Métodos de exploraciones gravimétricas y geoquímicas. Sedimentología, petrografía (página 2)

Enviado por Prof. Fernando Escalante

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La gravimetría es un método muy importante en la búsqueda de depósitos minerales. Este método aprovecha 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 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.

Efecto de las reducciones gravimétrica.

Corrección topográfica.

Un accidente de terreno elevado tal como una colina ejercerá una atracción directamente proporcional a su densidad. Su componente vertical estará dirigida hacia arriba y por consiguiente reducirá la gravedad correspondiente a una estación de observación cercana. Por esto se debe añadir el valor de su componente vertical al término de la gravedad observada en la estación de observación. Una depresión como un valle es una masa negativa, con su componente atractiva vertical dirigida hacia arriba. En este caso también se añadirá el valor de la componente atractiva vertical del valle al valor de gravedad observado en la estación de observación.

Determinación de la densidad del área.

La densidad media del área en consideración entra en las formulas, que corrigen el efecto topográfico y el efecto de las masas ubicadas entre el nivel de referencia y el nivel de observación (corrección con la losa de Bouguer). Por consiguiente el conocimiento de la densidad media del área en consideración contribuye a la reducción o eliminación de dichos efectos, además el conocimiento de la distribución de la densidad en el área de interés es uno de los fundamentos de la interpretación de los perfiles o mapas gravimétricos resultantes de las mediciones. Los resultados de las mediciones gravimétricas pueden ser ambiguos como muestra el ejemplo siguiente.

La determinación directa de la densidad de muestras representativas provenientes de afloramientos, minas o sondeos se realiza en el laboratorio por medio de un picnómetro o una balanza.

Estas determinaciones de densidad carecen de que las muestras de algunos afloramientos puntuales no necesariamente son representativas para toda el área. Además las muestras superficiales pueden variar apreciadamente en su humedad y en su grado de meteorización en comparación a las muestras ubicadas en una profundidad más alta, en el caso de rocas sueltas como arcillas, margas, depósitos de morrenas las rocas superficiales pueden ser menos compactadas en comparación a aquellas ubicadas en una profundidad más alta.

Un gravímetro especialmente apropiado para pozos permite realizar mediciones de densidad versus la profundidad para un volumen rocoso mayor en comparación al volumen rocoso cubierto por la sonda de rayos gamma. La densidad se obtiene a través de la diferencia en gravedad medida en dos niveles del pozo. En general el espaciamiento (distancia entre los dos niveles, donde se toma la lectura) es alrededor de 3m. Las densidades obtenidas con este método son representativas para un volumen rocoso mayor en comparación con aquel captado por la sonda de rayos gamma y pueden ser incorporados en mediciones gravimétricas realizadas en la superficie.

INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA GRAVEDAD

En la prospección por gravedad se han utilizado instrumentos como lo son la balanza de torsión y el gravímetro. El primero ideado hacia comienzos del presente siglo, fue ampliamente utilizado hasta 1.935aproximadamente. El gravímetro viene siendo utilizado exclusivamente.

Durante un largo período el desarrollo y los perfeccionamientos en los instrumentos para medir la gravedad progresaron con una rapidez espectacular, progreso que continúo hasta 1.947-1.950, aproximadamente, cuando ya se había logrado una precisión suficiente para satisfacer todas las exigencias normales de la labor exploratoria.

Aunque hoy en día se usan casi universalmente en los Estados Unidos instrumentos para la medida directa de las diferencias de gravedad, la balanza de torsión, que mide gradientes y curvaturas en lugar de de aceleraciones gravitatorias, se utilizó extensamente en prospección hasta comienzos de 1.930.

BALANZA DE TORSIÓN DE EÃ–TVÃ–S

Para que este instrumento sea útil en prospección debe acusar distorsiones muy ligeras en las superficies equipotenciales terrestres causadas por estructuras internas de dimensiones no lejanas del kilómetro.

Ø Principio de construcción.

Consta en esencia de dos pesos iguales situados a distintas alturas y unidos solidariamente; el conjunto está suspendido de un hilo de torsión de tal manera que pueda girar libremente en torno de un hilo en un plano horizontal. Su disposición más usual es utilizar como soporte una barra de poco peso, con una de las masas unida directamente a uno de los extremos, y la otra en suspensión del otro extremo.

Efecto de una masa subterránea sobre una balanza de torsión desplazada a un eje de la primera. Las líneas de trazo lleno son equipotenciales. Las líneas de rayas son de fuerza gravitatoria total que indican la dirección de la vertical. La diferencia de los componentes de la fuerza de gravedad en los dos extremos de la barra es la fuerza horizontal que da lugar al par rotatorio en torno del hilo de torsión. La barra de la balanza gira únicamente cuando actúa sobre los pesos una fuerza diferencial horizontal.

Esto ocurre cuando el campo gravitatorio terrestre de las proximidades del instrumento está distorsionado de tal manera que la componente horizontal en uno de los extremos es diferente que en el otro. En un campo que pudiera representarse por superficies equipotenciales planas y paralelas, no habría rotación de la balanza, puesto que la fuerza horizontal sería la misma en los dos extremos.

Estado actual de la balanza de torsión.

