Universidad Nacional Daniel Alcides Carrin

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE

GEOLOGA

DOCENTE:

Ing. MENA OSORIO Favio

Curso:

PROSPECCION

SEMESTRE:

IX

METODOS GEOFISICOS

METODOS GEOFISICOS

Pgina 2

INTRODUCCIN La explotacin de los yacimientos minerales es una actividad de alto riesgo econmico, ya

que la inversin que se realiza a travs de unas inversiones a largo plazo que muchas

veces se sustenta en el precio del producto minero sujeto a altas oscilaciones a su vez, la

exploracin consta tambin de un riesgo econmico, derivado este del hecho de que

supone unos gastos que solo se recupera en caso de que la exploracin tenga xito y exista

una explotacin minera fructfera. Sobre estas bases, es fcil comprender que la

exploracin es la base de la industria minera, ya que debe permitir la localizacin de

recursos mineros a explotar, al mnimo costo posible.

Durante la exploracin es necesario realizar un estudio geofsico y as poder observar los

fenmenos fsicos que se producen en nuestro planeta destacando entre este

electromagnetismo, la propagacin de ondas mecnicas en la corteza terrestre y la

gravedad. El estudio geofsico puede definirse como la aplicacin de la fsica y la geologa

al estudio de los materiales que componen la corteza terrestre y los campos de fuerza que

surgen de ella y ejercen su influencia hacia el exterior.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Utilizar a la geofsica como una herramienta productiva para encontrar, evaluar,

analizar y determinar los diferentes tipos de yacimiento.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Poder determinar cul de los mtodos es el ms recomendable y aprobado para el

uso en exploraciones.

Proporcionar informacin respecto a la aplicacin de la geofsica en exploraciones y

minera adecuada para utilizar un costo mnimo en el proyecto utilizando un mtodo.

METODOS GEOFISICOS

Pgina 3

MARCO TEORICO

GEOFISICA

La geofsica es una ciencia cuyo cuerpo de doctrina se ha estructurado a base de la ayuda

fundamental de las modernas matemticas y fisicoqumica.asi ha utilizado: el calor interno ,

la radiactividad, la densidad, las anomalas de la gravedad, las propiedades elctricas o

magnticas del subsuelo y aun el estudio de propagacin de ondas ssmicas en el interior

del globo, de todo lo cual se ha deducido interesantsimas consecuencias que ha permitido

conocer con bastante precisin las caracterstica del ncleo terrestre.

Dentro de esta denominacin genrica encontramos, toda una gama de tcnicas muy

diversas, tanto en costo como en aplicabilidad a cada caso concreto. La base es siempre la

misma: intentar localizar rocas o minerales que presenten una propiedad fsica que

contraste con la de los minerales o rocas englobantes. Igual que para localizar una aguja en

un pajar un imn es una herramienta de gran utilidad, ste mismo imn no nos servir de

nada si lo que hemos perdido entre la paja es una mina de lapicero de 0.5 mm.

As, las diversas tcnicas aplicables y su campo de aplicacin puede ser el siguiente:

Mtodos elctricos.

Mtodos electromagnticos.

Mtodos magnticos.

Mtodos gravimtricos.

Mtodos radiomtricos.

Mtodos ssmicos.

METODOS GEOFISICOS

Pgina 4

TIPOS DE METODOS ELECTRICOS:

MTODO PASIVO: AUTO POTENCIAL

El mtodo del potencial espontaneo (self - potential) se basa en la recepcin de las

corrientes naturales que ocurren en la corteza terrestre debido a:

Reacciones qumicas espontaneas.

Presencia de agua subterrnea (un flujo de agua siempre crea una corriente elctrica) Iones

libres que se desplazan por efecto del magnetismo terrestre, etc.

MTODOS ACTIVOS:

Mtodo de la resistividad: es utilizado en minera, geologa e hidrologa y permite estudiar

anomalas de resistividad elctrica, lo que se correlaciona con la ausencia o presencia de

cuerpos mineralizados, agua subterrnea, grado de fracturamiento de las rocas, etc.

