geofisica vitulli

8/18/2019 Geofisica Vitulli

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UUnniiddaadd

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GEOFISICA GGEEOOFFIISSIICC A A

HHiissttoorriiaa Y Y DDeessaarrrroolllloo DDee LLooss MMééttooddooss GGeeoof f ííssiiccooss.. DDii v v iissiióónn.. IImmppoorrttaanncciiaa DDee LLaa PPrroossppeecccciióónn

GGeeoof f ííssiiccaa EEnn GGeeoollooggííaa ((EExxpplloorraacciióónn MMiinneerraa Y Y PPeettrroolleerraa)).. CCllaassiif f iiccaacciióónn DDee LLooss MMééttooddooss

PPrroossppeeccttii v v ooss Y Y SSuuss A A pplliiccaacciioonneess.. LLaa GGeeoof f ííssiiccaa EEnn A A rrggeennttiinnaa..


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Universidad Nacional de Salta

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES

Escuela de GeologíaCATEDRA DE GEOFISICA Unidad 1

NESTOR VITULLIGeólogo

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ÍÍNNDDIICCEE

Geofísica ................................................................................................................. 03División de la Geofísica .......................................................................................... 04

La Geofísica Y Las Otras Ciencias Básicas .................................................... 05

Historia Y Desarrollo De Los Métodos Geofísicos ................................................. 05Primeras Aplicaciones De La Geofísica A La Prospección Minera ............... 05La Geofísica En La Industria Petrolera ......................................................... 07Registro Geofísico .......................................................................................... 08

Importancia De La Prospección Geofísica En Geología ........................................ 09Consultas Bibliográficas ................................................................................ 09Objeto De La Prospección Geofísica ............................................................. 10

Clasificación De Los Métodos Prospectivos Y Sus Aplicaciones ........................... 13Método De Reflexión Sísmica ....................................................................... 14

Método De Refracción Sísmica ..................................................................... 14Método Por Gravedad ................................................................................... 14Método Magnético ......................................................................................... 15Métodos Eléctricos ........................................................................................ 15Prospección Por Radiactividad ..................................................................... 15Registro En Pozos .......................................................................................... 16

La Geofísica En Argentina ...................................................................................... 16Raúl Hansen: Un Innovador De La Geofísica ............................................... 17


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GGEEOOFFÍÍSSIICC A A

El estudio de la tierra es el objeto final de la Geología, requiriendo el conocimiento de otras cienciaspara explicarse las observaciones que realiza el geólogo sobre el terreno, las rocas y minerales que hantenido un proceso genético y otro posterior histórico, hasta alcanzar el estado actual que presentan alobservador; por ejemplo, la barranca de erosión labrada por un río en una región montañosa muestrauna serie de sedimentos yuxtapuestos, cada uno compuesto de granos de distintos aspectos. Por otrolado, estos estratos se presentan plegados y a veces interrumpidos bruscamente en su continuidad. Estecuadro indica al geólogo que los distintos estratos han tenido una génesis particular, habiéndosegenerado en condiciones ambientales distintas: marino, continental, húmedo o seco, lo que se determinapor la disposición de sus granos, por sus fósiles, etc. También le inducen a pensar que por presentarseplegados o fracturados, han sufrido procesos tectónicos (movimientos), ya que la primitiva posición delos mismos, cuando se generan sus planos de yacencia, debían ser muy cercanos al plano horizontal.

Aquí la Geología tendrá que valerse de otras ciencias para explicar satisfactoriamente todo loocurrido hasta el momento en que se realiza la observación: de la Biología para explicar la vida orgánicahabida durante su generación y testimoniada por fósiles, de la Química cuando entra en el análisis de

los elementos inorgánicos que componen los estratos, de la Física para datar en sentido absoluto a lasformaciones o cuando indaga sobre las leyes y las fuerzas que provocaron el posterior pliegue de losestratos.

Por definición, GEOFÍSICA es la ap l i ca c i ón de l o s p r i n c i p i o s , l ey es y p r ác t i ca s de l afís i ca a l a so l u c i ón de p r ob l em as re l a t i vo s a l a t i e r r a y a l e st u d i o d e f enóm enos i n t e r n o sy ex t er n o s a el l a v i n c u l a d o s .

En el proceso de subdivisión de la ciencia, se reconocieron tempranamente cuatro grandes ramas:Química, Física, Geología y Biología. A éstas a menudo se agregan la Astronomía y laMatemática, pero debido a que esta última no trata con la materia directamente, no es a menudoincluida dentro de las ciencias físicas, ademásde que la Astronomía es a menudo tratadacomo una rama de la Física. Desde este punto

de vista, la ciencia puede ser representadacomo un tetraedro y cada campo tiene un lugarde representación dentro del tetraedro.

Cuando la ciencia comenzó adiversificarse, el investigador no estuvotentado a enfatizar un aspecto sobre los demás. Así Sir Isaac Newton, quien a menudo esconsiderado como un físico, tambiéncontribuyó a lo que ahora se llama Geología,cuando propuso la teoría de la contracciónpara la generación de montañas. A medida quese incrementó el conocimiento, ciertos campos

fueron investigados mas a fondo que otros ycomienzan a ser considerados como separados y distintos. Dicha clasificación de los conocimientos entemas individuales tendió a separar a los científicos y dejó áreas intermedias relativamente pocodesarrolladas. Cuando este sobre énfasis fue reconocido se desarrollaron nuevos especialistas, los quetratan con estos campos intermedios. La Geofísica es uno de ellos.

La Geofísica y su relación con otras ciencias.

Hasta que los geólogos alcanzaron el punto en que comprendieron La Tierra lo suficiente comopara preparar y ensayar sus hipótesis por la experimentación, los físicos y químicos habían yadesarrollado las técnicas para hacer las mediciones necesarias. Como resultado, las fronteras de laCiencias de La Tierra donde se produce su mas rápido desarrollo son aquellas donde los especialistas deotros campos están trabajando con los geólogos, y la Geofísica es un ejemplo.

La Geofísica es el resultado de la necesidad de la Geología de nuevas herramientas. Dado que varias técnicas de experimentación fueron aplicadas a los problemas de La Tierra, se desarrollaron áreas

de investigación completamente nuevas. A causa de la relación de las viejas ciencias, Física y Geología,fue natural agrupar todas esta especialidades bajo un nombre general, “Geofísica”, aún cuando ellasfueran de diversa naturaleza.


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La Prospección Geofísica es el a r t e de busca r d epósi t o s ocu l t o s de h i d r o ca r bu r o s(pe t r ó l eo y gas ) o d e m in er a l es út i l e s, efectu an do m ed i c i on es fís i cas desde la supe r f i c i ed el s u el o , m ed i c i o n e s q u e g en e r a lm en t e sum i n i st r a n i n f o r m a c i ón a cer c a d e l a sp r op i e dades fís i ca s de l o s m a t e r i a l es del i n t e r i o r de La T i er r a . Esta información, interpretadade forma adecuada, puede utilizarse para localizar depósitos minerales de valor económico.

Los datos de los estudios geofísicos, para ser eficaces, deben expresarse en términos geológicos y su

valor que pueda concederse al cuadro geológico así obtenido, mayor para unas técnicas que para otras,dependiendo de la calidad de los datos y de la pericia con que son interpretados. Desde que por vezprimera se aplicó la Geofísica a la exploración, se han producido continuos perfeccionamientos en losinstrumentos y técnicas, así como en los métodos de interpretación, perfeccionamientos que hanaprovechado los rápidos avances de nuestra tecnología. Sin embargo, el progreso de los descubrimientosque pueden ser acreditados a los geofísicos ha permanecido estabilizado durante unos cuantos decenios,con cierta decadencia a partir de mediados de siglo.

Los métodos geofísicos han ganado en eficacia, pero el incremento de sus posibilidades no haguardado relación paralela con la creciente dificultad existente para encontrar nuevos depósitos depetróleo y de minerales, pues las fuentes más fáciles de localizar en cualquier momento han sidoencontradas y explotadas de manera progresiva. Los geofísicos se enfrentan ahora con el problemadesalentador de tener que avanzar más de prisa cada vez para conservar el mismo puesto. Desde finales

de la segunda Guerra Mundial, la investigación geofísica y su desarrollo han experimentado una fuerteexpansión dirigida hacia el perfeccionamiento de las técnicas para mantener el suministro mundial depetróleo y de minerales.

DDii v v iissiióónn DDee LLaa GGeeoof f ííssiiccaa

La Unión Geofísica Americana ( American Geophysical Union) separa a la Geofísica en 8subdivisiones:

Meteorología. La ciencia del aire, estudia todos los eventos relacionados con losfenómenos atmosféricos.