Aunque la precisión de una balanza de torsión en terrenos favorables es tan grande como la de los gravímetros más modernos, este instrumento ha sido completamente sustituido, por el gravímetro. Esto se debe a dos causas:

1. La rapidez operatoria mucho mayor de l gravímetro; la gran cantidad de tiempo que requiere situar en estación la balanza de torsión, nivelarla y esperar que las barras almacenen su posición de equilibrio, hace que sólo se puedan realizar con ella unas pocas estaciones al día, mientras con el gravímetro se pueden hacer 50 ó más estaciones al día.

2. Es la gran sensibilidad de la balanza de torsión a los efectos gravitatorios debidos a las irregularidades topográficas; es tan difícil corregir exactamente los efectos de los montículos y valles próximos, que tal precisión real que alcanza el instrumento solamente se logra en terrenos muy llanos.

EL GRAVÍMETRO

El objetivo principal de los estudios de gravimetría es medir la atracción gravitacional que ejerce la Tierra sobre un cuerpo de masa determinada. Pero como la Tierra no es una esfera perfecta y no esta en reposo ni es homogénea y tiene movimientos de rotación y de traslación, la fuerza de gravedad que ejerce no es constante.

Por tanto, las medidas gravimétrica en exploración son representación de anomalías en las que entran la densidad de los diferentes tipos de rocas: sedimentos no consolidados, areniscas, sal gema, calizas, granito, etc.

En representación esquemática, el instrumento consta de una masa metálica que, suspendida de un resorte supersensible, registra la elongación del resorte debido a la atracción producida por lo denso de la masa de las rocas subterráneas. Las medidas son anotadas y posteriormente se confeccionan mapas que representan la configuración lograda.

Aparatos como el gravímetro permiten estudiar las rocas que hay en el subsuelo. Este aparato mide las diferencias de la fuerza de la gravedad en las diferentes zonas de suelo, lo que permite determinar qué tipo de roca existe en el subsuelo.

Con los datos obtenidos se elabora un "mapa" del subsuelo que permitirá determinar en qué zonas es más probable que pueda existir petróleo.

También se emplea el magnetómetro, aparato que detecta la disposición interna de los estratos y de los tipos de roca gracias al estudio de los campos magnéticos que se crean.

Igualmente se utilizan técnicas de prospección sísmica, que estudian las ondas de sonido, su reflexión y su refracción, datos éstos que permiten determinar la composición de las rocas del subsuelo. Así, mediante una explosión, se crea artificialmente una onda sísmica que atraviesa diversos terrenos, que es refractada (desviada) por algunos tipos de roca y que es reflejada (devuelta) por otros y todo ello a diversas velocidades.

Estas ondas son medidas en la superficie por sismógrafos. Más recientemente, las técnicas sísmicas tridimensionales de alta resolución permiten obtener imágenes del subsuelo en su posición real, incluso en situaciones estructurales complejas

Pero, con todo, la presencia de petróleo no está demostrada hasta que no se procede a la .

La unidad gravimétrica terrestre, en honor a Galileo Galilei, es el GAL, y se expresa en cm/seg/seg o cm/seg. También puede ser expresado en submúltiplos como miligal (10GAL) o en microgal (10GAL).

El gravímetro de los tipos de balanza de torsión y de péndulo se empezó a utilizar en la industria petrolera a principios del siglo XX para la detección de domos salinos, fallas, intrusiones, estructuras de tipo anticlinal, rumbo y continuidad de las estructuras.

Aprovechando la fuerza de atracción que tiene el campo magnético de la Tierra, es posible medir esa fuerza por medio de aparatos especialmente constituidos que portan magnetos o agujas magnéticas, magnetómetros, para detectar las propiedades magnéticas de las rocas.

La unidad de medida magnética es el Gauss, en honor al matemático alemán Karl Friedrich Gauss. En la práctica se usa la gamma, medida que es 100.000 veces menor que el Gauss. Un Gauss es equivalente a la fuerza necesaria de una DINA para mantener una unidad magnética polar en posición en un punto definido.

El levantamiento magnetométrico se hace tomando medidas de gammas en sitios dispuestos sobre el terreno. Luego las medidas son indicadas en un mapa y los puntos de igual intensidad son unidos por curvas isogamas que representan la configuración y detalles detectados. El magnetómetro se ha utilizado ventajosamente para detectar estructuras, fallas e intrusiones.

Durante el proceso y desarrollo del equipo se ha logrado mucho perfeccionamiento en sus aplicaciones. El uso de magnetómetro aéreo ha facilitado la cobertura de grandes extensiones, mucho más rápidamente que el levantamiento hecho sobre el propio terreno. Además la mensura magnetométrica aérea no es afectada por campos magnéticos creado por instalaciones de líneas eléctricas, oleoductos y gasoductos y otras construcciones metálicas.

Utilización de gravímetro en la exploración minera.

EXPLORACIÓN AéREA LEVANTAMIENTO AEROGEOFISICOS

El avión se utiliza ventajosamente para cubrir grandes extensiones en poco tiempo y obtener, mediante la fotografía aérea, mapas generales que facilitan la selección de áreas determinadas que luego podrían ser objeto de estudios más minuciosos.

La combinación el avión y la fotografía permiten retratar y obtener una vista panorámica de la topografía, cuyos rasgos y detalles geológicos pueden apreciarse ventajosamente, ahorrando así tiempo para seleccionar lotes de mayor interés.

