SISTEMA DE PROSPECCIÓN GEOFÍSICA “MÉTODO MAGNÉTICO” Prospección geofísica: Son un conjunto de operaciones e investigaciones cualitativas que aprovechan las propiedades físicas de la corteza terrestre, estos procesos son determinados en forma indirecta, de manera rápida, con bajos costos y que requieren de interpretaciones para determinar los resultados. Geofísica: Etimológicamente proviene de la palabra geo: tierra y fisikos: físico, entonces podemos decir que estudia la composición de la tierra y su dinámica, sobre la base de medidas de campos físicos que normalmente se realizan desde la superficie o el aire. Grupos de la geofísica: Activos: Introducen una alteración en el terreno y miden su respuesta: Polarización inducida, Eléctricos, Electromagnéticos, Sísmicos, Georradar, etc. Pasivos: Miden la variación de alguna propiedad natural del terreno: Gravimetría, Potencial espontáneo, Magnetometría, Radiometría, etc. En general los métodos activos, si son aplicables, permiten determinaciones más precisas. Las técnicas utilizadas son muy variadas, están en continuo desarrollo y necesitan de especialistas para su aplicación e interpretación. Métodos geofísicos más comunes:
Magnético Eléctrico Electromagnético Sísmico Gravimétrico
MÉTODO MAGNÉTICO: Es uno de los métodos más antiguos de prospección geofísica, que aprovecha la propiedad geomagnética, como es la susceptibilidad y/o imantación magnética en la superficie terrestre (anomalías). Contexto histórico del método magnético: La ciencia del magnetismo inició en el año 1600. En este año el inglés William Gilbert nacido en 1544 (fallecido en 1603) publicó el libro “De Magnete”, que es una recopilación de todos los conocimientos ya existentes en el siglo 16 acerca del magnetismo. En esta publicación Gilbert estableció el concepto de un campo geomagnético general con una orientación definida en cada lugar de la superficie terrestre. A fines del siglo 16 la observación de anomalías locales en la orientación del campo geomagnético fue conocida y empleada en la prospección de minerales férricos. En 1870 Thalen y Tiberg construyeron un magnetómetro para determinaciones relativas, rápidas y exactas de las intensidades horizontal y vertical de la declinación por medio de los métodos del seno y de la tangente.
El método magnético se empleó en gran escala en el estudio de estructuras geológicas, cuando en 1914 y 1915 Adolf Schmidt construyó la balanza de precisión vertical, también llamada variómetro del tipo Schmidt. Desde 1902 Adolf Schmidt, nacido 1860 en Breslau y fallecido 1944 en Gotha dirigió el observatorio magnético de Potsdam como director. La balanza vertical se constituye de una aguja magnética orientada horizontalmente en la dirección Este Oeste y oscilante sobre cuchillas de ágata o bien de cuarzo. Este variómetro permite la medición del campo vertical y su variación local en dimensiones de la gamma y por lo tanto este instrumento es suficientemente preciso para ser empleado en las exploraciones mineras. La presencia del campo geomagnético es utilizada por la geofísica para detectar la presencia (o ausencia) de elementos ferromagnéticos en el subsuelo, también podríamos decir que se basa en evaluar la desigual distribución de fuerzas magnéticas dentro de la corteza terrestre. A escala microscópica, los momentos magnéticos de los minerales magnéticos que se encuentran en objetos metálicos, suelos, sedimentos y rocas se alinean en la dirección del campo geomagnético, produciendo un momento magnético macroscópico neto que se observa como una magnetización inducida. Como en la mayoría de los casos, la magnetización inducida es proporcional a la susceptibilidad magnética macroscópica del cuerpo, propiedad que puede ser medida por los magnetómetros, es así que la ciencia que estudia las propiedades magnéticas es la magnetometría. Condiciones que se tiene que reunir para la aplicación geofísica: Para poder aplicar un método geofísico en una prospección, es necesario que se presente dos condiciones importantes: Que existan contrastes significativos, anomalías que se pueden detectar y medir.
