INSTITUTO TECNOLOGICO DE CD. MADERO
INGENIERIA EN GEOCIENCIAS ALUMNO: Laurinda Fuentes Mascaró
MATERIA: Exploracion Petrolera
PROFESOR: Francisco Gonzalez Gonzalez
TEMA: Unidad IV: “Exploracion Geofisica”
28 Noviembre 2009 1
INDICE Introduccion a la Exploracion Geofisica…………………………………………….…..4 Gravimetria…………………………………………………………………….…………..6 Introducción………………………………………………………………………..6 Unidades de medida……….………………………………………………………6 Historia……………………………………………………………………………...7 Método………………………………………………………………………….…..7 Principio…………………………………………………………………………….8 Instrumento…………………………………………………………………………8 Anomalías de Gravedad………………………………………………………….9 Correcciones de los datos………………………………………………………..9 El gravímetro………………………………………………………………..……..9 Magnetometria……………………………………………………………………………11 Introducción……………………………………………………………………….11 Generalidades del magnetismo terrestre……………………………….……..11 Método…………………………………………………………………………….12 Principio……………………………………………………………………….….12 Aplicación del método………………………………………………………..…13 Magnetómetros………………………………………………….……………….13 Realización de mediciones magneticas en el campo……………………..…14 Información sobre campos electromagnéticos……………………………….15 Ejemplo……………………………………………………………………….…..16
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Sismología………………………………………………………………………………..17 Introducción…………………………………………………………………..…..17 Historia……………………………………………………………….……………17 Fenómenos sísmicos…………………………………………………….………18 Las ramas de la sismología……………………………………………………..19 Medios de estudio………………………………………………………………..20 Aplicaciones………………………………………………………………...…….21 Escalas de intensidad………………………………………………….………..22 Predicción de terremotos…………………………………………….…………23 Métodos sísmicos………………………………………………………………..24 Registros eléctricos y Radioactivos…………………………………………………....27 Método radiactivo…………………………………………………………..…….27 Introducción……………………………………………………………………….27 Generalidades sobre la radiactividad………………………………………….28 Método eléctrico……………………………………………………………….…31 Introducción……………………………………………………………..………..31 Resgistro eléctrico convencional………………………………………….……32
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EXPLORACIÓN GEOFÍSICA Los métodos geofísicos y geoquímicos pueden ser definidos como la aplicación práctica de los principios de la física y de la química. Estos principios han sido empleados por los geólogos por más de cien años, tanto en las investigaciones de carácter cientí carácter científico fico como en las exploraciones exploraciones de yacimientos yacimientos mineros. El término término exploración exploración geofísica geofísica se hizo de uso corriente corriente a principios principios de 1920 al introducirse introducirse en la industria petrolera el empleo de nuevos instrumentos de exploración, tales como como el magn magnet etóm ómet etro ro y el sism sismógr ógraf afo. o. El térm términ ino o expl explora oraci ción ón geoq geoquí uími mica ca empezó a utilizarse aproximadamente en 1936, en la industria del petróleo, varios métodos de análisis químic químicos, os, como como técnica técnica especi especial al para para la explor exploraci ación ón de yacimientos petrolíferos. Clasificación de los métodos de exploración geofísica y geoquímica:
Gravimetría: Consiste en medir las diferencias que existen en la fuerza de gravedad, que es una fuerza que atrae todos los cuerpos hacia el centro de la Tierra. Para ello se vale de un instrumento llamado gravímetro, que se usa en gran escala en la actualidad. Un gravímetro consiste en una complicada balanza a resorte de alta precisión que registra las más pequeñas variaciones que se producen en la fuerza de gravedad. Esta fuerza está influenciada por la distribución en el subsuelo, de las rocas de diferentes densidades. Quiere decir que, al obtener las variaciones de la fuerza de gravedad, se puede determinar con cierta aproximación la naturaleza de esas rocas. El método consiste en registrar distintos valores de la gravedad, dentro del área a explorarse mediante estaciones distantes de 800 a 1600 metros entre sí. Los valores obtenidos en cada estación son registrados más tarde en el mapa de la zona y, en base a los mismos, se trazan líneas o contornos. Estos contornos suelen reflejar la existencia de estructuras profundas. Así, por ejem ejempl plo, o, la obte obtenc nció ión n de curvas curvas o conto contorn rnos os cerra cerrados dos de un elev elevad ado o valor , indicarán la existencia de un anticlinal de una extensión aproximada a la del área, cubierta por dichas curvas o contornos.
Magnetometría: El magnómetro moderno puede describirse como una forma más perfeccionada y precisa de la aguja de inclinación magnética utilizada durante casi un siglo, en la búsqueda de mineral de hierro hierro.. Con él se miden las variaciones magnéticas de las capas o estratos en varios puntos y para ello el geofísico va tomando sobre la región cuidadosas lecturas a intervalos regulares. Si las capas están están descansa descansando ndo horizo horizonta ntalme lmente nte,, el magnetó magnetómet metro ro dará dará la misma misma lectura lectura,, cualquiera que sea el sitio donde se lo coloque, y, si se encuentran subiendo en 4
una dirección dirección,, las las lect lectur uras as obse observ rvad adas as en el inst instru rume ment nto, o, pued pueden en no ser ser uniformes, pero cambiarán proporcionalmente a medida que la estructura se va acercando a la superficie. Después que el geofísico ha estudiado la región con su magnetómetro, transporta las lecturas a un mapa y lo analiza para verificar si existe suficiente cambio de dichas lecturas como para indicar la existencia de una estructura. En muchos casos los resultados deberán controlarse con la balanza de torsión u otro método, antes de iniciar la perforación de un pozo. De la balanza de torsión sólo se dirá, por ser muy complicada, que es un instrumento instrumento mucho más seguro y de mayor sensibilidad que el magnetómetro, y se usa para estudiar los cambios de densidad en los estratos profundos. Su diseño se basa en la ley de la gravitación universal. Un méto método do rápi rápido do de efect efectuar uar este este trabajo en zonas zonas exte extensa nsass cons consis iste te en some somete terl rlas as a una una expl explor orac ació ión n magn magnét étic ica a desd desde e un avió avión n prov provis isto to de los los instrumentos necesarios.
Sismografía: Determ Determina ina las veloci velocidade dadess de propaga propagación ción de ondas sísmicas, provocadas por estallido de cargas superficiales de dinamita, que penetra en el suel suelo, o, refle reflejá jánd ndos ose e en ciert ciertas as capas, capas, como como las las calcá calcáre reas as y se detect detectan an con sismógrafos sismógrafos sensi sensibl bles, es, ubic ubicad ados os en zonas zonas vecin vecinas as a la de explo explosi sión ón.. Esta Estass determinaciones permiten calcular la profundidad a que se encuentra la capa reflectora. Repitiendo las medidas, se puede establecer el perfil de dicha capa y los de las capas vecinas. Anál Anális isis is de su suel elo: o: Dete Determ rmin ina a la pres presen enci cia a de hidr hidroc ocar arbu buro ross hast hasta a una una profundidad no mayor de 15 centímetros. Análisis Análisis de los hidrocarburos hidrocarburos del suelo: Determina su presencia en el suelo y en perforaciones poco profundas. Con estos datos se confeccionan planos de posibles acumulaciones explotables de la zona.
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GRAVIMETRÍA Introducción La gravi gravime metr tría ía es un méto método do muy muy impor importa tant nte e en la búsq búsque ueda da de depós depósititos os minerales. Este método aproveche las diferencias de la gravedad en distintos sectores. La gravit gravitaci ación ón es la acelerac aceleración ión (m/s (m/s2)de un objeto qué esta cayendo a la superficie. La gravitación normal (promedia) en la tierra es 9,80665 m/s 2 . Grandes cuerpos mineralizados pueden aumentar la gravitación en una región determinada porque rocas de mayor densidad aumentan la aceleración.
