METODOS DE PROSPECCION GEOFÍSICA.�

Materia: Astrofísica y Geofísica.

ENS nro 32 “José de San Martín”

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Prof. Daniel José Mendicini

Prospección Geofísica:

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La finalidad de las prospecciones geofísicas es detectar y localizar cuerpos y estructuras geológicas del subsuelo, y si es posible, determinar sus dimensiones y con frecuencia alguna de sus propiedades físicas.

Ejemplo: si una zona va a tener que soportar cargas importantes (construcción), será de gran utilidad el conocimiento de las propiedades físicas (elásticas y plásticas) de los materiales del subsuelo.

• En prospección, puede necesitarse el conocimiento de las estructuras por la conocida asociación de éstas con minerales de valor económico; un ejemplo típico de esto es la concentración de petróleo en anticlinales (pliegues) de rocas sedimentarias.

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• Las minas de mineral con frecuencia presentan características que fácilmente se pueden medir y reconocer por técnicas geofísicas, pero suelen tener formas irregulares y encontrarse en rocas de estructuras complejas. El interés radica por lo tanto más en su detección y en la determinación de sus propiedades físicas que en la exacta interpretación cuantitativa.

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• Normalmente una prospección geofísica consiste en la ejecución de una serie de medidas sobre la superficie del terreno o en el aire paralelamente a ella pero a veces estas medidas se hacen a lo largo de un sondeo.

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• En esencia las mediciones consisten en determinar las variaciones en el espacio o en el tiempo de uno o varios campos de fuerzas.

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• En esencia las mediciones consisten en determinar las variaciones en el espacio o en el tiempo de uno o varios campos de fuerzas (gravitatorio, magnético, eléctrico, esfuerzos téctónicos, etc).

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• El valor de estos campos viene determinado, entre otros factores, por la naturaleza de las estructuras del subsuelo y por lo hecho de que las propiedades físicas, o al menos una de ellas, de las rocas varía ampliamente de una zonas a otras.

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• Con frecuencia, las discontinuidades físicas corresponden a límites geológicos, por lo que numerosos problemas estructurales se reducen a la interpretación de los campos medidos en superficie en función de la firma de estas discontinuidades

• Evidentemente, la mayor o menor facilidad de efectuar esta interpretación dependerá de la forma considerable del grado del contraste de las propiedades físicas de las rocas presentes en la estructura que se investiga, y la elección del método se hará en función de cuál sea la propiedad física que dentro de la estructura, ofrezca mayores contrastes.

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• Sin embargo, no es éste el único factor que hay que considerar a la hora de elegir un método de prospección geofísica, ya que algunas técnicas se prestan más que otras a una interpretación cuantitativa, por lo que la elección del método puede hacerse más por la necesidad de una mayor precisión en la interpretación, aun cuando esto implique trabajar con magnitudes físicas que presenten menores contrastes entre sus valores

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• Las propiedades de las rocas de las que se hace más uso en prospección geofísica son: densidad, susceptibilidad magnética, elasticidad y conductividad eléctrica. También se emplean aunque en menor proporción, otras propiedades como la radioactividad.

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• Toda masa ejerce un efecto gravitatorio, por lo que, lógicamente los cambios laterales en la densidad del subsuelo producirán variaciones pequeñas, pero a menudo detectables, de la gravedad medida en superficie. Del mismo modo muchas rocas son ligeramente magnéticas, con frecuencia tienen una imanación remanente y otra inducida por el campo magnético terrestre

• Desgraciadamente los métodos gravimétrico y magnéticos de prospección tienen una importante limitación: en teoría existen un sin número de estructuras con capacidad de producir la misma respuesta en superficie. Sin embargo, en la práctica normalmente se dispone de alguna información geológica de la zona que combinada con los datos geofísicos, con frecuencia permite eliminar, al menos en parte, la indeterminación de la solución.
• Conviene señalar que en cualquiera de estos métodos, no es necesario conocer los valores absolutos de los campos magnético o gravimétrico, sino sólo la perturbación que en tales campos produce la estructura. Tal perturbación se conoce como anomalía.

• Los métodos de prospección gravimétrico y magnético estudian campos de fuerzas naturales. Por su parte, los métodos sísmico y eléctrico (incluido el electromagnético), que estudian las propiedades elásticas y eléctricas de las rocas, necesitan de la introducción de energía en el terreno.

