Magnético – Telúrico

Indice1. Introducción 2. Generalidades del Magnetismo 3. Aplicación de la Geofísica en la Minería y en la Industria del Petróleo 4. Relación de la Geofísica con las demás ciencias y su aplicación en las ciencias de la tierra 5. Terremotos ocurridos a partir de 1980 en América del sur 6. Conclusión 7. Bibliografía

1. Introducción

Desde la antigüedad el hombre siempre se ha interesado por comprender todos los fenómenos que ocurren en la tierra, surgiendo de esta manera muchas ciencias que se han dedicado a su estudio, entre ellas esta la geofísica que se dedica a comprender los fenómenos naturales y no naturales, mediante métodos e instrumentos que miden las ondas sísmicas, el magnetismo terrestre y la fuerza de gravedad.

Desde su inicio la Geofísica ha alcanzado grandes éxitos en la búsqueda de yacimientos efectuando algunos descubrimientos espectaculares de depósitos de minerales, petróleo y gas, y gracias a los avances tecnológicos se han perfeccionado y transformados con el fin de lograr un mejor desarrollo y bienestar de la humanidad. No obstante, los métodos geofísico de prospección petrolífera y minera no siempre son capaces de encontrar directamente los depósitos, por lo que su éxito depende de localizar estructuras geológicas favorables para encontrar yacimientos de gran valor económico.

En general, al aplicar los conocimientos de las prospección geofísica se deben hacer todos los estudios respectivos que aseguren el hallazgo de posibles depósitos, valiéndose para ello de varios métodos geofísicos: magnéticos, gravimetritos, eléctrico, electromagnético, sísmico y el método radiometrico, los cuales se van aplicar dependiendo de ciertas propiedades física de la materia.

2. Generalidades del Magnetismo Terrestre

Los fenómenos magnéticos fueron estudiados por los antiguos griegos, quienes conocían para ese entonces la atracción que un mineral de hierro, al cual llamaron magnetita o piedra imán, podía ejercer sobre el hierro. Esta magnetita era capaz de atraer trozos de hierro y mantenerlos adheridos a ella contra la fuerza gravitatoria. Este fenómeno es conocido con el nombre de magnetismo y la magnetita como imán natural. El termino magnetismo se usó entonces para designar el conjunto de propiedades de las cuales estaban dotados estos cuerpos provenientes de la ciudad en la que fueron descubiertos.

En la década de los 40, el profesor P.M.S. Blackett desarrollo una teoría según la cual un campo magnético es una propiedad de los cuerpos en rotación. Pero esta idea se abandono al fracasar la detección de tal campo y al comprobar que era falsa la predicción de la teoría que señalaba que el campo magnético terrestre debería disminuir con la profundidad de la superficie. Para los años 40 y 50 el profesor W. M. Elsaser en América y Sir Edward Bollord desarrollan una teoría que afirma que quizás el núcleo de la tierra cortaría las líneas de fuerzas y daría lugar a corrientes eléctricas. Estas corrientes bajo ciertas condiciones producen su propio campo magnético, así pues mientras hubiese una fuente de energía en el núcleo del planeta para mantener el hierro en movimiento existía un campo magnético. La teoría anterior, conocida como la Teoría del Dinamo ha logrado un éxito notable y amplia receptividad por la mayoría de los científicos del mundo, siendo la mas aceptada en la actualidad.

• Polo Magnético:

Una simple barra imantada puede utilizarse para explicar el concepto de polo magnéticos. Si se espolvorea limadura de hierro sobre una hoja de papel que se apoya sobre este imán, tienden a alinearse a lo largo de la orientación que designa generalmente la líneas de fuerzas. Cada una de estas líneas va de un punto cercano a uno de los extremos de la barra a otro cercano en el otro extremo, donde estos extremos son denominados polos.

La estructura de las líneas de fuerzas creadas por un imán o por cualquier objeto que genere un campo magnético puede visualizarse utilizando una brújula o limadura de hierro. Los imanes tienden a orientarse siguiendo las líneas de campos magnéticos. Por lo tanto, una brújula, que es un pequeño imán que puede rotar libremente, se orientara en la dirección de las líneas hasta alinearse según el campo magnético terrestre. Marcando la dirección que señala la brújula al colocarla en diferentes puntos alrededor de la fuente del campo magnético puede deducirse el esquema de las líneas de fuerzas.

En el caso de una barra imantada, las líneas de fuerzas salen de un extremo y se curvan para llegar al otro extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles cerrados con una parte del bucle dentro del imán y otra afuera. En los extremos del imán, donde las líneas de fuerzas están más próximas, el campo magnético es más intenso; en los lados del imán, donde las líneas de fuerza están separadas, el campo magnético es débil. Según su forma y su fuerza magnética, los distintos tipo de imán producen diferentes esquemas de líneas de fuerzas.

Un extremo del imán siempre se orientará en la dirección general del polo norte terrestre; cerca de este extremo está el polo norte, o polo positivo de la aguja, el otro extremo es el polo sur o negativo.