Unidades de medida La gravedad se suele medir en unidades de aceleración. aceleración. En el sistema SI la unid unidad ad de acel aceler erac ació ión n corr corres espo pond nde e a 1 metr metro o por por segu segund ndo o al cuad cuadra rado do 2 (simbolizándose: m/s ). También puede expresarse en las unidades propias del campo campo gravit gravitat atori orio, o, es deci decirr en Newt Newton on por kilo kilogra gramo mo (N/kg) (N/kg).. Otra Otra unida unidad d empleada, sobre todo en gravimetría, es el gal que equivale a 1 centímetro por segundo al cuadrado (cm/s2).
Un péndulo simple puede se emplead empleado o como como instru instrument mento o de medición de la aceleración de la gravedad
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Historia 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, sales, que potenc potencialm ialment ente e alberg albergan an petról petróleo. eo. Luego Luego se buscaron buscaron estruct estructuras uras 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 densidades anómalas anómalas enterrados enterrados en el subsuelo como de domos de sal o cuerpos de cromita por ejemplo. En 1915 1915 y 1916 1916 se empl emplea earo ron n la bala balanz nza a de tors torsió ión n de EÖT EÖTVÖS VÖS en el levantamiento de la estructura de un campo petrolífero ubicado en Egbell en la Checo Checosl slova ovaqu quia ia antig antigua. ua. En 1917 1917 SCHW SCHWEI EIDA DAR R leva levant ntó ó un domo domo de sal sal ya conocido ubicado cerca de Hanigsen en Alemania por medio de una balanza de tors torsió ión n y la estr estruc uctu tura ra dedu deduci cida da y pred predic icha ha a part partir ir de esos esos estu estudi dios os fue fue confirmada luego por sondeos.
Metodo El método gravimétrico hace uso de campos de potencial natural igual al método magn magnét étic ico o y a algu algunos nos méto método doss eléc eléctr tric icos. os. El campo campo de pote potenc ncia iall natura naturall observado observado se compone compone de los contribuyent contribuyentes es de las formaciones formaciones geológicas, geológicas, que const construy ruyen en la cort corteza eza terre terrest stre re hasta hasta ciert cierta a prof profund undid idad ad dete determ rmina inada da por 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 estructuras geológicas por el método método gravimétrico, gravimétrico, solo en casos especiales especiales se puede puede logr lograr ar una una separa separaci ción ón de los los efec efecto toss caus causad ados os por una form formaci ación ón 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 entrega entregan n las variaci variaciones ones en la gravedad gravedad,, que solo solo depende dependen n de variaci variacione oness laterales en la densidad del material ubicado en la vecindad de la estación de observación.
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Principio Si cualquier cuerpo inicialmente estando en reposo cae sin ser estorbado después un segundo tendrá una velocidad velocidad de 9,80m/s 9,80m/s en la dirección vertical. vertical. Después de un segundo más su velocidad será: 9,80m/s + 9,80m/s = 19,60m/s. El aumento de la velocidad vertical de 9,80m/s de un cuerpo cayendo sin ser estorbado durante cada segundo se denomina aceleración de gravedad o sólo gravedad y se la expresa como 9,80m/s 2. El primero término por segundo indica la velocidad medida como distancia pasada durante un segundo, el otro por segundo indica la variación de la velocidad de 9,80m/s, que corresponde a un intervalo de 1s. La aceleración de la gravedad g se debe a la aceleración gravitatoria, que la tierra ejerce en cada cuerpo, menos la fuerza centrífuga causada por la rotación de la tierra y dirigida en dirección perpendicular al eje de rotación de la tierra y hacia afuera. La fuerza total, que actúa en el cuerpo, es igual al producto de su masa m y de la aceleración de gravedad g. Por consigu consiguien iente te la atracc atracción ión gravita gravitator toria ia en cualqu cualquier ier lugar lugar de la superfi superficie cie terrestre tiene numéricamente el mismo valor como la fuerza gravitatoria ejercida a una masa unitaria en el mismo lugar. La unidad de la aceleración a es 1cm/s 2 = 1 Gal (nombrado (nombrado según Galileo) Galileo) y 2 0,001cm/s = 1mgal = 10gu (unidades de gravedad).
Instrumento El gravímetro es un equipo que puede medir diferencias muy finas en la gravedad. Principalmente cada balanza es un "gravímetro" porque una balanza mide el peso de un objeto. Peso significa la potencia que aplica a plica la aceleración a un objeto Arriba de un sector con mayor gravedad la balanza marca a un valor elevado, porque el objeto sufre una mayor fuerza para caerse al suelo. El equipo de un gravímetro es entonces una balanza muy sensible con un peso definido (m= masa) que sufre las diferencias de la gravedad.
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Anomalías de gravedad Una anomalía de gravedad se define como la variación de los valores medidos de la gravedad con respecto a la gravedad normal después de haber aplicado las correcciones necesarias. La anomalía de aire libre resulta de las correcciones de la influencia de las mareas, de la derive del instrumento de medición, de la latitud y de la altura. La anom anomal alíía de Boug Bougue uerr se obt obtiene ene aplic plican ando do toda todass las las corr correc ecccione ioness mencionadas
Correcciones de los datos (reducciones) En lo siguiente se introduce las reducciones comúnmente aplicadas a los datos gravimétricos tomados en terreno. Un valor reducido es igual al valor observado de la gravedad menos el valor previsto de la gravedad basándose en el modelo terrestre elegido. En consecuencia una anomalía es la diferencia entre lo observado y lo previsto de acuerdo con el modelo terrestre aplicado.
El Gravímetro (de HARTLEY) El gravímetro de HARTLEY se constituye de un peso suspendido de un resorte. Por variaciones en la aceleración gravitatoria de un lugar al otro el resorte principal se mueve y puede ser vuelto a su posición de referencia por medio de un movimiento compensatorio de un resorte auxiliar o de regulación manejable por un tornillo micrométrico.
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El giro del tornillo micrométrico se lee en un dial, que da una medida de la desviación del valor de la gravedad con respecto a su valor de referencia. Por la posición del espejo en el extremo de la barra, su desplazamiento es mayor que el desplazamiento del resorte principal y como el recorrido del haz luminoso es grande, se puede realizar medidas de precisión cercanas al miligal.
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MAGNETOMETRÍA Introducción Desde la antigüedad el hombre siempre se ha interesado por comprender todos los fenómenos que ocurren en la tie tierra rra,, surgiendo de esta manera muchas ciencias que se han dedicado a su estudio, entre ellas esta la geofísica que se dedica a comprender los fenómenos naturales y no naturales, mediante métodos e instrumentos que miden las ondas sísmicas, el magnetismo terrestre y la fuerza de gravedad. Desde su inicio la Geofísica ha alcanzado grandes éxitos en la búsqueda de yacimientos efectuando algunos descubrimientos espectaculares de depósitos de minerales,, petróleo y gas minerales gas,, y gracias a los ava avances nces tec tecnol nológi ógicos cossse han perfeccionado y transformados con el fin de lograr un mejor desarrollo y bienestar de la humanidad. No obstante, los métodos geofísico de prospección petrolífera y minera no siempre son capaces de encontrar directamente los depósitos, por lo que su éxito depe depende nde de local localiz izar ar estructuras geológ geológica icass favorab favorables les para para encontrar yacimientos de gran valor valor económico. económico. En general, al aplicar los conocimientos de las prospección geofísica se deben hacer hacer todos todos los los estud estudio ioss respe respect ctiv ivos os que que aseg asegure uren n el hall hallazg azgo o de posib posible less depós depósititos os,, vali valién éndo dose se para para ello ello de vario varioss méto métodos dos geof geofís ísic icos: os: magn magnét étic icos os,, gravimetritos, eléctrico, electromagnético, sísmico y el método radiometrico radiometrico,, los cuales se van aplicar dependiendo de ciertas propiedades física de la materia materia..
