MECANICA DE ROCAS DOCENTE: Mg. En Ing. PEREZ LOAYZA HECTOR ALVARINO ALUMNO: ROJAS AGUILAR, RONALD ALEXANDER CICLO: 2012_1
MÉTODOS GEOFÍSICOS DE PROSPECCIÓN
INTRODUCCIÓN
Los métodos geofísicos, en su estado actual de desarrollo, no proporcionan datos cuantitativos sobre la fuerza cortante, compresibilidad o distribución de las partículas, pero las mediciones de la velocidad sísmica pueden ayudar a calcular el efecto de las discontinuidades sobre la compresibilidad de las masas rocosas. En el mejor de los casos, los sondeos geofísicos son un medio para obtener datos sobre los cambios en los estratos entre perforaciones muy espaciadas. En terrenos muy grandes, el empleo de métodos geofísicos puede representar un gran ahorro dada la rapidez con que permiten cubrir grandes áreas. Generalmente, los métodos geofísicos resultan más adecuados para investigaciones de presas o túneles, en donde se requiere la estratificación de la roca a gran profundidad y para investigación de suelos que contengan muchos guijarros o pedregones en los cuales es imposible sondear o realizar pruebas de penetración de cono
INTRODUCCIÓN
Los métodos geofísicos, en su estado actual de desarrollo, no proporcionan datos cuantitativos sobre la fuerza cortante, compresibilidad o distribución de las partículas, pero las mediciones de la velocidad sísmica pueden ayudar a calcular el efecto de las discontinuidades sobre la compresibilidad de las masas rocosas. En el mejor de los casos, los sondeos geofísicos son un medio para obtener datos sobre los cambios en los estratos entre perforaciones muy espaciadas. En terrenos muy grandes, el empleo de métodos geofísicos puede representar un gran ahorro dada la rapidez con que permiten cubrir grandes áreas. Generalmente, los métodos geofísicos resultan más adecuados para investigaciones de presas o túneles, en donde se requiere la estratificación de la roca a gran profundidad y para investigación de suelos que contengan muchos guijarros o pedregones en los cuales es imposible sondear o realizar pruebas de penetración de cono
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Complementar conocimientos acerca de la prospección de rocas o por diferentes métodos. OBJETIVOS ESPECIFICOS o Aprender en que que consisten consisten cada uno de de los métodos geofísicos geofísicos de prospección en rocas
MARCO TEORICO Los métodos geofísicos son métodos indirectos de prospección o exploración respectivamente. Por medio de los métodos geofísicos se puede identificar una anomalía geofísica. El término anomalía geofísica se refiere a una propiedad física de la tierra, que en un volumen definido difiere apreciadamente con respecto a su valor común o normal correspondiente a esta área. En un caso favorable una anomalía geofísica corresponde a un depósito mineral. Una anomalía de gravedad puede ser causada por ejemplo por un depósito mineral de cromita o por un cambio lateral en la litología de una arenisca a una dunita (Fig. en preparación). Si la anomalía geofísica detectada por un método geofísico está relacionada con un depósito mineral o con un otro fenómeno geológico o físico, se comprueba aplicando otros métodos de prospección como otros métodos geofísicos, el método geológico y el método geoquímico Un requisito para el uso eficaz de los métodos geofísicos es la presencia de diferencias mensurables entre las propiedades físicas del depósito mineral y las rocas encajantes. La selección del método y de los métodos más convenientes para un área de interés, donde se presumen la presencia de un depósito mineral, se funda en todos los datos ya disponibles como los datos geológicos y físicos, en el consumo de tiempo y en los costos y depende del avance del proyecto. En la primera fase del proyecto se prefiere los métodos geofísicos, que contribuyen al reconocimiento general de un área de interés, como los métodos aéroportados, en una fase más avanzada se aplica los métodos a partir de la superficie y del subsuelo y aquellos, conque se puede delinear el depósito mineral ya descubierto como por ejemplo el método gravimétrico Los resultados de las mediciones geofísicas o es decir las variaciones encontradas de una cierta propiedad geofísica se ilustra por medio de mapas y perfiles. Estableciendo una red de estaciones de observación o trazando varios perfiles paralelos se puede lograr un modelo tridimensional del subsuelo La tabla siguiente da una compilación de los métodos geofísicos principales de prospección, de sus parámetros importantes, las propiedades físicas mensurables, las causas principales para las anomalías, la eficaz de los métodos, sus costos y los métodos de interpretación correspondientes a cada método
CAMPO DE APLICACIÓN:
Desde su introducción en los años 1920 los métodos geofísicos y entre ellos los métodos sísmicos jugaron un papel muy importante en la exploración del petróleo y de gas. Con respecto a la minería la aplicación de los métodos geofísicos da resultados exitosos en la localización de dos tipos de depósitos minerales: depósitos minerales de sulfuros, sean macizos o diseminados y depósitos de hierro. Además se exploran otros depósitos por los métodos geofísicos como depósitos de oro y de cromita pero con menos éxito.
