GemPy Modeling

Modelado geológico implícito 3D, estructuras, perfiles y conexión con modelado sísmico

De observaciones geológicas dispersas a modelos estructurales continuos y propiedades físicas listas para simulación.

Visión general

Este repositorio reúne el material práctico del curso de GemPy de la XVI Semana Técnica de Geología, Ingeniería Geológica y Geociencias (Bucaramanga, 2024). Los ejemplos recorren una progresión científica completa: definición manual de superficies, lectura de datos estructurales desde CSV, construcción de fallas y grabens, extracción de perfiles, modelado del sistema del Cerro Machín y transformación de unidades geológicas en un modelo de velocidades para aplicaciones sísmicas.

GemPy utiliza interpolación implícita para reconstruir superficies y dominios geológicos a partir de dos familias principales de observaciones:

• Puntos de superficie: posiciones X, Y, Z que pertenecen a una interfaz geológica.
• Orientaciones: azimut, buzamiento y polaridad que controlan la geometría local de la interfaz.

El resultado es un modelo volumétrico coherente con la pila estratigráfica, las relaciones estructurales y las fallas declaradas por el usuario.

Metodología

1. Observar: organizar contactos, orientaciones, sondeos y topografía.
2. Estructurar: definir elementos, grupos, orden estratigráfico y relaciones de falla.
3. Interpolar: construir campos escalares y superficies geológicas implícitas.
4. Calcular: evaluar el modelo sobre una malla regular y asignar unidades a cada celda.
5. Validar y exportar: revisar secciones y vistas 3D; derivar propiedades para otros simuladores.

Recorrido por los archivos

Módulo	Archivos	Qué hace	Resultado principal
1 · Graben desde cero	GrabenModel.ipynb	Construye superficies y orientaciones manualmente, incorpora dos fallas normales y configura sus relaciones estructurales.	Sección de un graben y serialización opcional del modelo con pickle.
2 · Graben desde CSV	Graben_csv.ipynb, Puntos.csv, Orientaciones.csv	Reproduce el graben mediante tablas de contactos y orientaciones; separa los datos de entrada del código de modelado.	Flujo reproducible y reutilizable para cargar observaciones propias.
3 · Perfiles geológicos	ch1_3b_cross_sections.ipynb, points.csv, orientations.csv	Agrega secciones arbitrarias, topografía y una falla principal a un modelo estratificado.	Mapa geológico y tres cortes para validar continuidad y desplazamiento.
3.0 · GemPy → sísmica	gempy2seismicmodeling.ipynb, wells.png, vmodel_gempy.npy	Construye un modelo desde información de pozos y convierte los identificadores litológicos en velocidades.	Matriz de velocidades 100 × 100, float64, con rango de 1000–4100.
4 · Cerro Machín	CerroMachinModel.ipynb, b-b.png	Desarrolla progresivamente cinco superficies y sus orientaciones para representar la geometría del sistema volcánico.	Modelo estratigráfico de mayor complejidad y control visual por secciones.

Los archivos .p generados mediante pickle no se incluyen en el repositorio; se crean al ejecutar las celdas de exportación correspondientes.

Resultados representativos

1. Geometría estructural de un graben

Las dos fallas normales limitan el bloque central hundido. Los puntos y vectores de orientación permiten inspeccionar qué observaciones controlan cada interfaz.

2. Validación mediante perfiles y mapa geológico

Las secciones permiten comparar la arquitectura interna del modelo a lo largo de distintas direcciones y detectar discontinuidades o relaciones estratigráficas inconsistentes.

3. Del modelo geológico al modelo de velocidades

Las unidades interpoladas se convierten en propiedades físicas discretas. El archivo vmodel_gempy.npy constituye un puente directo hacia modelado de propagación de ondas y experimentos sísmicos.

4. Construcción progresiva del modelo del Cerro Machín

El ejemplo incorpora contactos y orientaciones a distintas escalas para controlar cinco superficies dentro de un dominio de aproximadamente 2 km de extensión horizontal y 6 km de profundidad.

Inicio rápido

Opción A · Conda

git clone https://github.com/Anagabrielamantilla/GempyModeling.git
cd GempyModeling
conda env create -f environment.yml
conda activate gempy2024
jupyter notebook

Opción B · venv + pip

git clone https://github.com/Anagabrielamantilla/GempyModeling.git
cd GempyModeling
python3.12 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
python -m pip install --upgrade pip
python -m pip install -r requirements.txt
jupyter notebook

Para visualización 3D interactiva, ejecuta los notebooks en un entorno local con soporte gráfico. PyVista/VTK puede requerir configuración adicional en servidores sin pantalla.

Orden recomendado

1_grabenScratch
      ↓
2_graben_csv
      ↓
3_ejercicio_perfiles
      ↓
3_0_ejercicio_points  ──→  vmodel_gempy.npy  ──→  modelado sísmico
      ↓
4_cerroMachinModel

Estructura del repositorio

GempyModeling/
├── 1_grabenScratch/
│   └── GrabenModel.ipynb
├── 2_graben_csv/
│   ├── Graben_csv.ipynb
│   ├── Orientaciones.csv
│   └── Puntos.csv
├── 3_ejercicio_perfiles/
│   ├── ch1_3b_cross_sections.ipynb
│   ├── simple_fault_model_orientations.csv
│   └── simple_fault_model_points.csv
├── 3_0_ejercicio_points/
│   ├── gempy2seismicmodeling.ipynb
│   ├── vmodel_gempy.npy
│   └── wells.png
├── 4_cerroMachinModel/
│   ├── CerroMachinModel.ipynb
│   └── b-b.png
├── docs/assets/
├── environment.yml
└── requirements.txt

Consideraciones de reproducibilidad

• El material original recomienda Python 3.12.4.
• Los notebooks utilizan las APIs modernas gp.create_geomodel, gp.compute_model y gempy_viewer; la versión de GemPy no estaba fijada en el material original, por lo que requirements.txt conserva una especificación compatible sin afirmar una versión histórica no registrada.
• Las figuras embebidas son resultados guardados en los notebooks y sirven como referencia; una ejecución nueva puede presentar variaciones visuales según las versiones de GemPy, GemPy Viewer, PyVista y VTK.
• Ejecuta cada notebook desde su propia carpeta para conservar las rutas relativas a CSV, PNG y NPY.

Instructores

• Ana Gabriela Mantilla
• Paul Goyes Peñafiel

Material preparado para la XVI Semana Técnica de Geología, Ingeniería Geológica y Geociencias, Bucaramanga, 2024.

Uso académico

Este repositorio se publica con fines educativos. No se declara una licencia abierta en el estado actual; antes de reutilizar o redistribuir los materiales, confirma los permisos correspondientes con sus autores.

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Datos estructurales → interpolación implícita → modelo 3D → propiedades físicas