Generalidades del Magnetismo Terrestre Los fenómenos magnéticos fueron estudiados por los antiguos griegos, quienes conocían para ese entonces la atracción que un mineral de hierro hierro,, al cual llamaron magnetita o piedra imán, podía ejercer sobre el hierro hierro.. Esta magnetita era capaz de atra atraer er troz trozos os de hier hierro ro y mant manten enerl erlos os adher adherid idos os a ella ella cont contra ra la fuerza gravitatoria. Este fenómeno es conocido con el nombre de magnetismo y la magnet magnetita ita como como imán imán natura natural.l. El termin termino o magnet magnetism ismo o se usó entonc entonces es para designar el conjunto de propiedades de las cuales estaban dotados estos cuerpos provenientes de la ciudad en la que fueron descubiertos. En la década de los 40, el profesor P.M.S. Blackett Blackett desarrollo una teoría según la cual un campo magnético es una propiedad de los cuerpos en rotación. Pero esta idea se abandono al fracasar la detección de tal campo y al comprobar que era falsa la predicción de la teoría que señalaba que el campo magnét magnético ico terrestre debería disminuir con la profundidad de la superficie. Para los años 40 y 50 el profesor W. M. Elsaser en América y Sir Edward Bollord desarrollan una teoría que afirma que quizás el núcleo de la tierra cortaría las líneas de fuerzas y daría lugar a corrientes eléctricas.
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Estas corrientes bajo ciertas condiciones producen su propio campo magnético, así pues mientras hubiese una fuente de energía en el núcleo del planeta para mantener el hierro en movimiento existía un campo magn agnéti ético. La teoría anterior, conocida como la Teoría del Dinamo ha logrado un éxito notable y amplia receptividad por la mayoría de los científicos del mundo, siendo la mas aceptada en la actualidad.
Metodo La magnet magnetome ometrí tría a es como como la gravime gravimetrí tría a un método método geofís geofísico ico relati relativame vamente nte simp simple le en su apli aplica caci ción ón.. El camp campo o magn magnét étic ico o de la tier tierra ra afec afecta ta tamb tambié ién n yacimientos que contienen magnetita (Fe). Estos yacimientos producen un campo magnético inducido, es decir su propio campo magnético. Un magnetómetro mide simplemente los anomalías magnéticas en la superficie terrestre, cuales podrían ser producto de un yacimiento. La Magnetometría es una técnica que consiste en determinar las propiedades magnéticas de las diferentes rocas del área a cubrir, por lo que se necesita un contraste de esta característica física en las rocas de la zona.
Principio La tierra genera un campo magnético en el rango de aproximadamente 0,30000 a 0,65000G (= Gauss, o Oersted). Este campo se puede comparar con el campo correspondiente a un dipolo (como un imán de barra) situado en el centro de la Tierra, cuyo eje está inclinado con respecto al eje de rotación de la Tierra. El dipolo está dirigido hacia el Sur, de tal modo en el hemisferio Norte cerca del polo Norte geográfico se ubica un polo Sur magnético y en el hemisferio Sur cerca del polo Sur geográfico se ubica un polo Norte magnético. Por convención se 12
denomina el polo magnético ubicado cerca del polo Norte geográfico polo Norte magnético y el polo magnético situado cerca del polo Sur geográfico polo Sur magnético. magnético. El campo geomagnético geomagnético no es constante constante sino sufre variaciones variaciones con el tiempo y con respecto a su forma. La imantación inducida depende de la susceptibilidad magnética k de una roca o de un mineral y del campo externo existente. La imantación remanente de una roca se refiere al magnetismo residual de la roca en ausencia de un campo magnético externo, la imantación remanente depende de la historia geológica de la roca.
Aplicación del método El método magnético es el método geofísico de prospección más antiguo aplicable en la prosp prospecc ecció ión n petr petrol olíf ífera era,, en las las expl explora oraci cion ones es mine minera rass y de artef artefac acto toss arqueológicos. En la prospección petrolífera el método magnético entrega informaciones acerca de la profundidad de las rocas pertenecientes al basamento. A partir de estos cono conoci cimi mien ento toss se pued puede e loca localiliza zarr y defi defini nirr la exte extens nsió ión n de las las cuen cuenca cass sedimen sedimentar tarias ias ubicad ubicadas as encima encima del basamen basamento, to, que posibl posiblemen emente te contie contienen nen reservas de petróleo. En las exploraciones mineras se aplica el método magnético en la búsqueda directa de minerales magnéticos y en la búsqueda de minerales no magnéticos asociados con los minerales, que ejercen un efecto magnético mensurable en la superficie terrestre. Adem Además ás el méto método do magn magnét étic ico o se pued puede e empl emplea earr en la búsq búsque ueda da de agua agua subterránea.
Magnetómetros Existen varios métodos de medición y varios tipos de magnetómetros, conque se puede medir una componente del campo magnético. El primero método para determinar la intensidad horizontal absoluta del campo geomagnético desarrolló el matemático alemán Carl Friedrich Gauss (desde 1831). Los magnetómetros, que se basan en principios mecánicos, son entre otros la brújula de inclinación, la superbrújula de Hotchkiss, el variómetro del tipo Schmidt, el variómetro de compensación. El primero magnetómetro útil para la prospección minera fue desarrollado desarrollado en los años 1914 y 1915 .El llamativo llamativo variómetro del tipo Schmidt mide variaciones de la intensidad vertical del campo magnético con una 13
exactitud de 1g, que es la dimensión de las variaciones locales de la intensidad magnética. El 'flux-gat -gate e-ma -magnet netome ometer' er' se basa asa en el princ rinciipio pio de la inducc ucción electromagnética y en la saturación y mide variaciones de la intensidad vertical del campo magnético. El magnetómetro nuclear se basa en el fenómeno de la resonancia magnética nucl nuclea earr y mide mide la inte intens nsid idad ad tota totall absol absolut uta a del del camp campo o magn magnét étic ico o a tiem tiempos pos discretos. El magnetómetro con célula de absorción se funda en la separación de líneas espectrales (absorción óptica) por la influencia de un campo magnético. Este instrumento mide la intensidad total del campo magnético continuamente, con sensibilidad alta y una exactitud hasta 0.01gamma.
Realización de mediciones magnéticas en el campo Aplica Aplicando ndo el método método magnét magnético ico en la prospec prospecció ción n minera minera se quiere quiere deline delinear ar vari variac acio ione ness del del camp campo o geom geomag agné nétitico co o es deci decirr anom anomal alía íass magn magnét étic icas as relacionadas con un depósito mineral con un cierto contenido en magnetita o pirotina por ejemplo. Generalmente las mediciones magnéticas se realizan a lo largo de perfiles en estaciones de observación en distancias regulares. Combinando perfiles paralelos se obtiene un mapa de observaciones magnéticas. La mayoría de los magnetómetros disponibles para la prospección minera mide variaciones de la intensidad vertical (interpretación más clara en comparación a la medición de variaciones en las intensidades total y horizontal). Por lo tanto se trata de medi medici cione oness rela relatitivas vas,, cuya cuya preci precisi sión ón es más más alta alta en compa comparac ració ión n a las las mediciones absolutas. El campo geomagnético sufre variaciones con respecto al tiempo y a su forma como como la vari variac ació ión n diur diurna na por por ejem ejempl plo. o. Esta Estass vari variac acio ione nes, s, que que no está están n relacionadas con un depósito mineral con un cierto contenido en magnetita por ejemplo superponen los valores medidos. Por esto se debe corregir los valores medidos. La varia variaci ción ón diurn diurna a se corrig corrige e repi repititien endo do la medi medici ción ón de la vari variaci ación ón de la intensidad vertical en una estación de base en intervalos de tiempo regulares desde el principio hasta el fin de la campaña de medición. Los valores medidos en la estación de base se presentan en función del tiempo, que permite calcular el 14
valo valorr de corr correc ecci ción ón corr corres espo pond ndie ient nte e a cada cada medi medici ción ón en una una esta estaci ción ón de observación. Los valores reducidos se presentan en perfiles y/o mapas .