HISTORIA DE LOS MÉTODOS GEOFÍSICOS DE PROSPECCIÓN Alrededor de 1640 la brújula magnética fue usada en la búsqueda de hierro. Como primero instrumento especialmente apto para la exploración aproximadamente 110 años atrás apareció la brújula minera de sueca, cuya aguja magnética está suspendida de tal manera, que puede rotar alrededor de su eje horizontal y de su eje vertical. Entre 1915 y 1920 entre varios instrumentos para la prospección magnética Adolf SCHMIDT desarrolló el variómetro, que lleva su nombre y que todavía ocasionalmente está en uso. La Segunda Guerra Mundial empujó el desarrollo de los magnetómetros aéroportados basándose en el principio electromagnético, puesto que los utilizaron para la detección de submarinos. Después de la guerra los magnetómetros aéroportados estuvieron disponibles para la exploración. El magnetómetro nuclear apareció en 1955, el magnetómetro de absorción atómica (con vapor de cesio y rubidio) en 1961 y entre 1960 y 1970 el gradiómetro magnético aéroportado. En 1815 Robert Fox descubrió, que algunos minerales exhiben polarización espontánea. Un siglo más tarde en 1913 Carl SCHLUMBERGER podía localizar un depósito de sulfuros sulfuros aplicando este método. método. Además introdujo los métodos de resistividad y de la línea equipotencial aptos para aplicaciones en el terreno. Durante la tercera década de este siglo 20 (1920 30) las configuraciones de electrodos múltiples fueron aplicadas en la prospección y Hans Lundberg introdujo los métodos electromagnéticos, que alrededor de 1947 fueron adaptados para ser usados en aviones. Después de la Segunda Guerra Mundial los métodos magnetotelúricos y de la polarización inducida aparecieron, además en este tiempo se registra avances grandes en los métodos de interpretación, en particular con respecto a los métodos magnéticos y electromagnéticos. El origen de los métodos sísmicos aplicados en la exploración como los métodos de refracción y de reflexión es la sismología o es decir la observación de las ondas sísmicas generadas por un terremoto. Los tiempos de llegada de las primeras ondas sísmicas generadas por un terremoto y detectadas en varios observatorios sismológicos se utilizan para localizar el epicentro del terremoto (proyección del hipocentro ubicado en la corteza terrestre a la superficie terrestre, el epicentro se ubica en la intersección del radio, que pasa por el hipocentro, con la superficie terrestre) y para hallar el tiempo de origen
de este terremoto. En base de estas informaciones se puede presentar la distribución de las velocidades de las ondas sísmicas en función de la profundidad de tal manera aclarando la estructura interna de la Tierra. En 1909 el sismólogo MOHOROVIVIC de Yugoslavia descubrió el límite entre la corteza y el manto, la llamativa discontinuidad de Mohorovicic o sólo Moho, que está caracterizada por un aumento apreciable en la velocidad de las ondas sísmicas p en una profundidad entre 5 (corteza oceánica) y 45 km (corteza continental). En 1913 GUTENBERG, nacido 1889 en Darmstadt/Alemania calculó el valor correcto de la profundidad del núcleo de la Tierra (2900km) con base en datos obtenidos por la sísmica de refracción. refr acción. Los métodos sísmicos de exploración fueron desarrollados a partir de la exploración petrolífera y de gas desde los años 1920. En 1923 el método de refracción fue introducido en la exploración petrolífera en México. Los métodos de reflexión se emplean rutinariamente desde 1927 en la exploración petrolífera (Maud field, Oklahoma) y ellos remplazaron rápidamente los métodos de refracción en este campo. Desde los años 70 casi no se emplean los métodos de refracción en la exploración petrolífera.
METODOS GEOFISICOS
Método gravimétrico: El método esta basado en el estudio la variación del componente vertical del campo gravitatorio terrestre. Se realiza realiza mediciones relativas relativas o es decir se mide las variaciones laterales de la atracción gravitatoria de un lugar al otro puesto puesto que en estas mediciones se pueden lograr una precisión satisfactoria más fácilmente en comparación con las mediciones del campo gravitatorio absoluto.
