3.
Gravimetría
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3.1 Introducción
La gravimetría es un método muy importante
en la búsqueda de depósitos minerales. Este método aproveche las
diferencias de la gravedad en distintos sectores. La gravitación
es la aceleración (m/s2)de un objeto qué esta cayendo
a la superficie. La gravitación normal (promedia) en la tierra es
9,80665 m/s2 . Grandes cuerpos mineralizados pueden aumentar
la gravitación en una región determinada porque rocas de mayor densidad
aumentan la aceleración.
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 la aceleración
a un objeto:
El objeto quiere bajar.
La manzana en la mano tiene un peso porque quiere caer hacia al
piso, solo la fuerza del brazo y de la mano no lo permite. El peso
de la manzana que siente la persona realmente es la atracción de
la manzana hacía la tierra.
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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El método gravimétrico hace uso de campos
de potencial natural igual al método magnético y a algunos métodos eléctricos.
El campo de potencial natural observado se compone de los contribuyentes
de las formaciones geológicas, que construyen la corteza terrestre hasta
cierta profundidad determinada por el alcance del método gravimétrico (o
magnético respectivamente). Generalmente no se puede distinguir las contribuciones
a este campo proveniente de una formación o una estructura geológica de
aquellas de las otras formaciones o estructuras geológicas por el método
gravimétrico, solo en casos especiales se puede lograr una separación de
los efectos causados por una formación o estructura geológica individual.
Se realiza mediciones relativas o es decir se mide las variaciones laterales
de la atracción gravitatoria de un lugar al otro puesto que en estas mediciones
se pueden lograr una precisión satisfactoria más fácilmente en comparación
con las mediciones del campo gravitatorio absoluto. Los datos reducidos
apropiadamente entregan las variaciones en la gravedad, que solo dependen
de variaciones laterales en la densidad del material ubicado en la vecindad
de la estación de observación.
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Apuntes Geología
General
Contenido
Índice de términos
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Capitulo 1
Introducción
El Universo
Sistema Solar - La Tierra
La Tierra
La Tierra: La corteza
Geofísica
Métodos geofísicos
Terremotos
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Contenido
I. Introducción
►
1. Universo - La Tierra
2. Mineralogía
3. Ciclo geológico
4. magmático
5. sedimentario
6. metamórfico
7. Deriva Continental
8.
Geología Histórica
9. Geología Regional
10. Estratigrafía -
perfil y mapa
11. Geología Estructural
12. La
Atmósfera
13.
Geología económica
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3. 2. 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, que potencialmente albergan
petróleo. Luego se buscaron estructuras anticlinales con este método. El
fin del siglo 19 el húngaro Roland von EÖTVÖS desarrolló la balanza de torsión
llamada según él, que mide las distorsiones del campo gravitatorio causadas
de cuerpos de densidades anómalas enterrados en el subsuelo como de
domos de sal o cuerpos de cromita por ejemplo. En 1915 y 1916 se emplearon
la balanza de torsión de EÖTVÖS en el levantamiento de la estructura de
un campo petrolífero ubicado en Egbell en la Checoslovaquia antigua. En
1917 SCHWEIDAR levantó un domo de sal ya conocido ubicado cerca de Hanigsen
en Alemania por medio de una balanza de torsión y la estructura deducida
y predicha a partir de esos estudios fue confirmada luego por sondeos.
3. 3. Principio
Si cualquier cuerpo inicialmente estando
en reposo cae sin ser estorbado después un segundo tendrá una velocidad
de 9,80m/s en la dirección 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/s2.
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 consiguiente la atracción
gravitatoria en cualquier lugar de la superficie 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/s2
= 1 Gal (nombrado según Galileo) y 0,001cm/s2 = 1mgal = 10gu
(unidades de gravedad).
3.4 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 anomalía de Bouguer se obtiene aplicando todas las
correcciones mencionadas.
3.5 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.
a) Calibración
b) Reducción para la deriva del gravímetro
c) Reducción
de la influencia de las mareas
d) Corrección para la latitud
e) Corrección para la altura
f) Corrección topográfica
g) Corrección por la losa de Bouguer
(más
informaciones: Apuntes Exploraciones Mineras)
3.6 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. 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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4. Magnetometría
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La magnetometría es como la gravimetría
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, cuales podrían
ser producto de un yacimiento.
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4.1 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 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. El campo geomagnético no es constante sino sufre 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.
4.2 Aplicación
El método
magnético es el método geofísico de prospección más antiguo aplicable en
la prospección petrolífera, en las exploraciones mineras y de artefactos
arqueológicos.
En la prospección petrolífera el método magnético entrega
informaciones acerca de la profundidad de las rocas pertenecientes al basamento.
A partir de estos conocimientos se puede localizar y definir la extensión
de las cuencas sedimentarias ubicadas encima del basamento, que posiblemente
contienen 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.
Además el
método magnético se puede emplear en la búsqueda de agua subterránea.