Información sobre los campos electromagnéticos Los campos electromagnéticos se originan con el uso de instalaciones y aparatos eléc eléctr tric icos os.. Pued Pueden en tene tenerr una una fuer fuerte te infl influe uenc ncia ia sobr sobre e nues nuestr tro o orga organi nism smo o dependiendo de su frecuencia. Las consecuencias pueden ir desde el malestar gener general al y la exci excita taci ción ón nervi nervios osa a hast hasta a las las quema quemadur duras as inte intern rnas. as. Por Por ello ello,, basándose en las leyes de protección laboral y las disposiciones industriales, se hace necesario determinar el riesgo de los trabajadores expuestos a los campos electromagnéticos. Básicamente existen dos ámbitos de influencia, los denominados ámbitos de exposición 1 y 2: El ámbito de exposición 1 abarca todos los ámbitos controlados, p.e. los talleres eléctricos industriales y los ámbitos controlados por la empresa. Abarca ámbitos de acceso general en los que se garantiza una breve exposición debido al modo de empleo de la instalación. Esta breve exposición se refiere a un turno laboral. El encargado de seguridad puede determinar la radiación electromagnética en Gauss o en Tesla y clasificarla con la ayuda del aparato. De manera especial, con una frecuencia técnica energética de f = 50 Hz en el ámbito de exposición 1 el valor límite se considera 1,36 µT, en el ámbito 2 el valor es 0,42 µT. Aquí encontrará más información sobre el tema.
Armario de distribución
Separador magnetico
Transformador
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Ejemplo de variación del campo magnético con la distancia Valores Valores de densidad de flujo flujo magnético magnético (B, en microteslas, µT), medidos a un metro de altura sobre el suelo, en las cercanías de una línea de transporte eléctrico (la torre no esta representada a escala). Se observa que los valores de B se reducen significativamente al aumentar la distancia a la línea. Así, en la vertical de la línea, B podría alcanzar valores de hasta 6 µT; a 15 metros de la línea, B se reduciría a la mitad y para distancias superiores a 30 metros, B estaría en el orden de las décimas de microtesla
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SISMOLOGÍA Introducción La sismología o seismología (del griego seísmos = sismo y logos= estudio) es una una ram rama de la geofísica que que se enca encarg rga a del del estu estudi dio o de terremotos y la propagación de las ondas elásticas (sísmicas) que se generan en el interior y la superficie de la Tierra. Tierra. La sism sismol ologí ogía a incl incluy uye, e, entr entre e otros otros fenóm fenómen enos, os, el estud estudio io de maremotos y marejadas asociadas (tsunamis (tsunamis)) y vibraciones previas a erupciones volcánicas. volcánicas. En general los terremotos se originan en los límites de placas tectónicas y son producto de la acumulación de tensiones por interacciones entre dos o más placas. La interpretación de los sismogramas que se registran al paso de las ondas sísmicas permiten estudiar el interior de la Tierra.
Historia Las placas tectónicas tectónicas se desplazan desplazan unas respecto respecto a otras con velocidades de 2,5 cm/año1 lo que es, aproximadamente, la velocidad con que crecen las uñas de las manos. Dado que se desplazan sobre la superficie finita de la Tierra, Tierra, las placas interaccionan unas con otras a lo largo de sus fronteras o límites provocando intensas deformaciones en la corteza y litosfera de la Tierra, Tierra, lo que ha dado lugar a la formación formación de grandes cadenas montañosas montañosas (verbigracia (verbigracia los Andes y Alpes) Alpes) y grandes sistemas de fallas asociadas con éstas (por ejemplo, el sistema de fallas de San Andrés). Andrés). El contacto por fricción entre los bordes de las placas es responsable de la mayor parte de los terremotos. terremotos. Otros fenómenos asociados son la creación de volcanes (especialmente notorios en el cinturón de fuego del océano Pacífico) y las fosas oceánicas. oceánicas. Existen, en total, 15 placas : • • • • • • • •
Placa Africana Placa Antártica Placa Arábiga Placa Australiana Placa de Cocos Placa del Caribe Placa Escocesa(Scotia) Escocesa(Scotia) Placa Euroasiática
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Placa Filipina Placa Indo-Australiana Placa Juan de Fuca Placa de Nazca Placa del Pacífico Placa Norteamericana Placa Sudamericana
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Estas, junto a otro grupo más numeroso de placas menores se mueven unas contra otras. Se han identificado tres tipos de bordes: convergente (dos placas chocan una contra la otra), divergente (dos placas se separan) y transformante (dos placas se deslizan una junto a otra). La teor teoría ía de la tect tectón ónic ica a de plac placas as se divi divide de en dos dos part partes es,, la de deriva continental, continental, propu propuest esta a por por Alfred Alfred Wegene Wegener r en la décad década a de 1910 1910,, y l a d e expansión expansión del fondo oceánico oceánico, propuesta y aceptada en la década de 1960, 1960, que mejoraba y ampliaba a la anterior. Desde su aceptación ha revolucionado las ciencias ciencias de la Tierra, Tierra, con un impacto impacto comparable al que tuvieron tuvieron las teorías de la gravedad de Isaac Newton y Albert Einstein en la Física o las leyes de Kepler en Kepler en la Astronomía. Astronomía.
Fenómenos sísmicos La defo deform rmac ació ión n de los los materiales materialesroc rocos osos os prod produce uce dist distin into toss tipos tipos de ondas sísmicas. Un deslizamiento súbito a lo largo de una falla, por ejemplo, produce ondas longitudinales de empuje-tiro (P) y transversales de cizalla (S). Los trenes de ondas P, de compresión, establecidos por un empuje (o tiro) en la dirección de propa propaga gació ción n de la onda onda,, caus causan an sacudi sacudida dass de atrás atrás haci hacia a adela adelant nte e en las las formaciones de superficie. Los desplazamientos bruscos de cizalla se mueven a través de los materiales con una velocidad de onda menor al agitarse los planos de arriba a abajo. Cuando Cuando las ondas P y S encu encuen entr tran an un lími límite te,, como como la disc discon ontitinu nuid idad ad de Mohorodovicic (Moho), que yace entre la corteza y el manto de la Tierra, Tierra, se reflejan, refractan y transmiten en parte y se dividen en algunos otros tipos de ondas que atraviesan la Tierra. Tierra. Los intervalos de propagación dependen de los cambios en las velocidades de compresión y de onda S al atravesar materiales con distin distintas tas propied propiedades ades elásti elásticas. cas. Las rocas graníticas graníticas corticales corticales muestran muestran velocidades típicas de onda P de 6 km/s, mientras que las rocas subyacentes máficas y ultramáficas (rocas ( rocas oscuras con contenidos crecientes de magnesio y hierro)) presentan velocidades de 7 y 8 km/s respectivamente. hierro
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Además de las ondas P y S —ondas de volumen o cuerpo—, hay dos ondas de superficie, ondas Love, llamadas así por el geofísico británico Augustus E. H. Love, que producen movimientos horizontales del suelo y las ondas Rayleigh, Rayleigh, por el físico británico John Rayleigh, que producen movimientos verticales y son conocidas como ondas R. Estas ondas viajan a gran velocidad y su propagación se produce sobre la superficie de la Tierra. Tierra.
Las ramas de la sismología son los siguientes : Los terremotos: detección, localización, magnitud, momento, energía, movimiento a lo largo de fallas. El estudio de la estructura interna de la tierra y de otras planetas a través de ondas sísmicas. La delineación de la geología de las cuencas sedimentarias en la búsqueda de petróleo, gas y carbón. La delineación de depósitos minerales. La determinación del espesor espesor del hielo en los glacia glaciares res emplea empleando ndo explos explosivos ivos y otras otras fuente fuentess energéticas. El recon reconoc ocim imie ient nto o de la cort corteza eza terr terrest estre re supe superi rior or en la hidr hidrol olog ogía ía y en la exploración para agua subterránea. El estudio del subsuelo para la construcción de edificios, cortinas de embalses y carreteras empleando explosivos y otras fuentes energéticas. La sismología teórica o matemática y el procesamiento de los datos.