Que estos contrastes se puedan correlacionar con la geología del subsuelo.
MAGNETOMETRIA: La magnetometría es un método geofísico relativamente simple en su aplicación. El campo magnético de la tierra afecta también 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, cuáles podrían ser producto de un yacimiento. Nota: A escala microscópica, los momentos magnéticos de los minerales magnéticos que se encuentran en objetos metálicos, suelos, sedimentos y rocas se alinean en la dirección del campo geomagnético, produciendo un momento magnético macroscópico neto que se observa como una magnetización inducida. Como en la mayoría de los casos, la magnetización inducida es
proporcional a la susceptibilidad magnética macroscópica del cuerpo, propiedad que puede ser medida por los magnetómetros. Características del método magnético:
Se basa en la medida de las variaciones del campo magnético terrestre. Está relacionado con el movimiento de rotación de la Tierra alrededor de su eje N-S. Está producido por el núcleo que se comporta como una geo dinamo. Los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con los geográficos. La distancia a la cual se encuentran dichos polos se denomina declinación magnética. Para su estudio se usa el magnetómetro.
Ventajas del método magnético: 1. Es un método pasivo que permite la medición de las propiedades magnéticas en cualquiera condición geológica. 2. Puede ser aplicado en plataformas aéreas, marinas y superficiales. 3. Grandes avances en la teoría de campos magnéticos potenciales, tecnologías avanzadas, algoritmos de interpretación y visualización más las facilidades de adquisición, permiten que datos magnéticos sean usados en la ayuda a la solución de problemas de prospección y exploración. 4. El grado de desarrollo que ha sufrido permite la aplicación en la minería, petróleo, geotecnia, medio ambiente, geología, civil, arqueología, otros. 5. Es un método que desde la parte: técnica es simple, veloz e interpretativo, económica es barato, medio ambiente no altera, social a veces requiere permisos del dueño del terreno. Aplicaciones del método magnético: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Mapeo geológico de unidades que muestran contrastes de susceptibilidad. Mapeo estructural (fallas, fracturas, etc.) e identificación de riesgos geológicos. Detección de profundidad del substrato y del basamento. Detección de minerales de hierro, o asociados a estos, y/o elementos magnéticos (magnetita, pirrotita), como Cromita, Manganeso y Sulfuros. Exploración de depósitos asociados a la topografía del basamento (conglomerados ricos en U, estrados ricos en Pb-Zn). Localización y caracterización de Kimberlitas. Caracterización de depósitos tipo “Placeres” y otros minerales con características magnéticas, tipo Asbesto. Delineamientos del perímetro de áreas de rellenos sanitarios / desechos. Detección de objetos metálicos enterrados (tuberías, barriles, tanques....).
Aplicaciones del método magnético a las prospecciones y exploraciones:
Exploración magnética para menas de Fe Exploración magnética para otros minerales Exploración magnética para hidrocarburos Exploración magnética para fuentes termales.
Limitaciones del método magnético Una limitación de este método es por ejemplo en una prospección de minerales de hierro que presenta el problema de que el magnetómetro solamente responde a la magnetita, pero no a las hematitas puras, dado a que estos últimos no presentan magnetismo.