Los polos siempre existen en pares, pero en un imán muy largo las líneas de fuerzas cercanas al polo positivo no serán afectada de forma perceptible por la presencia del polo negativo, cada uno de ellos pueden considerarse como un polo aislado. Otra característica observada en los imanes son la atracción y repulsión de los polos observados al acercar dos imanes; donde los polos de un imán se atraen al ser diferentes y tienden a repelerse cuando son polos de signos iguales.

• Fuerza magnética:

Si dos polos, de fuerza P0 y P, respectivamente están separados por la distancia r, la fuerza magnética F entre ambos estará expresada por la relación F= P0·P/m ·r2.

La constante m conocida como la permeabilidad, depende de las propiedades magnéticas del medio en que los polos están situados. La unidad de fuerza de un polo se define en el supuesto de que F es una DINA cuando dos polos unidad están situados a un centímetro de distancia en un medio no magnético tal como el aire.

• Campo Magnético: flujo, inducción

El campo magnético es la región del espacio en la que se manifiestan los fenómenos magnéticos. Estos actúan según unas imaginarias líneas de fuerzas; estas son el camino que sigue la fuerza magnética. Se define flujo magnético que pasa por una superficie dada como el numero de líneas que lo atraviesan. La inducción magnética es el numero de líneas de fuerzas que atraviesan cada unidad de superficie. Entonces si F es el flujo, S es la superficie y B es la inducción magnética, resulta:F = B·S donde la unidad internacional de flujo es el webber, por lo tanto, la de inducción magnética es el webber/metros2, que se llama teslas. La intensidad de campo magnético está relacionada con la inducción magnética a través de una constante que depende del medio y que se llama permeabilidad magnética.

• Magnetismo Terrestre:

La intensidad del Campo Magnético Terrestre (C.M.T.), es una magnitud vectorial en función del tiempo y del lugar (P) de observación, designado simbólicamente en general, con la notación: F(P,t).

La representación grafica del comportamiento del C.M.T. en la superficie de la tierra se efectúa por medio de mapas magnéticos en que están trazadas, para cada elemento geomagnético. En análisis fisicomatemático de las observaciones relativas de las cartas magnéticas generales han probado que el C.M.T. puede considerarse como un campo de dipolo ligeramente excéntrico respecto al centro de la tierra sumado con un débil campo de los cuadripolos.

En relación al origen del C.M.T. se excluye la posibilidad de la magnetización de las rocas constitutivas de la corteza terrestre. Actualmente, las teorías mas convincentes acerca del origen del C.M.T. son las de índole magnetohidrodinámica. Según estas, el C.M.T. estaria engendrado por la corriente interna de la tierra, producida por movimientos convictivos de materia ionizada que imantaría por inducción el núcleo terrestre (de naturaleza metálica).

Las irregularidades del campo terrestre pueden verse claramente al observar los mapas isomagneticos que se utilizan en navegación; muestran sobre el mapa terrestre líneas en la que los elementos magnéticos tienen igual valor, por ejemplo, líneas de igual inclinación, o iguales intensidades horizontales o verticales. Aún más notables son los cambios continuos del C.M.T. con el tiempo, estos cambios son de varios tipos: hay cambios progresivos lentos, que se desarrollan a lo largo de siglos y que por ello se llaman variaciones seculares; hay también un ciclo diario de variación; la variación diurna, con componentes lunares y solares de periocidad; por ultimo existen también variaciones súbita de gran escala, que se conocen con el nombre de tormentas magnéticas.

En un punto cualquiera, el campo magnético puede definirse por su componentes horizontal H y vertical Z, su inclinación I respecto de la horizontal y su declinación D, que es ángulo formado por los nortes magnéticos y geográficos y es igual a 12.5º.

La unidad C.G.S. del campo magnético es el oersted (a veces llamado Gauss) pero en prospección la unidad que se emplea es la gamma (Ã ) que equivale a 105 oersted.

• División del Campo Magnético Terrestre:

La expresión del campo magnético, en las proximidades de una esfera está compuesta de dos series de términos, unos debidos al material magnético dentro de ella, y otros de fuente externa. A cualquier latitud, estos diferentes aportes tienen efectos también diferentes en la componente N-S del campo terrestre que en la componente E-O.

Campo Interno: Por medio de los análisis del campo terrestre se ha deducido que el 94% de él depende, de fuentes internas de la tierra, mediante la aplicación de armónicos esféricos que pueden expresar el campo interno observado como el efecto de una serie de dipolos magnéticos teóricos, cada uno de orientación diferentes, situados en el centro de la tierra.

Campo Externo: Se establece mediante el análisis matemático del campo terrestre que ha demostrado la existencia de otra fuente de magnetismo fuera de la tierra, pero solo podría explicarse a pequeños porcentajes del campo terrestre. Muchas teorías propuestas por investigadores para explicar esta componente externa, proponen un efecto inductivo de corrientes eléctricas que circulan en la ionosfera. Otros no creen en la existencia de este campo exterior y atribuye esta componente del campo terrestre, a defectos de los datos de observación.