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Medios de estudio Las Las ondas ondas sísm sísmic icas as long longititud udin inal ales, es, trans transve versa rsale less y superf superfic icia iale less provo provoca can n vibraciones vibraciones allí donde alcanzan alcanzan la superficie superficie terrestre. Los instrumentos instrumentos sísmicos están diseñados para detectar estos movimientos con métodos electromagnéticos u ópti óptico cos. s. Los Los inst instru rume ment ntos os prin princi cipa pale les, s, llam llamad ados os sism sismó ógrafos grafos,, se han perfeccionado tras el desarrollo por el alemán Emil Wiechert de un sismógrafo horizontal, a finales del siglo XIX. Algunos instrumentos, como el sismómetro electromagnético de péndulo, emplean registros electromagnéticos, esto es, la tensión inducida pasa por un amplificador eléctrico a un galvanómetro. Los registradores fotográficos barren a gran velocidad una película dejando marcas del movimiento en función del tiempo tiempo.. Las ondas de refracción y de reflexión suelen grabarse en cintas magnéticas que permiten su uso en los análisis análisispor por ordenador.
Los sismó sismógrafos de tensió tensión n emplean emplean medida medidass electr electróni ónicas cas del cambio de la distancia entre dos columnas de hormigón separadas por unos 30 m. Pueden detectar respuestas de compresión y extensión en el suelo durante las vibraciones sísm sísmic icas as.. El sism sismóg ógra rafo fo line lineal al de tens tensió ión n de Beni Beniof offf dete detect cta a tens tensio ione ness relacionadas con los procesos tectónicos asociados a la propagación de las ondas sísm sísmic icas as y a los los movi movimi mien ento toss peri periód ódic icos os,, o de mare marea, a, de la Tierra sólida. Inve Invenc ncion iones es aún aún más más recie recient ntes es incl incluy uyen en los los sism sismó ógrafos de rota rotaci ción ón,, los los inclinómetros, los sismógrafos sismógrafos de banda ancha y periodo largo y los sismógrafos sismó grafos del fondo oceánico. Hay sismógrafos de caracter ísticas ísticas similares desplegados en estaciones de todo el mund mundo o para para regi regist strar rar seña señales les de terremotos y de explo explosio siones nes nucl nuclear eares es subterrá subterráneas neas.. La Red Sism Sismog ográf ráfic ica a Está Estánda ndarr Mundi Mundial al englo engloba ba unas unas 125 125 estaciones.
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Aplicaciones La investigación sismológica básica se concentra en la mejor comprensión del origen y propagación de los terremotos y de la estructura interna de la Tierra Tierra.. Según la teoría elástica del rebote, la tensión acumulada durante muchos años se libe libera ra de mane manera ra brus brusca ca en form forma a de vibr vibrac acio ione ness sísm sísmic icas as inte intens nsas as por por movimientos de las fallas. Los temblores fuertes pueden, en segundos, reducir a escombros las estructuras de los edificios; por esto los geólogos e ingenieros consideran diversos factores relacionados con los sismos en el diseño de las construcciones, porque los diques, las plantas de energía nuclear , los depósitos de almacenamiento de basuras, las carreteras, los silos de misiles, los edificios y otras estructuras construidas en regiones sismogénicas, deben ser capaces de soportar movimientos del terreno con máximos estipulados. Los métodos sísmicos de prospección utilizan explosivos para generar ondas sísmicas artificiales en puntos determinados; en otros lugares, usando geófonos y otros instrumentos, se determina el momento de llegada de la energía refractada o reflejada por las discontinuidades en las formaciones rocosas. Estas técnicas producen perfiles sísmicos de refracción o de reflexión, según el tipo de fenómeno registrado. En las prospecciones sísmicas de petróleo petróleo,, las técnicas avanzadas de generación de señal se combinan con sistemas sofisticados de registro digital y de cinta magnética para un mejor análisis mejor análisis de los datos datos.. Algunos de los métodos más avanzados de investigación sísmica se usan en la búsqueda de petróleo petróleo.. El perfilado sísmico de reflexión, desarrollado en la década de 1940 para la exploración petrolera, ha sido utilizado en los últimos años en investigación básica. En la actualidad hay programas destinados destinados a descifrar descifrar la estructura de la corteza continental oculta que han usado esta técnica para sondear rocas a decenas de kilómetros de profundidad; con ellos se resuelven muchos de los enigmas sobre el origen y la historia de determinados puntos de la corteza terrestre. Entre los grandes descubrimientos obtenidos destaca una falla casi horizontal con más de 200 km de desplazamiento. Esta estructura estructura,, situada en el sur de los Apalaches de Georgia y de Carolina del Sur, representa la superficie a lo largo de la cual una capa de roca cristalina se introdujo en rocas sedimentarias como resultado de la colisión gradual entre América del Norte y África durante el pérmico, hace 250 millones de años. Investigaciones llevadas a cabo en el mar del Norte, al norte de Escocia, han trazado estructuras aún más profundas, algunas se extienden bajo la corteza, dentro del manto terrestre, a casi 110 km de profundidad.
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Escalas de intensidad
Los sismólogos han diseñado dos escalas de medida para poder describir de forma cuantitativa los terremotos. Una es la escala de Richter —nombre del sismólogo estadounidense Charles Francis Richter— que mide la energía liberada en el foco de un sismo. Es una escala logarítmica logarítmica con valores entre 1 y 9; un temblor de magnitud 7 es diez veces más fuerte que uno de magnitud 6, cien veces veces más que otro de magnit magnitud ud 5, mil veces veces más que uno de magnitud magnitud 4 y de este modo en casos análogos. Se estima que al año se producen en el mundo unos 800 terremotos con magnitudes entre 5 y 6, unos 50.000 con magnitudes entre 3 y 4, y sólo 1 con magnitud entre 8 y 9. En teoría teoría,, la escala de Richter no tiene cota máxima, pero hasta 1979 se creía que el sismo más poderoso posible tendría magnitud 8,5. Sin embargo, desde entonces, los progresos en las técnicas de medidas sísmicas han permitido a los sismólogos redefinir la escala escala;; hoy se considera 9,5 el límite práctico. La otra escala escala,, introducida al comienzo del siglo XX por el sismólogo italiano Giuseppe Mercalli, mide la intensidad de un temblor con gradaciones entre I y XII. Puesto que los efectos sísmicos de superficie disminuyen con la distancia desde el foco, la medida Mercalli depende de la posición del sismógrafo. Una intensidad I se define como la de un suceso percibido por pocos, mientras que se asigna una intensidad XII a los eventos catastróficos que provocan destrucción total. Los temblores con intensidades entre II y III son casi equivalentes a los de magnitud entre 3 y 4 en la escala de Richter, mientras que los niveles XI y XII en la escala de Mercalli se pueden asociar a las magnitudes 8 y 9 en la escala de Richter.
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Predicción de terremotos Los intentos de predecir cuándo y dónde se producirán los terremotos han tenido cierto éxito en los últimos años. En la actualidad, China China,, Japón, la antigua Unión Soviética y Estados Unidos son los países que apoyan más estas investigaciones investigaciones.. En 1975, sismólogos chinos predijeron el sismo de magnitud 7,3 de Haicheng, y lograron evacuar a 90.000 residentes sólo dos días antes de que destruyera el 90% de los edificios de la ciudad. Una de las pistas que llevaron a esta predicción fue una serie de temblores de baja intensidad, llamados sacudidas precursoras, que empezaron a notarse cinco años antes. Otras pistas potenciales son la inclinación o el pandeo de las superficies de tierra y los cambios en el campo magnético terrestre, en los niveles de agua de los pozos e incluso en el comportamiento de los animales animales.. También hay un nuevo método en estudio basado en la medida del cambio de las las tens tensio ione ness sobr sobre e la cort corteza eza terr terres estr tre. e. Basá Basánd ndos ose e en esto estoss métodos métodos,, es posi posibl ble e pron pronos ostticar icar much muchos os terremotos, aunque estas predicciones no sean siempre acertadas.