Susceptibilidad magnética: Susceptibilidad magnética del latín Susceptibilis: receptivo a una constante de proporcionalidad adimensional que indica el grado de magnetización de un material influenciado por un campo magnético. Un parámetro al que está directamente relacionado es al de la permeabilidad, la cual expresa la magnetización total por unidad de volumen: Entonces la susceptibilidad magnética de una sustancia o cuerpo rocoso es la medida en la que puede ser magnetizada por inducción del campo geomagnético terrestre. Tipo de roca
Promedio de % de volumen en magnetita
kappa x 106 Promedio de % de volumen en ilmenita
kappa x 106
Pórfidos de cuarzo
0,82
2500
0,3
410
Riolitas
1,00
3000
0,45
610
Granitos
0,90
2700
0,7
1000
Sienitas traquíticas
2,04
6100
0,7
1000
Nefelitas eruptivas
1,51
4530
1,24
1700
Nefelitas abisales 2,71
8100
0,85
1100
Piroxenitas
3,51
10500
0,40
5400
Gabros
2,40
7200
1,76
2400
Latitas monzoníticas
3,58
10700
1,60
2200
9800
1,94
2600
Rocas con leucita 3,27 Diorita dacítica de cuarzo
3,48
10400
1,94
2600
Andesita
4,50
13500
1,16
1600
Dioritas
3,45
10400
2,44
4200
Peridotitas
4,60
13800
1,31
1800
Basaltos
4,76
14300
1,91
2600
Diabasas
4,35
13100
2,70
3600
Comportamientos de los diferentes materiales Los Materiales Diamagnéticos: Están caracterizados por susceptibilidades magnéticas negativas, lo que significa, que la imantación inducida en ellos está orientada en sentido opuesta con respecto al campo externo aplicado. Materiales diamagnéticos son entre otros las sales, la anhidrita, cuarzo, feldespato y grafito.
Los Materiales Paramagnéticos: Son ligeramente magnéticos, caracterizados por susceptibilidades magnéticas pequeñas positivas. Minerales paramagnéticos son olivino, piroxeno, anfibol, granate y biotita.
Los Materiales Ferromagnéticos: Tienen susceptibilidades positivas y relativamente altas. Los minerales característicos son hierro, cobalto y níquel. Equipos empleados por el método magnético: Magnetómetros: Se llaman magnetómetros a los dispositivos que sirven para cuantificar en fuerza o dirección la señal magnética de una muestra.
El magnetómetro se ha utilizado ventajosamente para detectar estructuras, fallas e intrusiones. Marcas de magnetómetros: GSMP-30: GSMP-30 de GEM Systems es un magnetómetro y gradiometro de alta sensibilidad, proporcionando exactitud absoluta y sensibilidad incomparable, además con errores de orientación cercana a cero. El GSMP-30 funciona en principios similares a otros magnetómetros del vapor de álcali tales como el magnetómetro del cesio, pero beneficia de las características nucleares únicas del potasio. Mientras que son las líneas espectrales del cesio están juntas, las líneas del potasio están separadas ofreciendo superior sensibilidad y exactitud absoluta.
Ventajas del GSMP-30 • Insensibilidad a la orientación - virtual mente cero errores de orientación resultado de las propiedades nucleares del potasio no induce ruido en las señales magnéticas o magnéticas de gradiente como resultado una muy alta sensibilidad se puede tener en ambientes dinámicos o estáticos.
• Sensibilidad - resultados potenciales sensibilidad inherente de las características nucleares del potasio. Las líneas espectrales del potasio están separadas proporcionando la sensibilidades que es las más altas entre todos los magnetómetros ópticamente bombeados. • Exactitud absoluta - - la exactitud absoluta incomparable de GSMP-30 (una variación solamente de ± 0,1 nT entre cualquier sensor GSMP-30) hace este sensor la mejor opción para todas las instalaciones del gradiometro. • Ningunas calibración regular, los sensores del GSMP-30 no requieren la calibración periódica como la posición relativa de la bobina de la despolarización del RF y el eje óptico, no afecta el funcionamiento.