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• En los métodos eléctricos, la corriente continua o de baja frecuencia se introduce al terreno por medio de electrodos. En ellos se determina la forma e intensidad del campo del flujo de corriente en la superficie que depende, entre otras variables, de la distribución de resistividades en las rocas del subsuelo.

• En este método, llamado electromagnético, se introducce una corriente mas elevada (inducción). El campo de la bobina emisora puede sufrir alteraciones en amplitud, dirección o fase a causa de los conductores del subsuelo, y esta alteración se mide por medio de una bobina receptora y circuitos auxiliares.
• De todos los métodos de prospección, el sísmico es el que hasta el momento se ha desarrollado más y el que mayor información puede suministrar. Como las rocas tienen propiedades elásticas y densidades diferentes unas a otras, las ondas elásticas se propagan con distintas velocidades a través de ellas y son reflejadas y refractadas en las interfaces que separan dos de ellas de distintas propiedades.Dos son las técnicas empleadas: una basada en el estudio de la onda reflejada y otra en el de la refractada.

• La elección del método que se debe emplear en cada caso concreto normalmente no encierra mayores dificultades. En zonas de subsuelo estratificado, siempre que no sea de estructura muy compleja, los métodos sísmicos tienen una ventaja considerable con gran diferencia, la información que dan es más detallada, precisa e inequívoca que la suministrada por cualquier otro método.
• Sin embargo, en trabajos a pequeña escala y si las estructuras son sencillas, es preferible utilizar métodos eléctricos, ya que permiten determinar satisfactoriamente la forma del subsuelo, aunque no tan exactamente como empleando métodos sísmicos, y son más sencillos, quizás dos veces más rápidos y, consecuentemente, más económicos.

• En minería, donde lo que se buscan son menas (rocas con metal), con frecuencia las estructuras son demasiado complejas para emplear los métodos sísmicos de prospección. En estos casos, dado que las propiedades físicas de las menas difieren mucho de las del medio que las rodea, su detección se hace por métodos eléctricos, magnéticos e incluso gravimétricos.
• Con frecuencia su interpretación es sólo semi-cuantitativa como máximo, debido a que su forma es compleja y a que sus propiedades físicas varían notablemente de unos puntos a otros de la mena. A pesar de todo, a menudo se puede obtener información sobre su tamaño, forma y calidad.

• En algunas ocasiones, un mismo problema se estudia por más de un método prospectivo. Así, por ejemplo, en investigaciones petroleras suelen hacerse estudios previos aeromagnéticos y gravimétricos de la zona, con objeto de acotar las zonas favorables que posteriormente se estudiarán por métodos sísmicos. Al mismo tiempo, la combinación de los resultados de la interpretación de dos métodos de prospección distintos referentes a una misma zona, permite eliminar falsas soluciones sin necesidad de efectuar una nueva investigación más detallada, o disminuye el margen de variabilidad de soluciones.

• Una vez que se ha decidido el método o métodos que se va a emplear, se elige el equipo conveniente para el trabajo. A continuación debe considerarse el número de datos que debe tomarse para poder efectuar posteriormente una interpretación correcta. El número mínimo de medidas que tienen que efectuarse viene determinado por el objeto buscado en el trabajo y, hasta cierto punto por el presupuesto económico de que se disponga.
• Únicamente cuando la estructura geológica del subsuelo es sencilla es posible efectuar una interpretación exacta e inequívoca de las medidas geofísicas, pero aun en estos casos no se consigue siempre.

La anomalía:

• Es el concepto central de la geofísica prospectiva (del latín prospicere, examinar). De lo que se trata es de registrar, procesar y graficar la respuesta dada por distintos campos físicos en las áreas de potencial interés exploratorio o de desarrollo de recursos.

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• Buscar enconces los sectores de valores anómalos respecto al fondo regional e interpretarlos en términos geológicos a fin de determinar los sitios de interés.

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• También debe tenerse presente que no importan tanto los valores absolutos de lo que se mida, sino más bien las diferencias, o sea los valores relativos, respecto de zonas o tiempos cercanos

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• La búsqueda de anomalías se hará, antes que nada, evaluando información previa de las potenciales áreas a prospectar en función de los objetivos planteados, para comenzar allí donde las condiciones geológicas y de factibilidad económica sean a priori más promisorias.

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• Cuando se ha definido el área, se establece el mallado de mediciones, ya sea que tales mediciones se hagan a lo largo de trayectorias predefinidas (paralelas entre sí, o formando una cuadrícula, o cualquier otra figura que se considere oportuna) o bien si son puntos más o menos distantes ubicados según las facilidades geográficas de la zona.