Hidrología. Comprende los conocimientos e investigaciones relacionados con las aguas

continentales, superficiales y subterráneas, como así también la Glaciología. Oceanografía. Se ocupa de los océanos, considerando aspectos químicos, físicos y

biológicos de los mismos. Vulcanología. Comprende el estudio del vulcanismo, su génesis, evolución y

consecuencias. Tectonofísica. Estudia la deformación de las rocas, tanto en estructuras sujetas a

grandes movimientos, como en cualquier otro fenómeno diastrófico, superficial o profundo. Geodesia. Se ocupa de la medida y forma de la tierra, así como de su campo gravitatorio. Sismología. Comprende el análisis de los movimientos que afectan al planeta,

provocados por terremotos u otros movimientos naturales o artificiales. Geomagnetismo. Estudia el campo magnético terrestre, sus causas y perturbaciones.

Cada una de estas especialidades han contribuido, y lo siguen haciendo, al mejor conocimiento denuestro planeta, pero también ha creado disciplinas cuya aplicación a las actividades económicas de lahumanidad han contribuido a la creación del estado de evolución actual. Así la Sismología, cuyoscomienzos fueron el estudio de los terremotos, determinó las leyes que rigen la aplicación de susprincipios a la prospección sísmica de trascendencia indiscutible en la exploración petrolera. Sientendemos como ciencias aplicadas a las que utilizan los conocimientos de ciencias fundamentales paraexplicar el comportamiento de la materia en sus variadas formas naturales, la Geofísica es una de ellas.

Lo que en términos generales aceptamos como Geofísica es, dentro del marco de las ciencias de laTierra, el es t ud i o po r m ed i o d e m ed i c i o n es i n d i r ec t a s de l a m asa sól i d a de l p l a n et a q ue seen cu en t r a p o r d eb a j o d e l a d el g a d a co r t eza q u e p o d em os est u d i a r d i r ec t am en t e p o rm ed i o de l a obser va c i ón d e l a s r o ca s expu es t a s en sup er f i c i e o de l a s m uest r a s ob t en i d a sd e l o s p o zos o p er f o r a c i o n es m as p r o f u n d a s (campo de la Geología).

El principal objetivo de la Geofísica es la determinación de la estructura y composición delinterior del planeta, como así también la historia de sus variaciones pasadas, presentes y futuras.


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A la clasificación general de la Unión Geofísica Americana, algunos investigadores comienzan aconsiderar como separado a cuatro ramas mas:

Glaciología. Trata del agua en forma de hielo y que generalmente se la consideraba comoformando parte de la Hidrología.

Geotermia. Está muy relacionada con la Vulcanología, aunque es de concepto mas

limitado. Estudia la temperatura de la Tierra y la acción de ella sobre los procesos físicos yquímicos, así como la transmisión de calor. Geocosmogonia. Trata del origen de la Tierra. Geocronología. Se ocupa de la cronología de los acontecimientos geológicos (de la

historia).

LL a a G G e e o o f f í í s s i i c c a a Y Y LL a a s s O O t t r r a a s s C C i i e e n n c c i i a a s s B B á á s s i i c c a a s s

Una de las ramas más recientes de la ciencia aplicada, la Geofísica Exploratoria, es en laactualidad un producto de varias disciplinas básicas tales como la Física, la Química y las Matemáticas.Las diversas técnicas de la prospección geofísica están basadas en varios principios físicosfundamentales, como son las leyes de la atracción gravitatoria y magnética, las cuales gobiernan enóptica la refracción y la reflexión (tal como se aplican a la prospección sísmica), los elementos de laelectricidad y la teoría electromagnética. Aunque estos principios son bastante simples, en general esdifícil su aplicación al estudio de los materiales pétreos, que rara vez son homogéneos y que confrecuencia ofrecen propiedades físicas complejas.

Casi todos los métodos importantes de la prospección geofísica han sido desarrollados partiendo delas técnicas empleadas en un principio para el estudio, más o menos científico, de las característicasterrestres en gran escala. La prospección por gravedad se desarrolló después de que durante variasdécadas habían sido llevadas a cabo mediciones con el péndulo para determinar la forma exacta de laTierra, a base de las variaciones de la atracción gravitacional entre diferentes estaciones de observación.El método de refracción sísmica hace uso de los principios elaborados en los comienzos del siglo actualpor los sismólogos de terremotos, que los pusieron a punto para desentrañar la estructura del interior dela Tierra. Los instrumentos magnéticos, que básicamente eran los mismos que los usados hoy en díapara la prospección, hicieron posible levantar el mapa de algunos de los elementos magnéticos de laTierra, en escala global, en tiempos tan antiguos como el siglo XVII.

Hoy en día, la actividad de la exploración geofísica ocupa un volumen mucho mayor que lainvestigación básica de la física de la Tierra. La dependencia de la prospección geofísica de la laborcientífica que la ha precedido ha evolucionado hasta convertirse en una fructífera interdependencia entrelas dos, y muchos de los aparatos y técnicas desarrollados para la exploración de petróleo y mineraleshan sido empleados ventajosamente en estudios científicos relativos a la estructura de la corteza terrestre y de su interior. Asimismo, la capacitación del personal dedicado a trabajos de exploración ha aportadoun incentivo económico y ayuda al creciente volumen de investigación geofísica en las universidades.

HHiissttoorriiaa Y Y DDeessaarrrroolllloo DDee LLooss MMééttooddooss GGeeoof f ííssiiccooss

La Geofísica aplicada fue empleada por primera vez en la búsqueda de minerales magnéticos, enespecial menas de hierro, y de ello hace ya varios siglos. Los métodos eléctricos fueron introducidosdurante el siglo XIX para la busca de metales no nobles. El empleo de la Geofísica en la exploraciónpetrolífera sólo tiene unos 35 años de antigüedad, pero el volumen de su actividad en este campo superacon mucho al de la Geofísica minera. Las técnicas de reflexión sísmica y por gravedad han sido las másutilizadas en la prospección petrolera, en especial la primera de ellas.

P P r r i i m m e e r r a a s s Ap l i ca c i o n es Ap l i ca c i o nes D e D e L a L a G G e e o o f f í í s s i i c c a a AA L a L a Pr ospecc ión Prospecc ión M i n er a M i n e r a

Aunque se sabe ya que en 1640 se empleaba el compás magnético en la prospección de mineralesde hierro, hasta 1870 no se fabricó un instrumento especial para este fin. Se trataba del compás minerosueco de Thalen y Tiberg, que tenía la aguja magnética suspendida de manera que pudiera giraralrededor del eje horizontal y del vertical. El compás minero americano, introducido hacia 1860, erasimilar al instrumento sueco y fue empleado en Nueva Jersey, en 1880, para una investigaciónmagnética. Más tarde, en el siglo XIX, se emplearon en Michigan formas modificadas de esteinstrumento.


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El aprovechamiento de las propiedades eléctricas de las rocas como base para la exploraciónminera fue propuesto por vez primera en 1815 por Robert Fox, quien descubrió que ciertos mineralesestán espontáneamente polarizados en el suelo. Carl Barus, un distinguido físico de la Brown University,llevó a cabo medidas de polarización en el filón Comstock, en Nevada, durante los años mil ochocientosochenta y tantos. En 1913 este método fue empleado con éxito por Conrad Schlumberger para localizarun yacimiento de sulfuros, de interés comercial, en Bar. En 1893 se realizaron experimentos en la mina

Quincy, de Michigan, para la localización de menas cupríferas utilizando las diferencias deconductibilidad eléctrica entre los filones y la roca local. Poco después de esto, Osborn levantó el mapade las líneas equipotenciales sobre los depósitos de hierro y cobre en la región del Lago Superior. C.Schlumberger fue el primero en desarrollar técnicas prácticas para las prospecciones por resistividad ylíneas equipotenciales, estudios que llevó a cabo entre 1912 y 1914.

En 1912 comienza a orientarse el camino del descubrimiento de la prospección eléctrica del subsuelo, aplicadadesde Superficie. En la reproducción se observa el primer camión de prospección eléctrica de superficie, el

mismo pertenece a los hermanos Conrad y Marcel Schlumberger.

La actividad de la prospección eléctrica desde 1915 ha estado limitada principalmente a losmétodos de resistividad, potencial espontáneo, corrientes telúricas y electromagnéticos. Se introdujeroninstrumentos magnéticos que todavía siguen empleándose hoy en la exploración minera, que son la brújula de declinación y el magnetómetro de Schmidt. La superbrújula de Hotchkins, que es un tipo de brújula de declinación más sensible, fue inventada en mil novecientos veintitantos. Los progresos másrecientes en los instrumentos magnéticos son los magnetómetros discriminadores de flujo y los deresonancia nuclear, habiendo sido utilizados ambos principalmente en operaciones de prospección aérea,el primero desde 1945, y el segundo a partir de 1955.