Aplicaciones La estabilidad a largo plazo, la alta sensibilidad y la respuesta rápida al cambio del campo magnético hacen el GSMP-30 ideal para una amplia variedad de aplicaciones, por ejemplo: • Localización de artillería ferrosa - para la detección de artillería y de las minas por métodos portables. • Portable para muestreo magnético y magnético gradiente - para las búsquedas arqueológicas, aplicaciones de ingeniería para la detección de tambores enterrados que contienen desechos peligrosos y la exploración petrolífera y de minerales. . • Estación magnética base - para observar actividad y disturbios magnéticos diurnales. • Monitoreo a largo plazo en los observatorios magnéticos, las predicciones de temblores, la supervisión de las actividades volcánicas etc. G.859.Magnetometro: Este nuevo sistema de magnetómetro de vapor de cesio de bajo costo ofrece a las empresas de Minería/Petroleo/Gas la mejor herramienta disponible para estudios de campo magnético total. Incorpora toda la confiabilidad y rendimiento probados en un paquete de estudios ligero con GPS NovatelTM GPS, WAAS/EGNOS integrado. Un sistema de cartografía magnética Profesional Para Minerales, Petróleo y encuestas geológicas Excelente rendimiento: de bajo ruido / Alta sensibilidad, mejores en la industria 0.008nT / Hz RMS - y el mundo operación amplia Muy rápido - Ingresar mag y GPS de hasta 5 muestras por segundo para grandes estudios de la zona económica en alto densidad de la muestra GPS integrado / mochila - Incluye no magnético mochila y Novatel ™ WAAS / EGNOS GPS Interferencia Baja AC Field - El mejor de la industria para ruido rechazar Red de la línea de alimentación de CA (50/60 Hz) Fácil de usar - Instalación sencilla y rápida mapa en el campo generación con software libre MagMap2000 ™ Confiabilidad - Nuestros sensores Cesio nunca necesitan calibración o reajuste de fábrica. diseñado para robustez y fiabilidad extrema. G.822 Mobile Cesium:
El modelo G-882 de cesio-vapor magnetómetro marino proporciona el mismo alto rendimiento como nuestro aire instrumentos entrega de resultados de alta resolución en todo tipos de aplicaciones topográficas. El G-882 es un bajo costo, sistema compacto diseñado para estudios profesionales en agua superficial o profunda. Salida digital del magnetómetro
G-882 se puede grabar con cualquier registrador de datos en serie, pero su potencial es obtenida cuando se utiliza con nuestro software MagLog Lite ™ para registrar, visualizar e imprimir la medición GPSpositioned resultados. El precio, el rendimiento y la fiabilidad de la G-882 lo hacen el mejor valor de cualquier magnetómetro marino disponibles en la actualidad. Flux-Gate Magnetometer: Este magnetómetro mide la variación de la intensidad vertical V de un campo magnético y se lo orienta horizontalmente. Algunos magnetómetros del tipo 'flux-gate' alcanzan una precisión entre 0,5 a 1,0gamma. El flux-gate magnetometer fue el primero magnetómetro, que se utilizaron para mediciones magnéticas desde el aire (fixed wing aircraft), en la guerra en particular para hallar submarinos. G.858 MagMapper:
El G-858 MagMapper es una alta sensibilidad, fastsampling Caminar magnetómetro. Su consola incluye un interfaz gráfica que hace que el diseño de encuestas y datos revisar simple y eficiente. El G-858 ofrece diversos modos de operación para permitir al usuario diseñar una costumbre rejilla encuesta para sus necesidades particulares. El operador También tiene la posibilidad de ver su posición en la parrilla y el perfil actual de datos durante la encuesta. Visualización resolución, alertas sonoras, frecuencia de muestreo y muchos otros las funciones son a elección del usuario. Adquisición de datos G-858 ofrece, ya sea continua o grabación estación discreta. La alta velocidad de muestreo del instrumento en modo continuo permite que el operador para examinar un área a un ritmo rápido caminar. Una amplia zona de búsqueda se puede lograr mediante la adición de un segundo sensor. Adición de un segundo sensor también proporciona la capacidad de medir el gradiente de campo magnético.