Campo No Potencial: Los campos interno y externo pueden ser descritos por expresiones matemáticas deducidas en el supuesto de que cada tipo de campo deriva de un potencial. Algunos autores opinan que cuando se compra la teoría con los datos de observación hay un pequeño residuo de intensidad magnética (aproximadamente el 3%), el cual representa un componente "no potencial"del campo magnético terrestre, que puede ser explicado admitiendo corrientes eléctricas que circulan del interior al exterior de la Tierra y viceversa. El campo magnético en los polos es I=90º (+ en el polo Norte) y Z=0.65 oersted aproximadamente, en el Ecuador es I=0º y H=0.33 oersted aproximadamente.

Anomalías Regionales: Se consideran como anomalías regionales las desviaciones localizadas en el campo magnético terrestre respecto de la distribución que habría en el supuesto de que el campo magnético terrestre fuese originado por un solo imán orientado según el eje magnético. Estas anomalías tienen máximos de orden de 10000 gammas, es decir, la tercera parte de la intensidad del ecuador; donde puede afectar a zonas de dos a tres millones de kilómetros cuadrados.

• Variaciones Temporales del Campo Magnético Terrestre:

La intensidad magnética terrestre cambia su dirección de una forma lenta e irregular. Se puede comprobar dichas variaciones al medir la intensidad en laboratorios magnéticos, donde se observan cambios de pequeños periodo en la magnitud del campo. Estos cambios son debidos a varias causas, y pueden componerse en seculares, diurnos solares, diurnos lunares y tormentas magnéticas.

Variación Secular: Son los cambios que van progresando lentamente durante décadas o siglos. Se observan por pequeñas desviaciones en la declinación, inclinación y en los distintos componentes de la intensidad; la intensidad del cambio varia con el tiempo. Estas variaciones seculares se pueden observar en mapas isopóicos. Un cambio secular más claro es el de la revolución terrestre aparente de los polos magnéticos en torno al eje de rotación. Este cambio se pone de manifiesto por cambios periódicos y simultáneos de la declinación en puntos en los que se vienen realizando registros magnéticos precisos desde hace siglos. Todas estas variaciones seculares parecen estar relacionadas con el campo interno terrestre. Además, hay un ciclo de variación cada once años, tanto en la intensidad vertical como en la horizontal, que parece estar en relación con los periodos de mayor frecuencia de manchas solares; tienen una variación según la latitud que parece debido a fuentes de origen externo.

Variación Diurna: De más importancia en prospección geofísica son las oscilaciones, menores pero mas rápidas, que tienen una periocidad de aproximadamente 24 horas y una amplitud de 25 gammas por termino medio. Estas variaciones diurnas son registradas con frecuencias en las gráficas de los observatorios magnéticos alrededor del planeta. Los registros, en general, muestran dos tipos de variaciones: en los "días tranquilos" la variación es suave, regular y de poca amplitud; puede ser descompuesta en componentes que pueden ser predichas y que tienen periodicidades solares y lunares. En los "días inquietos", la variación es menos regular y esta asociada a tormentas magnéticas.

Variación Solar Diurno: El análisis de registros de variación en los días magnéticamente tranquilos pone de manifiesto una periocidad definida de 24 horas, que depende con bastante aproximación solamente del tiempo local y de la latitud geográfica. Por esta correlación de la variación con el periodo de rotación terrestre, aquella es atribuida al sol y por eso se denomina variación diurna solar. Por termino medio, esta variación de intensidad es del orden de 30 gammas, aunque su amplitud crece durante el verano en cada hemisferio. Es muy probable que la variación solar diurna sea debido al efecto del sol sobre las corrientes eléctricas de la atmósfera terrestre externa; las variaciones en estas corrientes ocasionan a su vez variaciones en el campo magnético que ellas inducen en la superficie terrestre.

Variación Lunar Diurna: Hay otra componente en la variación periódica de los elementos magnéticos terrestres que tiene una periocidad de unas 25 horas y una amplitud quince veces menor que la de la variación solar diurna. Puesto que esta es la duración del día lunar, estas variaciones se supone que están en relación con la rotación terrestre con respecto a la luna; por eso se denominan variaciones lunares diurnas. Esta variación se deferencia de la solar porque mientras estas es aproximadamente constante a lo largo del tiempo, la variación lunar varia cíclicamente a lo largo del mes.

Tormentas Magnéticas: Además de las variaciones poco amplias y predecidas en el campo terrestre, hay bruscos disturbios que, por analogías meteorológicas, se llaman tormentas magnéticas. Las tormentas magnéticas originan cambios característicos en los elementos magnéticos que dependen principalmente de la latitud. Actualmente no existe una teoría completa para explicar las tormentas magnéticas. Sin dudas existe alguna relación con la actividad solar, como se pone de manifiesto por su aparición junto con las manchas solares y en periodos de 27 días, lo mismo que la rotación solar, y por el hecho de que las erupciones crosmosfericas se han observado en el mismo instante en el que los observatorios magnéticos de todo el mundo han detectado aumentos bruscos de actividad magnética. Las tormentas magnéticas tienen importancia practica considerable, pues su efecto en las transmisiones de radio es muy grande; también en las operaciones de prospección magnética hay que suspender las medidas, pues no hay manera de corregir los datos magnéticos por los efectos no previsibles de las tormentas.