Métodos sísmicos Los métodos sísmicos, dado su gran poder de resolución y penetración, son las técnicas geofísicas más usadas en el mundo. Se utilizan en la busqueda de acuíferos; acuíferos; en ingeniería ingeniería civil, principalmente principalmente para calcular la profundidad profundidad a la que se encuentra la roca firme; en la exploración y explotación del carbón mineral; y como método imprescindible imprescindible en la exploración y producción producción de hidrocarburos. hidrocarburos. En la actu actual alid idad ad,, es muy muy raro raro que se perfo perfore re ning ningún ún pozo pozo expl explora orato tori rio o y/o y/o de desarrollo, sin haberse analizado los datos sísmicos del área bajo estudio. La técnica, en forma muy general, consiste en generar ondas sísmicas, utilizando fuentes tales como explosivos, vibradores, etc., y en medir, con equipos de grabación muy sofisticados, el tiempo transcurrido desde la generación de la onda hasta que esta es recibida por los sensores (geófonos) colocados en la superficie. Tomando los tiempos de llegada, y conociendo las velocidades de propaga propagació ción, n, se puede puede reconst reconstrui ruirr las trayect trayectoria oriass de las ondas ondas sís sísmic micas. as. El tiempo de recorrido depende de las propiedades físicas de las rocas, y de las disposiciones de estas en el subsuelo. El objetivo de los métodos métodos sísmicos es pues, el reconstruir la disposición disposición de las rocas en el subsuelo (estructura) y sus caracteristicas físicas (litología, fluidos, etc.) a partir de la información grabada, esto es, de los tiempos de recorrido, las amplitudes, cambios de fase y/o frecuencia de las ondas.
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-Ondas Sísmicas -Reflexión y Refracción Sísmica -Factores que afectan la Propagación en La Tierra -Velocidades -Resolución Sísmica -Adqusición de Datos de Reflexión -Procesamiento de Datos Sísmicos de Reflexión -Modelaje Sísmico -Interpretación de Datos Sísmicos de Reflexión -Descripción Sísmica de Yacimientos -Sísmica 4D
Ondas sismicas Al romper un objeto (supongamos una regla de plástico) se produce un chasquido u ondas sonoras que se desplazan por el aire. De igual forma cuando arrojamos una una pied piedra ra a un estanq estanque ue tamb tambié ién n se produ produce cen n unas unas ondas ondas (en (en este este caso caso pequeñas olas) que se propagan desde donde cayó la piedra hacia las orillas del estanque. Algo similar similar ocurre con los terremotos: terremotos: al romperse la roca se generan ondas que se propagan a través de la Tierra, tanto en su interior como por su superficie. Básicamente hay tres tipos de ondas. El primero de ellos, llamado ondas P, consiste en la transmisión de compresiones y rarefacciones de la roca, de forma similar a la propagación del sonido (figura A). El segundo tipo, u ondas S, consiste en la propagación de ondas de cizalla, donde las partículas se mueven en dirección perpendicular a la dirección de propagación de la perturbación (figura B). Estos dos tipos de ondas se pueden propagar por el interior de la Tierra y nos referiremos a ellas como ONDAS DE VOLUMEN.
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ONDAS DE VOLUMEN
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ONDA P
ONDA S
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Existe un tercer tipo de ondas, llamadas ONDAS SUPERFICIALES debido a que solo se propagan por las capas más superficiales de la Tierra, decreciendo su amplitud con la profundidad. Dentro de este tipo de ondas se pueden diferenciar dos modalidades, denominadas ondas Rayleigh y ondas Love en honor a los científicos que demostraron teóricamente su existencia. Las ondas Rayleigh se forman en la superficie de la Tierra y hacen que las partículas se desplacen según una trayectoria elíptica retrógrada (figura D). En cambio las ondas Love se originan en la interfase de dos medios con propiedades mecá mecáni nica cass dife difere rent ntes es;; en este este caso caso el movi movimi mien ento to de las las part partíc ícul ulas as es perpendicular a la dirección de propagación de la perturbación, similar a las ondas S, pero solo ocurre en el plano de la superficie terrestre Dentro de esta variedad de ondas, las P son las que se propagan con mayor velocidad velocidad (de ahí su nombre, primarias ), presentando además la característica de poder propagarse por cualquier tipo de material, sea sólido o líquido. Las ondas S viajan a una velocidad algo menor (secundarias ) y no se propagan por masas líquidas. Por último, las ondas superficiales viajan con una velocidad menor aún. Podemos observar estas diferencias de velocidad en el siguiente sismograma (figura E).
Sismograma Debido a la diferencia en la velocidad de cada tipo de onda, cuando sentimos un terremoto las primeras sacudidas son debidas a las ondas P, siendo las siguientes las ondas S y por último las ondas superficiales. La diferente velocidad de cada tipo tipo de onda onda es, es, adem además ás,, la prop propie ieda dad d que que se util utiliz iza a para para dete determ rmin inar ar la localización del foco del terremoto. Un caso especial de ondas son las que se originan cuando el foco sitúa bajo el mar. Este caso es muy similar al ejemplo de la piedra que cae en un estanque: se generan grandes olas, que se propagan desde el foco hacia la costa, donde causan graves daños. Son los maremotos. Quizás el ejemplo más tristemente conocido sea el terremoto que se produjo en 1755, en el océano Atlántico: las olas alca alcanz nzar aron on la cost costa a de Port Portug ugal al,, caus causan ando do gran ran núme número ro de víct víctim imas as.. Afortunadamente este tipo de olas son poco frecuentes, requieren que el mar sea suficientemente profundo y el terremoto que los origina sea de gran tamaño. 27
REGISTROS ELÉCTRICOS Y RADIACTIVOS
Introducción Desde la antigüedad el hombre siempre se ha interesado por comprender todos los fenómenos que ocurren en la tie tierra rra,, surgiendo de esta manera muchas ciencias que se han dedicado a su estudio, entre ellas esta la geofísica que se dedica a comprender los fenómenos naturales y no naturales, mediante métodos e instrumentos que miden las ondas sísmicas, el magnetismo terrestre y la fuerza de gravedad. Desde su inicio la Geofísica ha alcanzado grandes éxitos en la búsqueda de yacimientos efectuando algunos descubrimientos espectaculares de depósitos de minerales,, y gracias a los ava minerales avances nces tec tecnoló nológico gicossse han han perf perfec ecci cion onad ado o y tran transf sfor orma mado doss con con el fin fin de logr lograr ar un mejor desarrollo y bien bienes esttar de la humanidad. No obstante, los métodos geofísicos de prospección radiactiva no siempre son capaces de encontrar directamente los depósitos, por lo que su éxito depende de localizar estructuras localizar estructuras geológicas favorables para encontrar yacimientos de gran valor valor económico. económico. En general, al aplicar los conocimientos de las prospección geofísica se deben hacer hacer todos todos los los estud estudio ioss respe respect ctiv ivos os que que aseg asegure uren n el hall hallazg azgo o de posib posible less depós depósititos os,, vali valién éndo dose se para para ello ello de vario varioss méto métodos dos geof geofís ísic icos: os: magn magnét étic icos os,, gravimetritos, eléctrico, electromagnético, sísmico y el método radiométrico radiométrico,, los cuales se van aplicar dependiendo de ciertas propiedades física de la materia materia..
Método radiactivo Son empleados en la prospección de minerales de los elementos radiactivos, uranio, torio y de los minerales de interés comercial, que pueden ser descubiertos por su asociación con dichos elementos, a través de la presencia de sustancias radiactivas de las rocas rocas..
