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Mapa de métodos geofísicos

Geología 2CA Ing. Irene Borges

Referencias:

https://www.dmt-group.com/services/geotechnics/engineering-geophysics.html

https://geologyscience.com/geology/geophysical-methods/

Walter Jared Pérez Solís

Geofísica

La geofísica es una ciencia que se encarga del estudio de la tierra y su estructura aplicando métodos matemáticos y físicos, por lo tanto, se considera una técnica indirecta de estudio del subsuelo.

La geofísica comprende el estudio de todas las propiedades microscópicas de las rocas y minerales, e incluso abarca la compresión de varios procesos terrestres como la ocurrencia del clima y terremotos.

La geofísica básicamente consiste en la aplicación de la física y matemáticas para estudiar la Tierra, los océanos, la atmósfera y el espacio cercano a la Tierra. Es una rama de la geología muy amplia que se apoya en varias otras ciencias como: la física, astronomía, geología, ciencias ambientales, oceanografía y meteorología.

El estudio de la geofísica como ciencia y carrera ha jugado un papel importante en el aumento del conocimiento de todos los procesos físicos que ocurren dentro del planeta tierra.

Métodos Geofísicos

Las propiedades físicas de las rocas se han utilizado para idear métodos geofísicos que son esenciales en la búsqueda de minerales, petróleo y gas y otros problemas geológicos y ambientales.

Estos métodos son:

  • método de gravedad
  • método sísmico
  • método electromagnético
  • Método geotérmicos
  • método magnético
  • método eléctrico
  • método radiométricos

Los métodos geofísicos responden a las propiedades físicas de los medios del subsuelo (rocas, sedimentos, agua, huecos, etc.) y pueden usarse con éxito cuando una región difiere suficientemente de otra en alguna propiedad física.

Los métodos geofísicos proporcionan datos precisos sobre la estructura del subsuelo, información valiosa en el campo de la ingeniería. Recopilamos datos de medición no destructivos por medio de geofísica aérea, a lo largo de la superficie terrestre, así como dentro o desde túneles y pozos. Estas mediciones luego se procesan y se convierten en un modelo de subsuelo continuo (modelo de capas 2D/3D). Luego, los resultados se preparan para su posterior procesamiento en sistemas GIS o BIM.

Tipos de métodos geofísicos

Método de gravedad

1.

  • Se utiliza principalmente para la exploración de petróleo. A veces en la prospección de aguas minerales y subterráneas.
  • La prospección gravitatoria implica la medición de las variaciones en el campo gravitacional de la tierra (es decir, variaciones diminutas en la atracción de la gravedad de la roca dentro de las primeras millas de la superficie terrestre).
  • Diferentes tipos de rocas tienen diferentes densidades y las rocas más densas tienen la mayor atracción gravitatoria.
  • Si las formaciones de mayor densidad se arquean hacia arriba en un alto estructural, como un anticlinal, el campo gravitatorio de la tierra será mayor sobre el eje de la estructura que a lo largo de sus flancos.

El método de la gravedad es útil dondequiera que las formaciones de interés tengan densidades que sean apreciablemente diferentes de las de las formaciones circundantes.

La gravedad es un medio efectivo para mapear cuencas sedimentarias donde las rocas del basamento tienen una densidad más alta que los sedimentos.

La gravedad también es adecuada para ubicar y mapear cuerpos de sal debido a la baja densidad de sal en comparación con las formaciones circundantes.

Método magnético

El método magnético se ocupa de las variaciones en el campo magnético de la tierra que están relacionadas con cambios de estructuras o susceptibilidad magnética en ciertas rocas cercanas a la superficie.

Los levantamientos magnéticos están diseñados para cartografiar estructuras sobre o dentro de las rocas del basamento o para detectar minerales magnéticos directamente.

En la exploración minera, los métodos magnéticos se emplean para la ubicación directa de minerales que contienen minerales magnéticos como la magnetita.

Los cuerpos intrusivos, como los diques, a menudo se pueden distinguir únicamente sobre la base de observaciones magnéticas.

2.

Métodos eléctricos

La prospección eléctrica utiliza muchas técnicas, basadas en diferentes propiedades eléctricas de los materiales de la tierra, tales como:

  • El método resistivo está diseñado para dar información sobre la conductividad eléctrica de las rocas de la tierra.
  • En el método de resistividad, la corriente se conduce a través del suelo usando un par de electrodos y la distribución resultante del potencial en el suelo se mapea usando otro par de electrodos conectados a un voltímetro sensible.
  • El método de resistividad se ha utilizado para mapear límites entre capas que tienen diferentes conductividades.
  • Se emplea en ingeniería geofísica para cartografiar el lecho rocoso.
  • Se utiliza en estudios de aguas subterráneas para determinar la salinidad. – La polarización inducida (IP) hace uso de intercambios iónicos en las superficies de granos metálicos (sulfuros diseminados).
  • Los métodos de corrientes telúricas y magneto-telúricos utilizan corrientes naturales de la tierra y se buscan anomalías en el paso de tales corrientes a través de los materiales terrestres.
  • El método de autopotencial se utiliza para detectar la presencia de ciertos minerales que reaccionan con electrolitos en la tierra para generar potenciales electroquímicos.
  • Los métodos electromagnéticos detectan anomalías en las propiedades inductivas de las rocas del subsuelo terrestre.
  • El método implica la propagación de campos electromagnéticos de baja frecuencia variables en el tiempo en y sobre la tierra.
  • Se introduce un voltaje alterno en la tierra por inducción de bobinas transmisoras y la amplitud y el cambio de fase del potencial inducido generado en el subsuelo se miden mediante bobinas de detección y se registran.
  • Los métodos electromagnéticos se utilizan para detectar cuerpos de minerales metálicos.