• Propiedades Magnéticas de las Rocas:

Susceptibilidad (k): la susceptibilidad magnética de una sustancia es la relación que existe entre la intensidad magnética que posee dicha sustancia y el campo magnético o fuerza magnética terrestre. Magnetismo inducido: es el magnetismo que adquieren los cuerpos cuando son colocados en un campo magnético.

• Comportamiento Magnético de las Rocas:

Al someter la materia a un campo exterior se presentan 3 fenómenos magnéticos: Diamagnetismo: consiste en una variación del radio y de la velocidad de giro de las cargas de los átomos, con lo que varia el momento magnético de estos. Este fenómeno se presenta a todos los átomos, pero se aprecia cuando el numero de electrones es grande y dispuesto con una simetría tal, que el momento magnético del átomo no es nulo. El campo magnético en el interior de estos cuerpos es menor, por lo tanto, K<0. Los materiales diamagnéticos se caracterizan por ser difícilmente o nada imantables. Paramagnetismo: este fenómeno se presenta cuando en las sustancias el momento magnético del átomo no es nulo, esta en todas las direcciones, con lo que las sustancias aparecen como no magnéticas pero en presencia de un campo exterior se ordenan de forma que refuerzan la acción de este y presentan susceptibilidad>1. Este fenómeno depende de la agitación térmica de las moléculas y por lo tanto de la temperatura. Los materiales paramagnéticos son fáciles de magnetizar. Ferromagnetismo: se presentan en sólidos interatómicos suficientemente grandes como para producir un paralelismo de los momentos atómicos de un conjunto de átomos próximos, los cuales se ordenan al someterlos a un campo exterior como sucede en el paramagnetismo.

• Instrumentos de Medición del Magnetismo:

Brújula de Inclinación: es una aguja imantada que puede moverse libremente en un plano vertical y que lleva fijada a un lado del eje un peso ajustable. El peso es desplazado hasta que la aguja quede aproximadamente horizontal y en equilibrio entre los pares de torsión gravitatorio y magnético. Cualquier variación de la componente vertical del campo terrestre cambia el momento de la fuerza magnética y, por lo tanto, el ángulo de inclinación de la aguja. En la actualidad se dispone de un tipo perfeccionado de brújula de inclinación que da lectura con un error probable de unas 150 gammas; resultados bastante aceptables sobre masas de magnetita y de pirrotina. Balanza de campo magnético tipo Schmidt: consiste en un imán pivoteando cerca, pero no en el centro, de su masa, de manera que el campo magnético de la tierra origine un par de torsión entorno del pivote opuesto al par de torsión de la atracción gravitatoria sobre el centro. El ángulo para el cual se alcanza el equilibrio depende de la intensidad del campo. Para conseguir una elevada sensibilidad se requiere una gran cantidad de trabajo de precisión en la disposición y construcción de los sistemas mecánicos y ópticos. Los magnetómetros tipo Schmidt no miden campos absolutos sino que responden a pequeñas variaciones en las componentes del campo con una precisión de una gamma en condiciones favorables. Balanza vertical: Supongamos un imán aproximadamente horizontal, orientado perpendicularmente al meridiano magnético, de modo que la componente horizontal de la tierra no ejerce efecto. El imán esta en equilibrio sobre un cuchillo desplazado por el centro de gravedad con una distancia horizontal y una distancia vertical. El campo magnético vertical de la tierra al actuar sobre los polos tiende a originar una rotación en sentido contrario a las agujas del reloj y la fuerza de gravedad una rotación a la derecha. La posición de equilibrio es indicada sobre una escala graduada por un rayo de luz reflejado un espejo fijado al imán. Al variar el campo vertical, la posición de equilibrio se desplaza. Balanza Horizontal: es similar en su construcción a la balanza vertical, excepto en que las puntas del imán apuntan en dirección vertical en lugar de hacerlo en la horizontal. Cualquier variación en la componente horizontal de la gravedad origina la rotación del imán que es contrarrestada por un par de torsión gravitacional. Magnetómetro: conocido también con el nombre de Reactor de Núcleo Saturable, hace uso de un elemento ferromagnético de una permeabilidad tan elevada que el campo terrestre puede inducir en él una magnetización que es una proporción considerable de su valor de saturación. Si se superpone el campo terrestre a un campo cíclico inducido a una bobina que rodea el imán por una corriente alterna suficientemente intensa el campo resultante saturara el núcleo.

