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INTRODUCCION La Geofísica se vale para sus estudios de distintas metodologías como son : Sismología, Gravimetría, Magnetometría, Resistividad, Flujo de calor Terrestre, Radioactividad, Magnetotelúricas y Autopotencial. Todos los métodos están encaminados a localizar estructuras geológicas favorables para depósitos de interés comercial pero estos métodos pueden no ser capaces de encontrar directamente los depósitos.
Los estudios geofísicos se aplican a la Prospección Petrolera, P. Hidrogeológica, P. Mineral y a la P. Ambiental.
El empleo de la Geofísica en la exploración petrolífera sólo tiene unos 35 años de antigüedad, pero el volumen de su actividad en este campo supera con mucho al de la Geofísica Minera.
En la prospección petrolera el método método más empleado empleado es el de reflexión sísmica. Con una sola explosión se puede llegar hasta los 6000 metros de profundidad, de manera que que en la mayoría de las zonas zonas puede determinarse la
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estructura geológica de toda la sección. Luego le sigue el método gravitacional, el de refracción sísmica y los métodos magnéticos.
METODOS GEOFISICOS MéTODO
Gravimétrico
PARÁMETRO A
PROPIEDAD DEL
AREA DE
MEDIR
MEDIO
APLICACIÓN
Anomalías del campo gravitatorio
Petróleo, arena-grava, Densidad
aguas subterráneas y obras civiles
Permeabilidad Magnético
Anomalías del
magnética y
Petróleo, minería y
campo magnético
magnetización
obras civiles
residual Tiempo de Sísmico
propagación de ondas sísmicas
Densidad y módulos petróleo, arena-grava, elásticos
agua subterránea
La gravimetría es un método muy importante en la búsqueda de depósitos minerales. Este método aprovecha las diferencias de la gravedad en distintos sectores. La gravitación es la aceleración (m/s2) de un objeto qué esta cayendo a la superficie. La gravitación normal (promedia) en la tierra es 9,80665 m/s2. Grandes cuerpos mineralizados pueden aumentar la gravitación en una región determinada porque rocas de mayor densidad aumentan la aceleración.
OBJETIVO DE LA GRAVIMETRIA El objetivo principal de los estudios de gravimetría es medir la atracción gravitacional que ejerce la Tierra sobre un cuerpo de masa determinada. Pero como la Tierra no es una esfera perfecta y no esta en reposo ni es homogénea y tiene movimientos de rotación y de traslación, la fuerza de gravedad que ejerce no es constante.
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Por tanto, las medidas gravimétrica en exploración son representación de anomalías en las que entran la densidad de los diferentes tipos de rocas: sedimentos no consolidados, areniscas, sal gema, calizas, granito, etc. En representación esquemática, el instrumento consta de una masa metálica que, suspendida de un resorte supersensible, registra la elongación del resorte debido a la atracción producida por lo denso de la masa de las rocas subterráneas. Las medidas son anotadas y posteriormente se confeccionan mapas que representan la configuración lograda. Aparatos como el gravímetro permiten estudiar las rocas que hay en el subsuelo. Este aparato mide las diferencias de la fuerza de la gravedad en las diferentes zonas de suelo, lo que permite determinar qué tipo de roca existe en el subsuelo. Con los datos obtenidos se elabora un "mapa" del subsuelo que permitirá determinar en qué zonas es más probable que pueda existir petróleo.
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METODO GRAVIMETRICO El método gravimétrico hace uso de campos de potencial natural igual al método magnético y a algunos métodos eléctricos. El campo de potencial natural observado se compone de los contribuyentes de las for maciones geológicas, que construyen la corteza terrestre hasta cierta profundidad determinada por el alcance del método gravimétrico (o magnético respectivamente). Generalmente no se puede distinguir las contribuciones a este campo proveniente de una formación o una estructura geológica de aquellas de las otras formaciones o estructuras geológicas por el método gravimétrico, solo en casos especiales se puede lograr una separación de los efectos causados por una formación o estructura geológica individual. Se realiza mediciones relativas o es decir se mide las variaciones laterales de la atracción gravitatoria de un lugar al otro puesto que en estas mediciones se pueden lograr una precisión satisfactoria más fácilmente en comparación con las mediciones del campo gravitatorio absoluto. Los datos reducidos apropiadamente entregan las variaciones en la gravedad, que solo dependen de variaciones laterales en la densidad del material ubicado en la vecindad de la estación de observación.