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Fundamento del método radiactivo Los métodos radiactivos miden la radiactividad de los minerales que constituyen las rocas a través de las trazas de elementos radiactivos que se encuentran en ella. La búsq búsque ueda da geof geofís ísic ica a de elem elemen ento toss radi radiact activ ivos os en la corte corteza za terre terrest stre re es primordialmente una búsqueda de lugares con radiación gamma anormal. Sin emba embarg rgo, o, no todo todoss los los elem elemen ento toss radi radiac actitivo voss emit emiten en rayo rayoss gamm gamma a y sus sus yacimientos no pueden ser localizados a menos que un elemento "hijo" presente en el yacimiento yacimiento emita dichos rayos. Así que el uranio detecta indirectamente indirectamente por la radiación gamma emitida por uno o más productos en especial el radio radio.. La radiactividad se mide en Roentgen (R) por hora por hora.. Un Roentgen es la cantidad de radiaci radiación ón que produce produce 2.083x1 2.083x10 0 9 pare paress de iones ones por cm3 a la presión y temperaturanormales. temperatura normales. En geofísica suele utilizarse una unidad más pequeña pequeña,, el micro-roentgen por hora (1u = 10 -9 R).
Generalidades sobre la radiactividad Se entiende por radiactividad a la desintegración de un núcleo atómico con emis emisió ión n de ener energí gía a y de partí artícu cula lass materiales materiales,, proceso procesoqu que e tiene iene lugar ugar espontáneamente en algunas sustancias radiactivas naturales. Se observan tres tipo tiposs de radiación radiación:: rayo rayoss alfa alfa,, beta beta y gamm gamma, a, la pros prospe pecc cció ión n geof geofís ísic ica a de minerales radiactivos esta basada en la determinación de estas radiaciones por medios físicos. También se puede definir como: la variación espontánea del núcleo de un isótopo, inestable que se produce mediante la emisión de partículas elementales o de radiaciones electromagnéticas. La radiactividad radiactividad es propiedad del núcleo, por lo que no es afectado por la forma que aparece, químicamente, cada elemento radiactivo. Por consiguiente, puede reve revela lars rse e inde indepe pend ndie ient ntem emen ente te de la comp comple lejijida dad d del del comp compue uest sto o quím químic ico o considerado.
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De los alcances o penetraciones de los rayos alfa, gamma y beta, resulta que sólo los últimos pueden ser utilizados en la búsqueda de elementos radiactivos de la corte corteza za terr terrest estre, re, pued puede e que que las las part partíc ícul ulas as alfa alfa y beta beta son son compl complet etam ament ente e detenidas por el recubrimiento más ligero, como sueltos, humus, arcillas. La búsq búsque ueda da geof geofís ísic ica a de elem elemen ento toss radi radiact activ ivos os en la corte corteza za terre terrest stre re es primordialmente una búsqueda de lugares con radiación gamma anormal. Sin embargo, no todos los elementos presentes en el yacimiento emitan dichos rayos. Por ello, el uranio se detecta indirectamente por la radiación y gamma emitida por unos o más de sus productores, en espacial el radio radio.. La loca localiliza zaci ción ón de elem elemen ento toss radi radiac actitivo voss no es la únic única a apli aplica caci ción ón de los los elem elemen ento toss radi radiac actitivo vos. s. Pues Puesto to que que toda todass las las roca rocas, s, tant tanto o ígne ígneas as como como sedimentarias, contienen trazos de elementos radiactivos, estos métodos pueden utilizarse también para cartografía geológica, con tal que las diferentes rocas, estratos o fases tengan radiactividad diferente. Se distinguen tres tipos de radiaciones, clásicamente desintegradas por las letras griegas alfa, beta y gamma. La prospección geofísica de minerales radiactivos esta basada en la detección de estas radiaciones por medios físicos. En las investigaciones geof geofís ísica icas, s, sólo sólo puede pueden n dete detect ctar arse se norm normal alme ment nte e los los rayos rayos gamma, puesto que las partículas alfa y beta son detenidas fácilmente por la materia.. materia
Radiación Alfa Las partículas alfa están constituidas por núcleos de helio son de naturaleza corpuscular, teniendo carga eléctrica positiva. La velocidad de expulsivo de esta es muy muy elev elevad ada a y en cons consec ecue uenc ncia ia,, debi debido do a su masa masa y velo veloci cida dad, d, esta estass partículas están dotadas de gran energía y son verdaderos proyectiles lanzados sobre la materia que las rocas y son frecuentemente ionizantes, pero al mismo tiempo,, a causa de su tamaño resultan fácilmente frenadas por choques sucesivos tiempo con la misma materia que las rocas, alcanzando pronto un estado pasivo como neutro de helio; por esta razón, sólo pueden atravesar unos pocos centímetros de aire y son detenidos por una hoja de papel, no siendo practico detectar la radiación alfa en la prospección.
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Radiación Beta Las radiaciones radiaciones son simplemente simplemente electrones, electrones, con carga negativa y masa un poco reducida. Son emitidos por algunos elementos radiactivos con velocidad muy variable. Debido a su pequeño tamaño tienen grandes posibilidades de pasar de penetración resulta muy superior al de las radiaciones alfa, siendo por el contrario menor su capacidad de ionización debido a sus reducidas ocasiones para expulsar electrones. Las radiaciones beta precisan para su detección, una delgada lamina de plomo, placas de aluminio de 5mm de espesor, algunos centímetros de arena y el aire su alcance es de unos 2 metros.
Radiación Gamma Los Los rayos rayos gamm gamma a son son radi radiac acio iones nes elect electrom romag agnét nética icass de la mism misma a o igua iguall naturaleza naturaleza y velocidad velocidad que la luz y los rayos X, X, pero con mucha mayor energía y por lo tanto, con frecuencia mas elevada, por lo general, pero no siempre, son observadas junto con la emisión de partículas alfa y beta.La ausencia de masa en los rayos gamma, dificulta dificulta su colisión con los elementos elementos de otros átomos para su expulsión y en consecuencia, su poder ionizante es muy reducido, pero no nulo, en tanto que la capacidad de penetración es mucho más elevada que la de las partículas alfa y beta. Los rayos gamma pueden atravesar varios centímetros de plomo, hasta 30 centímetros de roca y varias decenas de metros de aire. Como los rayos gamma son los más penetrantes de los tras tipos de radiaciones, los instrumentos de prospección están principalmente para descubrir minerales.
Rayos Cósmicos Además de las tres clases de radiaciones emitidas por las sustancias radiactivas existentes en nuestro planeta, se deben considerar otras, denominadas rayos cósmicos, que llegan desde el espacio exterior y que son acusadas justamente con con aque aquellllos, os, en los los apara aparato toss dete detect ctore ores. s. Orig Origin inal alme ment nte e son son las las partí partícul culas as llamadas rayos cósmicos primarios, que se transforman en los rayos cósmicos secundarios y son de dos tipos: unos están formados por electrones y fotones, que poseen gran energía y los otros son los mesotrones constituidos por partículas cuya mas es 200 veces mayor que la del electrón, pero con igual carga eléctrica que este. 31
Método eléctrico La resi resist stiv ivid idad ad de la form formac ació ión n es un pará paráme metr tro o clav clave e para para dete determ rmin inar ar la satur saturaci ación ón de hidro hidroca carbu rburos ros.. La elec electr tric icid idad ad pued puede e pasar pasar a travé travéss de una formación debido al agua conductiva que contenga dicha formación.