3. Aplicación de la Geofísica en la Minería y en la Industria del Petróleo

• La geofísica en la Actividad Minera:

Recientemente la exploración geofísica se orientó a la determinación de estructuras geológicas locales y depósitos de minerales, creando así la geofísica practica o aplicada, cuyo desarrollo debido al progresivo aumento de precisión de los instrumentos adoptados y a la mayor atención de los métodos de levantamiento; en consecuencia de los grandes progresos de la física en general y de la electricidad en especial, la geofísica ha crecido en los últimos años. Aunque la mayor proporción de la actividad de la prospección geofísica se ha dirigido a la búsqueda de petróleo y gases, y solo una pequeña fracción de la misma a la búsqueda de minerales sólidos, las exploraciones geofísicas ha efectuado grandes descubrimientos de depósitos minerales utilizando los instrumentos mas sofisticados como son: los detectores magnéticos, electromagnéticos y mediante la radiactividad para realizar exploraciones aéreas que permiten mayor rapidez y eficacia.

Como la finalidad primordial de la prospección geofísica es la de separar zonas que aparecen como estériles de las que presentan posibilidades de contener yacimientos, es debido a esto que los yacimientos mineros son accidentes relativamente raros, las zonas estériles son naturalmente mas abundantes que las zonas aprovechables, y los resultados de la mayoría de las prospecciones geofísicas serán nulas; esto también ocurre con la mayor parte de las prospecciones geológicas; quiere decir esto que el buen logro de una prospección geofísica no puede medirse por el numero de metalizaciones que ha descubierto, ni por el numero de sondeos mecánicos que han cortado mineral, sino que se mide por el tiempo, esfuerzo y capital mínimo invertido. Las propiedades físicas mas importantes en el estudio de una roca son: susceptibilidad magnética, elasticidad, conductividad eléctrica, densidad y radioactividad; la determinación de estas propiedades han dado origen a los métodos principales de búsqueda geofísica: gravimetrico, magnético, sísmico, eléctrico y radiactivo.

La condición necesaria para la detección de un yacimiento por medio de métodos geofísicos, es que el mineral posea alguna propiedad física; es prescindible que la Mena se diferencie notablemente de la roca encajante en lo que respecta a la propiedad en cuestión. Muchas veces la prospección geofísica se aplica indirectamente debido a que el mineral no tiene por si mismo alguna propiedad física pero se encuentra asociado a algún otro mineral o formación geológica que si posee tales propiedades; solo en casos particulares los métodos geofísicos permiten la búsqueda directa, y este es el caso por ejemplo de los yacimientos de magnetita, estudiados con los métodos magnéticos, los yacimientos de sulfuros metálicos estudiados con los potenciales naturales, las sustancias y aguas radiactivas buscada con métodos radiactivos.

Método Radiométrico: la presencia de sustancias radiactivas en las rocas puede ser utilizada en la búsqueda de yacimientos minerales; en los últimos años la búsqueda de Uranio se ha intensificado. Entre las sustancias que pueden ser descubiertas por su asociación con el uranio, se hayan los minerales de: Zirconio, Berilio, radio y algunas tierras raras. También se ha descubierto el Columbio el cual es buscado ahora por su resistencia a las temperaturas extremadamente elevadas alcanzadas en los cohetes y motores de reacción. Se busca el Zirconio, Berilio y algunas tierras raras por su cualidades de absorción de neutrones en las pilas atómicas, etc.

Métodos Eléctricos: las propiedades eléctricas del subsuelo pueden explorarse, bien eléctricamente o bien electromagneticamente. Existen varias técnicas geofísicas destinadas a detectar anomalías en las propiedades eléctricas de las rocas tales como: la conductividad, la polarización espontánea, la resistividad y la polarización inducida. A base de las anomalías puede resultar posible localizar minerales que ofrezcan características eléctricas distintas o levantar el mapa de características estructurales asociadas a yacimientos de petróleo o de minerales. Método autopotencial: se basa en la medición de las diferencias de potencial natural que suelen existir entre dos puntos cualesquiera del terreno. Estos potenciales en partes constantes y en partes variables. Están asociados a yacimientos o a corrientes que fluyen a través del terreno. Los potenciales constantes y unidireccionales están producidos por las acciones electroquímicas en las rocas superficiales o en cuerpos encajados en ellas. Método de la Resistividad: se emplea para determinar variaciones laterales o verticales de la conductividad en el interior del suelo y se utiliza con frecuencia para medir la profundidad a la que se encuentra la roca firme en conexión con proyectos de ingeniería civil, dado que, normalmente existe un gran contraste entre la conductividad de la roca firme y los materiales consolidados que la cubren.

La resistividad de las rocas es una propiedad que varia entre limites muy amplios, desde alrededor de 10-6 ohm-mts para minerales como el grafito a mas de 1012 ohm-mts para rocas cursiticas secas. Algunos minerales, especialmente el grafito, la pirrotina, la pirita, la calcopirita, galena y la magnetita, son conductores relativamente buenos; una diseminación de estos minerales dentro de la roca puede aumentar la conductividad de estas; otros como la blenda son también conductores electrónicos pero muy débiles a la temperatura ambiente. Polarización Inducida: esto ocurre cuando la corriente que circula a través del terreno es interrumpida y la diferencia de potencial entre dos puntos no cae instantáneamente a cero sino que por el contrario se ha observado que desciende lentamente durante varios segundos o minutos.