HISTORIA DEL MÉTODO GRAVIMETRICO El método gravimétrico fue aplicado inicialmente en la prospección petrolífera en los Estados Unidos y en el golfo de México con el objetivo de localizar domos de sales, que potencialmente albergan petróleo. Luego se buscaron estructuras anticlinales con este método. El fin del siglo 19 el húngaro Roland von EÖTVÖS desarrolló la balanza de torsión llamada según él, que mide las distorsiones del campo gravitatorio causadas de cuerpos de densidades anómalas enterrados en el subsuelo como de domos de sal o cuerpos de cromita por ejemplo. En 1915 y 1916 se emplearon la balanza de torsión de EÖTVÖS en el levantamiento de la estructura de un campo petrolífero ubicado en Egbell en la Checoslovaquia antigua. En 1917 SCHWEIDAR levantó un domo de sal ya conocido ubicado cerca de Hanigsen en Alemania por medio de una balanza GEOFISICA Y PROSPECCION SISMICA
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de torsión y la estructura deducida y predicha a partir de esos estudios fue confirmada luego por sondeos. En la industria petrolera y minera se utiliza este método geofísico como complemento a otros métodos (sísmica, magnetometría) para la obtención de información del subsuelo y desarrollo de aplicaciones en:
Investigación estructural de áreas de depositación de desechos industriales y mineros.
Obtención de la estructura y espesor de sedimentos no consolidados.
Subdivisión litológica subsuperficial, particularmente en áreas con rocas no consolidadas.
Detección de cambios litológicos y estructurales en rocas consolidadas.
Detección de cavidades
Detección de zonas heterogéneas en el subsuelo.
Uso de los datos de gravedad para limitar la interpretación de los datos sísmicos.
Subsidencia de cuencas energéticas y zonas mineras.
Recuperación de oro aluvial.
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INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA GRAVEDAD
En la prospección por gravedad se han utilizado instrumentos como lo son: el péndulo, la balanza de torsión y el gravímetro. Las mediciones pueden ser absolutas: péndulo y caída libre de un cuerpo, y relativas como : el gravímetro. El gravímetro de los tipos de balanza de torsión y de péndulo se empezó a utilizar en la industria petrolera a principios del siglo XX para la detección de domos salinos, fallas, intrusiones, estructuras de tipo anticlinal, rumbo y continuidad de las estructuras. Aprovechando la fuerza de atracción que tiene el campo magnético de la Tierra, es posible medir esa fuerza por medio de aparatos especialmente
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constituidos que portan magnetos o agujas magnéticas, magnetómetros, para detectar las propiedades magnéticas de las rocas.
PÉNDULOS Son los gravímetros más antiguos y pueden ser tanto relativos como absolutos.Análisis gravimétrico. Es un a varilla con u na m asa que os cila. Tiene un s op orte de ágata y de acuer do a la lon gitu d y a la grav edad q ue teng o s erála osc ilación. El valor de g lo hag o p on iend o en s inc ron ización dos pé nd ulo s a la vez.
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BALANZA DE TORSIÓN Aunque la precisión de una balanza de torsión en terrenos favorables es tan grande como la de los gravímetros más modernos, este instrumento ha sido completamente sustituido, por el gravímetro. Esto se debe a dos causas: 1.La rapidez operatoria mucho mayor de l gravímetro; la gran cantidad de tiempo que requiere situar en estación la balanza de torsión, nivelarla y esperar que las barras almacenen su posición de equilibrio, hace que sólo se puedan realizar con ella unas pocas estaciones al día, mientras con el gravímetro se pueden hacer 50 ó más estaciones al día. 2. Es la gran sensibilidad de la balanza de torsión a los efectos gravitatorios debidos a las irregularidades topográficas; es tan difícil corregir exactamente los efectos de los montículos y valles próximos, que tal precisión real que alcanza el instrumento solamente se logra en terrenos muy llanos.