El mtodo de la polarizacin inducida: (Efecto IP)

Este mtodo cuantifica las propiedades capacitivas de la corteza terrestre, ya que ciertas

formaciones mineralizadas (como los sulfuros diseminados) actan como mini

condensadores. Lo que influye en el tiempo que tarda en descargarse el terreno (capacidad

elctrica)

LEVANTAMIENTO DE RESISTENCIA ELCTRICA (IP):

Las medidas de Resistencia Elctrica se hacen al colocar varios electrodos en contacto con

el suelo o la roca. Se crea una corriente para circular en la tierra entre un par de electrodos

mientras que el voltaje entre el otro par de electrodos se mide. La profundidad de las

medidas se conecta al espaciado de los electrodos. La medida de resistencia representa la

resistencia aparente media con relacin a un volumen de tierra determinado por el suelo, la

roca, la geometra del electrodo y el espaciado. Se llama este mtodo Polarizacin Inducida

(IP).

METODOS GEOFISICOS

Pgina 5

APLICACIONES

Detectar la mineralizacin difundida no conductora pero que puede ser polarizada

(cobre de prfido) as como la mineralizacin masiva (sulfuros masivos).

Determinar la profundidad y el grosor de la capa geolgica.

Detectar los cambios laterales y localizar las condiciones geolgicas anormales.

Medidas acimutales para determinar la orientacin de ruptura.

VENTAJAS

Divergencia de profundidad hasta 75 metros.

Distintas configuraciones de electrodo estn disponibles para distintas aplicaciones.

PRESENTACIN DE LOS DATOS

Las medidas IP se presentan en contorno color de la resistencia y cargabilidad. El

factor metal se presenta tambin sobre las pseudos secciones. Una pseudo seccin

es un pequeo plan de las medidas para una lnea especfica.

Un mapa contorno color de la resistencia para todas las rejillas. La misma

presentacin se hace para la cargabilidad.

Si as se requiere, todos los pseudos pueden mostrarse sobre un solo mapa, as se

tiene una buena vista de la progresin de las anomalas lnea por lnea.

METODOS GEOFISICOS

Pgina 6

MTODOS MAGNTICOS Basados en la medida del campo magntico sobre el terreno. Este campo magntico como

sabemos es funcin del campo magntico terrestre, pero puede verse afectado por las

rocas existentes en un punto determinado, sobre todo si existen en la misma minerales

ferromagnticos, como la magnetita o la pirrotina. Estos minerales producen una alteracin

del campo magntico local que es detectable mediante los denominados magnetmetros.

Este mtodo de prospeccin detecta anomalas o desviaciones del valor normal del campo

geomagntico debido a la presencia de minerales ferromagnticos, diamagnticos y/o

paramagnticos. La mayora de las rocas contiene pequeas cantidades de xidos de

hierro. De modo que si cristalizan a partir de un magma y en presencia de un CM externo (el

terrestre), los momentos magnticos finalizaran orientados. Lo que redundara en una

anomala magntica.

NOTA: as fue como se descubri que a largo plazo (cientos de miles de aos) el campo

magntico terrestre se debilita, hasta anularse y luego se refuerza en sentido inverso. Las

capas geolgicas muestran minerales imantados con los momentos magnticos apuntando

hacia el norte de Canad (sur magntico actual), sino hacia la Antrtida.

Por otro lado, los artefactos y estructuras metlicas creadas por el hombre tambin generan

anomalas magnticas, por la cual este mtodo tambin se usa en arqueologa

METODOS GEOFISICOS

Pgina 7

AREAS DE APLICACIN

Petrleo (trampas de hidrocarburos)

Minera.

Geologa (seguimiento de estructuras subterrneas)

Prediccin de terremotos.

INTERPRETACIN DE LOS GRAFICOS

La orientacin de los vectores H (proyeccin horizontal de B) permite ubicar los

extremos del dipolo.

Graficar T (el modulo de B) a lo largo de un perfil tambin permite delimitar el cuerpo

magntico (Perfil Abatido).

Graficar simultneamente H y Z (proyeccin vertical de B) a lo largo de un perfil

permite conocer la inclinacin del dipolo.

El grafico de Z a lo largo de un perfil permite conocer la profundidad a la que se

encuentra el dipolo.

Durante la interpretacin conviene recordar que segn unas de las ecuaciones de Maxwell,

no existen los monopolos magnticos. En otras palabras, el perfil abatido de T mostrara

siempre dos mximos correspondientes a los polos del magneto (salvo que el dipolo se

ubique verticalmente)

METODOS GEOFISICOS

Pgina 8

LEVANTAMIENTO MAGNTICO

Magnetmetro:

Se utiliza un magnetmetro para medir la intensidad del campo magntico de la tierra. Las

desviaciones de la intensidad magntica son causadas por cambios en las concentraciones

de minerales ferrosos naturales (por ejemplo: magnetita) o por la presencia de metales

ferrosos.