• La geofísica en la Industria Petrolera:

La geofísica ha estado ligada a la industria petrolera, prácticamente desde la aparición de esta, ya que los métodos geofísicos se utilizaban varios siglos antes de que apareciera la industria petrolera para localizar yacimientos de minerales. La mayoría del petróleo del mundo se encuentra en rocas sedimentarias. La ubicación de las reservas de petróleo requiere del entendimiento de la naturaleza de la roca en que se encuentra y los registros de pozos son uno de los principales recursos para obtener datos; ellos son particularmente útiles para la descripción y caracterización de las rocas y sus fluidos. Los primeros equipos geofísicos que se utilizaban en la industria petrolera, empleaban una balanza de torsión y el sismógrafo de refracción para buscar domos salinos someros en la costa del Golfo de los EEUU y México, por el año de 1925. En la exploración petrolífera, el método mas empleado es el de reflexión sísmica, siendo, en este orden, el gravitacional, refracción sísmica y los magnéticos. En el hemisferio oriental se utiliza a veces en la búsqueda de petróleo un técnica eléctrica, la de la prospección de corrientes telúricas. A partir de 1937, fecha en que se comenzó a usar la estadística, uno de cada seis pozos de cateo localizado por geofísicos había llegado a ser comercialmente productivo; mientras que uno de cada veinte pozos localizados sin ayuda técnica era productivo y uno de cada diez pozos localizados por la geología pero no por la geofísica, la producción de éxito había sido de uno a diez; al valorar estas cifras, no hay que olvidar que la geología solo puede ser mas eficaz y económica que la Geofísica en algunas zonas, y que lo contrario puede ser cierto en otras.

Desde el nacimiento de la geofísica hasta nuestros días, su papel en la prospección de petróleo ha ido aumentando progresivamente hasta el punto que hoy en día ya no se busca hidrocarburo sin recurrir los métodos geofísicos.

Esto es básicamente debido a que la geología, por sus propios medios, no puede determinar con precisión posible depósitos de petróleo en casos de: trampas estructurales, anticlinales, fallas y anticlinales fallados; si la serie que la cubre no es concordante con las capas de la estructura; si el eje de la estructura petrolífera no coincide con el eje estructural visto en superficie; si la falla que produce la trampa no es visible en superficie. O en otro tipo de trampas; cuando hay discordancia no visible en la superficie; cuando hay variaciones laterales en la estratificación o cuando existen arrecifes. En la explotación petrolífera, los métodos mas empleados son: el método de reflexión sísmica, el método gravitacional, el método de refracción sísmica y los métodos magnéticos.

Métodos de reflexión sísmica: la técnica básica usada en la adquisición de datos en un proyecto sísmico, es introducir energía en el terreno y luego registrar la energía que retorna a la superficie después de que se ha transmitido a través de las diferentes interfases rocosas. Con esta técnica se levanta un mapa estructural del subsuelo, haciendo uso de los tiempos requeridos por una onda sísmica engendrada en el suelo por una explosión de dinamita próxima a la superficie para regresar a esta después de ser reflejada en la formaciones.

Las reflexiones sísmicas son detectadas por instrumentos colocados en la superficie, cerca del punto de explosión que responde a los movimientos del suelo. Las variaciones en los tiempos de reflexión de un lugar a otro de la superficie, indican características estructurales de las rocas del subsuelo. Estas técnicas proporcionan mas información estructural que cualquier método geofísico, aunque es mas lento y costoso que cualquier otro método. Método gravitacional: este método esta basado en el campo natural de la gravedad y estudia la variación de la componente vertical del campo gravifico terrestre. En la prospección por gravedad se miden las pequeñas variaciones, que en la atracción gravitacional, ejercen las rocas emplazadas en los primeros kilómetros por debajo de la superficie del suelo. Los diferentes tipos de rocas tienen densidad diferentes y las mas densas ejercen mayor atracción gravitacional. Método de Refracción Sísmica: es un método de reconocimiento general y de detalles, pero de empleo restringido. En este método los instrumentos detectores se disponen a cierta distancia del punto de explosión, que es larga en comparación con la profundidad a que se encuentra el horizonte en estudio. Las ondas explosivas recorren grandes distancias horizontales a través del suelo, y el tiempo requerido para su desplazamiento informa acerca de la velocidad y profundidad de ciertas formaciones de subsuelo. Método magnético: la tierra es un imán natural y de allí que dé lugar a campos magnéticos terrestres, por lo tanto, la prospección magnética determina las variaciones del campo magnético terrestre atribuidos a cambios de estructuras o de la susceptibilidad magnética de algunas rocas próximas a la superficie.

El método magnético se utiliza como método de reconocimiento general en prospección de petróleo cuando la estructura de capas sedimentarias petrolíferas están regidas por características topográficas tales como cresta o fallas sobre la superficie del basamento.