Schlumberger y Wenner desarrollaron técnicas de electrodos múltiples para medidas deresistividad que aún siguen en uso. Hacia 1925, Hans Lundberg desarrolló técnicas de inducciónhaciendo uso de señales eléctricas de alta frecuencia, que fueron aplicadas por Sundberg ainvestigaciones geolíticas en Suecia. Los métodos electromagnéticos fueron convertidos en aéreos hacia1955, y recientemente han recibido nuevo impulso debido a algunos descubrimientos importantes demetales comunes en las provincias marítimas del Canadá hacia 1950.

La mayor proporción, por lejos, de la actividad de la prospección geofísica ha estado dirigida a la busca de petróleo y gases, y sólo una pequeña fracción de la misma a la búsqueda de minerales sólidos. Y,sin embargo, los métodos geofísicos fueron empleados en la localización de minerales varios siglos antesde que existiera la industria petrolera.

Aunque el campo total de la labor geofísica en la industria minera es pequeño en comparación con

el de la industria del petróleo, las exploraciones geofísicas han efectuado algunos descubrimientosespectaculares de depósitos minerales. En el siglo pasado, durante la década del ’70, se han adaptadoinstrumentos detectores magnéticos, electromagnéticos y por radiactividad para realizar exploracionesaéreas que permiten mayor rapidez y eficacia.


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Existe un cierto número de razones que explican por qué la Geofísica tiene menos aplicación en laprospección minera que en la busca de petróleo y gas. En primer lugar, las propiedades físicas de muchasmasas minerales no ofrecen grandes contrastes con las correspondientes propiedades entre la roca localcon las que las rodea y, por lo tanto, hay muchos depósitos que, intrínsecamente, no resultan objetivosgeofísicos prometedores. Además, y por término medio, las compañías mineras son menos importantesque las petrolíferas y muchas de ellas no pueden disponer del equipo necesario para la prospección

geofísica, aun resultando la mayoría de las técnicas utilizadas en minería más económicas que lasempleadas en la prospección del petróleo. Por la misma razón, la industria minera no ha estado encondiciones de sostener la investigación y desarrollo en la escala que sería necesaria para que la Geofísicaalcanzase todo su potencial como instrumento eficaz para la exploración minera.

LL a a G G e e o o f f í í s s i i c c a a En En L a L a I I n n d d u u s s t t r r i i a a P P e e t t r r o o l l e e r r a a

Los dos tipos de medidas más utilizados en la prospección petrolera, el de gravedad y el sísmico,fueron empleados en su origen para fines totalmente diferentes.

En 1887, Von Sterneck inventó un péndulo portátil para medir la gravedad terrestre en el campoque en aquel entonces, sólo se usó en estudios geodésicos para determinar la forma de la Tierra. Duranteel período 1890 a 1902, el barón Roland von Eötvös, de Hungría, perfeccionó la balanza de torsión que

lleva su nombre y demostró sus posibilidades como instrumento para la exploración geológicalevantando el mapa del subsuelo de las montañas del Jura.Hacia 1915, Hugo de Boeckh indicó que la balanza de torsión podría servir para localizar domos o

anticlinales con núcleos más ligeros o más pesados que las formaciones circundantes. En 1915 y 1916 fuellevada a cabo con éxito una investigación con la balanza de torsión en 100 estaciones sobre lo que eraentonces un campo petrolífero con un solo pozo en Egbell, Checoslovaquia. Schweydar, en 1917, empleóel mismo instrumento para detallar el domo salino de Hanigsen, en el norte de Alemania y, casi en lamisma época, E. S. Shaw propuso el empleo del péndulo para localizar domos salinos a lo largo de laCosta del Golfo, en los Estados Unidos. En 1918, Ising construyó el primer gravímetro adecuado paraestudios geológicos.

En 1922 se efectuaron las primeras exploraciones con la balanza de torsión en busca de petróleo enCalifornia y Texas, y el primer descubrimiento de un campo petrolífero por geofísicos recién tuvo lugar

en 1924, cuando fue localizado el domo de Nash, en Texas. Durante la misma década le siguieron unaespectacular serie de descubrimientos geofísicos de domos salinos, basados muchos de ellos en el usocombinado de la balanza de torsión y del sismógrafo de refracción.

En 1932 fue empleado en trabajos de campo el péndulo, por la Gulf Research and Development Co.,para investigaciones por gravedad. El primer gravímetro que daba una lectura directa de las diferenciasde la gravedad fue empleada en 1935, y este aparato, debido a su mayor rapidez de funcionamiento,pronto desplazó a la balanza de torsión y al péndulo. Hacia 1939 se empleó por primera vez el gravímetroen la prospección submarina.

Los primeros sismógrafos fueron utilizados para registrar terremotos, y en 1848 Robert Malletpropuso la creación de terremotos artificiales haciendo estallar pólvora para investigar las formacionesdel subsuelo y el “fondo del gran océano”. Dos años más tarde construyó el primer equipo sismográfico(un recipiente con mercurio y un telescopio para observar y cronometrar la operación de ondas en la

superficie del mercurio) y lo hizo utilizar para medir la velocidad del sonido (en realidad ondassuperficiales) en el granito. Más de medio siglo después, L. P. Garret propuso el empleo de la refracciónsísmica para localizar domos salinos, y en 1919 Ludger Mintrop, en Alemania, solicitó una patente delmétodo de refracción para determinar la naturaleza y profundidad de las formaciones del subsuelo. En1922, E. De-Golver subvencionó las primeras investigaciones por gravedad para la exploraciónpetrolífera en México y la Costa del Golfo. La compañía alemana Seismos envió dos equipos a dichaszonas para localizar domos salinos, y en 1924 un equipo de dicha compañía. al servicio de la Gulf OilCorporation, descubrió el domo de Orchard, en Texas, con el método de explosiones en abanico.

De 1924 a 1930 hubo una intensa campaña con este método para localizar domos salinos somerosen la Luisiana y Texas (ver interpretación de refracción). Para 1930 ya habían sido descubiertos, por asídecirlo, todos los domos salinos de la Costa del Golfo lo suficientemente someros para ser localizados poreste método. El método de refracción fue introducido en 1928 en el Oriente Medio por la D'Arcy

Exploration Co. (compañía auxiliar de la que es ahora la British Petroleum Co. de Ingraterra) que loutilizó con éxito en Irán durante cerca de veinte años.


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El método de reflexión sísmica tuvo sus comienzos con la sonda sónica de Reginald Fessendenpara determinar la profundidad de las aguas y localizar los iceberg. Durante los años 1919 a 1921, J. C.Karcher inventó y perfeccionó un sismógrafo de reflexión y lo empleó con éxito en Oklahqna paradetallar el flanco de un domo conocido. La explotación comercial de esta técnica no empezó basta 1927,en que fue empleada por la Geophysical Research Corporation para descubrir el campo Maud enOklahoma. Hacia 1932 ó 1933, este método fue el más usado de todas las técnicas geofísicas,

preponderancia de la que aún sigue disfrutando. Con la finalización de la Segunda Guerra Mundial, elmétodo sísmico fue aplicado en las aguas litorales del Golfo de México y desde entonces la actividadsísmica marina ha seguido aumentando tanto en el Golfo como en California, Golfo Pérsico, Venezuela, Argentina y otras partes del mundo. Hacía 1950 fue aplicado a la exploración sísmica un nuevo medio deregistro, la cinta magnética y para 1956 ya se habían fabricado suficiente número de unidades de estetipo para equipar a la mitad de los equipos sismógrafos del mundo.

Hacia 1925, los primeros equipos geofísicos que, empleando la balanza de torsión y el sismógrafode refracción, buscaban domos salinos someros en la Costa del Golfo de los Estados Unidos y México,tuvieron un éxito espectacular. Cada año fueron descubiertos docenas de campos petrolíferos asociados adomos de este tipo, y en 1930 eran ya pocos los que quedaban por descubrir. No existen datosestadísticos relativos a la cantidad de petróleo encontrada por los geofísicos como resultado de estacampaña. En el cuarto de siglo transcurrido entre 1980 y 1955, la Geofísica proporcionó 22.500 millones

de barriles de petróleo y 134 billones de pies cúbicos de gas natural, sólo en los Estados Unidos, lo querepresenta entre un tercio y la mitad de todos los hidrocarburos descubiertos en dicho país durante talperíodo.

A partir de 1937, fecha en que empezó a disponerse de las primeras estadísticas, uno de cada seis pozos de cateo localizados por geofísicos había llegado a ser comercialmente productivo. Esto podríaparecer un pobre éxito de los geofísicos, hasta caer en la cuenta de que, de cada veinte pozos localizadossin ayuda técnica, sólo uno había resultado productivo. En los pozos localizados por la Geología, pero nopor la Geofísica, la proporción de éxitos había sido de uno a diez. Al valorar estas cifras, no hay queolvidar que la Geología sola puede ser más eficaz y económica que la Geofísica en algunas zonas, y que locontrario puede ser cierto en otras. Así pues, los dos métodos no deben considerarse como competidores,sino como complementarios uno de otro.

