coloca un conjunto de varias antenas dipolares a lo largo de una línea recta para registrar las ondas sismoeléctricas, y un conjunto de geófonos colocados entre las antenas dipolares para registrar las llegadas de ondas sísmicas. Los geófonos son necesarios para poder suprimir las ondas cosísmicas de la señal sismoeléctrica, de modo que se pueda separar y estudiar el efecto electrocinético. [3]
El método electrosísmico es muy susceptible al ruido cultural eléctrico, y también tiene las mismas fuentes de ruido que el método sísmico de reflexión, que incluyen el ruido de fondo, los ruidos múltiples y el ruido aleatorio. El método sismoeléctrico también tiene una relación señal-ruido muy baja, porque la atenuación de las ondas electromagnéticas dentro de la tierra es 1/r^3, lo que teóricamente limita su profundidad de exploración a trescientos metros. [4] Las señales electrosísmicas típicas están en el nivel de microvoltios. La señal electrosísmica es proporcional a la presión de la onda sísmica. Por lo tanto, es posible aumentar la señal utilizando fuentes sísmicas más fuertes. [5]
El efecto electrocinético se produce por varios tipos de contrastes entre capas, como contrastes de porosidad, contrastes de potencial, contrastes de viscosidad y contrastes de saturación en fluidos, entre otros. [2] Las posibles causas del efecto electrocinético entre capas siguen siendo objeto de estudio. Con el conocimiento y la tecnología actuales, es realmente difícil determinar sin más datos (como datos de pozos u otros datos geofísicos del lugar) qué son las conversiones electrocinéticas producidas, y se deberán realizar más estudios para poder interpretar correctamente los datos electrocinéticos. A pesar de eso, el efecto electrocinético tiene un futuro prometedor en la geofísica cercana a la superficie y de pozos.
La propagación de ondas sísmicas en rocas porosas está asociada a una pequeña deformación transitoria de la matriz rocosa y del espacio poroso que puede causar campos electromagnéticos de amplitud observable si los poros están saturados. Se espera que las mediciones de campos sismoeléctricos ayuden a localizar capas permeables en rocas porosas y proporcionen información sobre propiedades anelásticas . Sin embargo, este potencial teórico para aplicaciones hidrogeológicas hasta ahora solo está confirmado por un número muy limitado de estudios de campo exitosos. Como consecuencia, el método sismoeléctrico aún está lejos de ser utilizado de manera rutinaria.