Prospección Gravimétrica .............................................................................................................. .............................................................................................................. 1 Adquisición de de datos ................................................................................................................... ................................................................................................................... 1 Anomalías Anomalías gravimétricas según GRADE. ............................................................................ ............................................................................ 1 Exploración aérea .................................................................................................................. ................................................................................................................... .. 2 Método Gravimétrico ............................................................................................................... .............................................................................................................. 3 Instrumentos de medición .......................................................................................................... .......................................................................................................... 4 Gravímetro ................................................................................................................................ ............................................................................................................................... 4 Gravímetros absolutos ............................................................................................................ ........................................................................................................... 5 Caída Libre ............................................................................................................... ............................................................................................................................... ................ 5 Tiro Vertical .................................................................. .............................................................................................................................. ............................................................ 5 Gravímetros relativos .............................................................................................................. .............................................................................................................. 6 Gravímetro Lacoste & Romberg ................................................................... ........................................................................................... ........................ 6 Gravímetro Worden ................................................................................................................. ................................................................................................................ 6 Gravímetros con resortes virtuales ....................................................................................... ....................................................................................... 7 Gravímetros de pozo ............................................................. ............................................................................................................... .................................................. 7 Desventajas entre el Gravímetro Absoluto con el Gravímetro Relativo: ........................ 7 CORRRECIONES GRAVIMETRICAS ................................................................................... ..................................................................................... .. 8 Corrección del aire libre .......................................................................................................... ......................................................................................................... 8 Corrección por marea ........................................................................................................... ............................................................................................................. .. 8 MAPAS DE ANOMALIAS O REPRESENTACIÓN DE GRAFICOS ............................... .................................... ..... 9 MÉTODO DE KRIGING .......................................................................................................... ......................................................................................................... 9 LA FÓRMULA DE KRIGING .................................................................................................. ................................................................................................. 9 VARIOGRAFÍA ........................................................... ...................................................................................................................... ........................................................... 10 ANOMALÍA DE BOUGUER BOUGUER TOTAL ................................................................................... 10 Estimación de la Profundidad .............................................................................................. .............................................................................................. 12
Prospección Gravimétrica Adquisición de datos La gravimetría estudia las variaciones del campo de la gravedad debido a una inusual distribución de masas en el interior de la tierra. La cual consiste en medir e interpretar las anomalías que las variaciones de la densidad en el subsuelo generan sobre el campo gravitatorio terrestre.
Anomalías gravimétricas según GRADE. Por
lo
tanto
una Prospección Gravimétrica es
capaz
de
detectar
estas anomalías en la gravedad, que se traducen las diferencias existentes en el terreno. 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 está 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.
1
Exploración aérea El avión se utiliza ventajosamente para cubrir grandes extensiones en poco tiempo y obtener, mediante la fotografía aérea, mapas generales que facilitan la selección de áreas determinadas que luego podrían ser objeto de estudios más minuciosos. La combinación el avión y la fotografía permiten retratar y obtener una vista panorámica de la topografía, cuyos rasgos r asgos y detalles geológicos pueden apreciarse ventajosamente, ahorrando así tiempo para seleccionar lotes de mayor interés.
Se ofrece una variedad de técnicas para la exploración de petróleo y gas.
Ubicar depósitos sedimentarios
Delinear los límites y la estructura del depósito
Determinar en forma costo-efectiva la colocación óptima de estudios sísmicos
2
La exploración para la búsqueda de recursos fósiles continúa siendo una prioridad para la humanidad. Los métodos geofísicos son ampliamente utilizados en la localización de prospectos petroleros y gasíferos ya que nos permiten delimitar la extensión y profundidad de cuencas sedimentaras y de los diversos tipos de entrampamientos (estructurales o estratigráficos) en ellas presentes como potenciales prospectos.
Método Gravimétrico El método Gravimétrico consiste en la medición m edición de la aceleración de gravedad sobre un terreno con el fin f in de detectar las variaciones de densidades en las unidades geológicas presentes en el subsuelo. Geodatos hace la medición de la aceleración de gravedad mediante un gravímetro Scintrex CG5 Autograv. Muy importante en la determinación de densidades (Inversión) es contar con mediciones topográficas de alta precisión las que son realizadas mediante GPS diferencial en modalidades RTK y Pos- Proceso mediante equipos CHC -X900.