Se ofrece una variedad de técnicas para la exploración de petróleo y gas.

Ø Ubicar depósitos sedimentarios

Ø Delinear los límites y la estructura del depósito

Ø Determinar en forma costo-efectiva la colocación óptima de estudios sísmicos

La Magnetometría en la exploración de los hidrocarburos.

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.

La Magnetometría se basa en las propiedades magnéticas de las diferentes rocas del área a cubrir, por lo que se necesita un contraste de esta característica física en las rocas de la zona. Solo unos pocos materiales tiene propiedades magnéticas (Ej. Magnetita…Normalmente asociadas a Rocas Básicas) por lo que suele utilizarse como método indirecto, buscando materiales asociados a los que tienen propiedades magnéticas. Se suele utilizar en Arqueología, en Geología estructural y siempre que se este buscando algo que sepamos a priori que tiene propiedades magnéticas.

Aplicación de la Magnetometría.

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.

MéTODOS DE EXPLORACIÓN GEOQUIMICO

Los métodos geoquímicos emplean procedimientos químicos en el laboratorio, con el propósito de determinar la presencia o ausencia de rocas generadoras de hidrocarburos, y se detectan emanaciones de asfalto, de gas, impregnaciones de petróleo y depósitos naturales de parafinas. Estos métodos también ayudan a determinar el periodo geológico en el cual se originaron los hidrocarburos.

Los métodos geoquímicos aplicados a la exploración minera son una herramienta esencial utilizada en los programas de exploración en todas sus etapas, desde los trabajos iniciales de reconocimiento hasta los de detalle cuando el yacimiento ya ha sido localizado. Los métodos geoquímicos también se utilizan para identificar las prolongaciones de los yacimientos ya conocidos o en explotación y como ayuda en la toma de decisiones en la selección de áreas de interés para llevar a cabo la perforación como etapa final en la localización de yacimientos de hidrocarburos.

La exploración geoquímica de superficie también investiga la presencia de hidrocarburos químicamente identificables que se encuentren en superficie o cerca de la misma o los cambios inducidos por la presencia de esos hidrocarburos en el suelo, con la finalidad de localizar las acumulaciones en el subsuelo que le dieron origen. Su rango de observación se extiende desde aquellos afloramientos de petróleo y/o gas de escala macroscópica (fácilmente visibles), hasta los de escala microscópica en los que es necesaria la identificación de huellas o rastros de hidrocarburos no visibles o inferirlos a través de la identificación de cambios en el suelo o en la superficie del terreno producidos por la presencia de hidrocarburos.

Los métodos de prospección geoquímica de superficie se han usado desde la década de 1930, pero es en esta última década que se ha visto un renovado interés en la exploración geoquímica, especialmente por el desarrollo de nuevos métodos analíticos e interpretativos, que han generado un nuevo conjunto de datos que han activado la exploración geoquímica.

Muchos de estos nuevos desarrollos tecnológicos están sumariados en la Memoria 66 publicada por la AAPG, "Hydrocarbon Migration and Its Near- Surface Expression". Relevamientos geoquímicos y otras investigaciones documentan el hecho de que las microfugas de hidrocarburos, ya sean líquidos o gaseosos, desde una acumulación son:

comunes y de amplia distribución
predominantemente verticales (con obvias excepciones en algunos ambientes geológicos)
dinámicas (responden rápidamente a los cambios en las condiciones de los reservorios).

La exploración normalmente involucra una secuencia de pasos, tanto en la etapa de planeación como en la de ejecución. La organización de un estudio geoquímico, independientemente de la escala, esta basada en tres unidades funcionales principales:

a) El trabajo de campo, empleado primeramente en el muestreo.

a) Laboratorio.

b) La dirección técnica responsable para la toma de decisiones sobre el personal, decisiones técnicas y de operación, así como la interpretación de resultados.

El principal propósito de este paso es seleccionar áreas o regiones que tengan buen potencial mineral y que puedan ser prospectados en su totalidad.

La selección inicial de áreas puede estar basada por la revisión de la geología conocida y los registros de la pasada prospección y actividad minera.

Esta revisión puede dar lugar a posibles tipos de yacimientos actuales en éstas áreas, basadas en el reconocimiento de la mineralización y el ambiente geológico. Además, un reconocimiento minucioso puede conducirnos a la distribución de las rocas y estructuras favorables, la naturaleza de la cobertera y de las condiciones de intemperismo y otras circunstancias que pueden enmascarar las manifestaciones superficiales de la roca mineralizada en el subsuelo.

Objetivos de la exploración geoquímica

El principal objetivo de un programa de exploración geoquímica es establecer la presencia y distribución de hidrocarburos en el área y, sobre todo, lo más importante es determinar la probable carga de hidrocarburos de prospecto. En programas de reconocimiento o regionales, la presencia de micro o macro afloramientos de hidrocarburos proveen una evidencia directa de la generación de hidrocarburos. Es decir que se pone en evidencia la presencia de un sistema petrolero activo y se identifican los sectores de la cuenca que son más atractivos. Adicionalmente, la composición química de estos afloramientos puede indicar si es una cuenca propensa para la generación de gas o petróleo. Si el objetivo es evaluar el potencial exploratorio de un prospecto, los resultados de un programa geoquímico pueden llevarnos a evaluar mejor el riesgo, identificando aquellos prospectos asociados con fuertes anomalías geoquímicas y resaltando los prospectos en base a su posible carga de hidrocarburos.