3.

Métodos sísmicos

Hay dos métodos sísmicos principales, la reflexión y la refracción:

Método de reflexión sísmica

Este método se usa para mapear la estructura de las formaciones del subsuelo midiendo los tiempos requeridos para que una onda sísmica, generada en la tierra por una exploración cercana a la superficie con dinamita, impacto mecánico o vibración, regrese a la superficie después de la reflexión desde la interfaz entre formaciones que tienen diferentes propiedades físicas.

Los reflejos se registran mediante la detección de enterramientos que se denominan geófonos que responden al movimiento del suelo.

Método de refracción sísmica:

En el método de refracción, los instrumentos de detección registran los tiempos de llegada de las ondas sísmicas cuando se refractan desde la superficie de la discontinuidad.

Estos tiempos dan información sobre las velocidades y profundidades de las formaciones del subsuelo a lo largo de las cuales se propagan. Rayo refractado Refractor Capa 1, V1 Capa 2, V2 SP G

4.

Método radiactivo

Este método se utiliza para detectar minerales radiactivos como el uranio y el torio.

5.

método de registro de pozos

  • Esto implica sondear la tierra con instrumentos que dan lecturas continuas registradas en la superficie a medida que se introducen en los pozos.
  • Las propiedades de las rocas que están cubiertas por las técnicas de registro de pozos son la resistividad eléctrica, el potencial propio, la densidad de generación de rayos gamma, la susceptibilidad magnética y la velocidad acústica.
  • El registro de pozos es una de las técnicas geofísicas más utilizadas.

6.

Aplicaciones en la ingeniería

Las muchas aplicaciones de los métodos geofísicos en ingeniería incluyen:

  • Investigación geofísica del subsuelo para determinar el modelo de capas y las áreas homogéneas
  • Estudios de terreno y monitoreo en áreas propensas a deslizamientos de tierra, peligros geológicos y áreas kársticas
  • Exploración geológica de rutas de túneles
  • Exploración sísmica para conducción de túneles
  • Tomografía de pozo para la exploración detallada del subsuelo, por ejemplo, en la ingeniería de cimientos de grandes estructuras
  • Radar de pozo 3D para exploración de karst y exploración de cavidades
  • Evaluación no destructiva de la superficie de la carretera con georadar
  • Exploración de rutas de abastecimiento (líneas eléctricas/gasoductos, canales)
  • Investigación de sitios contaminados, por ejemplo, basureros abandonados (geofísica ambiental)
  • Radar de pozo 3D, por ejemplo, para exploración de domos de sal, exploración kárstica
  • Hidroacústica y batimetría para la exploración del subsuelo submarino

Sismología

Sismología

  • Sísmica de reflexión y sísmica de refracción de alta resolución 2D y 3D (ondas P y S)
  • Sísmica de refracción (CMP, GRM), tomografía de refracción
  • Weismics de ondas superficiales (MASW)
  • Tomografía sísmica en pozos
  • Hidroacústica (sísmica marina) en aguas
  • Perfilado sísmico vertical (VSP)
  • Sísmica de túneles (CONFIANZA)

método potencial

Método potencial

  • Gravimetría
  • Magnéticos
  • Procesos eléctricos y electromagnéticos: Geoelectricidad de corriente continua, sondeos
  • Tomografía geoeléctrica (ERT)
  • Geoelectricidad compleja
  • Polarización Inducida (IP)
  • Geoelectricidad acoplada capacitiva (CCR)
  • Medidas de autopotencial (SP)

Procesos electromagnéticos

Procesos Electromagnéticos

Los procesos electromagnéticos se pueden llevar a cabo tanto en el dominio de la frecuencia (FEM) como en el dominio del tiempo (TDEM). DMT utiliza los siguientes métodos eléctricos y electromagnéticos:

  • Electromagnetismo en el Dominio de la Frecuencia (FEM)
  • Sondeo en el dominio del tiempo (TDEM)
  • detector de metales
  • Magnetotelúricos (MT)
  • Georadar/Radar de penetración terrestre (GPR)

procesos costa afuera

Procesos costa afuera

En el sector offshore combinamos las técnicas:

  • Batimetría
  • mediciones de sonda,
  • Sismología Marina y
  • Electromagnetismo Marino

Investigaciones geofísicas de pozos

Investigaciones geofísicas de pozos

Para vincular los valores medidos y los resultados de las investigaciones geofísicas con las propiedades geotécnicas del suelo, se requiere la exploración de pozos o pozos. Las investigaciones geofísicas de pozos son particularmente útiles ya que permiten un vínculo directo entre la geofísica y la geotecnia en el lugar.

  • Sondas de pozo estándar
  • Escáner de pozo óptico y acústico
  • Escáner de cavidades 3D
  • Radar de pozo 3D
  • Sondas inalámbricas para pozos
  • Sondas de pozo de anclaje.
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