cap4 metodoselectricos

Author: juan-carlos-aguilar-chura

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  • 5/24/2018 Cap4 MetodosElectricos

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    EL MTODO ELCTRICO

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    Introduccin.

    Antecedentes.

    Propiedades elctricas y resistividades especficas de los

    minerales y de las rocas.

    Clasificacin de los mtodos elctricos en funcin del rea de

    investigacin.

    Descripcin de los instrumentos de mediciones y de losdispositivos de adquisicin.

    CONTENIDO

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    Interpretacin grfica de los sondeos elctricos.

    Elaboracin e interpretacin de mapas de resistividad.

    Aplicaciones.

    CONTENIDO

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    INTRODUCCIN

    En trminos generales, la prospeccin elctrica consiste en la deteccin deefectos superficiales producidos por corrientes elctricas en el subsuelo.

    En los mtodos elctricos de prospeccin existe una variedad de tcnicasmucho mayor que en cualquiera de los otros mtodos geofsicos existentes.

    Los mtodos elctricos provocados, en los que la corriente se aplica al sueloconductivamente por medio de electrodos, tienen su fundamento en el hechode que las variaciones en la conductividad del subsuelo alteran el flujo de

    corriente en el interior de la tierra, lo que se traduce en una variacin de ladistribucin del potencial elctrico.

    El mayor o menor grado de alteracin del potencial elctrico en la superficiedel terreno depende del tamao, forma, localizacin y resistividad elctrica delos cuerpos del subsuelo. Por consiguiente, se puede obtener una informacin

    acerca de la distribucin de estos cuerpos en el subsuelo a partir demediciones de potencial efectuadas en la superficie.

    Usualmente, la corriente penetra en el terreno a travs de dos electrodos y semide la cada de potencial entre un segundo par de electrodos situados entrelos anteriores*y alineados con ellos (*Configuracin variable).

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    INTRODUCCIN

    A partir de los valores medidos de la intensidad de corriente inyectada alterreno, de la cada de potencial y de la separacin entre los electrodos, se

    puede determinar el valor de una nueva magnitud: resist ivid ad aparente.Si el subsuelo es homogneo, el valor obtenido de resistividad aparentecoincidir con la resistividad verdadera del subsuelo.

    Si el suelo es heterogneo (como sucede generalmente), el valor obtenidodepender de las distintas formaciones que atraviese la corriente.

    La conduccin elctrica en la mayora de las rocas es esencialmenteelectroltica. Esto es debido a que las rocas (sus granos, particularmente) depor s, son aislantes, a excepcin de algunas menas metlicas, por lo que laconduccin elctrica se realiza a travs del agua intersticial que normalmentecontienen, y que por lo general tienen, en mayor o menor grado, sales

    disueltas que la hacen conductora. Por consiguiente, la resistividad de unaformacin ser funcin de su contenido de electrolitos, que a su vez dependede la porosidad efectiva de la roca y del grado de saturacin.

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    INTRODUCCIN

    No existe una ley general que correlacione litologa con resistividad. Noobstante, se puede establecer criterios generales, tales como el que la

    resistividad de las formaciones crece en el siguiente orden: arcilla, arena,grava y caliza; las rocas cristalinas tienen resistividades an mayores.

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    ANTECEDENTES

    1720 GRAY y WHEELER realizan las primeras investigaciones sobre la resistividad delas rocas.

    1746 WATSON descubre que el suelo es conductor.1883 BROWN patent un sistema de prospeccin elctrica con dos electrodos.

    1903 RAGOZIN publica su monografa Aplicacin de la electricidad en la bsqueda deyacimientos mineros donde anticipa muchas de las ideas que habran de aplicarseaos despus.

    1915 El francs CONRAD SCHLUMBERGER y el norteamericano FRANK WENNER, demanera independiente, idearon el dispositivo tetraelectrdico que sera la base delprogreso ulterior.

    1932 STEFANESCO da un solucin, de importancia fundamental, a la distribucin delpotencial en un semiespacio estratificado.

    1938 Se efectuaron los primeros sondeos elctricos profundos (ms de un kilmetro de

    profundidad). ste mtodo tuvo destacada participacin en el descubrimiento deyacimientos petrolferos y de gas, en la antigua U.R.S.S.

    1979 KOEFOED et al., determinan las impedancias y los espesores de las capas en unmedio estratificado, a partir de las medidas realizadas en la superficie.

    1996 LOKE y BARKER obtienen imgenes tridimensionales de impedancia elctrica.

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    EL PRIMER REGISTRO ELCTRICO

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    En la prospeccin elctrica se hace uso de tres propiedades fundamentalesde los minerales y de las rocas: los potenciales elctricos naturales (actividad

    electroqumica), conductividad elctrica (o su inversa, la resistividad) y laconstante dielctrica.

    Potenciales elctricos.

    Ciertos potenciales espontneos o naturales son causados en el subsuelo poractividad mecnica o electroqumica. El agua del subsuelo es el factorcontrolante en ambos casos.

    Estos potenciales estn asociados con la meteorizacin de cuerpos mineralessulfurosos, variacin en las propiedades de las rocas (contenido mineral) enlos contactos geolgicos, actividad bioelctrica de material orgnico,corrosin, gradientes termales y de presin.

    Existen tres mecanismos que producen dichos potenciales; el primero decarcter mecnico, los otros dos qumicos.

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    a) Potencial electrocintico: tambin conocido como potencial de corriente,ste se observa cuando una solucin de resistividad elctrica y

    viscosidad es forzada a pasar a travs de una capilaridad o medioporoso. La diferencia de potencial resultante al final de la travesa de lasolucin es:

    . p . k .

    4.. donde:

    = potencial de adsorcin

    p = diferencial de presin

    k = constante dielctrica de la solucin.

    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    Ek= -

    Ec. # 1

    Potencial elctrico

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    b) Potencial de difusin: ste es debido a la diferencia de movilidades devarios iones en soluciones de concentraciones diferentes.

    c) Potencial de mineralizacin: cuando dos electrodos metlicos desigualesson introducidos en una solucin homognea, existir una diferencia depotencial entre ellos (potencial de contacto electroltico). Estospotenciales estn especialmente presente en zonas que contengansulfuros, grafitos y magnetita, por lo que la presencia de un conductor

    metlico, en concentraciones apreciables, es una condicin necesaria,para que se den estos potenciales de mineralizacin.

    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    Potencial elctrico

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    Conductividad elctrica.

    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    La corriente elctrica puede ser propagada a travs de los minerales y lasrocas, a travs de tres formas: conduc cin electrnica (ohm ica),co nduc cin elec tro ltic a y co nd uc cin d ielctric a.

    - La primera de ellas, es el tipo normal de flujo de corriente en materialescontentivos de electrones libres, como los metales.

    - En una conduccin electroltica, la corriente es transportada por iones a unatasa comparativamente ms lenta.

    - Mientras que la conduccin dielctrica se lleva a cabo en conductorespobres o aislantes, los cuales tienen muy pocas o ms bien, ninguna cargalibre.

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    a) Conduccin electrnica: la resistividad elctrica de un slido cilndrico delongitud Ly seccin transversal A, que tiene una resistencia R,

    entre las dos caras opuestas ser:

    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    L

    V

    AR

    R x A

    L =

    [Ohm] [m2]

    [m]= [Ohm-m]

    La resistencia est dada en trminos del voltaje V aplicado a travs deambas caras del cilindro, y la corriente resultante I fluye a lo largo deste, bajo el principio de la Ley de Ohm, segn la siguiente ecuacin:

    R =V

    I

    [Voltios]

    [Amperios]= [Ohmios]

    Ec. # 2

    Ec. # 3

    Conductividad elctrica

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    Si se sustituye la Ec. #3 en la Ec. #2, tendremos:

    V x A =

    Ec. # 4

    I x L

    El recproco de la resistividad es la conductividad :

    I x L=

    Ec. # 5

    V x A

    J=

    Ec. # 6

    E

    Si operamos, se obtiene:Densidad de corriente [A/m2]

    Campo Elctrico [V/m]

    Conductividad elctrica

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    b) Conduccin electroltica:

    Debido a que la mayora de las rocas son pobres conductores, sus

    resistividades deberan ser extremadamente amplias, pero esto nosucede debido a que las rocas usualmente son porosas, y los poros estnrellenos con fluidos, principalmente agua.