Para el estudio de proyectos de desarrollo, los trabajos detallados de reconocimiento de anomalías superficiales de hidrocarburos pueden servir para:

Ayudar a decidir la ubicación de pozos de avanzada o de desarrollo
Delinear los límites productivos de un yacimiento
Identificar compartimentalizacion es del reservorio
Monitorear el drenaje de los hidrocarburos a través del tiempo, repitiendo los estudios geoquímicos cada cierto período de tiempo. Los programas geoquímicas de superficie pueden a su vez añadir valor a la información sísmica 2-D y 3-D a través de la identificación de ciertas características particulares o compartimentalizaciones del reservorio cargados con hidrocarburos.

CONCEPTOS BÁSICOS

Los cuatro conceptos básicos que debemos de tener en mente durante la exploración geoquímica, tanto en el ambiente geoquímico primario como en el ambiente geoquímico secundario son:

Contaminación en Geoquímica.

Durante la toma de muestras, principalmente en sedimentos de arroyo y agua, es posible que éstas no representen auténticamente los valores geoquímicos buscados por efectos de contaminación, los cuales exhiben patrones geométricos no relacionados con la Geología, y esto es debido a la actividad humana en sus diferentes facetas.

Las principales fuentes de contaminación en Geoquímica son:

- Por actividad minera.

- Por actividad industrial.

- Por actividad agrícola.

- Por actividades de construcción.

- Por actividades domésticas.

Los métodos analíticos empleados en la exploración geoquímica son extremadamente sensibles y detectan los elementos generados como desechos por estas distintas actividades.

Estudios de orientación

Son estudios preliminares que nos permiten orientar la exploración geoquímica en un área determinada, ya que cada área es diferente y se presentan una gran cantidad de variables que provocan la dispersión de los elementos en los ambientes geoquímicos primario y secundario; y la determinación de estas variables es la base para la aplicación de los métodos geoquímicos.

· La finalidad de los estudios de orientación es determinar el campo óptimo y los parámetros analíticos e interpretativos por medio de los cuales se pueden distinguir las anomalías del background.

Los principales parámetros que incluye un estudio de orientación son:

- Tipo de dispersión geoquímica.

- Método de muestreo.

- Intervalo de muestreo.

- Elemento o elementos a analizar.

- Técnica analítica a utilizar.

- Identificar la probable contaminación.

Los estudios de orientación, pueden indicar, por las características geoquímicas del área, la factibilidad de explotación o la no continuación de la exploración.

Falsas anomalías (anomalías no significativas).

Son concentraciones altas del elemento o de los elementos en estudio, que no necesariamente esta relacionado con un yacimiento mineral de valor económico. Esto es, que un alto contenido de elementos químicos no siempre puede ser usado como una guía.

Estas anomalías falsas generalmente se desarrollan a poca profundidad y en suelos, que pueden ser causadas por efectos de contaminación, por errores analíticos o por el manejo inapropiado de los datos geoquímicos.

Interpretación de datos geoquímicos.

La geoquímica de exploración no localiza directamente los yacimientos, pero es suficiente para indicar las anomalías en concentraciones de elementos guía.

La información obtenida de campo y los resultados analíticos de las muestras, inicialmente se clasifican visualmente y después es graficada en mapas, los cuales pueden revelar las anomalías obvias o analizar su correspondencia con falsas anomalías.

EMPRESAS DEDICADAS AL SERVICIO DE ESTUDIO Y LOCALIZACIÓN CON TECNICAS GRAVIMETRICAS Y MAGNETICAS

Utilizados para localizar depósitos sedimentarios, inferir la ubicación de la sección sedimentaria más espesa, y para delinear los límites de los depósitos

LEVANTAMIENTOS MARINOS DE GRAVEDAD / MAGNETICOS

Se ofrece técnicas que incluyen gravedad y magnetometría marina dinámica, como también gravedad del fondo de mar. EDCON tiene más de 30 años, y más de 2 millones de kilómetros lineales de experiencia en la adquisición marina de datos gravimétricos y magnetométricos por todo el mundo. Además, se ofrece:

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LEVANTAMIENTOS DE GRAVEDAD EN POZOS

Somos una de las pocas empresas en el mundo que ofrece estudios de gravedad en pozos (BHGM). Nuestras soluciones a los aspectos operacionales han logrado que el registro de alta densidad con BHGM en pozos sea tan práctica que su utilidad ha sido ampliamente reconocido tanto en el manejo de producción como también en la evaluación de formaciones. Aplicaciones de BHGM incluyen:

Detección Remota: Detección de fallas / "overthrusts"; mapeo de la estructura de recifes, costados de sal, "flares y overhangs"; evaluación de sistemas de fracturas y la porosidad lejos del pozo

Evaluación de la Formación: Registro a través del casing; evitando los efectos de invasión; registro de zonas fracturadas y perforaciones lavadas; y la detección de porosidad no penetrado por el pozo

ESTUDIOS DE GRAVEDAD POR TERRESTRE Y HELICOPTERO

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CUADRO COMPARATIVO DE METODOS DE EXPLORACION.

