METODO MAGNETOMETRICO

1.- Campo magnético terrestre

La Tierra puede definirse como un gigantesco imán irregular. La intensidad del magnetismo varía de un punto a otro de la superficie terrestre. El conjunto del complejo sistema de fuerzas magnéticas de la Tierra constituye el campo magnético terrestre.

Si una pequeña aguja magnética (o brújula) se suspende por su centro de gravedad en un punto P, en el campo magnético terrestre, de modo que pueda oscilar libremente en todas direcciones, si no sufre perturbación alguna permanecerá en una posición definida. Excepto a lo largo de una línea particular, no yace exactamente emana verdadera dirección Norte-Sur, sino que apuntara hacia el polo magnético terrestre, el cual se encuentra a muchos kilómetros de distancia del polo geográfico ; y en lugar de hallarse a nivel esta inclinada con respecto al plano horizontal. La dirección horizontal de la aguja mientras se halla en reposo suspendida del punto P, se llama meridiano magnético en P, y el ángulo horizontal entre este meridiano magnético y el meridiano geográfico en P es la declinación en este punto. El ángulo vertical entre el plano horizontal que pasa por P, y la posición ocupada por la aguja inclinada se llama Inclinación magnética, o simplemente inclinación en P.

En la medición de la intensidad del magnetismo terrestre se emplea una unidad llamada gauss. El gauss se puede definir como la intensidad de un campo magnético que actúa sobre la unidad de masa magnética con la fuerza de una DINA. La unidad de masa magnética(o unidad de polo magnético) es la masa magnética de un polo que colocada a la distancia de un centímetro la atrae o la rechaza con una fuerza igual a una DINA. En la prospección magnetometrica ordinaria la unidad de medida es la gamma, γ, la cual es 1/100000 de un gauss.

La fuerza ejercida por el campo magnético terrestre sobre un polo unidad es la intensidad total, T, del magnetismo terrestre en un punto cualquiera dado, P. Actúa en la dirección definida por declinación e inclinación. En el plano vertical del meridiano magnético que pasa por P, se puede resolver T en dos componentes perpendiculares entre si, que son la intensidad vertical, Z, y la intensidad horizontal, H; y a su vez H se puede también resolver en sus dos componentes geográficas Norte-Sur y Este-Oeste, conocidas respectivamente por X e Y. Las cantidades de ordinario medidas en prospección magnetometrica de la estructura geológica son H y Z.

El campo magnético que se observa tiene dos orígenes, uno interno y otro externo. El campo interno es semejante al producido por un dipolo magnético situado en el centro de la Tierra con una inclinación de 10,5º respecto al eje de rotación.

Los polos geomagnéticos son los puntos en los que el eje del dipolo intercepta a la superficie terrestre, y el ecuador magnético es el plano perpendicular a dicho eje. Esta componente presenta una variación secular en el tiempo, que al ser acumulativa en grandes períodos de tiempo se ha podido observar en algunos puntos. La componente de origen externo es debida principalmente a la actividad del Sol sobre la ionosfera y magnetosfera, siendo la más importante la variación diaria con período de 24 horas. Otras variaciones de origen externo son: la lunar, undecenal, pulsaciones magnéticas, tormentas magnéticas, bahías, efectos cromosféricos, etc.

El campo magnético terrestre es una magnitud de carácter vectorial, por lo que para estudiar sus componentes se toma como referencia en un punto de la superficie de la Tierra un sistema trirectangular de ejes vertical, N-S y E-O. De esta forma, la intensidad del campo (F) y sus proyecciones horizontal (H) y vertical (Z) están relacionadas a través de los ángulos de declinación (D), que forma H con el norte geográfico, y de inclinación magnética (I), que forman F y H. Así, para expresar el campo magnético en un punto bastan las tres cantidades F, I, D.

2.-Medicion de anomalías magnéticas:

El instrumento más comúnmente usado en el trabajo magnetometrico de campo se llama magnetómetro o variometro de tipo Schmidt. El magnetómetro que registra diferencias en la intensidad magnética vertical, y que por lo tanto se llama magnetómetro vertical, se usa mucho más que el magnetómetro horizontal, el cual mide diferencias en la intensidad horizontal. Para efectuar observaciones de intensidad vertical, el instrumento de instala en la estación elegida, propiamente nivelado u orientado de tal modo que el plano vertical en el cual oscila libremente la aguja sea perpendicular al meridiano magnético, es decir la línea Norte-Sur.