3
Instrumentos de medición Gravímetro Es un instrumento utilizado en gravimetría en gravimetría para medir el campo gravitacional local de la Tierra. Un gravímetro es un tipo de acelerómetro de acelerómetro especializado en medir la constante aceleración descendente de la gravedad, la gravedad, la cual varía alrededor de un 0.5% sobre la superficie terrestre. Los gravímetros están diseñados para ser más sensibles con el fin de medir los pequeños cambios dentro de la gravedad de la Tierra de 1g, causados por estructuras geológicas cercanas o por la propia forma de la Tierra Esta sensibilidad significa que los gravímetros son susceptibles a vibraciones externas incluyendo el ruido, el ruido, el el cual tiende a causar aceleración oscilatoria
Los gravímetros usan la medida gal, medida gal, en lugar de las medidas comunes de aceleración. Existen dos tipos de gravímetros: relativos y absolutos. Los absolutos miden la gravedad local en unidades absolutas, los gals. Los relativos comparan el valor de 4
la gravedad en un punto en relación con otro. Estos deben ser calibrados en una ubicación donde exista un valor de gravedad exacto y conocido para después ser transportados al sitio donde se desea realizar la lectura. Así, la gravedad es medida en ambos puntos.
Gravímetros absolutos Existen muchos métodos para medir de forma directa la gravedad, pero son pocos los que logran la exactitud necesaria en geofísica y geodesia. Dentro de los gravímetros absolutos los más comunes son los de caída libre, tiro vertical y los péndulos. Hoy en día ya no se emplean los péndulos por su baja exactitud por lo que el método nunca es empleado para mediciones de alta precisión.
Caída Libre Los primeros gravímetros de caída libre fueron diseñados en 1951 por Volet en el BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) y desde entonces su desarrollo avanzó rápidamente. El principio de funcionamiento se basa en medir el tiempo que tarda en caer una masa de prueba una cierta distancia. Para lograr las precisiones requeridas se necesitan mediciones muy precisas de intervalos de tiempo muy cortos.
Tiro Vertical En lugar de soltar una masa desde el reposo se puede lanzar a la misma verticalmente y medir el tiempo que tarda en volver al punto de lanzamiento. Para el estudio de este problema se aplica la misma ecuación de movimiento que en el caso anterior pero esta situación particular presenta una simetría que permite cancelar el efecto de la fricción del aire. Supongamos Supongamos que se tienen tienen dos niveles de medición z1 y z2. z2. Cuando la masa masa asciende cruza cruza primero el nivel nivel z1 y luego el nivel z2. Cuando la masa desciende desciende primero pasa por el nivel z2 y luego z1. Suponiendo conocida la diferencia de alturas entre ambos niveles, y midiendo la diferencia de tiempo de paso entre ambas alturas se puede determinar el valor de la gravedad
5
Gravímetros relativos Los gravímetros relativos más comunes funcionan con resortes resortes.. Un gravímetro de resorte es, básicamente, una pesa colgando de un resorte en la cual se mide el alargamiento de este 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.
Gravímetro Lacoste & Romberg Fue descrito por primera vez por Lucien Lacoste en 1934. Es básicamente un sismógrafo vertical de largo período, resuelto con el resorte de longitud cero de su invención que permite, teóricamente, un período de oscilación natural infinito. La masa se encuentra junto con un brazo o barra horizontal que se apoya a través de una lámina elástica . Un resorte de longuitud cero sostiene el conjunto desde una inclinación de alrededor de 45 grados.
Los gravímetros lacoste Romberg modelos son en la actualidad muy utilizados para todo tipo de trabajos gravimétricos. Para los especialistas en gravimetría convencional en función de su precisión, fácil manejo, pequeño tamaño, etc.
