DIFFICULTIES ASSOCIATED TO THE ULTRASONIC IMAGING OF SMALL SCALE MODELS OF STRATIGRAPHIC DEPOSITS

Abstract

ABSTRACT. Mechanical waves are commonly used on the characterization of geological systems. Highly compacted real systems require low frequency waves on the order of tens of hertz. Tabletop models span the millimetric scale and therefore need higher frequency waves ranging up to the ultrasound band. We have used an ultrasonic seismic equipment to image tabletop geological systems. The seismograms enabled the identification of some features under investigation but were limited to discern some objects of interest, such as, the interface between a coal layer on top of a sand layer. We believe that the low consolidation of the material has intensified the Rayleigh scattering of the incident wave leading to a large signal attenuation and to the difficulty on layer discrimination. We propose some ways to circumvent such a problem including increasing the material consolidation or the sediment grain size in order to reduce the scattering effects.

Keywords: mechanical waves, deposit imaging, stratigraphy, turbidity currents.

RESUMO. A utilização de ondas mecânicas é uma opção recorrente na caracterização de sistemas geológicos. Sistemas reais de alta compactação costumam ser analisados por ondas mecânicas com frequências da ordem de dezenas de hertz. Modelos de bancada requerem o uso de frequências mais altas, na faixa do ultrassom, para possibilitar a definição de detalhes milimétricos. Utilizamos um sistema de levantamento sísmico ultrassonográfico para visualizar modelos geológicos de bancada. Os sismogramas produzidos identificaram algumas feições sob investigação, mas apresentaram limitações na discriminação dos objetos de interesse, a saber, a interface entre uma camada de carvão sobre uma camada de areia. Acreditamos que a baixa consolidação domaterial tenha intensificado o espalhamento Rayleigh da onda incidente levando a uma grande atenuação do sinal de retorno e à consequente dificuldade em discriminar as camadas. Propomos algumas formas de diminuir esse problema que incluem o aumento da consolidação do material ou do tamanho de grão dos sedimentos para reduzir os efeitos de espalhamento.

Palavras-chave: ondas mecânicas, visualização de depósitos, estratigrafia, correntes de turbidez.