Ordinariamente, la aguja se suelta y se deja oscilar; se lee entonces la escala dos o tres veces habiéndole dado 180° de vuelta al instrumento, y se registra el promedio de todas estas lecturas.En el trabajo de reconocimiento, las estaciones se hallan espaciadas de 1.5 a 6 Km, mientras que para el trabajo de detalle serán más numerosas. En el trabajo de reconocimiento, las observaciones sobre el terreno con vistas a establecer el mapa, se pueden hacer al ritmo de 20 a 30 estaciones diarias.

Mapa de la anomalía de intensidad total del campo geomagnético en la Elevación del Pacífico del este. La unidad es 10 -5 gauss. Las flechas indican movimientos a lo largo de la falla. Las curvas sólidas de contorno indican anomalías positivas, las punteadas, anomalías negativas (Takaeuchi et al., 1974).

3.-Correcion de lecturas magnéticas:

La prospección magnética, en muchos aspectos es similar a la observación barométrica. Las lecturas magnéticas están expuestas a errores debidos a las tormentas magnéticas. Además, existen cambios diurnos más o menos regulares en el campo magnético de una localidad. La experiencia ha enseñado que lo mejor es elegir una “estación base”, la cual es visitada varias veces en el curso del día, para comprobar las lecturas que sean hechas en ella con el instrumento utilizado en el trabajo de campo. Es de desear la instalación de un instrumento estacionario en la estación base, observado a intervalos de 15 a 30 minutos, especialmente donde se exige exactamente de los resultados. Lo mismo que en las observaciones barométricas.

La comprobación de las lecturas se puede hacer revisando cualquiera de las estaciones e campo. Al finalizar el día, se construye una curva de corrección diurna y todas las anotaciones son ajustadas para eliminar los defectos de tormentas y diurnos. Los datos observados durante una tormenta magnética ordinariamente no son dignos de confianza. Puesto que la mayoría de los

magnetómetros actualmente en uso están compensados para los cambios de temperatura, los errores debidos a la variación de la temperatura son pequeños. La corrección se puede hacer por referencia a un termómetro colocado al lado del instrumento. Comprobación cuidadosa y ensayos de prueba para los efectos de la temperatura son necesarios de tanto en tanto.

Además de estas fluctuaciones a corto plazo, existen otras seculares, o cambios a largo plazo del campo magnético terrestre. En la prospección magnética, estas variaciones son suficientemente apreciadas mediante el uso apropiado de mapas de isógonas y de mapas de igual intensidad magnética vertical, publicados para América por U.S. COSAT Geodetic Survey.

La intensidad magnética en la estación base puede ser tomada convencionalmente, eligiéndose valores próximos a los reconocidos como característicos de la zona en general, o los valores empleados que fueron ya determinados en una red de estaciones base previamente establecidas.

4.-Compilación de datos de campo:

Una vez reunidos los datos de campo corregidos de las variaciones diurnas y a causa de la temperatura, y que las estacione fueron propiamente localizadas sobre el mapa base, se deben hacer las correcciones del cambio regional terrestre o normal en la intensidad vertical. Esto se lleva a cabo por referencia l la “Equal Magnetic Vertical Intensity Chart”, la cual muestra las amplias variaciones regionales en intensidad vertical. Las líneas de intensidad vertical regional (isodinámicas verticales) para la zona en cuestión son indicadas sobre el mapa en la posición apropiada y con los propios valores. La cuantía de la corrección regional a aplicar a valor de cada estación se halla entonces determinada por la posición de esta estación con respecto a las líneas de cambio regional normal. La corrección para la variación normal se suma o se resta, según que el valor regional normal sea más bajo o más alto que el de la estación base u otro punto de referencia. Los resultados de esta operación son los valores de la anomalía local que se hacen constar en el mapa. Estas anomalías se pueden relacionar uniéndolas por medio de líneas sinuosas llamadas isoanomalas o isanomalas, las cuales expresan en gammas las variaciones locales con respecto al valor medio de la intensidad magnética total en la región dada.