Las medidas magnticas pueden utilizarse para la cartografa geolgica para proporcionar

un aproximado del grosor de los sedimentos no magnticos que cubren la roca magntica y

el alquiler de la estructura y los defectos en la roca magntica. Se utilizan generalmente las

medidas magnticas para localizar y cartografiar los metales ferrosos enterrados (por

ejemplo: residuos metlicos, barriles o los tanques subterrneos y utilidades).

APLICACIONES

Cartografiar las estructuras geolgicas y estratigrafa.

Identificar los objetos ferrosos naturales y aqullos fabricados por el Hombre.

Cartografiar las caractersticas del carst en los suelos magnticos y la roca.

VENTAJAS

Las medidas son relativamente fciles de hacer.

No exige contactos intrusos al suelo.

Transportado a mano o por vehculo.

En mtodo continuo y/o asistido por un GPS integrado.

Ventajoso en los sectores donde el terreno es accidentado.

Muy econmico puesto que ningn corte de lnea es necesario.

METODOS GEOFISICOS

Pgina 9

PRESENTACIN DE LOS DATOS

Despus del tratamiento de los datos, se presentan los resultados magnticos como

un mapa contorno color que muestran la intensidad de desviacin magntica; de las

lecturas ms bajas (azul) al ms alto (rosa)

Las medidas pueden tambin presentarse como un mapa perfile donde se incluyen

las lecturas en su punto de localizacin

Cuando las medidas se adoptan con un sistema de gradimetro, estos resultados

tambin se presentan como un mapa contorno color

MTODOS ELECTROMAGNTICOS Tiene su base en el estudio de otras propiedades elctricas o electromagnticas del terreno.

El ms utilizado es el mtodo de la Polarizacin Inducida, que consiste en mediar la

cargabilidad del terreno: se introduce una corriente elctrica de alto voltaje en el terreno y al

interrumpirse sta se estudia cmo queda cargado el terreno, y cmo se produce el proceso

de descarga elctrica. Muy utilizado para prospeccin de sulfuros, ya que son los que

presentan mayores cargabilidades. Otras tcnicas: polarizacin espontnea, mtodos

magnetotelricos, etc.

LEVANTAMIENTO ELECTROMAGNTICO

Se utilizan en primer lugar las medidas electromagnticas (EM) para detectar y cartografiar

los cambios laterales en las condiciones naturales geolgicas e hidrogeolgicas. El mtodo

es tambin aplicable para detectar y cartografiar y puede utilizarse para situar y

cartografiar residuos enterrados, barriles de metal, tanques y objetos metlicos. Hay dos

tipos generales de medidas EM: mbito de la Frecuencia y mbito del Tiempo.

METODOS GEOFISICOS

Pgina 10

mbito de la frecuencia (HLEM):

El mbito de la frecuencia electromagntica mide la magnitud y la fase de las corrientes

electromagnticas inducidas, quines estn vinculados a la conductividad elctrica bajo la

superficie. La conductividad elctrica es una funcin de la matriz del suelo y la roca, del

porcentaje de saturacin y la conductividad de los lquidos del poro. Los instrumentos EM

proporcionan dos medidas simultneamente, los datos de conductividad elctrica y el

componente en-fase, lo que responde a la susceptibilidad magntica y al metal. Este

levantamiento se hace utilizando el cierre horizontal EM (pex Maxmin I).

APLICACIONES

Detectar los cuerpos de sulfuro conductores medio macizos a macizos (VHS)

Herramientas poco costosas para el seguimiento al suelo de los levantamientos

areas.

Las medidas del mbito de la frecuencia electromagntica principalmente se utiliza

para el perfilado para detectar y cartografiar cambios laterales en las condiciones

geolgicas e hidrogeolgicas naturales.

Las medidas electromagnticas son igualmente aplicables para detectar y

cartografiar los contaminantes.

VENTAJAS

Las medidas son relativamente fciles de hacer.

Los datos no exigen tratamiento ancho ni de correcciones.

No exige contacto con el suelo.

Las medidas electromagnticas proporcionan una resolucin lateral excelente.

METODOS GEOFISICOS

Pgina 11

Datos continuos pueden adquirirse con un equipo llevado a la mano.

Proporciona medidas con profundidades que se extienden de algunos metros a 100

metros.