Mientras la proporción entre los descubrimientos de nuevos campos y los pozos improductivos se

mantuvo virtualmente constante en las prospecciones de cateo efectuadas por geofísicos, el tamañomedio de los yacimientos individuales en los Estados Unidos había venido bajando constantementedesde 1938. Los grandes yacimientos fáciles de descubrir por Geofísica habían sido ya encontrados en sumayoría y, por lo tanto, la industria se dispuso a realizar perforaciones en plan más modesto en vista deque los buenos pozos comenzaban a escasear. Por lo tanto, se requería un mayor número de equiposgeofísicos para localizar cada año el mismo número de barriles, de modo que el coste de exploración por barril aumentó. Muchas compañías petroleras han hecho frente a este problema extendiendo susoperaciones fuera de los Estados Unidos y del Canadá, aplicando métodos geofísicos a zonas donde nohabían sido empleados con anterioridad. Otras se han concentrado en la exploración en aguas litorales,especialmente en el Golfo de México, donde los geofísicos han logrado notables éxitos, tanto en elporcentaje de pozos de cateo abiertos en nuevos campos (uno por cada 2,5 hasta 1956) como en eltamaño de los yacimientos descubiertos. Pero, como las operaciones fuera del país resultan bastantecostosas, y con frecuencia presentan riesgos políticos, en tanto que el arrendamiento y producción enaguas litorales son muy caros, no parece que exista gran peligro de que la exploración geofísica delpetróleo en zonas terrestres de los Estados Unidos y de Canadá tienda a disminuir en un futuropredecible.

R R e e g g i i s s t t r r o o G G e e o o f f í í s s i i c c o o

El empleo de instrumentos geofísicos para obtener registros continuos en los sondeos fueintroducido en Francia por C. y M. Schlumberger, hacia 1929, el ser puesto a punto el registro porresistividad. Las técnicas de electrodos múltiples para medir las resistividades del suelo sobre lasuperficie fueron adaptadas para ser utilizadas en los pozos de sondeo, y estas medidas fueroncombinadas con las simultáneas de potencial espontáneo para obtener una información más completa de

la litología de las perforaciones. En realidad, todos los pozos que se perforan en busca de petróleo sonregistrados eléctricamente como procedimiento operatorio de rutina.


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En Paris los talleres y oficinas de Schlumberger se agrandaron enormemente. En

1929, la dotación paso de 58 a 95 personas, de los cuales 53 eran ingenieros. Aquí seobservan operaciones de perfilaje en 1932.

Patente de invención de unequipo sónico.

Aunque antes de 1909 ya se tenían noticias de dos exploraciones por radiactividad enperforaciones, la primera publicación sobre registro continuo por radiactividad fue la de Howell y Froschen 1939. Otras publicaciones de 1940 reflejaban un aumento de actividad en el desarrollo de las técnicasde registro por rayos gamma hacia aquella época, y el registro con neutrones fue desarrollado por Fearonentre 1938 y 1940. En la década siguiente las técnicas de registro por radiactividad fueron perfeccionadas basta el punto de que en la mayoría de las zonas casi son las más usadas como registros eléctricos.

En 1951 apareció el registro continuo de velocidad que proporciona información útil para lainterpretación de los registros sísmicos y ayuda también a la correlación e identificación de lasformaciones del subsuelo de la misma manera que los registros eléctricos.

IImmppoorrttaanncciiaa DDee LLaa PPrroossppeecccciióónn GGeeoof f ííssiiccaa EEnn GGeeoollooggííaa

C C o o n n s s u u l l t t a a s s B i b l i og r áf i cas B i b l i og r áf i cas

La prospección geofísica es una rama tan reciente de la tecnología que su bibliografía no aparecetan diseminada como la de otros campos técnicos. En relación a la Geofísica aplicada sólo se han escritounos cuantos libros de texto y de referencias, y la mayoría de los trabajos originales han sido publicadosen muy pocas revistas. Esta concentración de materiales simplifica el problema de acceso a lainformación publicada, problema muy agudizado en los campos de la química y física nucleares.

El primer libro sobre prospección geofísica fue el de Ambronn, publicado en alemán en 1926 ytraducido al inglés en 1928. El libro de Eve y Keys, referente a la Geofisíca en la exploración minera,apareció en 1929, y del mismo se han publicado tres ediciones, la más reciente en 1954. En 1940, Heiland y Jakosky dieron a conocer libros de referencia, cada uno de ellos dedicado a la prospección petrolera ymineral, y en 1950 se publicó una edición revisada y ampliada del libro de Jakosky. En 1940 hizotambién su aparición el libro de texto de Nettleton sobre prospección geofísica del petróleo, y doce añosmás tarde fue publicado el libro de Dix sobre prospección sísmica, que fue el primer libro en inglésdedicado a un solo método geofísico.

A mediados de siglo, Rothé y Rothé publicaron una obra de texto en dos volúmenes, muy completa y en francés, sobre prospección geofísica, y casi al mismo tiempo Cagniard compuso un breve trabajo,también en francés, destinado principalmente a lectores no técnicos.

La revista más importante en inglés sobre prospección geofísica es Geophysics, que se vienepublicando desde 1936 por la Society of Exploration Geophysicists ( SEG), y en la que han aparecido la


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mayoría de los trabajos de los autores americanos y canadienses. Esta Sociedad, en 1955, publicó entirada aparte un índice muy completo y útil de esa y otras publicaciones de la SEG.

A partir de 1953, la European Association of Exploration Geophysicists viene publicando laGeophysícaI Prospecting, con trabajos en inglés, alemán y francés; así pues, la mayoría de los trabajoshan sido publicados en inglés.

Durante la primera fase del desarrollo de las técnicas de prospección geofísica, el American

Institute of Mining Metallurgical and Petroleum Engineers ( AIMME ) publicó numerosos trabajos sobreel tema en sus Transactions y los reimprimió en cinco libros titulados «Geophysical Prospecting», o«Geophysics», aparecidos a intervalos irregulares entre 1925 y 1945. La mayor parte se refería a geofísicaminera, pero un lote de ellos, en especial los trabajos publicados antes de 1936, se referían a los métodosde prospección petrolera.

Hay que hacer mención de tres publicaciones especiales de la Society of Exploration Geophysicists.Durante varios años anteriores a la aparición de Geophysics, la Sociedad subvencionó la publicación detrabajos en otras varias revistas, tales como el Bulletín of the AAPG (Asociación Americana de Geólogos Petroleros), trabajos que fueron reimpresos en 1947 en una colección titulada « Early Geophysical Papers». Esta sociedad ha publicado dos volúmenes de historias de casos geofísicos: «Geophysical Case Histories, vol. I », editada por L. L. Nettleton en 1949, y «Geophysical Case Histories, vol. II », editadapor Paul Lycns en 1956. Con pocas excepciones, las historias contenidas en ambos volúmenes están

dedicadas a la prospección petrolera. En la mayoría de estos trabajos se pasa revista al descubrimiento de varios campos petrolíferos y se presentan mapas geofísicos y perfiles obtenidos con anterioridad a losdescubrimientos, junto con los mapas y perfiles geológicos basados en perforaciones posteriores.

En la actualidad esta asociaciones siguen editando sus revistas y además las mismas pueden ser visitas con sus sitios en Internet.

O O b b j j e e t t o o D e D e L a L a P P r r o o s s p p e e c c c c i i ó ón n G G e e o o f f í í s s i i c c a a

La finalidad de las prospecciones geofísicas es detectar y localizar cuerpos y estructuras geológicasdel subsuelo y, si es posible, determinar sus dimensiones y con frecuencia alguna de sus propiedadesfísicas. En trabajos de ingeniería la información acerca de la estructura interesa normalmente en funciónde su relación con el problema construcción propuesto, pero también puede resultar interesante la

determinación de las propiedades mecánicas del subsuelo. Por ejemplo, si una zona va a tener quesoportar cargas importantes, será de gran utilidad el conocimiento de las propiedades físicas (elásticas yplásticas de los materiales del subsuelo).

En prospección puede necesitarse el conocimiento de las estructuras por la conocida asociación deéstas con minerales de valor económico; un ejemplo típico de esto es la concentración de petróleo enanticlinales de rocas sedimentarias. El procedimiento en geofísica minera es sin embargo, algo diferente ya que las mineralizaciones con frecuencia presentan características que fácilmente se pueden medir yreconocer por técnicas geofísicas, pero suelen tener formas irregulares y encontrarse en rocas deestructuras complejas. El interés radica por lo tanto mas en su detección y en la determinación de suspropiedades físicas que en la exacta interpretación cuantitativa.