El método gravimétrico se emplea como un método de reconocimiento general en hidrología subterránea para definir los limites de los acuíferos (profundidad (profundidad de las formaciones impermeables, extensión de la formación acuífera, naturaleza y estructura de las formaciones f ormaciones del subsuelo)
Método magnético: La tierra es un imán natural que da lugar al campo magnético terrestre. Las pequeñas variaciones de este campo, pueden indicar la presencia en profundidad de sustancias magnéticas. El método magnético sirve para dar información sobre el basamento y su profundidad particularmente para entornos cristalinos y metamórficos. De igual manera ayudará a estudiar la geología regional y estructural.
Método electromagnético: Los dos métodos mas utilizados en estudios hidrogeológicos son: o
o
Very Low Frequency (VLF): Medidas electromagnéticas que permiten delimitar las fracturas o fallas de un acuífero. Particularmente útil en caso de estudio de acuíferos fracturados como los sistemas karticos. Sondeos Electromagnéticos en el dominio temporal (SEDT o TDEM en ingles): El método tienen aventajas sobre métodos electromagnéticos entre otras por su capacidad de mayor poder de penetración que permite obtener información hasta profundidad más altas y a través tr avés de recubrimientos conductores.
Método sísmico: Produciendo artificialmente un pequeño terremoto y detectando los tiempos de llegada de las ondas producidas, una vez reflejadas o refractadas en las distintas formaciones geológicas, se puede obtener una imagen muy aproximada de las discontinuidades sísmicas. Estas discontinuidades coinciden generalmente con las discontinuidades estratigráficas. Los métodos sísmicos se dividen en dos clases: o
o
El método sísmico de reflexión es el más empleado en prospección petrolífera ya que permite obtener información de capas muy profundas. Permite definir los límites del acuífero hasta una profundidad de 100 metros, su saturación (contenido de agua), su porosidad. Permite también la localización de los saltos de falla. El método sísmico de refracción es un método de reconocimiento general especialmente adaptados para trabajos de ingeniería civil, prospección petrolera, y estudio hidrogeológicos. hidrogeológicos. Permite la la localización de los acuíferos (profundidad (profundidad del sustrato) y la posición y potencia del acuífero bajo ciertas condiciones.
Método eléctrico:
Estos métodos utilizan las variaciones de las propiedades eléctricas, de las rocas y minerales, y más especialmente su resistividad. Generalmente, emplean un campo artificial eléctrico creado en la superficie por el paso de una corriente en el subsuelo. Se emplean como métodos de reconocimiento y de detalle, sobre todo en prospección de aguas subterráneas. Los mapas de isoresistividad permiten definir los límites del acuífero, el nivel del agua en los acuíferos, la presencia de agua salada y permite la cartografía de las unidades litológicas. Los métodos geoeléctricos pueden clasificarse en dos grandes grupos: o
En los métodos inductivos se trabajan con corrientes inducidas en el subsuelo a partir de frecuencias relativamente altas (entre 100 Hz y 1 MHz).
o
o
En el caso de los métodos conductivos, se introduce en el subsuelo una corriente continua o de baja frecuencia frecuencia (hasta unos 15 Hz), mediante electrodos. Los métodos eléctricos de prospección geofísica comprenden variedad de técnicas que emplean tanto fuentes naturales como artificiales, de las cuales son de aplicación más amplia.
CONCLUSIÓNES
Se lograron entender los diferentes métodos citados anteriormente concluyendo que estos métodos nos proporcionan informaciones sobre la composición del subsuelo mediante alguna propiedad física medida a partir de la superficie terrestre, que puede ser la velocidad de una onda mecánica, 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 propagación de las cargas eléctricas. Los métodos ofrecen una forma de obtener información detallada acerca de las condiciones condiciones del del suelo y rocas del subsuelo. Esta capacidad capacidad de caracterizar rápidamente rápidamente las condiciones del subsuelo sin perturbar el sitio ofrece el beneficio de costos más bajos y menos riesgo, dando mejor entendimiento general general de las condiciones condiciones complejas del sitio. Es necesario a menudo utilizar más de un método para lograr obtener la información deseada.
BIBLIOGRAFIA
CUEVA DEL CIVIL.
(24 de 10 de 2006). Recuperado el 06 de 01 de 2012, de CUEVA DEL CIVIL: http://www.cuevadelcivil.com/2009/12/exploracion.html
ERENESTO, J. (24 de 02 de 2001). GEOLOGIA. Recuperado el 01 de 06 de 2012, de GEOLOGIA: http://geologia.unsl.edu.ar/~ge htt p://geologia.unsl.edu.ar/~geo/materias/Exploro/materias/ExplorRec-Nat/documentos/teorias