PRESENTACIN DE LOS DATOS

Las medidas se presentan como perfiles de en-fase y de la cuadratura segn la lnea de

levantamiento para cada frecuencia examinada.

MTODOS GRAVIMTRICOS La gravimetra es un mtodo muy importante en la bsqueda de depsitos minerales este

mtodo aprovecha las diferencia de la gravedad en distintos sectores. La gravitacin es la

aceleracin (m/s2) de un objeto que est cayendo a la superficie. La gravitacin normal en la

tierra es 9,80665 m/s2

Grandes cuerpos mineralizados pueden aumentar la gravitacin en una regin determinada

por qu rocas de mayor densidad aumenta la aceleracin

Esta tcnica ha sido utilizada con gran efectividad en la deteccin de cuerpos de sulfuros

masivos en la Faja Pirtica Ibrica.

Este mtodo explica que en el caso de estar en un terreno con topografa plana, tendremos

que cualquier anomala de gravedad se deber a desviaciones de la densidad del subsuelo

respecto de la densidad base. En otras palabras las anomalas gravitatorias son

originadas por variaciones en la distribucin de la densidad msica punto a punto (3D).por

otro lado, si la topografa es compleja, las anomalas de gravedad podrn estar relacionadas

ya sea con la geometra del terreno y/o con la distribucin de densidades, dado que g= g

(r.p).

LEVANTAMIENTO GRAVIMETRICO

Fase de terreno:

Definir una malla y en cada nodo medir la aceleracin de gravedad.

METODOS GEOFISICOS

Pgina 12

Correcciones:

Deriva del instrumento: el gravmetro no es perfecto, razn por el cual se utiliza una

estacin de amarre para cuantificar la deriva del cero (se asume lineal).

Correccin topogrfica: un cerro incrementa la aceleracin de la gravedad, mientras

que una cuenca la hace disminuir. Todos los datos deben llevarse a topografa plana

Otras correcciones: por latitud, de Faye, de Bouger. Etc.

Mapa final:

Isoanomalas de gravedad.

El mapa resultante muestra las variaciones sufridas por la aceleracin de gravedad

como resultado exclusivo de las diferentes densidades de las rocas.

Puede ser conveniente realizar un anlisis estadstico de la gravedad y mostrar las

desviaciones respecto del background (gravedad residual).

MTODOS SSMICOS La transmisin de las ondas ssmicas por el terreno est sujeta a una serie de postulados

en los que intervienen parmetros relacionados con la naturaleza de las rocas que

atraviesan. De esta forma, si causamos pequeos movimientos ssmicos, mediante

METODOS GEOFISICOS

Pgina 13

explosiones o cada de objetos pesados y analizamos la distribucin de las ondas ssmicas

hasta puntos de medida estratgicamente situados, al igual que se hace con las ondas

sonoras en las ecografas, podemos establecer conclusiones sobre la naturaleza de las

rocas del subsuelo. Se diferencian dos grandes tcnicas diferentes: la ssmica de reflexin y

la de refraccin, que analizan cada uno de estos aspectos de la transmisin de las ondas

ssmicas. Es una de las tcnicas ms caras, por lo que solo se utiliza para investigacin de

recursos de alto costo, como el petrleo.

En definitiva, la geofsica dispone de toda una gama de herramientas distintas de gran

utilidad, pero que hay que saber aplicar a cada caso concreto en funcin de dos

parmetros: su costo, que debe ser proporcional al valor del objeto de la exploracin, y la

viabilidad tcnica, que debe considerarse a la luz del anlisis preliminar de las

caractersticas fsicas de este mismo objeto.

El registro e interpretacin de sismos naturales motivo a los geofsicos a adaptar la

tecnologa pasiva y convertirla en Prospeccin Ssmica, done los microsismos puede ser

generado por una expolicin (tornadura). Golpe de martillo, cada de un objeto masivo, etc.

El anlisis de muchas curvas camino/tiempo permite encontrar las primeras llagadas de

diversas ondas mecnicas. A partir de estos datos se puede deducir directamente:

Rapidez de cada onda.

Espesor de cada estrato.

Subtopografia.

En una segunda iteracin basada en los clculos anteriores, es posible encontrar los

mdulos elsticos:

Modulo de Young.

Modulo de Poisson.