MéTODO	PARÁMETRO A MEDIR	PROPIEDAD DEL MEDIO	AREA DE APLICACIÓN
Gravimétrico	Anomalías del campo gravitatorio	Densidad	Petróleo, arena-grava, aguas subterráneas y obras civiles
Magnético	Anomalías del campo magnético	Permeabilidad magnética y magnetización residual	Petróleo, minería y obras civiles
Sísmico	Tiempo de propagación de ondas sísmicas	Densidad y módulos elásticos	petróleo, arena-grava, agua subterránea
ELéCTRICO * Resistividad * Polarización Inducida	Resistividad Susceptibilidad a la polarización	Conductividad eléctrica Capacidad eléctrica	Minería, arena-grava, aguas subterráneas y obras civiles Minería
Autopotencial	Potenciales eléctricos naturales	Conductividad eléctrica	Obras civiles

PETROGRAFÍA

La petrografía es la rama de la geología que se ocupa del estudio e investigación de las rocas, en especial en cuanto respecta a su aspecto descriptivo, su composición mineralógica y su estructura. Se complementa así con la petrología, disciplina que se centra principalmente en la naturaleza y origen de las rocas.

Las rocas constituyen el material de que se compone la cortezaterrestre, sobre la cual se asientan directa o indirectamente los seres vivos, entre ellos el hombre. De ahí que su estudio, que es el objeto de la petrografía, tenga una singular importancia para el conocimiento de la Tierra y por las numerosas aplicaciones prácticas que conlleva.

Las rocas se componen de diferentes minerales y, según el estado de éstos y las condiciones de formación, se clasifican en tres grandes grupos:

Ø Ígneas: Producidas como consecuencia de procesos magmáticos y eruptivos;

Ø Sedimentarias: Originadas por depósito de distintos minerales; y

Ø Metamórficas: Formadas en el interior de la Tierra, donde son sometidas a fuertes presiones y elevadas temperaturas que dejas una huella indeleble en su estructura.

Petrográfica y su estudio.

El estudio de una roca requiere en primer lugar el examen físico de la misma en lo que concierne a color, dureza, etc. Suele procederse a su análisis microscópico, para lo cual se cortan mediante máquinas especiales secciones de espesor mínimo que permitan su exploración al microscopio. éste revela la forma de los cristales que componen la roca, la relación entre los distintos minerales, la micro estructura y toda una serie de magnitudes evaluables.

Rocas Sedimentarias, Ígneas, Metamórficas.

Formación, composición, transporte.

1. Rocas Sedimentarias.

Sedimentarias, del latín sedimentum (depositado), son aquellas cuya formación se debe a la acumulación por deposición de los materiales erosionados en la superficie terrestre.

Mediante procesos químicos y dinámicos, las rocas son erosionadas y posteriormente transportadas, para terminar acumulándose y sedimentándose en puntos de baja energía en forma de capas de grosores variables. En las zonas continentales estos depósitos se asientan sobre capas graníticas, mientras que en los océanos, donde la capa granítica no existe, se asienta directamente sobre la basáltica. Los bordes continentales conducen los sedimentos oceánicos que son capturados en la llamada zona de subducción, debido al movimiento de la corteza oceánica; estos sedimentos arrastrados y hundidos terminarán finalmente convirtiéndose en rocas metamórficas.

Utilidad de las rocas sedimentarias.

De las rocas sedimentarias se extraen numerosas materias útiles para la construcción, industria o agricultura. Ejemplo de las gravas, arenas, calizas, fosfatos, nitratos, aluminio, hierro, carbón, petróleo, combustibles nucleares, etc.

a) Formación de las rocas sedimentarias.

El proceso de formación de las rocas sedimentarias conlleva cuatro pasos fundamentales:

ü Alteración y erosión.

ü Transporte.

ü Sedimentación.

ü Mitificación.

Alteración y erosión.

La erosión y meteorización de los materiales preexistentes, es decir, la alteración y erosión de las rocas de la superficie terrestre, puede realizarse mediante acción física o mecánica, química y biológica.

Física o mecánica.

La acción física o mecánica es la causante de la denudación, es decir, el desprendimiento o desmenuzamiento de las rocas más externas de la corteza terrestre. Los agentes externos responsables son la temperatura y el agua, los cuales, íntimamente ligados, dan lugar a la llamada gelivación o gelifracción. Este fenómeno consiste en la congelación del agua dentro de las fisuras de las rocas, generalmente a causa de las diferencias de temperatura día/noche, y que al aumentar el volumen dilatan los materiales y provocan la ruptura. La temperatura por si misma también colabora en la denudación, ya que las bruscas diferencias térmicas causan dilataciones y contracciones de las rocas, que terminan resquebrajándose y disgregándose.

Química.

La acción química es el conjunto de procesos reactivos que se producen en los minerales de las rocas, generalmente a causa del agua o vapor de agua, pero también por componentes gaseosos de la atmósfera como el oxígeno y el dióxido de carbono, y que se manifiestan en forma de disolución, hidratación, oxidación, hidrólisis y carbonatación.

Biológica.

La acción biológica es otro factor de disgregación de las rocas. Determinadas sustancias (amoniacos, CO2, ácidos nítricos…) liberadas por organismos como las cianobacterias, hongos, líquenes, etc., pueden conseguir alterar las superficies y componentes minerales de las rocas, descomponiéndolos y disgregándolos. Aunque este fenómeno no es tan efectivo como el de otros agentes, no obstante colaboran y potencian la acción erosiva del agua.