Gravímetro Worden El instrumento Worden se halla construido íntegramente por barras de cristal de cuarzo, fibras y muelles. Y su funcionamiento también está basado en la astatización. El muelle de longitud cero y los muelles invertidos i nvertidos soportan la viga, en 6
este caso es muy pequeña. Todas las lecturas se realizan con l a viga en la misma posición. El observador ajusta dicha viga mediante el ajuste de un tornillo micrométrico al cual va unido a un muelle de ajuste. La posición de equilibrio se alcanza cuando la viga se halla en equilibrio. En este caso el dial muestra el número de vueltas del tornillo micrométrico, hasta que el muelle de longitud cero ha alcanzado la posición de equilibrio. Las diferencias de lecturas de este microgravímetro son convertidas convertidas en incrementos de los valores de la gravedad, gravedad, a través de la constante del gravímetro. En este caso se podría llegar a medir diferencias de hasta 5200 mgal, claro esta en el caso que el ajuste del muelle se halle en los extremos.
Gravímetros con resortes virtuales En lugar de usar resortes es posible, mediante levitación magnética, lograr el mismo efecto sin las desventajas propias del resorte físico. En este caso se habla de resortes virtuales cuyo diseño se esquematiza en la figura siguiente . En este sistema una medición de la gravedad se logra midiendo el voltaje necesario para hacer levitar la masa de prueba a un punto de balance o “nulling”.
Gravímetros de pozo Los gravímetros de pozo (Borehole Gravity Meters o BHGM) fueron diseñados a fines de 1950 en respuesta a la necesidad de la industria petrolera de obtener datos de gravedad de pozo lo suficientemente precisos como para estimar densidades en función de la profundidad
Desventajas entre el Gravímetro Absoluto con el Gravímetro Relativo: - son más costosos - mayor tamaño - Requieren mayor mayor tiempo para para lograr mediciones mediciones precisas - Requieren de mayor conocimiento. - Requieren de mayor habilidad que los Relativos.
7
CORRRECIONES GRAVIMETRICAS GRAVIMETRICAS Se parte desde algunos principios: La existencia de masa por debajo de la superficie de menor densidad contrarrestaría el efecto de la mayor masa a aflorante en las regiones en las regiones montañosas ya sea por: osas:
Rocas de diferente densidad
Rocas de igual densidad pero mayor extensión en profundidad
por ambos procesos
Corrección del aire libre Corrección aplicada a una medida de gravedad que tiene en cuenta la variación de la gravedad con la altura sobre un nivel de referencia, generalmente el nivel del mar. Esta corrección asume que hay aire solo entre la estación y el nivel de referencia, y es de 0,3086 mgal / m. La corrección de aire libre corrige la disminución de gravedad por altura, debida a una mayor distancia al centro de la tierra =
∗
=− =−
∗∗ 3
Radio promedio de la tierra es 6371 km
= −2 −2 ∗
10 6.4∗10
= . . ∗ ^ −
Esa sería el cambio de la gravedad respecto a un radio. Si queremos saber la gravedad en cualquier punto se multiplica por esa cantidad. Corr. aire libre= -0,308 x h
Corrección por marea La gravedad medida en un punto determinado variará en el tiempo debido a los efectos gravimétricos del sol y la luna. Estos efectos gravimétricos además cambian la geometría de la Tierra alterando las alturas el esferoide. Las mareas en tierra 8
firme son de menor amplitud que las oceánicas. Las mareas continentales producen variaciones de elevación del orden de los pocos centímetros (de esta manera varía la distancia al centro de la tierra). t ierra). La máxima amplitud que este fenómeno f enómeno produce es de 0.3 mGal. Estas variaciones debidas a efectos de marea son fácilmente predecibles, calculables, y descontadas.
MAPAS DE ANOMALIAS O REPRESENTACIÓN DE GRAFICOS MÉTODO DE KRIGING Kriging presupone que la distancia o la dirección entre los puntos de muestra reflejan una correlación espacial que puede utilizarse para explicar la variación en la superficie. La herramienta Kriging ajusta una función matemática a una cantidad especificada de puntos o a todos los puntos dentro de un radio específico para determinar el valor de salida para cada ubicación. Kriging es un proceso que tiene varios pasos, entre los que se incluyen, el análisis estadístico exploratorio de los datos, el modelado de variogramas, la creación de la superficie y (opcionalmente) la exploración de la superficie de varianza. Este método es más adecuado cuando se sabe que hay una influencia direccional o de la distancia correlacionada espacialmente en los datos. Se utiliza a menudo en la ciencia del suelo y la geología.