4. Relación de la Geofísica con las demás Ciencias y su aplicación en Ciencias de la Tierra

Una de las ramas mas recientes de la ciencia aplicada, la Geofísica exploratoria, es en la actualidad un producto de varias disciplinas básicas tales como la Física, la Química y las Matemáticas. Las diversas técnicas de la prospección geofísica están basadas en varios principios físico fundamentales, como son las leyes de la atracción gravitatoria y magnética, las cuales gobiernan en óptica la refracción y la reflexión (tal como se aplica a la prospección sísmica), los elementos de la electricidad y la teoría electromagnética.

Aunque estos principios son bastante simples, en general es difícil su aplicación al estudio de los materiales pétreos, que rara vez son homogéneos y que, con frecuencia, ofrecen propiedades físicas complejas. Casi todos los métodos importantes de la prospección geofísica han sido desarrollados partiendo de las técnicas empleadas en un principio para el estudio, mas o menos científico, de las características terrestres en gran escala. La prospección por gravedad se desarrollo después de que durante varias décadas habían sido llevadas a cabo mediciones con el péndulo para determinar la forma exacta de la tierra, a base de las variaciones de la atracción gravitatoria entre diferentes estaciones de observación. El método de refracción sísmica hace uso de los principios elaborados en los comienzos del siglo actual por los sismologos de terremotos, que los pusieron a punto para desentrañar la estructura del interior de la tierra. Los instrumentos magnéticos , que básicamente eran los mismos que los usados hoy en día para la prospección, hicieron posible levantar el mapa de algunos de los elementos magnéticos de la tierra, en escala global, en tiempos tan antiguos como el siglo XVII.

La Geofísica abarca y se relaciona con un buen número de ciencias como son: la Geología, Geografía, Geoquímica, Termofisica, Sismología, Geomagnetismo, Gravimetría, Electricidad Terrestre, etc. Todos los aportes que dan estas ciencias a la Geofísica, están basados en principios físicos y fundamentales

Cuadro esquemático de la Geofísica

Ciencias Derivadas

1. Gravimetría: Es la ciencia que se encarga de explicar y medir el campo gravitatorio terrestre.

2. La aceleración de gravedad en un punto cualquiera de la superficie terrestre no solo depende de la latitud geográfica, sino también de la distribución de las masas debajo de ese punto.

   Esta dependencia puede ser utilizada con fines exploratorios mediante las mediciones de las pequeñas variaciones de la componente vertical del campo gravitatorio terrestre de esta forma se puede llegar a una interpretación mas o menos probable de las situación de las masas en el subsuelo.

   Si se sitúa una pequeña aguja imantada capaz de girar alrededor de un eje vertical, en un lugar cualquiera, ella señalara hacia un punto llamado polo norte magnético el cual no coincide con el polo norte geográfico.

   El ángulo formado por los meridianos magnéticos y geográficos recibe el nombre de declinación, y esta característica junto con la inclinación es de gran valía para las prospecciones geográficas debido a que las pequeñas variaciones que experimenta el campo magnético nos puede indicar minerales de interés comercial como la magnetita, la pirrotina, la ilmenita, etc. Así como también minerales de interés asociado a sustancias magnéticas como son los sulfuros de Cu, Pb y Zn.

3. Geomagnetismo: es el estudio de la propiedad que tiene la tierra de comportarse como un imán natural y dar origen al campo magnético terrestre.

   En base a las anomalías que pueda presentar las propiedades eléctricas de las rocas es que se hace posible localizar minerales que ofrezcan característica eléctricas distintivas, o levantan el mapa de características estructurales asociadas a yacimientos de petróleo o de minerales.

4. Geolectricidad: basa sus estudios en las propiedades eléctricas de las rocas como son: resistividad, conductividad, actividad electroquímica, etc.

   Todo esto incluye el estudio de las causas que producen los terremotos, su localización y las ondas que se reciben de ellos.

   Los terremotos son una serie de movimientos transitorios y repentinos del terreno, originados en una región limitada de la corteza terrestre y que se propaga desde su origen en todas direcciones. Podemos deducir un basamento para la prospección geofísica, ya que si producimos un pequeño terremoto artificial y detectamos los tiempos de llegada de las ondas producidas unas vez reflejadas o refractadas en las distintas formaciones geológicas, tendremos variaciones que nos indicaran las diferencias entre las propiedades de la rocas.

5. Sismología: es la ciencia que trata de los terremotos y de los fenómenos que con ellos se relacionan.
6. Geohidrologia: es la aplicación de los métodos de investigación de la ciencia de la tierra al estudio y a la prospección de las aguas subterráneas.

El método mas usado para prospectar aguas subterráneas es el eléctrico a su reducido costo tanto en aparatos como en el trabajo de campo, ya que se puede cubrir grandes extensiones de terreno en un tiempo relativamente reducido por un costo muy bajo.

Ciencias Asociadas

1. Geología: es un conjunto organizado de conocimientos referente a la tierra.

A su vez comprende dos ramas:

• Geología Física: estudia la naturaleza y propiedades de los materiales que componen la tierra, la forma como están distribuidas los procesos por los cuales se forman, alteran, su transporte y distorsión; así como la naturaleza, desarrollo y transformación del paisaje.
• Geología Histórica: estudia la historia de la tierra incluyendo tanto la vida sobre la tierra como los cambios sufridos por ella (cambios Físicos)

1. Termofisica: estudia el comportamiento térmico de la tierra, la forma cómo varia la temperatura con la profundidad y como cambia la distribución de temperatura con el tiempo. El aporte de la Termofisica a la Geofísica se centra en el gradiente de temperatura y en la conductividad térmica.