Normalmente una prospección geofísica consiste en la ejecución de una serie de medidas sobre lasuperficie del terrero o en el aire paralelamente a ella pero a veces estas medidas se hacen a lo largo de

un sondeo. En esencia las mediciones consisten en determinar las variaciones en el espacio o en eltiempo de uno o varios campos de fuerzas. El valor de estos campos viene determinado, entre otrosfactores, por la naturaleza de las estructuras del subsuelo y por lo hecho de que las propiedades físicas, oal menos una de ellas, de las rocas varia ampliamente de una zonas a otras. Con frecuencia, lasdiscontinuidades físicas corresponden a limites geológicos, por lo que numerosos problemasestructurales se reducen a la interpretación de los campos medidos en superficie en función de la firmade estas discontinuidades. Evidentemente, la mayor o menor facilidad de efectuar esta interpretacióndependerá de la forma considerable del grado del contraste de las propiedades físicas de las rocaspresentes en la estructura que se investiga, y la elección del método se hará en función de cuál sea lapropiedad física que dentro de la estructura, ofrezca mayores contrastes. Sin embargo, no es éste el únicofactor que hay que considerar a la hora de elegir un método de prospección geofísica, ya que algunastécnicas se prestan mas que otras a una interpretación cuantitativa, por lo que la elección del método

puede hacerse mas por la necesidad de una mayor precisión en la interpretación, aun cuando estoimplique 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 mas uso en prospección geofísica son: dens i d ad ,suscep t ib i l i d ad m ag néti ca , e l a s t i c i d ad y con du ct i v i da d e léct r i ca . También se empleanaunque en menor proporción, otras propiedades como la r a d i o a c t i v i d a d .

Toda masa ejerce un efecto gravitatorio, por lo que, lógicamente los cambios laterales en ladensidad del subsuelo producirán variaciones pequeñas, pero a menudo detectables, de la gravedadmedida en superficie. Del mismo modo muchas rocas son ligeramente magnéticas, con frecuencia tienen

una imanación ó magnetismo remanente y otra inducido por el campo magnético terrestre. Lasdiferencias en la intensidad de imanación de las rocas debida a diferencias de susceptibilidad, así comolas variaciones en la dirección e intensidad de la imanación remanente, producen cambios en el campomagnético terrestre que pueden medirse en superficie. Por estos motivos, resulta posible sacarconclusiones acerca de la estructura del subsuelo a partir del conocimiento de la variación espacial ensuperficie del campo gravitatorio o magnético.

Desgraciadamente los métodos gravimétrico y magnético de prospección tienen una importantelimitación: en teoría existen un sin numero de estructuras con capacidad de producir la misma respuestaen superficie. Sin embargo, en la practica normalmente se dispone de alguna información geológica de lazona que combinada con los datos geofísicos, con frecuencia permite eliminar, al menos en parte, laindeterminación de la solución. Conviene señalar que en cualquiera de estos métodos, no es necesarioconocer los valores absolutos de los campos magnéticos o gravimétrico sino sólo la perturbación que en

tales campos produce la estructura. Tal perturbación se conoce como an om al ía .Los métodos de prospección gravimétrico y magnético estudian campos de fuerzas naturales. Por

su parte, los métodos sísmico y eléctrico (incluido el electromagnético) estudian las propiedades elásticas y eléctricas de las rocas, y necesitan de la introducción de energía en el terreno. Como en estos métodosla energía hay que generarla artificialmente, es posible variar la distancia entre la fuente y el receptor, loque se traduce en la posibilidad de interpretar las medidas de forma unívoca y más detallada que en losmétodos de campo natural.

En los m ét od os e léct r i co s , la corriente continua o de baja frecuencia se introduce al terreno pormedio de electrodos. En ellos se determina la forma e intensidad del campo del flujo de corriente en lasuperficie que dependen, entre otras variables, de la distribución de resistividades en las rocas delsubsuelo. Cuando se utiliza corriente continua, o alterna de baja frecuencia y ésta se aplica directamenteal terreno que puede presentarse como una resistencia. La energía eléctrica también puede introducirse

al terreno por inducción, esto es, haciendo circular una corriente de frecuencia más elevada (de unoscuantos cientos o miles de ciclos por segundo) a través de una bobina que no está conectadadirectamente al terreno. En este método, llamado elect r om ag nét ico , el campo de la bobina emisorapuede sufrir alteraciones en amplitud, dirección o fase a causa de los conductores del subsuelo, y estaalteración 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 densidadesdiferentes unas a otras, las ondas elásticas se propagan con distintas velocidades a través de ellas y sonreflejadas y refractadas en las interfaces que separan dos de ellas de distintas propiedades. Así, una ondaelástica originada en la superficie por un impulso, tras reflejarse y refractarse en parte regresa a lasuperficie, y a partir del conocimiento de su tiempo de llegada a gran número de puntos, pueda obtenerseuna valiosa información acerca de la posición de las interfases. 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 encierramayores dificultades. En zonas de subsuelo estratificado, siempre que no sea de estructura muycompleja, los métodos sísmicos tienen una ventaja considerable con gran diferencia, la información quedan 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, yaque permiten determinar satisfactoriamente la forma del subsuelo, aunque no tan exactamente comoempleando métodos sísmicos, y son más sencillos, quizás dos veces más rápidos y, consecuentemente,más económicos.

En minería, donde lo que se buscan son menas, con frecuencia las estructuras son demasiadocomplejas para emplear los métodos sísmicos de prospección. En estos casos, dado que las propiedadesfísicas de las menas difieren mucho de las del medio que las rodea, su detección se hace por métodoseléctricos, magnéticos e incluso gravimétricos. Con frecuencia su interpretación es sólo semicuantitativacomo máximo, debido a que su forma es compleja y a que sus propiedades físicas varían notablemente de


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unos puntos a otros de la mena. A pesar de todo, a menudo se puede obtener información sobre sutamaño, forma y calidad.

En algunas ocasiones, un mismo problema se estudia por más de un método prospectivo. Así, porejemplo, 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 métodossísmicos. Al mismo tiempo, la combinación de los resultados de la interpretación de dos métodos deprospección distintos. referentes a una misma zona, permite eliminar falsas soluciones sin necesidad deefectuar 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 convenientepara el trabajo. A continuación debe considerarse el número de datos que debe tomarse para poderefectuar posteriormente una interpretación correcta. El número mínimo de medidas que tienen queefectuarse viene determinado por el objeto buscado en el trabajo y, hasta cierto punto por el presupuestoeconómico de que se disponga. Por ejemplo, el espaciado máximo entre estaciones válido en unaprospección para detectar huecos de unos 15 m de ancho en la superficie de la roca firme, puede serinsuficiente para estudiarlos con detalle desde el punto de vista de la ingeniería.

Otro problema fundamental que hay que considerar es el de los errores y el "ruido".Independientemente de los errores puramente instrumentales, cualquier medición está sometida alefecto de variaciones locales pequeñas y circunstanciales de las propiedades del subsuelo (lo queconstituye el llamado "ruido geológico"). Cuando este ruido no es despreciable respecto del valorobservado de la anomalía, el espaciado de las estaciones debe ser menor si se quiere determinar laanomalía a partir de ellas. Con frecuencia el ruido geológico es el que decide, más que los factoresinstrumentales, la detección de un objeto o estructura. Aún cuando el problema de este ruido no es deimportancia decisiva, no puede despreciarse, y a causa de esto las interpretaciones basadas únicamenteen medidas efectuadas a lo largo de perfiles con gran espaciado entre ellas, pueden ser muy poco fiables.Normalmente este espaciado se fija de forma que sea posible establecer la correlación entre las distintasestaciones, lo que permite eliminar la ambigüedad de la interpolación entre ellas.

Únicamente cuando la estructura geológica del subsuelo es sencilla es posible efectuar unainterpretación exacta e inequívoca de las medidas geofísicas, pero aun en estos casos no se consiguesiempre. Por ejemplo, un caso a primera vista sencillo, puede ser la determinación por métodoseléctricos de la profundidad a la que yace la roca firme bajo un recubrimiento de materiales noconsolidados, problema que en principio parece reducirse a determinar la posición de la interfase quesepara dos medios de diferente conductividad eléctrica. Sin embargo, el problema puede ser de muydifícil e inexacta resolución a causa de la falta de homogeneidad del recubrimiento, de, incluso, ligeras

variaciones en su litología, del tamaño del grano y del grado de humedad, todos ellos factores capaces deoriginar marcados cambios en la conductividad.

En estas condiciones el problema deja de ser la determinación de una sola interfase paraconvertirse en otro en el que existen muchas, algunas de las cuales no serán lateralmente indefinidas. Poreste motivo, los métodos interpretativos basados en suposiciones previas acerca de la forma de laestructura carecen de valor y, en algunos casos, la complejidad de la estructura puede ser tal que

imposibilite la obtención de la solución. Realmente, los recubrimientos no son totalmente homogéneoscasi nunca, pero todos los métodos interpretativos tienen validez si las faltas de homogeneidad no sonmuy acusadas. La dificultad principal radica en darse cuenta, preferiblemente con anticipación o en unainterpretación previa, de que lo aparentemente sencillo es en realidad complejo.