GRAVIMETRO Los instrumentos empleados para realizar mediciones de la gravedad se denominan gravímetros o gradiómetros. La mayor parte de los gravímetros emplean resortes cuyo efecto se opone a la fuerza de gravedad que actúa sobre una masa. Existen dos clases de gravímetros: Gravímetro con ese nombre conocemos a un equipo que tiene la propiedad de realizar una medición de las diferencias sumamente sutiles que presenta la gravedad , es decir es el instrumento por excelencia de la gravimetría. En
primera medida, es importante mencionar que cada una de las balanzas es considerada como gravímetro, justamente porque las básculas son las encargadas del procedimiento de medición del peso de un objeto determinado. Por peso entendemos la potencia específica que aplica la aceleración a un objeto. Lo que se genera es que el objeto quiere bajar, como el ejemplo de la manzana. Es decir, la misma tiene un peso porque quiere caer el piso. Sin embargo, la mano que funciona como sostén no va a permitir que esto ocurra. Por sobre los sectores que poseen una gravedad mayor, las balanzas van a GEOFISICA Y PROSPECCION SISMICA
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marcar a un valor elevado, debido a que el objeto ejerce o sufre una fuerza mucho mayor para caerse al suelo. De esta forma, con la denominación gravímetro se hace referencia a una balanza de gran sensibilidad que tiene un peso definido y que es susceptible a padecer todas las diferencias de gravedad .
Gravímetros absolutos: permiten conocer el valor de g directamente mediante la determinación de una longitud y/o un tiempo. Los primeros instrumentos absolutos fueron de tipo pendular, actualmente son de caida libre. Hoy en dia los gravímetros absolutos tienen una forma compacta para facilitar su uso en exteriores. Trabajan midiendo la aceleración de una masa en caída libre a través de un vacio mientras un acelerómetro esta fijo en el suelo. La masa incluye un retro reflector el cual atraviesa el has de un interferómetro Michelson. Se puede medir la velocidad de una masa contando los tiempos de la interferencia. Un nuevo método consite “levantar y tirar” el cual lanza la masa hacia ariba y mide la velocidades
del ascenso y descenso. Esto permite evitar algunos errores de lectura. Los gravímetros absolutos se utilizan para calibrar los gravímetros relativos y para establecer un red de control vertical
Gravímetros relativos: estos instrumentos únicamente permiten conocer la diferencia relativa de g entre dos puntos o entre dos tiempos. Los gravímetros mas comunes funcionan con resorte. Se utilizan en análisis gravitacionales de areas grandes para establecer la figura del geoide sobre las mismas. Un gravímetro de resorte, básicamente, una pesa colgada de un resorte en el cual se mide el alargamiento del mismo con el fin de conocer la gravedad local. La resistencia del resorte debe ser calibrada ubicando el instrumento en un punto con una aceleración gravitacional conocida. Los gravímetros relativos mas exactos son los gravímetros superconductores, los cuales funcionan suspendiendo una esfera super conductora diamagnética de niobio enfriada por elio liquido en un campo magnetico extremadamente estable, la corriente necesaria
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para generar el campo magnetico en el cual esta suspendida la esfera de niobio es proporcional al campo gravitacional terrestre. El gravímetro super conductor alcanza niveles extraordinarios de exactitud hasta de una nogal, es decir la milésima parte de una mil millonésima de la gravedad terrestre. También existen los gravimetros transportables, emplean una plataforma de inersia sumamente estable para compensar los efectos del movimiento y la vibración, todo un logro de ingeniería
UNIDADES USADAS Se adoptará el sistema Internacional (SI) que es una extensión del sistema racionalizado MKSA (metro-kilogramo-segundo-ampere). 2
El valor de g en el Sistema Internacional viene dado en m/seg , pero en honor a 2
Galileo se definió el Gal = 1cm/seg . Como necesitaremos valores muy pequeños, definimos el miligal = 1mgal = 0,001 Gal y la unidad gravimétrica ug = 0,1 miligal. En microgravimetría se usa el centésimo de miligal. Unidades gravitatorias: gal, miligal , u.g. GEOFISICA Y PROSPECCION SISMICA
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G=980 cm seg –2 ,9,80 m seg –2 1cm/seg 2 = gal , 1 miligal = 0,001 cm/seg 2 , 1.u.g. = 0,1 miligal magnitudes
C.G.S.
M.K.S.
centimetro x10-2 metro LONGITUD gramo MASA x10-3 kilogramo x 9.8 TIEMPO segundo segundo cm/s m/s VELOCIDAD x10-2 ACELERACIÓN x10-2 cm/s2 m/s2 FUERZA x10-5 newton x 9.8 dina ergio julio TRABAJO(energía) x10-7 x 9.8 2 -1 PRESIÓN x10 dina/cm pascal g/cm3 kg/m3 DENSIDAD x103
Técnico metro u.t.m. segundo m/s m/s2 kilopondio kilopondímetro ....... ........