Modulo de Corte,etc

METODOS GEOFISICOS

Pgina 14

OTROS MTODOS DE PROSPECCION

MTODOS RADIOMTRICOS

Se basan en la deteccin de radioactividad emitida por el terreno, y se utilizan

fundamentalmente para la prospeccin de yacimientos de uranio, aunque excepcionalmente

se pueden utilizar como mtodo indirecto para otros elementos o rocas. Esta radioactividad

emitida por el terreno se puede medir o bien sobre el propio terreno, o bien desde el aire,

desde aviones o helicpteros. Los instrumentos de medida ms usuales son bsicamente

de dos tipos: Escintilmetros (tambin llamados contadores de centelleo) o contadores

Geiger. No obstante, estos instrumentos solo miden radioactividad total, sin discriminar la

longitud de onda de la radiacin emitida. Ms tiles son los sensores capaces de discriminar

las distintas longitudes de onda, porque stas son caractersticas de cada elemento, lo que

permite discriminar el elemento causante de la radioactividad.

En este caso se utilizan sensores radioactivos, lo que permite medir procesos radioactivos

naturales y artificiales.

Ejemplo de proceso radioactivo natural: desintegracin del potasio 40 en suelos arcillosos.

Ejemplo de proceso reactivo artificial: estudio de los fotones reflejados via interaccin.

MTODOS GEOQUMICOS

Estudio de muestras (normalmente extradas de los nodos de una grilla)para su posterior

anlisis qumico, lo que incluye la determinacin de las concentraciones de los diversos

elementos qumicos.

Algunas pruebas:

Estudios microscpicos de la estructura cristalina.

Cromatografo de gases.

Determinacin de la distribucin isotpica mediante espectrmetros de gases.

MTODOS GEOTRMICOS

Estudio de los gradientes de temperatura del terreno mediante sensores trmicos (efecto

Seebek y efecto Peltier)

METODOS GEOFISICOS

Pgina 15

INTERPRETACION PERFIL IP

En el mtodo de polarizacin inducida, se observa de color rojo a morado el subsuelo de

mayor espesor luego va gradando hacia el subsuelo de menor espesor

METODOS GEOFISICOS

Pgina 16

CONCLUSIONES: Concluimos que estos mtodos nos proporcionan informacin sobre la composicin

de subsuelo mediante alguna propiedad fsica medida a partir de la superficie

terrestre, que puede ser la velocidad de una onda mecnica o variaciones de un

campo gravitacional producidas por diferencias de densidad, o la intensidad de una

corriente asociada a la mayor o menor facilidad de propagacin de las cargas

elctricas.

Los mtodos mencionados nos ofrecen una forma de obtener informacin detallada

acerca de las condiciones de suelo y rocas del subsuelo, esta capacidad de dar a

conocer las caractersticas y las condiciones del subsuelo sin perturbar el lugar de

exploracin ofrece el beneficio de costos ms bajos y menos riesgos

La interpretacin de los resultados debe ser muy detallada, que debe analizarse de

forma especialmente cuidadosa, sin olvidar que al final los sondeos confirmaran de

forma casi definitiva.

Cada etapa de la investigacin debe ir encaminada precisamente a apoyar o

desmentir las interpretaciones preliminares, mediante nuevos datos que supongan

una mejora de la interpretacin.

Dentro de esta denominacin genrica encontramos como en el caso de la geologa

todo una gama de tcnicas muy diversas tanto en costo como en aplicabilidad a

cada caso concreto.la base siempre es la misma: intentar localizar rocas o minerales

que presenten una propiedad fsica que contrastes con la de los minerales o rocas.

RECOMENDACIONES: Es necesario a menudo utilizar ms de un mtodo para lograr obtener la informacin

deseada y ms precisa.

En definitiva la geofsica dispone de toda una gama de herramientas distintas de

gran utilidad, pero hay que saber aplicar a cada caso concreto en funcin de dos

parmetros :

Su costo, que debe ser proporcional al valor del objeto de la exploracin, y la

viabilidad tcnica que debe considerarse a la luz del anlisis preliminar en las

caractersticas fsicas de este mismo objeto.

Tratar de utilizar el mtodo ms adecuado de acuerdo al yacimiento que se esta

explorando.

METODOS GEOFISICOS

Pgina 17

BIBLIOGRAFIA:

Geofsica aplicada en los proyectos bsico ingeniera civil Sanfandila, Qro, 2003

Pagina web http://www.minas.upm.es/fundacion/jgs/images/pdf/prospeccion_web.pdf