Cuando de antemano se conoce que las estructuras de una zona son muy complejas, la utilizaciónde métodos geofísicos sólo puede justificarse por la imposibilidad de hacer perforaciones, y en estoscasos se necesita gran cantidad de tiempo, trabajo y hasta dinero para obtener un estudio completo ydetallado de la zona en cuestión. Una investigación geofísica exhaustiva puede resultar rentable cuandose trata de buscar minerales útiles. Esto sucede, por ejemplo, en la prospección petrolera por métodossísmicos, en la que se buscan estructuras situadas a gran profundidad (lo que elimina la posibilidad dehacer el estudio por medio de perforaciones, dado su enorme costo) y que con frecuencia se veacompañado por el éxito. Las técnicas que se utilizan para resolver este problema están muy

desarrolladas por lo que normalmente puede obtenerse una información exacta e inequívoca.La elección se hace más difícil cuando la geofísica se aplica a la resolución de problemas mineros,de ingeniería o búsqueda de agua subterránea a poca profundidad, donde este tipo de problemas nopueden desecharse "a priori" la posibilidad de efectuar perforaciones, pues aunque son más costosas que


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los métodos geofísicos y suministran datos más seguros y exactos. En estas condiciones, el empleo demétodos geofísicos dependerá en gran parte de la complejidad de cada problema concreto.

Por desgracia, con frecuencia se recurre a los métodos geofísicos cuando las perforaciones fracasana causa de la complejidad del problema, e investigaciones que podrían realizarse económicamente por

métodos geofísicos con perforaciones de apoyo, resultan muy costosas por el empleo intenso deperforaciones.

Todos los métodos geofísicos de prospección petrolífera, así como muchos métodos de prospecciónmineral, están encaminados a localizar estructuras geológicas favorables para depósitos de valorcomercial; pero estos métodos pueden no ser capaces de encontrar directamente los depósitos. Cuando elpetróleo se encuentra retenido en trampas estructurales, estos métodos suelen resultar satisfactorios,pero si se trata de acumulaciones estratigráficas, son a veces difíciles, y con frecuencia poco probable, delocalizar geofísicamente. Lo que se requiere es una técnica geofísica que descubra directamente elpetróleo en el suelo; pero, no obstante las reivindicaciones que de vez en cuando aparecen en las revistas,no existe prueba fehaciente de que se haya dado con una técnica semejante. Sin embargo, y al menospara ciertos tipos especiales de acumulaciones, algunos procedimientos geofísicos y microbiológicosparecen prometedores.

En la exploración petrolera, el método más empleado es el de reflexión sísmica, siguiendo en esteorden, el gravitacional, refracción sísmica y los magnéticos. En los métodos de reflexión se usa muy amenudo el método de refracción para la determinación de la capa meteorizada (weathering) y de las velocidades superficiales, las que son utilizadas para la corrección estática. En el hemisferio oriental seutiliza a veces en la búsqueda del petróleo una técnica eléctrica, la de la prospección mediante corrientestelúricas. En la prospección minera, las técnicas más corrientes son la magnética, eléctrica y radiactiva, si bien, y ocasionalmente, se utilizan los métodos sísmicos y gravitacionales.

Así a todos los métodos geofísicos exceptuando el sísmico, se los pueden denominar “el otro cincopor ciento”. Esto es porque los métodos sísmicos y sus asociados de procesamiento de datos cuentan conel 95% de los gastos totales de la exploración geofísica para petróleo, así que cual quiera sea la aplicaciónhecha para los métodos magnéticos y gravimétricos saldrá de "el otro cinco por ciento". Esto no significaque esos métodos hagan una contribución proporcionalmente pequeña al esfuerzo general de laexploración. Con motivo de la relativamente rápida velocidad de progreso en el campo, especialmentepara la magnetometría aérea o aerotransportada, el área total cubierta por reconocimientos gravitatorios y magnéticos puede ser mayor que la cubierta por la sísmica de mayores gastos. Como una regla groserael costo relativo por unidad de área de trabajos de campo de magnetismo, gravedad y sísmica conprocesamiento de datos, está en una relación de 1 a 10 y a 100

CCllaassiif f iiccaacciióónn DDee LLooss MMééttooddooss PPrroossppeeccttii v v ooss Y Y SSuuss A A pplliiccaacciioonneess

Desde el comienzo de la exploración geofísica en la industria petrolera, en los años 1920, se hanutilizado tres principios básicos es decir: la medición de pequeñas variaciones del campo magnético, lamedición de pequeñas variaciones del campo gravitatorio y la medición del tiempo de propagación de las

ondas elásticas a través de la tierra. Estos tres y casi solamente estos tres principios básicos son las basesde prácticamente todo el trabajo geofísico realizado hasta la época presente. Por supuesto que debesumársele el método eléctrico utilizado para perfiles de pozos o para la búsqueda de aguas subterráneas.Se han concebido muchos otros métodos y han sido ensayados en el campo de manera limitada peroninguno ha persistido en extensión tal que las operaciones de campo fueran realizadas en una escalacomparable a la de los tres métodos primarios enunciados arriba.

El método sísmico por supuesto comúnmente es mucho más directo en su relación a la geologíaque los métodos potenciales. Las zonas de reflexión u horizontes frecuentemente se correlacionandirectamente con las capas geológicas y dan mediciones relativamente acertadas de su profundidad y suforma. En muchos casos sin embargo las correlaciones con la geología pueden ser inciertas o engañosas.En tales casos los datos gravimétricos y magnéticos pueden contribuir por el establecimiento de límitessobre posibles correlaciones y proveer información litológica.

Hasta cierto grado el dominio y la ocasional sobre aplicación del método sísmico se puede atribuira la relativa simplicidad de los principios básicos aplicados. El concento de iniciar una perturbación cercade la superficie, detectar la señal que retorna de la capa reflectora y determinar la profundidad de tal


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capa, conociendo la velocidad de propagación de la onda es muy simple. Por la otra parte los métodosmagnéticos y gravitatorios son ambos métodos potenciales y dependen de la "acción a distancia" . Estosignifica que a medida que las mediciones se hacen más y más alejadas de los contrastes perturbadoresanómalos de magnetismo o densidad, el efecto se torna más y más atenuado y suavizado de manera talque los detalles son menos evidentes.

El efecto es un poco parecido al de la cobertura de la rugosidad de los objetos u otras

irregularidades de la superficie de la tierra por una pesada nevada. Los rasgos sobre la tierra que soninmediatamente reconocibles bajo una cobertura delgada de nieve se hacen más y más redondeados amedida que la nieve es más espesa hasta que su efecto se manifiesta solamente como una protuberanciaredondeada sobre la superficie. Aún un cuerpo tan grande como un automóvil puede estar cubierto en talextensión que no sea inmediatamente reconocible como tal sin tener información adicional. Por ejemplouna serie de esas tales protuberancias o gibas redondeadas en una línea a lo largo del costado de unacalle deberían reconocerse como automóviles estacionados a lo largo del cordón. La discriminación entreellos será difícil, se podrá distinguir un Fiat 600 de un utilitario pero no un Ford de un Chevrolet.

De una manera algo similar la interpretación de reconocimientos magnéticos y gravimétricos esinherentemente ambigua y cualquier control cuantitativo acerca de la naturaleza del cuerpo que causa laperturbación debe provenir de información adicional. Tal información puede provenir de, contactos deperforación, resultados sísmicos o limitaciones geológicas razonables. A despecho de tales ambigüedades

y pérdidas de precisión los reconocimientos sísmicos y magnéticos pueden imponer límites muydefinidos a la interpretación geológica y por ello realizar contribuciones especificas y útiles al cuadrogeneral de la exploración.

M M é é t t o o d d o o D e D e Ref lex ión Ref lex ión Sísm i ca Sísm i ca

Con esta técnica se llega a reconstruir la estructura del subsuelo haciendo uso de los tiemposrequeridos por una perturbación sísmica engendrada en el suelo por una energía determinada (explosiónde dinamita próxima o sobre la superficie, golpeadores, vibradores, cañones de aire, etc.) para volver aésta después de ser reflejada en las formaciones mismas. Las reflexiones son registradas porinstrumentos detectores (geófonos o hidrófonos) colocados sobre el suelo, cerca de la fuente de energía,que responden a los movimientos del suelo. Las variaciones en los tiempos de reflexión de un lugar a otro

de la superficie indican posiciones estructurales de las rocas del subsuelo. Las profundidades hasta lassuperficies reflectoras son determinadas a base de los tiempos y la velocidad de la zona.La técnica de reflexión proporciona más información estructural y mejor que cualquier otro

método geofísico, pero presenta la desventaja de que es más lenta y costosa que la mayoría de losrestantes métodos. Además, son muchas las regiones donde las reflexiones sólo pueden obtenerse congrandes dificultades.