    Como resultado, las rocas son conductores electrolticos, cuyaresistividad efectiva se define por la previa Ecuacin # 2, donde la

    propagacin de la corriente se da por conduccin inica, es decir, pormolculas que tienen un exceso o deficiencia de electrones. Por lo tanto,la resistividad vara con la movilidad, concentracin y grado dedisociacin de los iones.

    La conductividad de una roca porosa vara con el volumen y el arreglo de

    los poros, y an ms con la conductividad y la cantidad de aguacontenida en la roca.

    Conductividad elctrica

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    De acuerdo a la frmula emprica de ARCHIE (1942), la resistividad deuna roca se determina de la siguiente manera:

    e = a . -m. Sw

    -n. w

    Donde:

    : porosidad (fraccin)

    Sw: saturacin de agua (fraccin)

    w: resistividad del agua (Ohm-m)

    n 2

    a, m: constantes (0.5 a 2.5 ; 1.3 m 2.5)

    Ec. # 7

    Conductividad elctrica

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    La conductividad del agua vara considerablemente dependiendo de lacantidad y conductividad de los cloruros y sulfuros disueltos, y de otros

    minerales presentes.El arreglo geomtrico de los intersticios de las rocas tiene un efecto pocopronunciado, pero hace que la resistividad sea anisotrpica, es decir, quese tendrn diferentes magnitudes de flujo de corriente en diferentesdirecciones.

    La anisotropaes caracterstica de las rocas estratificadas quegeneralmente suelen ser ms conductivas en los planos deestratificacin.

    El efecto anisotrpico depende de la relacin entre una resistividadmxima y una resistividad mnima, es decir entre un resistividad vertical

    y una resistividad horizontal. Este radio puede alcanzar valorescercanos a 2 en el caso de pizarras grafitosas, y valores que varen de1 a 1.2 en calizas, lutitas y riolitas.

    Conductividad elctrica

    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    Anisotropa: otra dimensin!

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    Anisotropa elctrica

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    Anisotropa elctrica

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    c) Conduccin dielctrica:

    El mecanismo de la conduccin dielctrica se basa en lo que se conoce

    como corriente de desplazamiento.

    Esta corriente solo fluye en materiales no conductores, cuando bajo lainfluencia de un campo elctrico externo (variable), los electronesatmicos son ligeramente desplazados con respecto a su ncleo. Estaligera separacin relativa de las cargas positivas y negativas es conocida

    como polarizacin dielctrica del material y produce una corrienteconocida como corriente de desplazamiento.

    El parmetro significativo en la conduccin dielctrica es el que se conocecomo constante dielctrica.

    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    Conductividad elctrica

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    P = .E

    P: Polarizacin dielctrica (Momento Dipolar Elctrico / Unidad de

    Volumen): Susceptibilidad elctricaE : Intensidad de Campo Elctrico [V/m].

    Donde:

    Para calcular la polarizacin dielctrica de un medio se tiene la siguienteecuacin:

    Ec. # 8

    Para calcular el desplazamiento elctrico (o corriente de desplazamiento)se tiene:

    D = E + 4..P

    D : Desplazamiento elctrico (Flujo / Unidad de rea)

    Ec. # 9Donde:

    Conductividad elctrica

    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    Constante dielctrica.

    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    La constante dielctrica(k), que es equivalente a la susceptibilidad enmateriales magnticos, es una medida de la capacidad de polarizacin de unmaterial que se encuentre bajo la influencia de un campo elctrico.

    A la constante dielctrica tambin se le conoce como capacidad inductivaespecfica del medio, debido a que esta propiedad determina la capacitancia

    efectiva de un material rocoso y en consecuencia, su respuesta esttica acualquier campo elctrico aplicado, tanto directo como alterno.

    La constante dielctrica, tambin es similar a la conductividad en formacionesporosas en el hecho de que vara de acuerdo a la cantidad de agua presente;de hecho, el agua tiene la constante dielctrica mas elevada (ver Tabla # 1)

    Generalmente se asume que las corrientes de desplazamiento son deimportancia secundaria en los materiales terrestres debido a que la mayorade los mtodos elctricos de prospeccin emplean bajas frecuencias.

    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    Para estimar numricamente la constante dielctrica (k) se emplean lasecuaciones # 8 y # 9.

    Se sustituye la ecuacin # 8 en la ecuacin # 9 y se obtiene:

    D = E + 4...E D = E (1 + 4..)

    Ec. # 10

    El Desplazamiento elctrico se determina a partir de:

    k = 1 + 4..

    D = k. E

    Ec. # 11

    Ec. # 12

    En consecuencia, sustituyendo y operando, la constante dielctrica ser igual a:

    Constante dielctrica

    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    La constante dielctrica para el vaco es la unidad. Para rocas mscompetentes, el rango vara de 6 a 16 (para unidades electroestticas). Para

    suelos hmedos o arcillas, es mucho mayor, extendindose hasta valores de30 a 40. Algunos valores de k para rocas y minerales se muestran acontinuacin:

    Constante dielctrica

    Tabla # 1. Constantes dielctricas de rocas y minerales.

    Galena 18

    Esfalerita 7.9 - 69.7

    Casiterita 23

    Hematita 25Calcita 7.8 - 8.5

    Peridotita 8.6

    Diabasa 10.5 - 34.5

    Rocas y minerales Constante dielctrica (k )

    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    PROPIEDADES ELCTRICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    Obsidiana 5.8 - 10.4Sal de roca 5.6

    Yeso 5 - 11.5

    Biotita 4.7 - 9.3

    Plagioclasa 5.4 - 7.1

    Cuarzo 4.2 - 5

    Granito 4.8 - 18.9

    Gabro 8.5 - 40

    Gneiss 8.5

    Arenisca (seca a hmeda) 4.7 - 12

    Arena compacta (seca a hmeda) 2.9 - 105

    Suelos (seco a hmedo) 3.9 - 29.4

    Basalto 12

    Arcillas (secas a hmedas) 7 - 43

    Petrleo 2.07 - 2.14

    Agua (20 C) 80.36

    Hielo 3 - 43

    Rocas y minerales Constante dielctrica (k )

    Continuacin Tabla # 1.

    Constante dielctrica

    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    De todas las propiedades fsicas de las rocas y minerales, la resistividadelctrica es la que muestra las mayores variaciones. Por ejemplo, la

    resistividad de los minerales metlicos puede ser tan pequea como10-5 Ohm-m, que es el caso de las rocas de grano compacto, secas; peropuede ser tan elevada como 107Ohm-m, como es el caso del gabro.

    El mximo rango posible que se ha determinado, va desde la plata nativa(1.6 x 10-8m) hasta el sulfuro puro (1016m).

    Uno conductores usualmente definido como un material de resistividadesmenores a 10-5m.

    Un aislantese considera a aquellos materiales con resistividades mayores a

    107

    m.Los semi-conductoresse encuentran entre los lmites anteriores.

    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    Una diferencia adicional entre los conductores y los semi-conductores, sebasa en sus variaciones con respecto a la temperatura.

    Los conductores varan inversamente con la temperatura y alcanzan susmayores conductividades en la regin de los 0 K. Por otra parte, lossemi-conductores son prcticamente aislantes a bajas temperaturas.

    En una clasificacin informal, las rocas y minerales pueden ser consideradoscomo buenos, intermedios y pobres conductores de acuerdo a los siguientes

    rangos:

    (a) Minerales y rocas, de resistividades que van desde 10-8 hasta 1 m.

    (b) Minerales y rocas, de resistividades que van desde 1 hasta 107m.

    (c) Minerales y rocas, de resistividades por encima 107m.

    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    El grupo (a) incluye a los metales, grafito, los sulfuros (a excepcin de laesfalerita y el cinabrio), todos los arsnidos, el antimonio y algunos xidos

    como la magnetita, pirolusita e ilmenita.La mayora de los xidos, menas y rocas porosas contentivas de agua seconsideran conductores intermedios (b).

