Electromagnetismo

Cátedra de Geofísica Aplicada, U.N.P.S.J.B., Chubut, Argentina. Tema 8 Métodos Electromagnéticos y de Polarización Inducida

Chelotti, L., Acosta, N., Foster, M., 2010.

MÉTODOS ELECTROMAGNÉTICOS

El electromagnetismo (EM) fue abordado cabalmente por el escocés James Maxwell en 1861 (“On Physical Lines of Force”) y desarrollado experimentalmente por el alemán Heinrich Hertz en 1886. Comosabemos, las componentes eléctrica y magnética oscilan en forma ortogonal a la dirección de propagación del campo electromagnético y a su vez lo hacen en planos que son perpendiculares entre sí. Las cuatro ecuaciones vinculadas por Maxwell, todas a partir de integrales de superficie cerrada, son las siguientes: Ley de Maxwell (1861): ]Bds = 0 donde B es el flujo magnético Ley de Gauss (1838): Ley deFaraday - Lenz: (1831-33) Ley de Ampère (1826):
(las líneas de inducción magnética son contínuas, no hay polos aislados) donde D es la Inducción electrostática y q la carga ]Dds = q (las líneas de campo eléctrico pueden ir de una a otra carga) ]Eds = -dB/dt donde E es el campo eléctrico y t el tiempo (un campo magnético variable produce un campo eléctrico) ]Hds = J + dD/dt donde H es el campomagn. y J la densidad de corriente (un campo eléctrico variable genera un campo magnético)

Recordando que D = ε.E y que B = µ.H ½ Maxwell descubrió además que la velocidad de la luz en el vacío está dada por: c = 1 / (εoµo) (recordamos que µo es la permeabilidad magnética y εo la constante dieléctrica, ambas en el vacío) Los métodos prospectivos fueron desarrollados inicialmente por la EscuelaSueca desde la década de 1920 (también por geofísicos rusos y otros) y se basan en establecer un campo electromagnético variable mediante el flujo de una corriente alterna por una bobina o un cable muy largo al que llamaremos transmisor o emisor. El campo generado se llama campo normal o primario. Este campo primario inducirá corrientes eléctricas alternas en cualquier conductor que encuentre en sucamino de propagación: las corrientes de remolino (o eddy currents), también conocidas como de Foucault (porque fue el francés León Foucault quien las comprendió hacia 1850). La intensidad de estas corrientes fundamentalmente dependerá de la resistividad del conductor y de la frecuencia del campo primario, es decir, la intensidad será mayor cuanto menor sea la resistividad y cuanto más alta sea lafrecuencia. 1

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Chelotti, L., Acosta, N., Foster, M., 2010.

Las corrientes inducidas en el conductor tienen una dirección tal que el campo electromagnético secundario que generan se opone al primario. Louis Slichter (USA, 1932) evaluó su prospección. La frecuencia dela corriente alterna primaria se elige de tal manera que el campo electromagnético inducido por la presencia de las corrientes de remolino o eddy en el suelo es insignificante cuando el subsuelo tiene una conductividad normal. Esto lleva a un límite superior cercano a los 5000 ciclos por segundos o Hertz para la frecuencia de operación, aunque en algunos casos se registra con frecuencias de hastaunos 50 KHz e incluso más. En cualquier caso, el campo resultante se mide con un receptor, que consiste en una bobina conectada a un amplificador electrónico sensible. Actualmente los métodos EM se aplican a muy variados objetivos, incluyendo la detección de acuíferos con distintas salinidades en temas hídricos o ambientales. Pero las áreas donde se originaron estos métodos son las que suelenpresentar las mejores condiciones para su aplicación: topografía suave, encape superficial de alta resistividad y roca cristalina no alterada. Si en tal contexto existen mineralizaciones que se presentan como cuerpos tabulares casi verticales con más de un 25% de contenido de sulfuros metálicos, como en el Escudo Fenoscandio donde se comenzaron a aplicar estos métodos, entonces las conductividades...