En la actualidad se encuentra en pleno apogeo la adquisición sísmica 3D y 4D (con parámetro en eltiempo), donde prácticamente no hay yacimiento de hidrocarburos en el mundo que no tenga un registro3D. La adquisición sísmica 4D es más limitada y se la realiza en los yacimientos donde se encuentraavanzada su recuperación secundaria o terciaria. Comparando los parámetros sísmicos de una 3D conotra adquisición 3D a posteriori se puede observar el avance del vapor o el agua de inyección en unarecuperación del yacimiento.

M M é é t t o o d d o o D e D e Ref r acc ión Re f racc ión Sísm i ca Sísm i ca

En este método los instrumentos detectores se disponen a cierta distancia del punto de explosión,que debería ser mayor en comparación con la profundidad a que se encuentre el horizonte objetivo. Lasondas explosivas recorren grandes distancias horizontales a través del suelo y hacen uso de una de lasleyes de Snell, del ángulo critico. El tiempo requerido para su desplazamiento informa acerca de la velocidad y profundidad de ciertas formaciones del subsuelo.

El método de refracción proporciona datos de la velocidad en las capas refractantes que, confrecuencia, permiten al geólogo, luego de una interpretación, identificarlas o especificar las velocidades yel espesor de las capas involucradas. Por lo general, este método hace posible cubrir una zona dada enmenos tiempo que con el método de reflexión. Puede ser muy utilizado para la localización de capas bienconsolidadas en la construcción de diques o puentes.

M M é é t t o o d d o o Po r Po r Gr a ve d a d G r a ve d a d


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En la prospección por gravedad se miden las pequeñísimas variaciones que en la atraccióngravitatoria 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 atraccióngravitacional.

Si las rocas más densas están arqueadas hacia arriba, formando una elevación estructural, tal comoun anticlinal el campo gravitatorio terrestre será mayor sobre el eje de la estructura que a lo largo de susflancos. Por otra parte, un domo salino que es menos denso que las rocas en las que está intruido, puedeser descubierto gracias a los bajos valores de la gravedad que normalmente son registrados sobre elmismo.

Las anomalías de la gravedad buscadas en la exploración petrolífera pueden representar tan sólouna millonésima, y hasta una diez millonésima parte del campo total terrestre. Por esta razón, losinstrumentos empleados han de ser extremadamente sensibles por lo que los gravímetros modernospermiten descubrir variaciones de la gravedad hasta de una cienmillonésima del campo terrestre. En laactualidad las lecturas de gravedad pueden realizarse mediante helicópteros o aviones con excelenteprecisión.

M M é é t t o o d d o o M a gnét i co M a gnét i co

La prospección magnética determina las variaciones del campo magnético terrestre atribuibles acambios de estructura, o a la susceptibilidad magnética de algunas rocas próximas a la superficie. Lasrocas sedimentarias presentan, en general, una susceptibilidad muy pequeña en comparación con lasígneas o metamórficas, y la mayoría de las exploraciones magnéticas están encaminadas a levantar elmapa de la estructura sobre o dentro del basamento, o a descubrir directamente minerales magnéticos.

El método magnético resultaba útil para la búsqueda de petróleo cuando la estructura de las capassedimentarias petrolíferas estaban regida por características topográficas tales como crestas o fallassobre la superficie del basamento. Las anomalías magnéticas a partir de la parte superior del basamentopueden aportar información relativa a la estructura de las capas superiores. Sucede con frecuencia queresulta difícil distinguir las anomalías magnéticas debidas a la topografía del basamento de las que sonconsecuencia de cambios laterales en la composición de la roca del basamento, y esta ambigüedad limita

la eficacia del método. La mayor parte de la prospección magnética se realiza en la actualidad coninstrumentos montados en aviones.

M M é é t t o o d d o o s s E léct r i co s E léct r i co s

Existen varías técnicas geofísicas destinadas a detectar anomalías en las propiedades eléctricas delas rocas, tales como la conductibilidad, autopotencial y respuesta a la inducción. A base de estasanomalías puede resultar posible localizar minerales que ofrezcan características eléctricas distintivas, olevantar características estructurales asociadas a yacimientos de petróleo o de minerales.

El método de resistividad se emplea para determinar variaciones laterales o verticales de laconductibilidad en el interior del suelo, y se utiliza con frecuencia para medir la profundidad a que seencuentra la roca firme en conexión con proyectos de ingeniería civil, dado que, normalmente, existe un

gran contraste entre la conductibilidad de la roca firme y los materiales no consolidados que la cubren. Elmétodo de corrientes telúricas aprovecha como fuente las corrientes terrestres naturales en lugar decorrientes engendradas artificialmente e introducidas en el suelo.

El método autopotencial se utiliza para detectar las presencias de ciertos minerales que reaccionancon electrólitos del suelo, engendrando potenciales electroquímicos. Una masa de sulfuros que aparezcamás oxidada a poca profundidad que a gran profundidad engendrará potenciales de este tipo que puedenser registrados por electrodos situados en la superficie.

Los métodos electromagnéticos detectan anomalías en las propiedades inductoras de las rocas delsubsuelo. Se introduce en el suelo una corriente alterna, por lo general de alta frecuencia, y sobre lasuperficie o en el aire se miden la intensidad y el defasaje de los potenciales inducidos por las rocasenterradas. Muchas menas de metales comunes engendran corrientes inducidas de intensidad muysuperior a las de las rocas circundantes.

P P r r o o s s p p e e c c c c i i ó ón n Po r Po r Ra d i a c t i v i d a d Ra d i a c t i v i d a d


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La actual necesidad de encontrar primeras materias fisionables para ser usadas en los reactoresnucleares ha determinado en la prospección del uranio un auge único en la historia de la exploraciónminera. La mayor parte de esta actividad ha implicado el empleo de instrumentos geofísicos, es decir, dedetectores de radiaciones como los contadores Geiger o escintilómetros. El bajo costo de algunos de estosaparatos ha dado como resultado una labor geofísica, algo así como de fin de semana, una pequeña partede la cual ha tenido éxito satisfactorio. Gran parte de la exploración del uranio ha sido realizada desde

aviones, con empleo de escintilómetros especialmente adaptados para este uso.De todos los métodos geofísicos, los de radiactividad son los que tienen la menor penetración,

puesto que dichas radiaciones son absorbidas por menos de noventa centímetros de tierra que cubre elmaterial radiactivo.

R R e e g g i i s s t t r r o o En En Pozos Pozos

Esta técnica geofísica, muy empleada por cierto, implica la exploración del suelo con instrumentos bajados a pozos cuyas lecturas son registradas en la superficie. Entre las propiedades de las rocas que sonregistradas de ordinario, figuran la resistividad eléctrica, autopotencial, producción de rayos gamma(naturales y en respuesta al bombardeo con neutrones), densidad, susceptibilidad magnética y velocidadacústica. Los geólogos hacen más uso de varios de estos registros que de otros tipos de datos geofísicos.

A A ccttii v v iiddaadd GGeeoof f ííssiiccaa EEnn llaa A A rrggeennttiinnaa..

Para dar una idea de la actividad geofísica, en la industria petrolífera tomaremos los conceptosaportados en “ La exploración de Petróleo y Gas en la Argentina: el aporte de YPF ”.

Las principales herramientas de exploración que se utilizaron en la cuenca del Golfo San Jorgedurante la primera etapa de explotación de los yacimientos fueron los estudios de geología de superficie,la información aportada por los pozos y los sondeos estratigráficos realizados expresamente para obtenerinformación del subsuelo.

La introducción de métodos geofísicas fue un avance significativo para la búsqueda de nuevos yacimientos. La exploración geofísica cubrió el territorio nacional en su totalidad, con campañas

gravimétricas y magnetométricas primero, y después con métodos sísmicos a escala creciente.Las primeras menciones de las tecnologías geofísicas aparecieron en la literatura técnica de lacompañía (Yacimientos Petrolíferos Fiscales) en 1928. Ese año, el Boletín de Informaciones Petroleraspublicó un artículo del ingeniero Altavino Catinari que describía y explicaba los fundamentos yaplicaciones de la ciencia geofísica a la exploración de hidrocarburos.