    Los minerales formadores de rocas ms comunes, es decir, silicatos, fosfatos ycarbonatos, nitratos, sulfatos, boratos y as sucesivamente, se consideran

    pobres conductores (c).

    La variacin de la resistividad de los minerales, es significativa (Ver Tabla # 2).Entre los minerales ms comunes, la pirrotita y el grafito aparecen como losms consistentes buenos conductores; mientras que la pirita, galena y lamagnetita, son frecuentemente pobres conductores en su forma masiva, pero

    sus cristales individuales tienen altas conductividades.La hematita y esfalerita, en su forma pura, son prcticamente aislantes, perocuando estn combinadas con impurezas pueden tener resistividadescercanas a 0.1 m.

    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    Tabla # 2. Resistividades de los minerales.

    Resistividad (m)Mineral Frmula

    Rango PromedioCalcopirita CuFeS2 1.2 x 10

    -50.3 4 x 10-3

    Pirita FeS2 2.9 x 10-51.5 3 x 10-1

    Pirrotita FenSm 6.5 x 10-65 x 10-2 10-4

    Cinabrio HgS 2 x 107

    Galena PbS 3 x 10-53 x 102 2 x 10-3

    Esfalerita ZnS 1.5 x 107 102

    Cobaltita CoAsS 3.5 x 10-410-1

    Arsenopirita FeAsS 2 x 10-515 10-3

    Bauxita Al2O3. nH2O 2 x 1026 x 103

    Cuprita Cu2O 10-3300 30

    Cromita FeCr2O4 1106

    Hematita Fe2O3 3.5 x 10-3- 107

    Limonita 2Fe2O3. 3H2O 103- 107

    Magnetita Fe3O4 5 x 10-55.7 x 103

    Ilmenita FeTiO3 10-350

    Cuarzo SiO2 4 x 10102 x 1014

    Casiterita SnO2 4 x 10-4104 0.2

    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    Continuacin Tabla # 2.

    Resistividad (m)Mineral Frmula

    Rango PromedioRutilo TiO2 301000 500

    Uraninita UO2 1200

    Anhidrita CaSO4 109

    Calcita CaCO3 2 x 1012

    Fluorita CaF2 8 x 1013

    Siderita Fe2(CO3)3

    70Sal de roca NaCl 301013

    Diamante C 101014

    Hornblenda 2 x 102106

    Mica 9 x 102- 1014

    Biotita 2 x102- 106

    Carbnbituminoso 0.6 - 105

    Antracita 10-32 x 105

    Lignito 9200

    Arcilla 30

    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    Continuacin Tabla # 2.

    Resistividad (m)Mineral Frmula Rango Promedio

    Aguasmetericas

    30 - 103

    Aguasuperficial(rocas gn.)

    0.13 x 103

    Agua

    superficial(sedimentos) 10

    100

    Agua de lossuelos

    100

    Agua natural(rocas ign.)

    0.5150 9

    Agua natural(sedimentos)

    1100 3

    Agua de mar

    0.2Aguassalinas, 3%

    0.15

    Aguassalinas, 20%

    0.05

    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN Y ROCAS

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    En el caso de las rocas, generalmente las rocas gneas tienen lasresistividades ms altas, las sedimentarias las ms bajas y las rocas

    metamrficas, las resistividades intermedias.Cabe destacar, que las resistividades de tipos particulares de rocas varancon la edad y la litologa, debido a que la porosidad y la salinidad del aguaque contenga la roca, se ven afectados por dichos parmetros.

    Se ha determinado por trabajos realizados en Islandia (Hermance, 1973) que

    la resistividad en la corteza decrece gradualmente con la profundidad,pudindose determinar un gradiente, en valores que van desde 100 a 10 men un rango de 2 a 12 Km de profundidad.

    RESISTIVIDADES ESPECFICAS DE LOS MIN. Y ROCAS

    CLASIFICACIN DE LOS MTODOS ELCTRICOS

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    CLASIFICACIN DE LOS MTODOS ELCTRICOS

    MtodoGeofsico Tipo Subclasificacin

    MTODOELCTRICO

    Natural Potencial espontneo, Telricas,Magnetotelricas.

    Provocado BajaFrecuencia

    - Equipotencial

    - SEV

    AltaFrecuencia

    - Electro-magnticas

    Polarizacin inducida

    Tabla # 3. Clasificacin del mtodo elctrico de prospeccin.

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    Mtodo de Potencial Espontneo (o AutoPotencial).

    ste mtodo implica la medicin en la superficie de los potenciales elctricosdesarrollados en la tierra por la accin electroqumica entre los minerales y lassoluciones con las cuales estn en contacto. Ningn campo elctrico externose necesita con esta tcnica.

    Se ha determinado que cuando diferentes porciones de un cuerpo mineral

    estn en contacto con soluciones de diferentes composiciones, se producenreacciones qumicas que resultan en presin de soluciones a lo largo de lasrespectivas reas de contacto. La diferencia en la presin de solucin originaun aumento en el diferencial de potencial, lo cual causa un flujo de corrienteen el subsuelo.

    En la exploracin de superficie se considera seriamente los potenciales demineralizacin; estos, producidos principalmente por sulfuros, han sido deinters principal cuando prospectamos con el mtodo de autopotencial (SP)

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    Potencial Espontneo

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    Hay que recordar, que estos potenciales estn asociados con los sulfurosmetlicos, con el grafito y con algunos xidos metlicos, como la magnetita.

    Las anomalas ms comunes de potencial de mineralizacin ocurren sobrepirita, calcopirita, pirrotita, esfalerita, galena y grafito. Los rangos deamplitudes van desde pocos milivoltios hasta 1 V. Los potenciales son casisiempre negativos cerca del tope del cuerpo mineral (zona ms somera).

    El mecanismo de polarizacin espontnea en las zonas minerales indica

    principalmente que una parte del mineral debe estar en una zona deoxidacin para que las anomalas de SP puedan aparecer en la superficie.

    Un ejemplo de ello, lo representa una masa mineral alargada de pirita quepenetra en la zona de oxidacin (procedente de las rocas subyacentesdeficientes en oxgeno), la cual se oxidar en la zona cercana a su tope, pero

    no en su superficie inferior (Ver Figura # 1).

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    Potencial Espontneo

    Figura # 1. Mecanismo de origen de potencial espontneo en la pirita.

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    La oxidacin de la pirita produce cido sulfrico, que es neutralizado por loscarbonatos e hidrxidos contiguos a la masa mineral, y la disolucin de sales

    producidas entra en equilibrio con la pirita, a presin y potencial elctricodiferentes de los que rigen para la disolucin en contacto con el mineralsituado por debajo de la zona de oxidacin.

    La diferencia de potencial da lugar a una corriente que circula entre losextremos superior e inferior de la masa de pirita, y la denominada corriente de

    retorno origina una anomala de potencial mensurable en superficie.Generalmente, la masa mineral se manifiesta como un potencial negativo quecorresponde al polo negativo, asociado a la reaccin de oxidacin en suextremo superior.

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    Potencial Espontneo

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    Potencial Espontneo

    Operaciones de campo e interpretacin:

    Las anomalas del autopotencial pueden ser descubiertas con electrodosporosos no polarizantes. Los potenciales pueden ser medidos a lo largo deperfiles con parejas de estos electrodos, mantenidos a una separacinuniforme.

    Las lneas equipotenciales son determinadas conservando un electrodo enuna posicin fija, y se busca en la superficie la lnea en la que no se observediferencia de potencial entre dicho electrodo y otro de prueba.

    Las labores de interpretacin son similares a las empleadas en los trabajosmagnetomtricos, puesto que en ambos casos entran en juego, camposdipolos de potencial.

    El resultado final de un levantamiento de SP es un conjunto de perfiles y unposible mapa de contornos equipotenciales (Ver Figura # 2).

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    Potencial Espontneo

    Figura # 2. Perfil tpico de SP y y mapa de equipotenciales sobre un cuerpo de sulfuro.