• Tras el planeamiento inicial, se entra en la etapa de registro o adquisición (de adquirire, para buscar) de los datos de campo: posicionamiento y mediciones físicas que se hacen con los correspondientes receptores (equivalentes de la radio, la tele, etc.), para lo cual se hacen pruebas de campo previas a fin de optimizar los parámetros.

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• Luego se pasa a la segunda etapa, de cálculos correctivos o reducciones que constituyen el procesamiento (de processus, adelante marchar, avanzar) necesario para homogeneizarlos, es decir hacerlos comparables, y poder entonces graficarlos. Para finalmente hacer la tercera etapa de interpretación (de interpretari, entre preciar, evaluar) en términos geológicos y eventualmente de recursos potencialmente explotables. Aquí es fundamental la traducción del lenguaje de la física al lenguaje concretamente aplicado.

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• Debe diferenciarse señal (de signum), los datos registrados que nos interesan, del ruido (de rugitus, al igual que rugido),

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• La prospección geofísica suele hacerse sobre la superficie terrestre, pero también dentro de pozos, o puede ser marina (o lacustre o fluvial, desde barcos, lanchas, gomones, etc.), aérea (aviones, helicópteros, globos, drones) e incluso satelital,

Método de Reflexión Sísmica:

• reconstruye la estructura del subsuelo haciendo uso de los tiempos requeridos por una perturbación sísmica engendrada en el suelo por una energía determinada (explosión de dinamita próxima o sobre la superficie, golpeadores, vibradores, cañones de aire, etc.) para volver a ésta después de ser reflejada en las formaciones mismas.

Método por Refracción Sísmica:

• Las ondas explosivas recorren grandes distancias horizontales a través del suelo, hacen uso de una de las leyes de Snell, del ángulo crítico. I
• Informa acerca de la velocidad y profundidad de ciertas formaciones del subsuelo. Proporciona datos de la velocidad en las capas refractantes dando información del espesor de las capas involucradas.
• Localización de capas bien consolidadas en la construcción de diques o puentes

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Método por Gravedad (Gravimétrico):

• Se miden las pequeñísimas variaciones que en la atracción gravitatoria ejercen las rocas emplazadas en los primeros kilómetros por debajo de la superficie del suelo.
• Los diferentes tipos de rocas tienen densidades diferentes y las rocas más densas ejercen mayor atracción gravitacional.
• Las anomalías de la gravedad buscadas en la exploración petrolífera pueden representar tan sólo una millonésima, y hasta una diez millonésima, del campo total terrestre

Método Magnético:

• Determina las variaciones del campo magnético terrestre atribuibles a cambios de estructura, o de la susceptibilidad magnética de algunas rocas próximas a la superficie.
• la mayoría de las exploraciones magnéticas están encaminadas a levantar el mapa de la estructura sobre o dentro del basamento o a descubrir directamente minerales magnéticos.
• Las anomalías magnéticas a partir de la parte superior del basamento pueden aportar información relativa a la estructura de las capas superiores.

Método Eléctrico:

• detectar anomalías en las propiedades eléctricas de las rocas, tales como la conductibilidad, auto-potencial y respuesta a la inducción.
• Localizar minerales que ofrezcan características eléctricas distintivas, o levantar características estructurales asociadas a yacimientos de petróleo o de minerales.
• El método de resistividad se emplea para determinar variaciones laterales o verticales de la conductibilidad en el interior del suelo.

Método de prospección por Radiactividad:

• Necesidad de encontrar primeras materias fisionables para ser usadas en los reactores nucleares (Uranio),implicando el empleo de instrumentos geofísicos, es decir, de detectores de radiaciones como los contadores Geiger o escintilómetros (desde aviones).
• Los métodos de radiactividad son los que tienen la menor penetración, puesto que dichas radiaciones son absorbidas por menos de noventa centímetros de tierra que cubre el material radiactivo.

Método de Registro en Pozos:

• implica la exploración del suelo con instrumentos bajados a pozos cuyas lecturas son registradas en la superficie.
• Entre las propiedades de las rocas que son registradas, figuran la resistividad eléctrica, auto-potencial, producción de rayos gamma (naturales y en respuesta al bombardeo con neutrones), densidad, susceptibilidad magnética y velocidad acústica.
• Los geólogos hacen más uso de varios de estos registros que de otros tipos de datos geofísicos.

MUCHAS GRACIAS