4.3 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 en los años 1914 y 1915 .El llamativo variómetro del tipo
Schmidt mide variaciones de la intensidad vertical del campo magnético con
una exactitud de 1g, que es la dimensión de las variaciones locales de la
intensidad magnética.
El 'flux-gate-magnetometer' se basa en el principio
de la inducción 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 nuclear y mide la intensidad
total absoluta del campo magnético a tiempos 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.
4.4 Realización de mediciones magnéticas
en el campo y correcciones necesarias para las mediciones magnéticas
Aplicando el método magnético en la prospección minera se quiere delinear
variaciones del campo geomagnético o es decir anomalías magnéticas 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 mediciones relativas, cuya precisión es más alta en comparación
a las mediciones absolutas. El campo geomagnético sufre variaciones con
respecto al tiempo y a su forma como la variación diurna por ejemplo. Estas
variaciones, que no están 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 variación diurna se corrige repitiendo
la medición de la variación 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 valor de corrección correspondiente
a cada medición en una estación de observación. Los valores reducidos se
presentan en perfiles y/o mapas.
5. Geoelectricidad
5.1 Geoeléctrica
Los métodos geoeléctricos se basan en la conductividad o la resistividad
eléctrica de las rocas, las cuales son propiedades materiales. Por ejemplo
los sulfuros son de alta conductividad/baja resistividad eléctrica, las
micas son de conductividad muy baja y las rocas porosas saturadas con agua
son de alta conductividad.
Las mediciones se realizan con configuraciones
de electrodos. En los métodos activos como en la polarización inducida se
generan una corriente eléctrica y se detecta la repuesta de las rocas a
esta corriente penetrante por medio de otros electrodos.
Su alcance
con respecto a la profundidad depende de la longitud de la configuración.
Los métodos eléctricos son útiles para determinar la potencia de estratos
de una secuencia de rocas sedimentarias +/- horizontales. Se los aplican
en la búsqueda de acuíferos o es decir de estratos, que llevan agua subterránea,
en la búsqueda de depósitos de sulfuros. En las empresas eléctricas por
ejemplo por el método eléctrico se localizan los lugares de baja y de alta
conductividad eléctrica para evitar pérdidas de electricidad durante la
transferencia de energía.
5. 2. Diagrafía geofísica
(Geophysical
logging o diagrafía geofísica)
En una diagrafía se compila todos los
datos levantados en un pozo, es decir a lo largo de un corte vertical por
el subsuelo. En una diagrafía geológica se compila las propiedades geológicas,
mineralógicas y estructurales de los distintos estratos como el tamaño de
grano, la distribución del tamaño de grano, la textura y la fábrica de las
rocas, su contenido en minerales, su contenido en fósiles, su estilo de
deformación.
En una diagrafía geotécnica se compila las propiedades
mecánicas de las rocas de un pozo como por ejemplo su grado de resistencia,
la tensión de cizallamiento y la cantidad de fracturas por unidad de volumen.
En general una diagrafía geofísica incluye mediciones nucleares, de
potencial propio y sísmicas. Las técnicas aplicadas en sondeos se desarrollaron
independientemente de los métodos geofísicos empleados en la superficie,
pero a partir de los sondeos realizados en la exploración petrolífera, donde
los métodos geofísicos contribuyen a la correlación estratigráfica y al
levantamiento geológico. La diagrafía geofísica comúnmente entrega datos
múltiples sacados mediante un único proceso de medición. Estos datos incluyen
informaciones litológicas, estratigráficas y estructurales, indicadores
de la mineralogía y de la concentración de las menas y indicadores para
la exploración geofísica a partir de la superficie. Los métodos geofísicos
aplicados en el ejemplo son los siguientes:
'Natural gamma ray
log' o diagrafía de rayos naturales de gamma: La zona de pelita
oscura da una repuesta alta, las zonas de caliza y de carbón dan repuestas
débiles.
'Gamma gamma log' o diagrafía de densidad detecta
la retrodispersión o retrodifusión (backscattered rays) de rayos gamma emitidos
por una sonda en el pozo: La caliza y la pelita son rocas relativamente
densas, el carbón es de densidad relativamente pequeña.
'Sonic
log' o diagrafía sonora (de velocidad acústica) demuestra el contraste
entre los estratos más elásticos como la caliza y los estratos menos elásticos
como la pelita y el carbón en el ejemplo.
'Neutron log'
o diagrafía de neutrones emplea una fuente, que emite neutrones y un detector
correspondiente: Se presenta las diferencias en el contenido en agua, en
este caso carbón tiene un índice hidrógeno alto, caliza un índice de hidrógeno
bajo.
'Laterolog' es una técnica registrada, introducida
por el servicio de SCHLUMBERGER. Se detecta las diferencias en la resistividad
(o la conductividad) de los estratos: En el ejemplo la caliza y el carbón
tienen una conductividad baja, la pelita es de conductividad alta.
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