    B B

    C C

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    Se aprecia en la figura que los mximos valores negativos de potencial yacendirectamente sobre la mena de sulfuro. En lugares donde la topografa sea

    algo intrincada, el centro del perfil podra estar ligeramente desplazado.Por ltimo, se puede mencionar que el mtodo del autopotencial ha jugadoun rol menor en la exploracin geofsica, debido principalmente a la dificultaden hacer interpretaciones significativas de los resultados, y particularmente aque la profundidad de penetracin siempre se asume somera.

    Sin embargo, es un mtodo simple, rpido, econmico y de mucha utilidad enel rpido reconocimiento de metales, cuando est acompaado de otrastcnicas como magnetismo, electromagnetismo y geoqumica.

    Tambin se emplea para cartografiar estructuras someras, como fallas, zonasde fracturas, contactos formacionales, bsqueda de fuentes geotermales, etc.

    Particularmente, el mtodo del autopotencial encontr su mayor aplicacinen la industria petrolera, a travs del perfilaje geofsico de pozos, a partir delcual se pueden determinar zonas porosaspermeables en el subsuelo.

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    Potencial Espontneo

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    Potencial Espontneo

    Figura # 3. Complejo TeidePicoViejo, Zona Central de Tenerife,

    Espaa (Lneas en rojo: medidasde Potencial Espontneo)

    Figura # 4. Perfil de Potencial Espontneo.

    ! Caracterizacin de Sistemas Hidrotermales Volcnicos

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    Mtodo Telrico.

    En 1939, Schlumberger report algunas mediciones de resistividad enFrancia, en las cuales los electrodos de corriente fueron reemplazados porcorrientes telricas naturales que circulan en grandes mantos en cualquierlugar, a lo largo de la superficie de la tierra.

    Para 1950, la prospeccin con las corrientes telricas se convirti en el

    principal mtodo elctrico empleado en la prospeccin petrolera,principalmente en pases de Europa y del norte de frica.

    Aunque el mecanismo por el cual son generadas estas corrientes, no se haestablecido con precisin, se ha definido que la fuente de stas se encuentrafuera de nuestro planeta. Las fluctuaciones peridicas y transitorias pueden

    ser correlacionadas con variaciones diurnas del campo magntico terrestre,causadas por emisiones solares, auroras, etc. Estas actividades tienen unainfluencia directa sobre la ionosfera, por consiguiente se piensa que lascorrientes telricas son inducidas en la tierra por corrientes ionosfricas.

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    El mecanismo inductivo est representado por un campo electromagnticopropagado con ligera atenuacin sobre grandes distancias en el espacio

    comprendido entre la ionosfera y la superficie de la tierra. Los patrones deestos sistemas de corrientes terrestres se muestran en la Figura # 3.

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    Corrientes Telricas

    Figura # 5. Sistema mundial decorrientes telricas, sobre laproyeccin de Mercator.

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    Corrientes Telricas

    Las corrientes telricas varan geogrfica, diaria y estacionalmente. Al igualque sucede con las variaciones magnticas diurnas, la configuracin de las

    corrientes telricas aparece fija con respecto al sol, desplazndose sobre lasuperficie de la tierra a medida que sta gira.

    La configuracin est representada por ocho vrtices que giran en direccionesdiestra y siniestra a medida que nos desplacemos siguiendo un paralelo conla latitud.

    Los vrtices ms prximos al sol son los que tienen mayor intensidad decorriente, y los del lado oscuro de la tierra, son los ms dbiles. La curvadiurna del cualquier localidad puede ser deducida a partir del mapa mundial.

    Operaciones de campo e interpretacin:

    Para cartografiar los efectos telricos en una regin en particular se estableceuna estacin base de funcionamiento continuo y se desplaza un montaje deelectrodos a diversos puntos de observacin. Las variaciones de la magnitudy direccin entre la base y las estaciones de campo, han sido calculadas yutilizadas como parmetro para la cartografa (caso de la figura # 5).

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    Corrientes Telricas

    Como la direccin de las corrientes telricas vara constantemente, esnecesario montar dos pares de electrodos en cada estacin, alineados en

    direcciones perpendiculares entre s. Las lecturas de cada par, danmagnitudes y direcciones de las corrientes, que posteriormente sonpromediadas.

    En cuanto a la interpretacin de los resultados, por ejemplo, debido a que laresistividad efectiva es mayor a travs de los planos de estratificacin que alo largo de ellos, los sedimentos plegados, como los de los anticlinales,deberan generar anomalas observables en las corrientes telricas (VerFiguras # 6 y 7).

    Se han hecho diversas exploraciones aprovechando las corrientes telricas, yuno de los casos ms comunes es el de la prospeccin de los domos salinos,en donde los lmites de estas intrusiones pueden ser indicados por lascorrientes telricas que tienden a ser desviadas por la sal, de elevadaresistividad, hacia las formaciones mejores conductoras.

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    Corrientes Telricas

    Figura # 6. Pliegue de rbol Redondo, Estado Trujillo.

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    Corrientes Telricas

    Figura # 7. Distorsin del flujo de corrientes telricas producida por un anticlinal.

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    Corrientes Telricas

    Figura # 8. Datos telricos a partir de un levantamiento de 8 Hz sobre sulfuros masivos

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    Mtodo Magnetotelrico.

    En 1953 (Cagniard, et al.), propusieron una aplicacin novedosa de lascorrientes telricas, en la cual, los campos electromagnticos inducidos por laalternancia de las corrientes telricas, podran ser medidos simultneamentecon las fluctuaciones de voltaje entre los electrodos situados en la superficie

    La relacin entre las amplitudes de estos voltajes alternos y los campos

    magnticos asociados, podra ser proyectada como funcin de la frecuencia.De estos datos, se genera una grfica y a partir de ella puede deducirse laresistividad como funcin de la profundidad.

    Para las resistividades asociadas normalmente a las rocas sedimentarias, lasoscilaciones con perodos de 3 segundos proporcionaran informacin de las

    propiedades elctricas del tramo, hasta una profundidad de 6000 metros,penetracin que no podra alcanzar ninguno de los otros mtodos elctricos.

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    MtodoGeofsico Tipo Subclasificacin

    MTODOELCTRICO

    Natural Potencial espontneo, Telricas,Magnetotelricas.

    Provocado BajaFrecuencia

    - Equipotencial

    - SEV

    AltaFrecuencia

    - Electro-magnticas

    Polarizacin inducida

    Clasificacin del mtodo elctrico de prospeccin.

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    Mtodos Resistivos.

    1. Mtodo de las lneas equipotenciales

    Los levantamientos en superficie de resistividad elctrica estn basados en elprincipio de que la distribucin del potencial elctrico en el subsuelo, entreelectrodos de corriente, depender de la distribucin y resistividadeselctricas de los suelos y rocas adyacentes.

    En este sentido, de todos los mtodos que exigen corrientes artificiales, latcnica de lneas equipotenciales, es la ms sencilla.

    Se fundamenta en el hecho de que al introducir dos electrodos en el suelo y alaplicarles un voltaje externo, se establecer, de un electrodo al otro, un flujode corriente a travs del suelo.

    Si el medio por donde fluye la corriente es homogneo en sus propiedadeselctricas, las lneas de flujo sern regulares y, en un plano horizontal,simtrica con respecto a la lnea que une los electrodos.

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    Mtodo Equipotencial

    Cualquier heterogeneidad en estas propiedades dar lugar a distorsiones enlas lneas de flujo de corriente, y su presencia puede indicar la existencia deun material en el subsuelo, dotado de una conductividad tan alta que atrae laslneas de flujo (a, en la figura), o de una resistividad tan alta que las rechacehacia el medio circundante (b). La Figura # 9 ilustra los efectos que puedenesperarse en ambos casos.

    (a)

    (b)

    Figura # 9. Distorsin de las lneas de flujo de corriente debido a cuerpos de diferentesconductividades.

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    Mtodo Equipotencial

    Como no existe forma directa que permita medir la direccin del flujo decorriente elctrica en el suelo, se aplica el principio general de que las lneasde flujo son siempre perpendiculares a las lneas equipotenciales, tal como seaprecia en la seccin vertical que se muestra en la Figura # 10.

