Teoria Electromagnetica

Congruo lnveltigación

Revista Mexicana de F{sica 33 No. 9(1987} 498-466

Teoría electromagnética en la exploración del subsuelo y un ejemplo de su aplicación en México
R. Fernández, M. Martínez y J.M. Romo
Departamento de Geofísica de Exploraci6n, Centro de Investigaci6n Científica y de Educaci6n Superior de Ensenada, Av. Espinoza No. 849, 22890 Ensenada, B.C.
(recibido el 6 de abril de1987; aceptado el 6 de abril de 1987)

Resumen. Las variaciones en los campos electromagnéticos originados en la ionosfera o magnetosfera son medidos en la superficie terrestre con el fin de inferir la impedancia característica en función de la profundidad. Conceptos simples de teoría electromagnética, análisis de series de tiempo y teoría de sistemas lineales se han coalesado para formar unmétodo de exploración, denominado Umétodo magnetotelúrico", mediante el cual es posible determinar la estructura geoeléctrica de la Tierra a grandes profundidades. En este trabajo presentamos un análisis teórico del método magnetotelúrico, así como una descripción del equipo desarrollado en el CICESE, junto con un ejemplo de un estudio llevado a cabo en el Norte de Baja California, México. Abstract.The electromagnetic field variations, originated in the ionosphere or magnetosphere are measured on the surface of the earth in order to estimate its characteristic impedance as a function of depth. Basic concepts from electromagnetic theory, time series analysis and liner systems coalesced into a practical geophysical tool denominated Umagnetotelluric method" 1 with which it is possible todetermine the earth's geoelectric structure at great depths. In this work we present a theoretical analysis behind the magnetotel1uric method, with a description of the equipment developed at CICESE together with an example of a magnetotelluric survey conduded in the Northern section of Baja California, México. PACS: 91.25.Qi; 91.25.-r

Teoría electromagnética

en la exploraci6n del subsuelo. . .439

1. Introducción Los métodos electromagnéticos utilizados en geofísica de exploración tienen como objetivo principal el cuantificar las variaciones en conductividad eléctrica de la tierra en función de la profundidad. Avances recientes en la teoría así como en la instrumentación, han permitido utilizar estos métodos en la exploración de zonas geotérmicas, de hidrocarburos, mantos acuíferos yzonas de alta mineralización caracterizadas éstas por presentar cambios anómalos en la conductividad eléctrica. El método magnetotelúrico conjunta conceptos básicos de teoría electromagnética, análisis de series de tiempo y teoría de sistemas lineales para formar una herramienta sumamente útil en geofísica de exploración [1-51. Intituitivamente podríamos hacer una descripción del método comosigue: Un campo electromagnético proveniente de fuentes naturales en la ionosfera terrestre se verá profundamente afectado al llegar a la interfase aire-tierra. Los campos secundarios debidos a corrientes inducidas en la tierra (un conductor) tienden a oponerse a los campos primarios, atenuándolos al penetrar éstos. Frecuencias bajas penetran a grandes profundidades mientras que, frecuencias altas,digamos 1000 Hz, penetran únicamente a profundidades someras. Más aún, las corrientes secundarias inducidas en la tierra y por consecuencia el campo eléctrico medido en la superficie, dependen de la conductividad de la tierra. Es más, el campo eléctrico en la superficie depende de la conductividad promedio existente desde la superficie a la profundidad de penetración a la frecuencia de oscilacióndel campo en consideración. Es precisamente esta propiedad la que nos permite, mediante mediciones del campo eléctrico en función de la frecuencia (para un campo magnético o campo inductor conocido), obtener estimaciones de la conductividad eléctrica en función de la profundidad. En la primera parte de este trabajo analizamos conceptos básicos de teoría electromagnética aplicados a un modelo de...