Transporte.

Mediante el transporte, los materiales ya erosionados y disgregados son desplazados hacia las cuencas de sedimentación mediante los agentes externos.

En el transporte se producen modificaciones en los materiales, tales como alteraciones del tamaño, selección mecánica y selección mineralógica.

Agentes.

La acción de transporte es llevada a cabo por los agentes externos, predominantemente por la gravedad, agua de lluvia, ríos, torrentes y glaciares. De todos ellos, los agentes más importantes son los ríos y glaciares; los primeros por el volumen de materiales sólidos y en disolución que evacuan cada año a los océanos, y los segundos por la enorme abrasión y desplazamiento que ejercen sobre los materiales sólidos.

Alteración del tamaño.

La alteración del tamaño durante el transporte depende de la dureza del material y la distancia recorrida, que le inferirán mayor o menor desgaste y por tanto una reducción de tamaño y redondez proporcional.

Selección mecánica.

La selección mecánica durante el transporte se desarrolla en función del tamaño de los materiales y de la fuerza o energía que lleven en su recorrido, de tal forma que los depósitos adquieren durante la sedimentación características homogéneas, es decir, similares pesos o tamaños.

Selección mineralógica.

La selección mineralógica durante el transporte depende de los componentes minerales que forman las rocas, los cuales, en función de su estabilidad durante el transporte, mantendrán su consistencia o se transformarán. Por ejemplo, la neoformación (nueva formación mineralógica) es un fenómeno que se manifiesta durante el transporte de determinadas rocas, como las graníticas, que como se sabe están formadas por cuarzos, feldespatos y micas.

Así, mientras que los cuarzos consiguen mantenerse íntegros durante el transporte gracias a su resistencia, sin embargo las micas y feldespatos se van disgregando en el camino y transformándose en minerales arcillosos; el resultado es un enriquecimiento en cuarzo de los depósitos sedimentarios.

Sedimentación.

La sedimentación es el proceso de asentamiento de los materiales1 transportados cuando pierden la mayor parte de su energía. A las zonas de bajo nivel de energía en que se depositan estos materiales se les denomina cuencas sedimentarias. Estas cuencas se concentran en zonas continentales en forma de morrenas glaciales (acumulación de rocas por el avance de los glaciares), cuencas lacustres endorreicas (materiales que cierran el paso a las aguas formando un lago), también en los desiertos por efecto de antiguas corrientes fluviales, etc.; e igualmente en zonas marinas como plataformas continentales, o taludes marinos (límite de la plataforma continental con el mar que corresponde con una ruptura brusca de la pendiente del fondo marino).

Mitificación.

Proceso de transformación de los materiales sedimentarios en rocas sedimentarias.

Se distinguen las fases:

· Compactación.

· Diagénesis.

· Cementación.

· Metasomatismo.

Compactación.

La compactación es la fase por la cual los sedimentos pierden espacio poroso, al quedar bajo la presión de los materiales suprayacentes. Cuando las capas superiores presionan las inferiores consiguen expulsar el agua que contienen, y así, al perder espacio entre los poros, se produce un endurecimiento y compactación del sedimento.

Diagénesis.

En la diagénesis se forman nuevos minerales mediante reacciones de los componentes de las rocas por efecto de las condiciones físico-químicas del medio ambiente, y por efecto de los procesos de cementación, compactación y recristalización, donde la acción del agua es la más importante como disolvente y movilizador de minerales.

Cementación.

La cementación se produce cuando determinados materiales con alta capacidad cementante que son arrastrados en solución, consiguen atravesar los sedimentos permeables y depositarse entre sus poros.

Cuando se produce la compactación, la cementación convierte a los materiales sedimentados en rocas duras. Este proceso es uno de los más importantes en la formación de las rocas sedimentarias. Los materiales de cimentación más comunes suelen ser carbonatos como la calcita, sílice e hidratos de hierro.

Metasomatismo.

El metasomatismo es el proceso por el cual se produce un cambio en la composición mineralógica de las rocas sólidas. Tiene lugar por la introducción de nuevas sustancias y la desaparición de otras ya existentes en el interior de la roca.

2. Rocas Ígneas.

Aquellas que se han formado en el interior de la corteza terrestre. Los agentes transformadores de estos materiales son, principalmente, la temperatura y la presión.

Si las rocas resultantes lo son por consolidación de materias fundidas, se denominan generalmente rocas ígneas o magmáticas.

Si se especifica que la consolidación de las materias ígneas sucede en las zonas más internas de la corteza terrestre, en un confinamiento total, se definen entonces como rocas ígneas plutónicas o intrusivas (ejemplo de los granitos y sienitas); si lo son en la superficie se denominan rocas ígneas volcánicas, extrusivas o efusivas (ejemplo de los basaltos y siolitas); si suceden en una zona intermedia aprovechando fracturas o grietas, en un confinamiento parcial, surgen entonces las rocas ígneas filonianas (ejemplo de las aplitas y pórfidas).

Formación de las Rocas Ígneas. (Magmas).

Las rocas magmáticas constituyen alrededor del 80% de todas las rocas de la corteza terrestre. Su formación, como se ha dicho, se debe a la solidificación de los magmas (masas fundidas), transformados por efecto de la temperatura y la presión. Las temperaturas de los magmas oscilan entre los 600º C., y los 1.300º C., dependiendo de que sean más o menos ácidos o básicos.