    Figura # 10. Las lneas equipotenciales y lneas de flujo.(a) En plano vertical, en el subsuelo. (b) En el plano de lasuperficie del suelo.

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    Mtodo Equipotencial

    La diferencia de potencial o voltaje aplicado a los electrodos A y B estdistribuido a lo largo del espacio que hay entre ellos, tal como lo indica laslneas punteadas.

    En un medio homogneo, el potencial con respecto a A a lo largo del planovertical que corta la superficie C, justo en la mitad entre los electrodos A yB, ser la mitad de su valor en B.

    Si se pudiese medir el potencial en el subsuelo, como se mide en superficie,

    se pudiera observar que el potencial es el mismo como en cualquier punto dela superficie.

    Cada traza en la figura es conocida como Lnea Equipotencial. Si se ubicaun lugar sobre dos puntos a lo largo de esta lnea, ninguna corriente fluirentre ellos. Esta caracterstica es usada, precisamente, para localizar estas

    lneas en superficie.Las lneas equipotenciales deben ser siempre perpendiculares a las lneas deflujo de corriente, siempre y cuando una componente de la corriente encualquier punto, no pueda fluir a lo largo de la lnea equipotencial en esepunto.

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    Operaciones de campo e interpretacin:

    Un estudio sencillo de equipotencialidad del subsuelo, se basa en la

    aplicacin de energa al mismo, a travs de un par de electrodos primariosapartados 600 metros, aproximadamente por ejemplo, a travs de los cualesun generador de gasolina de alto poder, mantenga un voltaje constante deunos 200 voltios. Las posiciones de estos electrodos permanecen fijasdurante la exploracin.

    Las lneas equipotenciales son trazadas en la superficie por un par deelectrodos de bsqueda enterrados en el suelo. Uno de los electrodospermanece en una posicin fija entre los electrodos primarios, y el otro semueve hasta que se observe que ninguna corriente fluya entre ste y elelectrodo fijo de bsqueda.

    Posteriormente, las distorsiones de las curvas equipotenciales se aprovechanpara localizar cuerpos minerales, con conductividades altas o bajas, a unaprofundidad que no exceda los 15 metros por lo general.

    Mtodo Equipotencial

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    La interpretacin, por lo general, es cualitativa; por ejemplo, los rumbos y lasalineaciones de las masas minerales conocidas, y ocultas por suelos derecubrimiento, pueden ser seguidos con ste mtodo, debido a que por ladistorsin, las lneas equipotenciales tendern a estar a lo largo del eje de lamasa causante de la distorsin.

    Mtodo Equipotencial

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    2. Mtodos por resistividad.

    El mtodo por resistividad est basado, en el mismo principio del mtodo delas lneas equipotenciales, pero es mucho ms valioso porque proporcionauna medida cuantitativa de las propiedades conductoras del subsuelo.

    En efecto, se puede emplear tanto corriente DC (corriente directa), comocorriente AC (corriente alterna), de baja frecuencia (usualmente, 20 Hz).

    Esta tcnica, en condiciones favorables, puede ser empleada para hallar lasprofundidades a las que se encuentran capas del subsuelo que tenganconductividades anormalmente bajas o elevadas.

    El procedimiento bsico consiste en medir el gradiente del potencial en lasuperficie, asociado a una corriente de intensidad conocida que circula por el

    suelo.Las irregularidades en la conductividad del subsuelo influyen en la relacinentre la corriente y la cada de potencial en la superficie.

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    Fundamento:

    Todas las tcnicas por resistividad, requieren de la medicin de la resistividadaparente.

    Para comprender este concepto, supongamos un medio semi-infinito con unaresistividad uniforme . Supongamos que en este material se introduce unacorriente I mediante electrodos situados en los puntos A y B sobre susuperficie. Supongamos tambin, que el gradiente de potencial asociado aesta corriente es medido entre otros dos electrodos, denominados M y N,sobre la misma superficie (Ver Figura # 11).

    Mtodo Resistivo

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    V

    I

    A M N B

    MA MB

    NA NB

    Mtodo Resistivo

    Figura # 11. Disposicin de los electrodos de corriente (A y B), y de los electrodos depotencia (M y N), sobre un medio espacio homogneo.

    V x A =

    I x L

    De la previa ecuacin # 4, recordemos que la resistividad elctrica de unmedio era:

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    Normalmente, en la teora de flujo de corriente a travs del subsuelo, seasume que las lneas de flujo siguen una trayectoria caracterstica de unmedio espacio homogneo, por lo que la representacin de ese espacio enforma de media esfera, se considera el modelo ms representativo para elclculo de la resistividad aparente del subsuelo.

    Pero principalmente, se calcula el potencial de cualquier punto en el medio, a

    travs de:

    2..k

    .IV =

    Ec. # 14

    Mtodo Resistivo

    2..k = VI

    Ec. # 13

    Por consiguiente, si se realizan operaciones matemticas de derivacin eintegracin, se tendr que:

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    En el caso de la Figura # 11, se puede medir una diferencia de potencial (V)entre los electrodos de potencial (M y N).

    V = VM VN

    Ec. # 15

    Posteriormente, se podr obtener:

    = 2..kV

    I

    Ec. # 16

    Donde:

    k = Factor geomtrico del arreglo tetraelectrdico.

    Mtodo Resistivo

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    Mtodo Resistivo

    Resistividad aparente:

    Como la mayora de las mediciones se hacen sobre medios heterogneosreales, entonces la resistividad denotada como se reemplaza por lo que seconoce como resistividad aparente a.

    Los valores de resistividad aparente obtenidos a partir de levantamientos decampo y con diversas configuraciones de electrodos, nos permiten estimar lasresistividades verdaderas de los diversos materiales del subsuelo.

    Un arreglo de electrodos con espaciamiento constante, es usado parainvestigar cambios laterales de la resistividad aparente lo cual reflejavariabilidad geolgica lateral, o anomalas caractersticas muy localizadas.

    Para investigar cambios de la resistividad con la profundidad, se hacen

    separaciones sistemticas de los electrodos. La resistividad se ve afectadapor los materiales a medida que se incremente la profundidad (cuando seseparan los electrodos). Si se realiza un grfico de resistividad aparentecontra el espaciamiento de los electrodos, se puede determinar lasvariaciones verticales de la resistividad.

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    Mtodo Resistivo

    Las configuraciones de electrodos para medir resistividades, quecomnmente se emplean son: el arreglo Schlumberger, el arreglo de Wennery el arreglo DipoloDipolo(Ver Figura # 12).

    Figura # 12. Configuracin deelectrodos (arreglos), para lasmediciones de resistividad y susfactores geomtricos.

    k =a.[n(n+1)(n+2)]

    -2

    k =8.l

    L2l2Ec. # 17

    k =1

    a

    Ec. # 18

    Ec. # 19

    L/2l

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    Mtodo Resistivo

    a) Dispositivo de Schlumberger:

    Para este arreglo se acostumbra aumentar la separacin entre electrodosaumentando la distancia entre los electrodos de corriente, o entre los depotencial, pero solo una vez en el curso de la medicin.

    En las operaciones de campo, los electrodos internos (potencial) permanecenfijos, mientras que los electrodos externos (corriente) son ajustados a variasdistancias L/2. El espaciamiento l es ajustado cuando sea necesario,

    debido a una posible prdida de sensibilidad en la medicin (Figura # 12a).

    El espaciamiento l nunca debe ser mayor que 0.4 xL/2, de lo contrario losgradientes de potencial asumidos no sern vlidos.

    Tambin, algunas veces el espaciamiento l deber ser ajustado

    manteniendo constante la distancia L/2 con el fin de determinarheterogeneidades o cambios laterales en los alrededores de los electrodos depotencial.

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    Figura # 13. Planilla de datos paraun Sondeo Elctrico Vertical deSchlumberger.

    Mtodo Resistivo

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    b) Dispositivo de Wenner:

    Mtodo Resistivo

    Este arreglo consiste de cuatro electrodos en lnea, separados por intervalosiguales, denotados por a.