2. El gradiente de temperatura, es la variación de temperatura en una corta distancia, medida en dirección radial de la superficie. La temperatura crece en la profundidad y el valor medio de gradiente es de 0.03ºC por metros a las proximidades de la corteza terrestre.

   La conductividad térmica es la cantidad de calor que fluye en un segundo a través de un área de un metro cuadrado en una región en la que el gradiente de temperatura es de 1º C por metro.

   El flujo de calor depende tanto del gradiente de temperatura como la naturaleza del material a través del cual es conducido el calor.

3. Geografía: es un conjunto de principios básicos de las ciencias naturales, seleccionados de tal forma que incluyan las influencias ambiéntales, que varían de un lugar a otro en la superficie. Alguna ciencia que comprenden la Geografía y están estrechamente relacionadas en la Geofísica son:

• Geodesia: se encarga de las determinaciones de la forma y dimensiones de la tierra utilizando métodos de observación extremadamente preciso, junto con determinaciones muy cuidadosa de la gravedad.
• Meteorología: estudia el estado de la atmósfera en un punto y en una época determinada.
• Climatología: estudia el clima que es la condición de la atmósfera deducida de largos periodos de repetidas observaciones. Esto incluyen las probabilidades de series particulares condiciones.
• Oceanografía Física: estudia las olas, las corrientes y las mareas.
• Geomorfología: trata del origen y desarrollo de todas las formas de relieve.

1. Geoquímica Aplicada: es la ciencia que se encarga de estudiar los análisis químicos en forma adecuada, para que resulten útiles a la investigación y a la prospección de minerales en general.

2. En esto se incluye los procesos fundamentales y endógenos de los elementos metálicos mineralogénicos, los procesos magmáticos y postmagmáticos, y los procesos de oscilación y reducción.

   El fundamento de la geoquímica que sirve de base a la geofísica es: que cuando en una zona se ha formado concentraciones de mineral económicamente explotable, la zona se haya mas o menos afectada por manifestaciones del mismo y se produce como una especie de aureola la cual no puede ser detectada por la análisis químicos corrientes sino que necesita procedimientos especiales que debe ser económicos y de gran sensibilidad.

3. Biogeoquímica: al analizar las plantas que cubren la superficie de la tierra encontraremos elementos minerales, tales como: boro, zinc, hierro, cobre, manganeso, etc, los cuales son indispensable para el buen desarrollo, pero también las plantas asimilan otros minerales que no le son necesarios, entre estos están el oro, la plata, el cobre, el estaño, el selenio, etc. Los análisis de estas plantas traducidos en mapas o en gráficos nos permitirán ciertas deducciones que son de estimable valor.

5. Terremotos ocurridos a partir de 1980 en América Del Sur

6. Conclusiones

La Geofísica ha tenido un gran impacto en la vida humana, ya que esta ciencia ha permitido encontrar muchos recursos que son explotados por el hombre para luego transformarlos y convertirlos en productos útiles y provechosos para su desarrollo y bienestar. El desarrollo de la Geofísica ha permitido crear nuevas y mejores técnicas he instrumentos, facilitando el descubrimiento de yacimientos petrolíferos de alto nivel productivo a menor costo y de una manera mas eficaz.El auge alcanzado por la Geofísica y el perfeccionamiento en sus métodos prospectivos, permitirán a la humanidad contar con yacimientos minerales que sustituirán en futuro a los ya agotados y dará la máxima seguridad sobre el importante papel del petróleo como fuente energética indispensable por muchos años mas. Actualmente, cada ciencia se preocupa por presentar sus deducciones de los fenómenos que estudia por medio de métodos o sistemas cada vez mas precisos. De allí que la Geofísica se perfila como una ciencia de gran confiabilidad, debido a que cada instante se ve influenciada por los avances de gran numero de ciencias con las cuales se relaciona.

7. Bibliografía

• ALGOMEDA P., José C. La Geofísica en la Industria Petrolera. Universidad de Oriente, Núcleo Bolívar. Venezuela.
• ASTIER, Jean Luis. Geofísica Aplicada a la Hidrogeología.

Editorial Paraninfo. Madrid. España, 1975.

• DOBRIN, Milton B. Introducción a la Prospección Geofísica..

Ediciones Omega. Barcelona, Madrid. 1961.

• ROJAS, Luis. Aplicación de la Geofísica en la Geología y en la Minería. Universidad de Oriente, Núcleo Bolívar. Venezuela,1982.
• http://wwwneic.cr.usgs.gov/neis/eqlists/significant.html

Autor:

Jorge Abud Integrantes: Goncalves Ana

González Luis Matute Luis Naranjo Eliézer Valdez Richard Ciudad Bolívar, 15 de Julio de 2003