El punto de fusión de las rocas ígneas está influido por el nivel de presión a que están sometidas. Cuando la presión es muy alta aumenta también el punto de fusión, lo que significa que una elevada temperatura puede no ser suficiente para alcanzar la formación del magma, manteniéndose las masas rocosas en estado sólido. Si por motivos tectónicos se produjese una disminución de la presión (fallas o pliegues), disminuiría el punto de fusión y la roca fundiría convirtiéndose en una materia magmática.

Composición del magma.

En base a su composición, en los magmas se distinguen tres fases: líquida, sólida y gaseosa.

La fase líquida de los magmas depende de su proporción en silicatos, sodio y potasio (vidrios solubles), de magnesio (talco), de calcio (componente del vidrio y del cristal) y de aluminio (caolín o arcilla). que son los componentes más importantes de las rocas que integran la corteza terrestre, incluyendo el cuarzo, integran el 95 %).

La fase sólida de un magma es aquélla en que éste es pobre en dióxido de silicio (magmas básicos). En esta fase, el punto de fusión es superior al de la fase líquida debido a que los magmas contienen cristales en suspensión que no han fundido.

La fase gaseosa de un magma se distingue un contenido en componentes volátiles tales como vapor de agua, dióxido de carbono; ácidos clorhídrico, bórico y sulfhídrico, entre otros. Todos ellos colaboran en hacer un magma más fluido.

ROCAS PLUTÓNICAS.

Las rocas plutónicas (en referencia a Plutón, dios de las profundidades subterráneas en la mitología griega), son aquellas que se forman en las zonas más internas de la corteza terrestre, allí donde se originan las materias magmáticas.

Las rocas plutónicas se presentan en yacimientos diversos, irregulares. Se distinguen: el batolito o plutón, consistente en una masa rocosa de grandes proporciones (la de pequeña extensión se denominan cúpulas, apófisis o stock) localizada en las zonas más profundas de la litosfera, y que aflora a la superficie por erosión de las capas superiores o por fallas; los lacolitos, o masas muy viscosas, que no llegan a salir a la superficie, de forma lenticular y que se encuentran interestratificadas en rocas sedimentarias, los estratos situados por encima suelen quedar abombados en forma de domo por efecto de la presión que ejercen sobre ellos; y los lopolitos, o intrusiones de forma aplanada situados entre los estratos sedimentarios.

Se distinguen los:

ü Granitos

ü Sienitas

ü Dioritas

ü Monzonitas

ü Gabros

ü Peridotitas

El Granito.

ü El granito es una roca plutónica de textura granular, cristalina y muy dura.

La Sienita.

La sienita es una roca plutónica granítica, pero ausente de cuarzo.

Las Dioritas.

Las dioritas son rocas intrusivas formadas por plagioclasas (entre 55 y 70%), homblenda y biotita (entre 25 y 40%). También contienen muchos minerales accesorios, tales como zircón, magnetita, apatito, titanita, etc.

Las Monzonitas.

Las monzonitas son rocas intrusivas de composición intermedia entre el granito y la sienita. Contienen biotita, homblenda, augita, plagioclasa sódica y ortosa. Se encuentran en lacolitos, filones y pequeños plutones.

Los Grabos.

Los gabros son rocas intrusivas compuestas de plagioclasa cálcica y máficos (augita, olivino, hiperstena y homblenda).

Las Periodiras.

La peridotitas son rocas intrusivas muy básicas, de textura ganular, ausentes en su composición de cuarzos y feldespatos; solo contienen elementos ferromagnésicos (plagioclasa cálcica, olivino, piroxeno, homblenda, magnetita, ilmenita y cromita).

ROCAS METAMORFICAS.

Rocas cuya composición y textura originales han sido alteradas por calor y presión. El metamorfismo que se produce como resultado del movimiento y presión entre dos bloques rocosos recibe el nombre de dinamometamorfismo o metamorfismo cataclástico y tiene lugar en fracturas con movimiento (fallas) y produce trituración mecánica pero también calor por rozamiento. El metamorfismo producido por el calor o la intrusión de rocas ígneas recibe el nombre de térmico o de contacto. Finalmente hay otro tipo de metamorfismo a gran escala, relacionado con la tectónica de placas y la orogénesis y motivado por los aumentos de presión y temperatura cercanos a la zona de colisión y subducción, que origina extensas zonas de rocas metamórficas.

Hay cuatro variedades comunes de rocas metamórficas que pueden provenir de rocas sedimentarias o de rocas ígneas, según el grado de metamorfismo que presenten, dependiendo de la cantidad de calor y presión a la que se han visto sometidas. Así, la lutita se metamorfiza en pizarra a baja temperatura, pero si es calentada a temperaturas lo suficientemente elevadas como para que se recristalicen sus minerales arcillosos formando laminillas de mica, se metamorfiza en una filita.

A temperatura y presión aún más elevadas, se produce una recristalización completa, que da lugar a esquistos o gneis, rocas en las que el alineamiento de las laminillas de mica produce una textura laminar llamada foliación que se caracteriza por el aspecto laminado o bandeado de la roca. En los esquistos, los minerales de color claro (cuarzo y feldespato sobre todo) están distribuidos homogéneamente entre las micas de color oscuro; el gneis, por el contrario, exhibe bandas de color características. Entre otros minerales formados por recristalización metamórfica, los silicatos de aluminio como la andalucita, la silimanita y la cianita son lo bastante característicos como para ser considerados diagnósticos.