    Mientras que el dispositivo de Schlumberger ha sido usado ampliamente enEuropa, el dispositivo de Wenner ha sido ms usado en los Estados Unidos.

    En un levantamiento donde se vare el espaciamiento de los electrodos, las

    operaciones de campo con el arreglo de Schlumberger son ms rpidas, encomparacin con el arreglo de Wenner, donde los cuatro electrodos sonmovidos en observaciones sucesivas, mientras que en el arregloSchlumberger, solo los electrodos externos necesitan ser desplazados.

    Tambin se ha comprobado que el arreglo Schlumberger es superior para

    analizar variaciones laterales a partir de cambios verticales de la resistividad.Por otra parte, el arreglo Wenner demanda una menor sensibilidad en losinstrumentos, y la reduccin de los datos es mucho ms fcil.

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    Mtodo Resistivo

    Figura # 14. Planilla de datos paraun arreglo Wenner.

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    Mtodo Resistivo

    c) Dispositivo DipoloDipolo:

    El arreglo DipoloDipolo es miembro de una familia de configuraciones queusan dipolos (pares de electrodos de espaciamiento cercano), para medir lacurvatura del campo potencial.

    Este arreglo es especialmente til para la medicin de cambios laterales de laresistividad y su uso se ha incrementado en aplicaciones geotcnicas.

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    Mtodo Resistivo

    Figura # 15. Planilla de datos paraun arreglo DipoloDipolo.

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    3. Mtodos por induccin.

    Existen varias tcnicas elctricas que hacen uso de las ondaselectromagnticas producidas en la superficie, por alternancias de la corrienteen el subsuelo.

    Estas ondas se caracterizan por tener la misma frecuencia de la corrientealterna que las origina.

    Algunas tcnicas emplean, como fuente de ondas, una corriente introducidaen el terreno, y otras usan corriente que circula sobre la superficie porconductores aislados; en ste ltimo caso, la energa penetra en el subsuelopor induccin.

    Fundamento:

    Las ondas electromagnticas se amortiguan en el terreno a una velocidad quedepende de la frecuencia y de las caractersticas elctricas del subsuelo.

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    Cuando estas ondas chocan con una formacin conductora o una masamineral, inducen corriente en los conductores, de acuerdo a las leyes de lainduccin electromagntica; estas corrientes dan origen a nuevas ondas queirradian de los conductores y pueden ser detectadas en la superficie medianteinstrumentos adecuados.

    Cualquier heterogeneidad en el campo electromagntico observado en lasuperficie indicarn variaciones en la conductividad por debajo de sta, y enconsecuencia, la presencia de masas anmalas en el subsuelo.

    La profundidad de penetracin de las ondas electromagnticas se hadeterminado tericamente en funcin de su frecuencia, y se ha demostradoque para cada profundidad y resistividad del subsuelo, existe una frecuenciaptima para la mayor penetracin, segn se muestra en la siguiente ecuacin:

    Mtodo Inductivo

    hf

    = 10

    Ec. # 20

    CLASIFICACIN DE LOS MTODOS ELCTRICOS

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    Mtodo Inductivo

    Operaciones de campo e interpretacin:

    Para llevar a cabo un levantamiento con ste mtodo, por ejemplo, se debe

    hacer circular una corriente por un cable de cobre aislado, conectado a unafuente de corriente alterna, y que recorre por lo general la superficie de unrectngulo de dimensiones especficas (1600 x 800 metros).

    Posteriormente se dispone, perpendicular al cable y cruzndolo, una serie deperfiles transversales, y la componente magntica del campo

    electromagntico es medida en puntos aleatorios a lo largo de los perfiles conbobinas especiales exploradoras (Ver Figura # 16).

    CLASIFICACIN DE LOS MTODOS ELCTRICOS

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    Mtodo Inductivo

    Figura # 16. Deteccin de un cuerpo mineral porinduccin electromagntica, a una profundidadsomera.La corriente circula por el circuito colocado sobreel terreno y las bobinas de exploracin son

    desplazadas segn las lneas transversalesblancas (aa, bb, etc).Las lneas de trazos rojos muestran lasrespuestas de la bobina de exploracin vertical,en funcin de su posicin en los perfilestransversales.

    1600 m

    Fuente decorriente

    Circuito aislado

    a

    a

    b

    b

    c

    c

    d

    d

    e

    e

    f

    f

    Planta

    Planta

    CLASIFICACIN DE LOS MTODOS ELCTRICOS

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    La magnitud y direccin del campo inducido observado con las bobinas puedeser relacionado con el efecto inductor del material del subsuelo situadoinmediatamente por debajo.

    El mtodo permite, a partir de los datos obtenidos, calcular las profundidadesde los materiales conductores, siempre y cuando sea limitado el nmero decapas conductoras.

    Por otra parte, tambin es posible hacer prospeccin electromagntica desde

    el aire, colocando unidades transmisoras y receptoras en aviones, quepermitan determinar desfases en la amplitud del campo. De esta manera, sepuede descubrir zonas mineralizadas hasta 120 metros por debajo de lasuperficie.

    Mtodo Inductivo

    CLASIFICACIN DE LOS MTODOS ELCTRICOS

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    4. Mtodos de polarizacin inducida.

    Si una corriente elctrica que penetra en el subsuelo a travs de electrodos,es interrumpida repentinamente durante algn tiempo, despus de cesar estacorriente aparece un potencial entre estos electrodos u otros cercanos, quepuede ser medido y que decrece exponencialmente con el tiempo, despusde la interrupcin (Ver Figura # 17).

    Este efecto, denominado polarizacin inducida, est asociado a reacciones

    electroqumicas en el subsuelo. La naturaleza de este fenmeno depolarizacin es objeto de controversia.

    Se ha deducido, a partir de experimentos, que los efectos de polarizacinpueden tener varios orgenes en el interior del suelo. Por ejemplo, cuando haycuerpos metlicos conductores enterrados, como la pirrotita, se ha

    demostrado que las superficies del conductor opuestas a los dos electrodosde corriente adquieren, respectivamente, polaridades positiva y negativa, queestn en oposicin a las polaridades de los electrodos ms prximos.

    CLASIFICACIN DE LOS MTODOS ELCTRICOS

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    Mtodo de Polarizacin Inducida

    Figura # 17. Flujo de la corriente transitoria en el subsuelo.

    CLASIFICACIN DE LOS MTODOS ELCTRICOS

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    Mtodo de Polarizacin Inducida

    Al ser interrumpida la corriente, estas superficies actan como los elementosde una pila elctrica, que disipar su energa enviando una corriente alterreno que decrece con el tiempo y que genera un potencial que puede sermedido en la superficie.

    Por lo general, estos efectos requieren la presencia de agua y por lo tanto,una interpretacin adecuada de los datos de polarizacin inducida deberahacer posible la estimacin de la profundidad del nivel fretico, que es unaproblemtica importante en las regiones ridas.

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    1. Instrumentos del levantamiento elctrico:

    1.1. Resistivmetro:

    El resistivmetro es un aparato ligero que permite realizar mediciones de ladiferencia de potencial (V) y de la intensidad de corriente (I), e inclusive, losaparatos ms modernos permiten calcular la resistividad aparente (a).

    A continuacin se presentan algunos modelos de resistvimetros:

    Figura # 18. Resistivmetro Modelo RESI.

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    Resistivmetro

    Figura # 19. Resistivmetro ModeloTERRAMETER SAS 4000.

    RESISTIVMETRO SAS 4000

    Datos tcnicos:

    - Combinado IP y Resistividad- Cuatro (4) canales de entrada- Resolucin: 30 nV- Corriente de salida: 11000 mA

    - Voltaje mximo de salida: 400 V- Disco duro: 2 Mb- Alimentacin: 12 V- Peso: 6.5 Kg

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    Resistivmetro

    Figura # 20. Resistivmetro ModeloTERRAMETER SAS 1000.