Introducción Los métodos métodos eléctri eléctricos cos son un tipo tipo de método geofísico geofísico,, y constituyen pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico. geotécnico. Permiten Permiten evaluar la resistividad media del subsuelo mediante la medición de una diferencia de potencial entre dos electrodos situados en la superficie. El flu flujo de corr corriient ente a trav través és del del terr terren eno o disc discur urre re grac gracia iass a fenóm enómen enos os electrolíticos, por lo que la resistividad depende básicamente de la humedad del terreno y de la concentración de sales en el agua intersticial. intersticial. Por ello existe una gran variabilidad de valores de la resistividad para cada tipo de terreno, con rangos muy amplios. El método consiste en colocar cuatro electrodos alineados alineados a igual distancia distancia entre sí (d). Se conecta una batería a los electrodos exteriores midiendo la intensidad que circula entre ellos, así como el voltaje entre los electrodos intermedios. La resistividad viene definida por el cociente entre el voltaje y la intensidad de la corriente medidos, multiplicado por 2 Π d. El valor obtenido representa la resistividad media de un gran volumen de suelo, ya que la red de corriente se extiende en profundidad, aunque tienen mayor peso las características eléctricas de los terrenos más superficiales. En cualquier caso, la presencia de un estrato de alta resistividad cercano a la superficie bajo otro de gran resistividad, eleva el valor resultante del ensayo, al contrario de lo que sucede si existe un material de baja resistividad bajo un estrato de alta. El ensayo puede realizarse en forma de sondeo eléctrico, buscando la variación de la resistividad con la profundidad. Para ello se hacen diferentes medidas variando la distancia "d" entre los electrodos y manteniendo el centro de la alineación de los cuatro electrodos en un punto fijo. Al incrementar la distancia aumenta la profundidad alcanzada por las líneas de corr corrie ient nte, e, engl englob oban ando do,, por por tant tanto, o, una una mayo mayorr prof profun undi dida dad d de suel suelo. o. Si la resis resistitivi vida dad d crece crece,, pued puede e conc conclu luir irse se que hay hay un estr estrat ato o prof profund undo o de mayo mayor r resisti resistivid vidad, ad, sucedie sucediendo ndo lo contrari contrario o si la resist resistivi ividad dad decrece decrece al aument aumentar ar la separación. La profundidad hasta la que puede aplicarse es de unos 20 metros.
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Otro procedimiento utilizado es el de perfil eléctrico, en el que se investiga la varia variaci ción ón latera laterall del del tipo tipo de terre terreno no.. Se mant mantie iene ne la mism misma a dist distanc ancia ia entr entre e electr electrodos odos,, despla desplazand zando o el punto punto central central de la alineac alineación. ión. De esta esta forma forma se obtienen datos en un área determinada para un espesor constante del terreno. La amplitud de los rangos de la resistividad aparente para un determinado terreno, da lugar a que exista solape entre los rangos de diferentes tipos de terreno. Esto hace muy difícil la identificac identificación ión de un determinado determinado suelo o roca, y la profundidad profundidad de su localización. Además, hay una pobre correlación entre la resistividad y las condiciones mecánicas de un terreno. Por lo tanto, tienen una menor aplicación en la ingeniería ingeniería civil que los métodos sísmicos de refracción, aunque pueden servir para detectar la profundidad del nivel freático, freático, apoyándose siempre en los resultados de prospecciones como sondeos o calicatas. calicatas. Donde sí tienen una utilización interesante es en la determinación de cavernas en zonas cársticas, cársticas, dada la clara diferencia diferencia de resistividad resistividad existente existente entre un terreno y el aire, aire, siend siendo o esta esta últi última ma práct práctic icam amen ente te infinita. infinita. En cual cualqu quie ierr caso caso,, la interpretación de los resultados no es fácil, puesto que el resultado proporciona el valo valorr medi medio o de la resi resist stiv ivida idad d a trav través és de una una dete determ rmin inad ada a tray trayect ectori oria, a, que que engloba al terreno sano y al vacío en las cuevas cársticas. Pero, por otra parte, las cuevas o galerías existentes pueden estar parcial o totalmente rellenas de agua, y como el agua, al contrario que el aire, es un gran conductor eléctrico, el resultado obtenido al atravesar una caverna puede no ser un aumento drástico de la resistividad, sino su reducción. Otra aplicación de este método consiste en definir si un suelo es adecuado para albergar tuberías de fundición como las realizadas en abastecimientos de agua. Si su resistividad es baja, posibilita que las corrientes parásitas existentes en el terreno terreno (zonas (zonas cercana cercanass a vías vías de ferroc ferrocarri arril,l, transfo transforma rmadore dores, s, subest subestacio aciones nes eléctricas) puedan afectar a estas tuberías provocando y acelerando su corrosión. Por tant tanto, o, en el inform informe e geot geotécn écnic ico o de proye proyect cto o debe deberá rá cont contem empl plars arse e esta esta posibilidad, obteniendo la resistividad de los terrenos atravesados por la traza de la conducción, para en su caso, plantear un sistema de protección.
Registros
eléctricos
convencionales
En los primeros 25 años del uso de registros de pozos, los únicos registros de resist resistiv ivida idad d dispon disponib ible less fueron fueron los sondeo sondeoss eléctr eléctrico icoss conve convenci nciona onales les.. Se llevaron a cabo miles de ellos cada año por todo el mundo. Desde entonces, se han desarrollado método métodoss de medición medición de resistividad resistividad más sofisticados a fin de medir la resistividad de la zona lavada, Rxo, y la resistividad real de la zona virgen, Rt. 33
El regist registro ro eléctr eléctrico ico conve convenci nciona onall consis consiste te en medi medirr la resist resistivi ivida dad d de la formación, formación, ofreciendo de esta manera una herramienta muy importante para el geólogo, geólogo, geofísico geofísico,, petrofís petrofísico, ico, ingenie ingeniero ro de petróle petróleo o y perforad perforador, or, ya que permite identificar zonas prospectivas y otras. Por
lo
general,
el
perfil
eléctrico
contiene
cuatro
curvas:
Normal Corta (SN) de 16”, esta mide la resistividad resistividad de la zona lavada (Rxo), es
decir la zona que fue invadida por el filtrado de lodo. Normal Larga (NL) de 64”, ésta mide la resistividad la resistividad en la zona
virgen (Rt). Lateral de (18 ’- 8”), es utilizada para medir la resistividad verdadera de la
formación cuando no es posible obtener un valor preciso de la curva normal larga. Potencial espontáneo (SP), es un registro de la diferencia de potencial entre el
potencial eléctrico de un electrodo móvil en el pozo y el potencial eléctrico de electrodo fijo en la superficie en función de la profundidad. Enfrente de lutitas, la curva de SP por lo general, define una línea más o menos recta en el registro, que se llama línea base de lutitas. Enfr Enfren ente te de form formac acio ione ness perm permea eabl bles es,, la líne línea a mues muestr tra a defl deflex exio ione ness con con respecto a la línea base de lutitas; en las capas gruesas estas deflexiones tienden a alcanzar una deflexión esencialmente constante, definiendo así una línea de arenas. Ésta curva de potencial espontáneo es muy útil, ya que permite detectar capas perme permeabl ables, es, correl correlaci ación ón de capas, capas, deter determin minar ar la resist resistiv ivid idad ad del del agua agua de formación y una estimación aproximada del contenido de arcillas.
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Principio de funcionamiento de los perfiles eléctricos Se introducen corrientes en la formación, por medio de electrodos de corriente y se miden miden los los volta voltajes jes entre entre los los electr electrod odos os de medic medició ión. n. Estos Estos volta voltaje jess proporcionan la resistividad de cada dispositivo. Se deben utilizar lodos conductivos a base de agua o lodos de emulsión de petróleo. En general, cuanto mayor sea el espaciamiento entre los electrodos, mayor es la investigación dentro de la formación. Así, la curva lateral de 18 pies 8 pulgadas, tiene mayor profundidad de investigación y la normal corta de 16”, las más somera. 35
eiit mi nombre es: SERGIO OMAR FRANCISCO BARRIENTOS 07071490 Mmmm aii me mandas l k kiieras k aga ok porfiis zaludos y grax!!!,
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