Geofisica

CONCEPTOS BÁSICOS DE EXPLORACIÓN GEOFÍSICA

Gonzalo Yáñez C. Agosto 2010 MODIFICADO DE: The Berkeley Course in Applied Geophysics, Morrison et al., http://appliedgeophysics.lbl.gov/

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Introducción

Este curso tiene por objeto mostrar los métodos geofísicos usados para mapear la distribución de las propiedades físicas bajo la superficie de la tierra. Estos métodos son utilizados porlos geólogos, hidrogeólogos, ingenieros de suelos, geotécnicos, y de reservorios, para identificar las características del subsuelo o para medir las propiedades físicas de este, que tengan importancia económica o bien ingenieril. La Geofísica, en el sentido amplio, es el estudio de los procesos físicos al interior de la tierra y el mapeo de su constitución a gran escala. Hay muchas coincidenciasentre la geofísica clásica y la geofísica aplicada, probablemente la gran diferencia es la orientación hacia objetivos económicos la que distingue a esta última. Las propiedades físicas mapeadas por los métodos de la geofísica aplicada están por lo general indirectamente relacionadas con las propiedades de interés para el geólogo o ingeniero de subsuelo. En la exploración de minerales, el tipo deroca y la composición mineral es el objetivo, en exploración petrolera, porosidad, permeabilidad, y saturación de petróleo son los principales parámetros de interés, y para el ingeniero geotécnico, el contenido de agua y arcilla, y las propiedades mecánicas son generalmente los parámetros requeridos. En contraste, las propiedades físicas que pueden ser mapeados con geofísica aplicada son ladensidad, susceptibilidad magnética, la conductividad eléctrica y permitividad dieléctrica, la velocidad sísmica, y la radiación gamma. La velocidad sísmica es la velocidad de una onda de presión que se propaga en un sólido. Si bien es una "propiedad" medible del subsuelo, depende en definitiva de otras propiedades más fundamentales, módulos de elasticidad y densidad. Las propiedades medidas, en general,están relacionadas con las propiedades deseadas pero estas relaciones no son únicas. El problema básico es que una propiedad medida, por ejemplo la densidad, depende de varias propiedades de la roca. La densidad depende de la porosidad, la densidad mineral de grano y saturación de fluidos, ninguno de estos pueden extraerse de forma individual de la medición de la densidad. Solo escapa a esta reglageneral la medición de la radiación gamma que directamente entrega el contenido de elementos radioactivos de Th, K, y U presente en las rocas aflorantes. Un aspecto fundamental de la geofísica aplicada es que una interpretación útil de los datos de campo requiere información adicional geológicos o geofísicos o supuestos realistas acerca de la geológica del área de estudio. Un subconjuntoimportante de los objetivos de la geofísica aplicada es la detección y localización de rasgos/objetos enterrados que tienen un fuerte contraste en la propiedad física relativa a su entorno. En este caso el contraste en la propiedad física medida es el objetivo del levantamiento y la interpretación en términos de las propiedades específicas de las rocas no es del todo fundamental.

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Propiedadesfísicas de los materiales terrestres

Antes de introducir los métodos de la geofísica aplicada, realizaremos una breve revisión de las propiedades físicas de los materiales terrestres que pueden ser directa o indirectamente mapeados, lo cual ilustrará el porqué estos métodos son importantes para una amplia gama de estudios de la sub superficie. El rango de valores para las propiedades físicas quepueden ser medidas con los métodos geofísicos son mostrados esquemáticamente en Figura 1. En algunos casos el rango es enorme. La conductividad eléctrica de los materiales terrestres puede ser tan baja como 10-5 para rocas ígneas, y tan alta como 104 para el grafito. La densidad por otra parte tiene un rango relativamente estrecho, de 1 a menos de 10. Estos rangos son importantes para determinar...