    RESISTIVMETRO SAS 1000

    Datos tcnicos:

    - Combinado IP y Resistividad- Dos (2) canales de entrada- Resolucin: 30 nV- Corriente de salida: 11000 mA

    - Voltaje mximo de salida: 400 V- Disco duro: hasta 30.000 lecturas- Alimentacin: 12 V- Peso: 5 Kg

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    Resistivmetro

    Figura # 21. Sistema de ResistividadModelo 16gl

    SISTEMA DE RESISTIVIDAD 16gl

    Datos tcnicos:

    - Resolucin: 0.6 V- Corriente de salida: 0.11999 mA -Voltaje mximo de salida: 900 V -Rangos de voltaje:+/- 01280 mV -

    Disco duro: hasta 1.500 lecturas- Batera: Interna, recargable- Peso: 7 Kg

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    Resistivmetro

    Figura # 22. Resistivmetro Nilsson

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    Figura # 23. Planta elctrica(gasolina).

    PLANTA ELECTRICA (Gasolina) 2,5KVA (2KW)

    Datos tcnicos:

    MOTOR: DomoPower, 5.5HP

    VOLTAJE: 110V, 1FGENERADOR: Modelo MDG-55CAPACIDAD: 2.5 KVA / 2.0 KWRPM: 3600FRECUENCIA: 60HZLARGO (mm): 560

    ANCHO (mm): 420ALTO (mm): 420

    1.2. Fuentes de corriente:

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    Figura # 24. Planta elctricaColeman (gasolina).

    PLANTA ELCTRICA (Gasolina)

    Datos tcnicos:

    - Autonoma de 5 horas de operacin, con apenas3,78 litros de gasolina.- Medidas: 46,5 cm de largo x 29,5 cm de ancho x41,6 cm de alto.

    - 1850 W de potencia mxima transitoria y 1500Wde potencia normal.- Salida de 12 V, 15 A, DC- Motor Briggs & Stratton de 4 ciclos.- 2 Salidas de 120 voltios AC

    - Interruptor de operacin/parada.- Bases de goma para evitar que el generador sedeslice, as como para reducir la vibracin y elruido.- Peso neto: 30,8 kgs.

    Fuentes de Corriente

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    1.3. Electrodos de inyeccin y recepcin de corriente:

    ELECTRODOS DE CORRIENTEMarca GISCO

    Datos tcnicos:

    - Electrodos de slido acero inoxidable.- Soldados a una barra T.Esta barra permite su fcilremocin del suelo.

    - La barra T est perforada en los dos extremos parapoder insertar los conectores tipo banana, Lo que

    elimina el uso de los conectores tipo cocodrilo, quepueden caerse o dar malos contactos.

    Figura # 25. Electrodo decorriente.

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    Electrodos

    ELECTRODO NO POLARIZANTEMarca GISCO, Modelo RE5

    Datos tcnicos:

    - Tapn plano poroso para uso general entierra.

    - Sumergible con adaptador.

    - Dimetro: 1-3/8

    - Largo : 6

    Figura # 26. Electrodo depotencial RE5.

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    ELECTRODO NO POLARIZANTEMarca GISCO, Modelo RE3A

    Datos tcnicos:

    - Tapn poroso que provee mayor rea decontacto.

    - Provee menor resistencia consuperficies planas.

    - Dimetro: 3

    - Largo : 5

    - Especialmente til para arenas secas y

    terrenos congelados.

    Figura # 27. Electrodo depotencial RE3A.

    Electrodos

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    Electrodos

    ELECTRODO NO POLARIZANTEMarca GISCO, Modelo RE5C

    Datos tcnicos:

    - Tapn poroso cnico para uso enterrenos suaves.

    - Dimetro: 13/8

    - Largo : 63/4

    Figura # 28. Electrodo depotencial RE5C.

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    Electrodos

    Figura # 29. Electrodos de potencial y de corriente (cobre).

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    1.4. Cables y carretes:

    CARRETES Y CABLESMarca GISCO

    Datos tcnicos:

    -Los cables son de color rojo, por lo general, tipo 18AWG Multifilar

    - Cables despachados en carretes livianos con manijapara recoger el cable en el carrete.

    - Un lado del cable est conectado de modopermanente al carrete a travs de un contacto tipobanana hembra que est en el carrete.

    - El lado suelto del cable est equipado con uncontacto tipo banana macho para ser conectado alos electrodos.

    - Pueden tener longitudes de hasta 1000 metros.

    Figura # 29. Cajacon carrete y cables.

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    Figura # 30. Carrete de cables de conexin de electrodos. Modelo Nilsson.

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    1.5. Ruedas de medicin de la posicin de los electrodos:

    Los tres modelos mostrados en la figura estn diseados para uso exterior

    sobre terreno irregular. Generalmente son livianas y se pueden doblarfcilmente para su almacenaje y transporte. Tienen ruedas de 36 pies decircunferencia y pueden medir distancias de hasta 100.000 metros.

    Figura # 31.Ruedas demedicin, ModeloROLATAPE.

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    1.6. Otros accesorios:

    Figura # 32. Frasco de Sulfato de Cobre (CuSO4), contentivode cristales para ser diluidos en agua. Se emplea paramejorar la transmisin de la corriente alrededor de loselectrodos.

    DESCRIPCIN DE LOS INSTRUMENTOS EMPLEADOS

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    Figura # 33. Otros accesorios.

    AGUA CONSAL

    DISPOSITIVOS DE ADQUISICIN

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    Existen una gran cantidad de dispositivos de adquisicin para el mtodoelctrico, pero usualmente se trabajan con dos tipos: Sondeo Elctrico Vertical(SEV) y Arrastre elctrico.

    Normalmente los levantamientos por resistividad son hecho para satisfacerlas necesidades de dos tipos diferentes problemas de interpretacin:(1) la variacin de la resistividad con la profundidad, lo cual reflejaaproximadamente la estratificacin horizontal de los materiales del subsuelo;y (2) las variaciones laterales en la resistividad, lo cual puede indicar lentes en

    los suelos, cuerpos minerales aislados, fallas o cavidades.

    Para el primer tipo de problema, las mediciones de resistividad aparente sonrealizadas en localizaciones sencillas con espaciamiento sistemtico deelectrodos. Este procedimiento es llamado Sondeo Elctrico Vertical (VerticalElectrical SoundingVES)

    DISPOSITIVOS DE ADQUISICIN

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    1. Sondeo Elctrico Vertical:

    Tanto el arreglo de Schlumbergercomo el de Wenner, son usados para este

    tipo de sondeo, partiendo del hecho de que los todos los mtodos deinterpretacin disponibles se basan precisamente en estos dos arreglos.

    En el uso de ambos mtodos, el punto central del arreglo se mantiene en unaposicin fija, mientras que la localizacin de los electrodos vara alrededor deste. En consecuencia, la interpretacin de los valores de resistividad

    aparente y la profundidad de las capas, son referidas a este punto central, esdecir se obtiene informacin vertical de un punto (Ver Figura # 34).

    DISPOSITIVOS DE ADQUISICIN

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    A M N B

    1

    2

    3

    h1

    h2

    o

    Figura # 34. Sondeo Elctrico Vertical, empleando la configuracin de Schlumberger.

    Sondeo Elctrico Vertical

    DISPOSITIVOS DE ADQUISICIN

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    Sondeo Elctrico Vertical

    Figura # 35. Ejemplo de Sondeo Elctrico Vertical, empleando la configuracin de Wenner.

    Electrodo de Corriente

    Electrodo de Corriente

    Electrodos de Potencial

    DISPOSITIVOS DE ADQUISICIN

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    1.1. Caractersticas del Sondeo Elctrico Vertical:

    - Cuando se aumenta la distancia entre los electrodos (AB), se debe inyectar

    ms corriente (I) y en consecuencia, se mide la diferencia de potencial (V),que debera aumentar al incrementar dicha distancia.

    - Como consecuencia del incremento de la separacin de los electrodos, lasensibilidad en las mediciones de los potenciales decrece, por lo que se debetomar las siguientes medidas:

    - Aumentar la corriente (I)- Incrementar la separacin de los electrodos de potencial (MN).- Regar los electrodos con una solucin salina para mejorar latransmisin de la corriente en el subsuelo.

    - Para cada apertura AB se debe calcular una resistividad aparente (a

    ).