Diagramas que representan efectos magnéticos: Los cuerpos tienen distintas composiciones (basalto y granito), diferentes contenidos en magnetita (basalto de 7% de magnetita y granito de 1,5% de magnetita), diferentes radios (r = 250m y r = 100m) y están situados en distintas profundidades (p = 400m y p = 150m). Los dos diagramas superiores muestran el efecto magnético vertical de cuerpos esféricos de la misma dimensión (r = 250m), situados en la misma profundidad (p = 400m), pero de distintas composiciones y distintos contenidos en magnetita. Tipo de roca
% de magnetita
kappa x 106 en cgs % de magnetita
kappa x 106 en cgs
Basalto
2,3
6900
8,6
26000
Granito
0,2
600
1,9
5700
Las curvas resultantes tienen la forma de una campana (curva de Gauss), el mismo ancho (= distancia entre los flancos) pero diferentes máximos. Al cuerpo basáltico corresponde una curva con un máximo mucho mayor en comparación a la curva generada por el cuerpo granítico. La diferencia en los máximos de las curvas se debe a la susceptibilidad magnética más alta del cuerpo basáltico con un contenido de 7% en magnetita en comparación a aquella del cuerpo granítico, que contiene solo 1,5% de magnetita.
Los próximos dos diagramas muestran, que un cuerpo situado en alta profundidad con respecto a la superficie terrestre produce un efecto magnético vertical menos intenso en comparación a un cuerpo de la misma dimensión y composición ubicado en menor profundidad. Diagramas de anomalías:
CONCLUSIONES: 1. La presencia del campo geomagnético es utilizada por la geofísica para detectar la presencia (o ausencia) de elementos ferromagnéticos en el subsuelo, también podríamos decir que se basa en evaluar la desigual distribución de fuerzas magnéticas dentro de la corteza terrestre.
2. La perdida de resolución con la profundidad y la existencia de de pocos minerales con propiedades magneticos limita este metodo. 3. La interpretación no es única, requiere de conocimientos profundos. (exige control geológico) 4. Mapeo de tipo local y regional a detalle. 5. Utilización de plataformas aéreas, marinas y terrestres.
ANEXOS Anexos: n: 01 cuadro de resumen de los metodos geofisicos y su canpo de aplicación:
Anexos: n: 02 materiales y equipos utilizados por el metodo magnetico: terrestre, aereo, marino.
Anexos: n: 03 perfiles magneticos de prospecciones magneticas
Anexo n: 04 comportamiento magnético de algunas rocas y minerales:
Anexo n: 04 susceptibilidad magnético de algunas rocas y minerales:
Anexo n: 05 magnetómetros:
GSMP-30 PORTABLE POTASSIUM Magnetómetro/ Gradiometro:
El magnetómetro portable más sensible
Sensibilidad 0.001 del nT Casi ningún error de orientación La mejor exactitud absoluta Los sensores no requieren la calibración periódica GPS integrado opcional Hasta 10 lecturas por segundo Para aplicaciones ambientales, arqueológicas, vulcanología, la predicción del terremotos, la actividad y disturbios magnéticos diurna les, monitoreo a largo plazo detección de armamento sin explotar. El modo 'Walking' (Portátil) para grabación de datos continua aumenta la eficiencia del muestreo.
G.859.Magnetometro:
Este nuevo sistema de magnetómetro de vapor de cesio de bajo costo ofrece a las empresas de Minería/Petroleo/Gas la mejor herramienta disponible para estudios de campo magnético total. Incorpora toda la confiabilidad y rendimiento probados en un paquete de estudios ligero con GPS NovatelTM GPS, WAAS/EGNOS integrado.
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Este magnetómetro digital puede grabar con cualquier registrador de datos en serie, pero su potencial se obtiene cuando se utiliza con nuestros Lite ™ software MagLog. G.858 MagMapper: G-858 ofrece la adquisición de datos continuos o discretos. La alta frecuencia de muestreo del instrumento en modo continuo permite al operador un área de estudio a una velocidad de paso de hombre.Una zona de búsqueda más amplia puede lograrse mediante la adición de un segundo sensor, este metodo también ofrece la capacidad de medir el gradiente de campo magnético.