Entre las rocas metamórficas no foliadas, las más comunes son la cuarcita y el mármol. La cuarcita es una roca dura, de color claro en la que todos los granos de arena de una arenisca se han recristalizado formando una trama de cristales de cuarzo imbricados entre sí. El mármol es una roca más blanda y frágil de colores variados en la que se ha recristalizado por completo la dolomita o la calcita de la roca sedimentaria madre.

Rocas metamórficas

Las rocas metamórficas que se observan en la fotografía son micasquisto, cuarcita y mármol. Se forman cuando las altas temperaturas y las presiones existentes en las profundidades de la corteza terrestre alteran las características mineralógicas y estructurales de las rocas existentes. Este proceso de transformación recibe el nombre de metamorfismo.

SEDIMENTOLOGÍA

Este campo, también llamado geología sedimentaria, investiga los depósitos terrestres o marinos, antiguos o recientes, su fauna, su flora, sus minerales, sus texturas y su evolución en el tiempo y en el espacio. Los sedimentólogos estudian numerosos rasgos intrincados de rocas blandas y duras y sus secuencias naturales, con el objetivo de reestructurar el entorno terrestre primitivo en sus sistemas estratigráficos y tectónicos. El estudio de las rocas sedimentarias incluye datos y métodos tomados de otras ramas de la geología, como la estratigrafía, la geología marina, la geoquímica, la mineralogía y la geología del entorno.

Los procesos sedimentarios son fenómenos de la superficie terrestre y del agua. Empieza con la destrucción de rocas sólidas por la meteorización, la erosión y el transporte por un medio (agua, viento, hielo), la deposición o precipitación y como último la diagénesis, la formación de rocas sólidas. Los procesos sedimentarios generalmente son muy complejos y dependen de muchos factores.

1. Meteorización

Destrucción de rocas sólidas a causa de fuerzas químicas, físicas o biológicas

Tipos de meteorización:

Ø Meteorización mecánica La meteorización mecánica depende fuertemente a fuerzas que pueden destruir las rocas en una forma mecánica. Los más importantes serían:

a) Cambio de la temperatura b) meteorización por helada c) meteorización por hidración y/o cristalización de sales

Cambio de la temperatura: Los minerales aumenten su volumen en temperaturas altas. Los minerales tienen diferentes propiedades a respeto de la dilatación. Entonces durante día y noche los minerales en una roca cambian su volumen in diferentes magnitudes.

Ø Meteorización por helada: Agua que se ubica adentro de una roca (en grietas o poros) aumenta su volumen durante en el momento de congelarse. Las fuerzas desarrolladas durante de este proceso podrían romper una roca.

Ø Meteorización orgánica-biológica Lácidos producidos por plantas podrían afectar las rocas. El rol de algunas bacterias también podría ser importante.

Raíces de plantas bacterias

Factores del tipo y cantidad de la meteorización:

a) El clima:

Las temperaturas máximas y mínimas (no la temperatura mediana!) Temperaturas bajo cero (-0ºC) Cantidad de precipitaciones

b) La roca:

La dureza/ resistencia contra la meteorización Composición mineralógica Porosidad Desgaste estructural (fracturamiento)

Transporte

La erosión existe principalmente en el agua (Río y mar). Pero también el viento o glaciares provocan erosión.

Erosión del agua:

La erosión, la sedimentación y el transporte pertenecen principalmente a dos factores:

1) Velocidad del agua (velocidad del flujo) 2) Tamaño de las partículas

Sedimentación: Generalmente las partículas pequeñas necesitan velocidades pequeñas para sedimentarse. Limo por ejemplo se decanta entre 0,001 cm/ seg. hasta 0,1 cm/seg., gravas se sedimentan con velocidades menores de 10 cm/seg.

La erosión: Partículas pequeñas y partículas grandes necesitan velocidades relativamente altas. Es decir una grava entra a la erosión en flujos de agua alrededores de 100 cm/seg. Partículas pequeñas como Limo fino(0,002 mm) también necesitan velocidades altas (100 cm / seg.). Esta energía relativamente alta de erosión resulta por la alta fricción entre las partículas muy pequeñas. Pero sí flotan una vez en el agua, solo velocidades muy bajas permiten una sedimentación. La arena se erosiona con las velocidades más bajas (entre 10 cm/ seg. hasta 30 cm /seg.).

CONCLUSIÓN

Los métodos de exploración 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 los métodos de exploración ha permitido crear nuevas y mejores técnicas he instrumentos, facilitando el descubrimiento de materiales radiactivos de alto nivel productivo.

El auge alcanzado por los métodos de exploración y el perfeccionamiento en sus métodos prospectivos, permitirán a la humanidad contar con yacimientos de gran importancia ya que son estratégicos para el país.

Actualmente, cada ciencia se preocupa por presentar sus deducciones de los fenómenos que estudia por medio de métodos o sistemas cada vez más precisos. De allí que los métodos de exploración se perfila como una ciencia de gran confiabilidad, debido a que cada instante se ve influenciada por los avances de gran número de ciencias con las cuales se relaciona.