LA FÓRMULA DE KRIGING El método kriging es similar al de IDW en que pondera los valores medidos circundantes para calcular una predicción de una ubicación sin mediciones. La fórmula general para ambos interpoladores se forma como una suma ponderada de los datos:
donde:
Z(s i ) = el valor medido en la ubicación i
9
= λi =
una ponderación desconocida para el valor medido m edido en la ubicación i
s 0 = la ubicación de la predicción N = = la cantidad de valores medidos
VARIOGRAFÍA El ajuste de un modelo, o modelado espacial, también se conoce como análisis estructural o variografía. En el modelado espacial de la estructura de los puntos medidos, se comienza con un gráfico del semivariograma empírico, calculado con la siguiente ecuación para todos los pares de ubicaciones separados por la distancia.
FIGURA. Cálculo de la diferencia dif erencia cuadrada entre las ubicaciones asociadas
ANOMALÍA DE BOUGUER TOTAL La reducción de Bouguer Total consiste primeramente en eliminar la masa entre el punto y el Geoide para luego realizar una reducción r educción aire-libre. La eliminación de la masa se lleva a cabo construyendo primeramente una capa de Bouguer, cuyo grosor es la altura del punto, determinando primeramente la corrección topográfica. La corrección topográfica es la componente vertical de la atracción gravitatoria sobre el punto de estudio de la masa que hay que añadir o eliminar para construir 10
la capa de Bouguer. El signo de la corrección topográfica siempre será positivo. Una vez construida la capa de Bouguer, se resta su efecto gravitatorio sobre el punto. De esta forma, ya se ha eliminado la masa entre el punto y el Geoide. Se termina la reducción de Bouguer realizando una reducción aire libre.
11
Estimación de la Profundidad La señal analítica sobre una zona de contacto magnético (MacLeod et al. 1993), que también es aplicable a un contacto gravimétrico (Saibi et al., 2012) está localizada en x , a una profundidad h, descrita por:
dónde | A(x) A(x)|= es la señal analítica y α es el factor de amplitud La señal analítica del mapa de anomalías de Bouguer, además de localizar el cuerpo anómalo, hace posible identificar los bordes, fallas, planos de f alla, diapiros de sal, zonas de contacto, dado que los máximos de la señal analítica tienen la propiedad de mostrar directamente las fallas y los contactos, independientemente de las estructuras
12
Un Mapa de Anomalías Totales de Bouguer (MATB) es un artilugio que permite obtener una especie de radiografía del subsuelo, en la cual se discriminan áreas con desviaciones de la gravedad observada vs. La gravedad teórica, calculadas a nivel del mar.
13
Para la elaboración de un MATB es necesario: 1) tomar abundantes mediciones de la gravedad total en las áreas investigadas; 2) descontar la variación de la gravedad ocasionada por la altura topográfica de cada punto de observación y 3) restar los efectos de la distribución de las masas situadas entre los puntos de observación y el nivel del geoide (corrección de masas). De esa forma es posible delimitar áreas con desviaciones de la gravedad teórica, es decir, de anomalías de gravedad generadas por dominios regionales o subregionales de conjuntos rocosos, con densidades mayores o menores que el valor de referencia de 2,67g/cm3. Se puede imaginar un MATB como una cartografía indirecta de la distribución de las masas de roca y de las estructuras existentes en la corteza por debajo del geoide, lo cual significa que aquellas que se encuentran por encima del mismo no quedan representadas en dicha imagen CONCLUSIÓN El desarrollo de los métodos de exploración ha permitido crear nuevas mejores técnicas e instrumentos facilitando el descubrimiento de materiales de alto nivel productivo, el método gravimétrico esta en continuo crecimiento lo que nos permitirá ampliar nuestros horizontes en cuanto al área de estudio y desarrollo del mismo que hace rentable y lucrativo para las empresas no solo petroleras sino en diferentes campos.
14