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DEL ÁREA. La densidad media del área en consideración entra en las formulas, que corrigen el efecto topográfico y el efecto de las masas ubicadas entre el nivel de referencia y el nivel de observación (corrección con la losa de Bouguer). Por consiguiente el conocimiento de la densidad media del área en consideración contribuye a la reducción o eliminación de dichos efectos, además el conocimiento de la distribución de la densidad en el área de interés es uno de los fundamentos de la interpretación de los perfiles o mapas gravimétricos resultantes de las mediciones. Los resultados de las mediciones gravimétricas pueden ser ambiguos como muestra el ejemplo siguiente. La determinación directa de la densidad de muestras representativas provenientes de afloramientos, minas o sondeos se realiza en el laboratorio por medio de un picnómetro o una balanza.
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Estas determinaciones de densidad carecen de que las muestras de algunos afloramientos puntuales no necesariamente son representativas para toda el GEOFISICA Y PROSPECCION SISMICA
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área. Además las muestras superficiales pueden variar apreciadamente en su humedad y en su grado de meteorización en comparación a las muestras ubicadas en una profundidad más alta, en el caso de rocas sueltas como arcillas, margas, depósitos de morrenas las rocas superficiales pueden ser menos compactadas en comparación a aquellas ubicadas en una profundidad más alta. Un gravímetro especialmente apropiado para pozos permite realizar mediciones de densidad versus la profundidad para un volumen rocoso mayor en comparación al volumen rocoso cubierto por la sonda de rayos gamma. La densidad se obtiene a través de la diferencia en gravedad medida en dos niveles del pozo. En general el espaciamiento (distancia entre los dos niveles, donde se toma la lectura) es alrededor de 3m. Las densidades obtenidas con este método son representativas para un volumen rocoso mayor en comparación con aquel captado por la sonda de rayos gamma y pueden ser incorporados en mediciones gravimétricas realizadas en la superficie.
EMPRESAS DEDICADAS AL SERVICIO DE ESTUDIO Y LOCALIZACIÓN CON TECNICAS GRAVIMETRICAS Y MAGNETICAS Utilizados para localizar depósitos sedimentarios, inferir la ubicación de la sección sedimentaria más espesa, y para delinear los límites de los depósitos LEVANTAMIENTOS MARINOS DE GRAVEDAD / MAGNETICOS
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GRAVIMETRIA EN BOLIVIA En gravimetría se ha explorado solo el 7%, en magnetometría el 3% y en sísmica el 12%, revela una investigación del geofísico de exploración y gerente general de Prospektor, José Luis Telleria-Geiger, presentada en el marco del Primer Congreso de Hidrocarburos y Energías, realizado en Cochabamba y organizado por la Escuela Militar de Ingeniería (EMI). De acuerdo a Tellería, la geofísica petrolera, es la ciencia dedicada al estudio del subsuelo para encontrar estructuras favorables a la acumulación de h idrocarburos (anticlinales, domos, fallas, etc.) con métodos físicos. Acota que en el caso de los hidrocarburos se utiliza primero la magnetometría, que sirve para definir la forma general del subsuelo y descartar las zonas no interesantes; luego, la gravimetría para trabajar en las zonas dejadas por la magnetometría y definir estructuras interesantes en 2D, 2.5 D y 3D y; finalmente, la sísmica de reflexión que trabaja en las zonas determinadas por la gravimetría para definir con claridad las estructuras favorables. 14
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CONCLUSIÓN Los métodos de exploración ha tenido un gran impacto en la vida humana, ya que esta ciencia ha permitido encontrar muchos recursos que son explotados por el hombre para luego transformarlos y convertirlos en productos útiles y provechosos para su desarrollo y bienestar.El desarrollo de los métodos de exploración ha permitido crear nuevas y mejores técnicas he instrumentos, facilitando el descubrimiento de materiales radiactivos de alto nivel productivo.El auge alcanzado por los métodos de exploración y el perfeccionamiento en sus métodos prospectivos, permitirán a la humanidad contar con yacimientos de gran importancia ya que son estratégicos para el país. Actualmente, cada ciencia se preocupa por presentar sus deducciones de los fenómenos que estudia por medio de métodos o sistemas cada vez más precisos. De allí que los métodos de exploración se perfila como una ciencia de gran confiabilidad, debido a que cada instante se ve influenciada por los avances de gran número de ciencias con las cuales se relaciona.
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