Laboratorio de Modelación Analógica
La modelación analógica es una técnica bien establecida que pretende reproducir estructuras geológicas reales a escala y determinar su evolución utilizando materiales más débiles que sus equivalentes naturales. Los modelos analógicos son reproducciones de la realidad geológica tanto a nivel espacial, temporal como en los materiales utilizados. Si los modelos están escalados correctamente, su evolución es comparable a la de sus equivalentes naturales.
Del mismo modo que los estratos rocosos análogos, en los modelos se utilizan generalmente diferentes niveles de arena de cuarzo de varios tamaños, arcillas, microesferas de cristal o polímeros de silicona dependiendo de la configuración del experimento. Con la finalidad de reproducir correctamente a pequeña escala las propiedades frágiles y dúctiles de los materiales naturales, las propiedades de los materiales análogos utilizados deben ser invariables temporalmente y conocidas en todo momento.
Para poder reproducir correctamente a pequeña escala las propiedades frágiles y dúctiles de los materiales naturales, las propiedades mecánicas de los materiales analógicos utilizados deben ser constantes y conocidas en todo momento a lo largo del experimento.
El tiempo de los sistemas geológicos (millones de años) también debe escalarse a fin de poder reproducir de manera realista la duración de los procesos geológicos tal y como pueden ser la formación de una cuenca o de un orógeno. De esta forma, las escalas de trabajo utilizadas en el laboratorio tanto para las dimensiones del modelo, como para las potencias, las propiedades mecánicas de los materiales o el tiempo, acostumbran a ser de 1:100.000 a 1:10.000.000.
Una de las principales líneas de investigación del Instituto y del GGAC es la reconstrucción 3D y la modelación de cuerpos geológicos y reservorios. Con el fin de disponer de otra herramienta para poder realizar comparaciones con los ejemplos reales y numéricos desarrollados por el grupo, en 2009 se creó el laboratorio de modelación analógica gracias al proyecto de infraestructuras científicas (UNAB08-4E-006) cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional del Ministerio de Ciencia e Innovación del gobierno de España. El laboratorio de modelación experimental en tectónica y geología estructural de la Universitat de Barcelona (SIMGEO) está formado por una mesa de modelación modular diseñada para simular una gran variedad de contextos geológicos: extensión, compresión, strike-slip, fallas de basamento, inversión tectónica, double-wedge, tectónica salina, deslizamientos gravitacionales, etc… Un total de seis motores accionados por un controlador digital permiten realizar experimentos uni, bi o triaxiales transmitiendo la deformación a brazos mecánicos. El número y la configuración de los motores permiten reproducir cualquier campo de esfuerzos. La tasa y la dirección de deformación están monitorizadas continuamente por un ordenador que permite variarlas durante el experimento. La mesa de modelación también permite desarrollar modelos tanto a nivel de cuenca como cortical.
A medida que la deformación avanza durante la realización del modelo se toman fotografías digitales temporizadas de la parte superior del modelo mediante una cámara controlada por ordenador. Estas fotografías se complementan con un escáner de luz blanca de alta resolución (SIDIO Pro de Nub3D) que captura nubes de puntos de la topografía del modelo durante cada experimento, registrando cambios topográficos milimétricos. La nube de puntos que se obtiene es tratada con aplicaciones CAD así como con otros programas para ser utilizada posteriormente con otras técnicas de modelación estructural. Finalmente el modelo es cohesionado y seccionado en secciones equidistantes. De cada una de las secciones se toman diversas fotografías generales y de detalle. Las fotografías generales pueden ser posteriormente referenciadas tridimensionalmente en un sistema de coordenadas cartesianas local mediante un programa de modelación estructural. A partir de este punto es posible la digitalización de los diferentes elementos estructurales y estratigráficos conociendo en todo momento su posición relativa dentro del modelo. Posteriormente a la digitalización de los diversos elementos es posible realizar un modelo 3D del modelo analógico (ver Vidal et al., 2008 para más información).
El laboratorio de modelación analógica (SIMGEO) en combinación con los laboratorios de modelación numérica y modelación estructural 3-D aporta una herramienta muy potente al Institut de Recerca Geomodels que permite dar un paso más en la integración de modelos así como en su validación.