Es probable que el más decidido propulsor de la geofísica para explorar petróleo haya sido EnriqueFossa Mancini, quien también en 1928, en un extenso informe al Director General exponía sus criteriossobre los métodos geofísicos aplicables a la exploración geológica. Fossa Mancini respondía a un pedidooriginado por Mosconi, quien le había enviado el libro Methode de Anqewandten Geophysik (Métodosde la Geofísica Práctica), del especialista R. Hambrón, aparecido en 1926, para que el geólogo lo analizara y le comunicara sus conclusiones. “Todos los métodos geofísicas antes mencionados pueden resultarútiles, en determinados casos, para la búsqueda de petróleo, aunque la mayoría de ellos se encuentre

todavía en el estado inicial de desarrollo” concluyó Fossa Mancini. En otra comunicación a Mosconi, elmismo año, le proponía emplear para que se hiciera cargo de la actividad geofísica en Y.P.F. al Dr. Arnaldo Belluigí, doctorado en Física en la Universidad de Roma y nombrado a fines de 1926 Geofísicode la AGIP ( Azienda Generale Italiana Petroli ).

Pero fue un especialista norteamericano, M. C. Malamphy, quien inició en 1930 la exploracióngeofísica en Y.P.F., utilizando aparatos de Mintrop para sus estudios. Los primeros relevamientossísmicos se realizaron en la estructura de Campo Durán, Salta, que ya había sido originalmente mapeadapor Guido Bonarelli y después por Egidio Feruglio. Malamphy informó que, de acuerdo a los resultadosobtenidos por la investigación geofisica, el área de Campo Durán, a pesar de las grandes complicacionestectónicas que la afectaban presentaba condiciones estructurales favorables para el entrampamiento dehidrocarburos. Con Malamphy también se desempeñaron en los primeros años otro importante geofísicoitaliano, A. Bonomi y el mismo Arnaldo Belluigi.

Los resultados obtenidos en Campo Durán alentaron a realizar relevamientos en las inmediacionesde Comodoro Rivadavia, en zonas de Escalante primero y luego en Pampa del Castillo. La información


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obtenida se consideró un tanto dudosa y no gravitó sobre la orientación de la exploración, que continuócon el método de los pozos estructurales que aportaban información más confiable.

Pero a partir de 1937, Yacimientos Petrolíferos Fiscales comenzó a utilizar sismógrafos eléctricos eintensificó los registros de reflexión sísmica en el área de Comodoro Rivadavia El uso de técnicas másmodernas de investigación geofísica permitió nuevos avances de la exploración y mejorarsustancialmente los programas de desarrollo de yacimientos. En 1944 el ingeniero M. Oks recopiló e

interpretó los registros realizados entre 1937 y 1942 obteniendo una configuración estructural quemostraba algunos abovedamientos positivos.

A partir de 1937, la exploración sísmica adquirió protagonismo creciente en Y.P.F. y pasó a teneruna importancia decisiva en la elaboración de los proyectos exploratorios y su posterior ejecución. Hastaentonces se había experimentado con sismógrafos mecánicos, cuyas limitaciones en comparación con loseléctricos se reconocieron pronto. En consecuencia, la empresa procedió a modernizar en formaacentuada el instrumental sísmico, como lo hizo por otra parte, con todo el equipamiento geofísico.

En una primera etapa hasta 1950, predominaron los relevamientos expeditivos, que abarcaronáreas extensas con poligonales de gran desarrollo. Tras un comienzo con un aparato Ising, de origensueco, se operó hasta ese año con cuatro gravímetros de cuarzo (Mott-Smith) y tres metálicos (1 Frost y 2 Western); en 65 meses-comisión fueron explorados 600.000 km2, ocupándose más de 65.000 puntos(densidad aproximada: 11 estaciones/lOO km2).

Contemporáneamente a la decisión de que la Geofísica habría de ser uno de los pilares en que se basaría la exploración, Y.P.F. comenzó a reclutar profesionales, principalmente ingenieros y geólogos,dispuestos a interiorizarse de su metodología aplicarla y desarrollarla.

Otra tecnología importante incorporada durante la década del ‘30 fue el perfilaje eléctrico, que lacompañía Schlumberger utilizó por primera vez en Pechelbrom, Francia (1927), después en Venezuela(1929) y Estados Unidos (California, a partir de 1932). La misma empresa perfiló el primer pozo en Argentina (El 1551, de la cuenca del Golfo San Jorge) en noviembre de1934. A partir de entonces segeneralizó la aplicación de esta tecnología.

También en la década del 30, y en Comodoro Rivadavia se perforó en zonas contiguas a la línea decosta. Para obtener producción en estas áreas hubo que construir pasarelas e instalar plataformas deproducción mar adentro, lo que implicó un importante desafío tecnológico y permitió obtener la primeraproducción de petróleo costa afuera en el país.

Hasta 1942 se habían perforado en la cuenca 2910 pozos: 2652 fueron petrolíferos, 23 gasíferos y245 secos. Más de 1.000 pozos contaban con perfilajes eléctricos. Ese mismo año la producción de lacompañía fiscal originada en la cuenca del Golfo llegó a 1.556.598 m3 (4.155 m3/d).

R R a a ú ú l l H H a a n n s s e e n n : : U n U n I n n o v a d or I n n o v a d o r D e D e L a L a G G e e o o f f í í s s i i c c a a

Un aporte fundacional al desarrollo de la geofísica realizó en la década del ‘40 Raúl F. Hansen, cuyaactividad en Y.P.F. y en otras instituciones nacionales tuvo trascendencia internacional.

En la edición de mayo de 1946 del Boletín de Informaciones Petroleras, BlP, (No 296), Hansenpublicó “ Reflexiones múltiples - Energía sísmica”. Era un resumen de sus observaciones sobre lasreflexiones múltiples, recopiladas durante largos años de trabajo sismográfico a cargo de las comisionesde exploración de Y.P.F.. Hansen explicó allí, por primera vez en la literatura científica mundial, los

métodos exitosos por él empleados para identificar las reflexiones múltiples y los sucesivos fracasos detodos sus intentos para eliminarlas.El trabajo de Hansen recuerda que “la Óptica Geométrica permitió resolver la mayoría de los

fenómenos sísmicos hasta ahora observadas y también plantear nuevos métodos que han respondido aesa concepción”. Advierte que aplica esa disciplina para explicar la formación de reflexiones múltiples enla transmisión de energía sísmica. Pasa revista entonces a su propia experiencia en Argentina y exponelos esfuerzos y las especulaciones realizados por él y algunos geofísicos y geólogos brillantes de sugeneración en Y.P.F. “ para lograr un mayor conocimiento y principios de resolución de este fenómeno,que tanta complejidad agrega a los ya numerosos problemas que atañen a la sísmica en general”.

Hansen señala la importancia del agudo contraste de las reflexiones que se observa en superficie yestablece que la base de la parte mas alterada de la superficie terrestre (weathering) puede ser másimportante para la formación de reflexiones múltiples que la propia superficie de la tierra.

Describe sus primeras observaciones sobre las reflexiones múltiples advertidas en zonas volcánicas y de basamento somero, en las locaciones de La Dormida (Mendoza) y Río Colorado (en la provincia deRío Negro). Y expone también los métodos rudimentarios de que hubieron de valerse los geofísicos y


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geólogos de la compañía para explicar estas primeras observaciones. Señala que predominaban entreellos "ideas imprecisas sobre sus causas". Y advierte, por último, que tanto él como sus colegas, hasta esemomento, no habían valorado en todas su importancia a la capa meteorizada.

Esos primeros estudios se profundizaron en las Cuencas del Río Colorado y del Salado (provinciade Buenos Aires). Aquí Raúl Hansen consigue desarrollar un método para identificar ambos tipos dereflexiones múltiples por su baja velocidad promedio, objetivo que logra en base a sus sólidos

conocimientos de los trabajos geofísicos desarrollados por Yacimientos Petrolíferos Fiscales.

Hansen estableció que las reflexiones múltiples sólo pueden originarse en buenos reflectoressedimentarios, conclusión que constituye un aporte fundamental para los buscadores de petróleo y gasnatural. El trabajo concluye con varias sugerencias para identificar las reflexiones múltiples en base adiferentes metodologías.

Traducido al inglés y editado por Curtis H. Johnson, bajo el titulo “ Multiple reflections af seismicenergy”, el informe apareció en la edición de enero de 1947 (Volumen XIII, Nº 1, pág. 58), del Journal ofGeneral and Applied Geophysics, publicación oficial de la Asociación de Geofísicos de Exploración de losEstados Unidos. Y a partir de las premisas teóricas establecidas por Raúl Hansen los geofísicosnorteamericanos -que disponían del formidable sostén tecnológico aportado por la industria petrolera

local- pudieron desarrollar las técnicas del apilamiento (stacking), ahora universalmente utilizadas parael procesamiento de los datos sísmicos. Es éste es uno de los fundamentos de la actividad exploratoriapara la búsqueda, en el subsuelo, de estructuras y/o entrampamientos estratigráficos hacia donde seorientan los programas de búsqueda de petróleo y gas natural.

geofisica vitulli

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