    - Finalmente, y posterior a los clculos, se debe realizar una grfica de laresistividad aparente en funcin de la distancia media entre los electrodos decorriente (AB/2; a).

    Sondeo Elctrico Vertical

    DISPOSITIVOS DE ADQUISICIN

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    2. Arrastre elctrico:

    La determinacin de las variaciones laterales en la resistividad pueden ser

    muy til para la investigacin de cualquier caracterstica geolgica queofrezca contraste de resistividad con respecto a su entorno.

    Por ejemplo, los depsitos de grava, no saturadas de agua, tienenresistividades muy altas y han sido prospectadas exitosamente a partir demtodos resistivos. Tambin las fallas pueden ser detectadas si existe

    suficiente contraste en las resistividades de las rocas en ambos lados delplano de falla.

    En este sentido, los levantamientos elctricos para investigaciones geolgicasareales se hacen con un espaciamiento constante de los electrodos,moviendo el arreglo completo a sucesivas mediciones.

    El perfilaje horizontal o arrastre elctrico, consiste bsicamente en elmovimiento del arreglo tetraelectrdico a lo largo de una lnea transversalperteneciente a una mallado preestablecido (Ver Figura # 36).

    DISPOSITIVOS DE ADQUISICIN

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    Si se emplea un arreglo simtrico, como el de Schlumberger o el de Wenner,los valores de resistividad obtenidos estarn asociados a la localizacin delcentro del arreglo.

    1

    a

    A M N B

    a a a

    Estacin # 1

    A M N B

    a a a

    Estacin # 2

    2

    o o

    a

    1

    2 Figura # 36. Arrastreelctrico, empleando elarreglo de Wenner, yperfil de resistividadcorrespondiente.

    Arrastre Elctrico

    DISPOSITIVOS DE ADQUISICIN

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    Los datos obtenidos en campo pueden ser graficados en forma de perfiles deresistividad (Figura # 30), o como contornos sobre el mapa del reaprospectada.

    Para un mapa de contornos, es preferible emplear las resistividades obtenidasen los puntos de un mallado, que las obtenidas a partir de los perfiles.

    En consecuencia, el mejor mtodo para recabar los datos en camponecesarios para plotear una mapa de contornos de resistividad, es el de

    establecer un mallado rectangular, o al menos configurar un conjunto deestaciones que cubran uniformemente el rea de estudio, sin direccionesdiagonales.

    Arrastre Elctrico

    INTERPRETACIN DE LOS SONDEOS ELCTRICOS

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    El problema que surge en la interpretacin de los datos de un SondeoElctrico Vertical, por ejemplo, estriba en el uso de una curva de resistividadaparente versus la separacin de los electrodos, graficada a partir de las

    mediciones de campo para obtener los parmetros de una seccingeoelctrica, es decir, la resistividad de las capas y los espesores.

    En este sentido, desafortunadamente existen factores que complican lainterpretacin de los datos, como la anisotropa en los estratos, diferencia enlas profundidades que pueden producir variaciones pequeas en las

    resistividades aparentes y prdida de precisin en las mediciones de campo,como resultado del deterioro de los instrumentos.

    Es por esta razn, que para la interpretacin de los sondeos elctricos seaplican principalmente dos mtodos:

    Mtodo Directo:donde a partir de un modelo geolgico se calculan curvastericas, con la ayuda de programas de computacin, y se comparan con lascurvas obtenidas a partir de datos reales (campo).

    INTERPRETACIN DE LOS SONDEOS ELCTRICOS

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    Mtodo Inverso:en donde se analizan los datos obtenidos en campo parapoder establecer un modelo geolgico, partiendo del anlisis de las grficasde resistividad aparente versus espaciamiento de los electrodos.

    INTERPRETACIN GRFICA DE LOS SONDEOS

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    1. Terreno homogneo:

    1

    a

    AB/2

    1

    Figura # 37. Interpretacin grfica para el sondeo de un terreno homogneo.

    2 T d

    INTERPRETACIN GRFICA DE LOS SONDEOS

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    2. Terreno con dos capas:

    1

    2

    h1

    a

    AB/2

    2

    1

    Depende deh1

    1 < 2

    1 > 2

    a

    AB/2

    1

    2

    Figura # 38. Interpretacin grficapara el sondeo de un terreno dedos capas de diferentes

    resistividades.

    INTERPRETACIN GRFICA DE LOS SONDEOS

    3 T t

    a 1 > 2 > 3

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    1

    2

    3

    h1

    h2

    3. Terreno con tres capas:

    AB/2

    1

    3

    2

    a

    AB/2

    3

    1

    1 < 2 < 3

    2

    a

    AB/2

    2

    3

    1 < 2 > 3

    1

    a

    AB/2

    3

    2

    1 > 2 < 3

    1

    Figura # 39. Interpretacin grficapara el sondeo de un terreno detres capas de diferentesresistividades.

    MAPAS DE RESISTIVIDAD

    U li d l l t i t l t i l d l SEV

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    Una vez realizados los levantamientos elctricos, ya sea empleando el SEV oun Arrastre elctrico, se procede a representar los datos obtenidos en mapasde contornos de las resistividades calculadas en las estaciones de medicin.

    Para ello, se deben colocar los valores de resistividad aparente en los nodosdel mallado establecido sobre el rea de estudio, y posteriormente seinterpolan los valores de curvas de isoresistividad, de acuerdo al detalle quese quiera lograr en el rea de estudio (Ver Figura # 40).

    Un ejemplo de mapas de resistividad se puede observar en la Figura # 41, endonde para un levantamiento elctrico en la Provincia de San Juan, Argentina,se obtuvieron una serie de mapas de isoresistividad para diferentesespaciamientos de los electrodos de corriente.

    MAPAS DE RESISTIVIDAD

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    Figura # 40. Ejemplo de disposicin de los Sondeos Elctricos Verticales (Argentina).

    MAPAS DE RESISTIVIDAD

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    (a) (b)

    Figura # 41. (a) Mapa de isoresistividad aparente (AB/2 = 1.5 m).(b) Mapa de isoresistividad aparente (AB/2 = 20 m).

    APLICABILIDAD

    La mayora de los mtodos elctricos se caracterizan por su escasa

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    La mayora de los mtodos elctricos se caracterizan por su escasapenetracin y limitado poder de resolucin, estando restringido su xito aestudios de ingeniera y localizacin de depsitos minerales someros.

    La eficacia de todas las tcnicas elctricas est limitada por su indebidasensibilidad a las anomalas que se encuentren prximas a la superficie y alos efectos producidos por los minerales desprovistos de inters econmico.

    En la prospeccin petrolfera, los mtodos elctricos han tenido poco xito,

    solo a excepcin de las prospecciones realizadas a partir de las corrientestelricas.

    Existe una serie de motivos del empleo tan limitado de estos mtodos en laprospeccin petrolfera, en comparacin con la exploracin minera.

    El primero de ellos se debe a que el contraste de resistividad entre una masa

    mineral y el terreno que la rodea es mucho mayor que el contraste entre laresistividad de una arena impregnada de hidrocarburos y la de los estratosadyacentes. Por lo tanto, en general no es posible localizar una arenapetrolfera de la misma manera que se hace con los minerales de interseconmico, a saber, por sus propiedades elctricas.

    APLICABILIDAD

    En segundo trmino la mayora de los yacimientos minerales estn

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    En segundo trmino, la mayora de los yacimientos minerales estnrelativamente cerca de la superficie, en donde los mtodos elctricos, con supoca profundidad de penetracin, son muy eficaces; pero las estructuras que

    entrampan al hidrocarburo estn, por lo general, mucho ms profundas, y porlo tanto, las variaciones someras, enmascaran los efectos de variaciones msprofundas.

    Finalmente, los mtodos elctricos no suministran, por lo general,informaciones precisas acerca de la profundidad y lmites de un yacimiento de

    hidrocarburos; por el contrario, proporcionan informacin de la extensinsuperficial de un yacimiento mineral.

    En la actualidad, para la prospeccin petrolfera ha resultado mucho msfructfero aplicar los principios de la prospeccin elctrica en los pozosperforados (registros elctricos), en comparacin con los sondeos en

    superficie.