Un mapa así construido es un mapa de anomalías de la intensidad magnética vertical. Estas anomalías pueden ser originadas por las condiciones geológicas estructurales por debajo de la superficie del suelo. Constituyen los datos buscados en la prospección magnetometrica realizada con fines geológicos.

5.-Apicacion a la Geología

Objetivo: Obtener información asociada a formaciones geológicas por intermedio de las características magnéticas de las rocas.

La aplicación del método magnético al trabajo geológico se basa en que las masas rocosas y los tipos de rocas difieren unas a otras por sus propiedades magnéticas, esto es, por su susceptibilidad magnética. Algunas menas metálicas son fuertemente magnéticas; algunas rocas eruptivas y metamórficas contienen una proporción relativamente elevada de magnetita; las sedimentarias, especialmente arenas y areniscas, en ciertas localidades pueden son ricas en este mineral. Es bastante probable que el valor de las anomalías locales de la intensidad magnética se deba principalmente a la forma, tamaño y distribución de las masas rocosas (eruptivas, sedimentarias o metamórficas) conteniendo un porcentaje relativamente elevado de magnetita.

Por ejemplo una colina enterrada de pizarra o de granito, o un dique o enclave eruptivo que atraviesan rocas sedimentarias, ocultos por aluviones, o un lentejón de arenisca, pueden dar origen a una intensidad magnética anormalmente elevada si estas rocas contienen una considerable cantidad de magnetita.

A) Fase de TerrenoDefinir una malla y en cada nodo medir el Campo Magnético Total T y sus proyecciones H y Z (Horizontal y Vertical).En el hemisferio Sur, Z apunta hacia arriba.

B) Fase de oficinaDibujar isolíneas de Z y Vectores H

Típico Levantamiento Magnético

Interpretación

- La orientación de los vectores H permite ubicar los extremos del dipolo.- Graficar T a lo largo de un perfil también permite delimitar el cuerpo magnético ("Perfilabatido")- Graficar simultáneamente H y Z a lo largo de un perfil permite conocer la inclinación del dipolo.- El gráfico de Z a lo largo de un perfil permite conocer la profundidad a la que se encuentra el dipolo.

- Programa de interpretación sugerido: Magix XL

Isolineas de Z y vectores H

La interpretación de anomalías magnéticas para sacar su significado geológico, sin embargo, no es nada sencilla. En algunos lugares se ha podido demostrar sus relaciones mutuas; pero, en otras muchas partes, donde existen anomalías magnéticas muy pronunciadas, estas no se han podido relacionar con rasgos litológicos o estructurales conocidos a lo largo de una perforación a la profundidad de muchos centenares de metros. En tales casos, los efectos consignados en el mapa pueden ser producidos por causas existentes a mucha profundidad, no alcanzada por el sonde. En regiones extensas, las anomalías son tan ligeras que aunque reflejen indiscutiblemente condiciones determinadas, no pueden interpretarse con acierto.

En todos los trabajos magnetométricos, tal vez en mayor cuantía que en cualquiera otra clase de prospección geofísica, se debe tener firmemente en el espíritu que las intensidades puras medidas en estaciones separadas pueden presentar, y probablemente representan, resultantes de diversos efectos, a partir de profundidades escasas y de grandes profundidades, combinados todos ellos de tal modo que hacen difícil su interpretación correcta.

Una distribución irregular de magnetita en una arenisca a escasa profundidad o a un centenar de metros por debajo de la superficie del suelo puede alterar o enmascarar los efectos de una masa situada a mayor profundidad. El modo mas seguro de aplicar el método magnetometrico consiste en ir de lo conocido a lo desconocido. Así, por ejemplo, si un detalle geológico, tal como un dique, o un contacto entre una roca de alta y otra de baja intensidad; que aflore y se tenga que cartografiar en una región dad, se extiende por debajo de un banco del suelo o de cierta distancia por debajo de su cubierta por medio de una prospección magnética cuidadosa.Como ocurre en el caso de cartografiar la gravedad, se puede obtener un mapa de derivadas segundas magnéticas proyectando la derivada segunda vertical de la intensidad de la intensidad vertical magnética para garantizar una mejor resolución de la anomalía magnética . Mientras fundamentalmente no exista una solución única para la interpretación de las anomalías magnéticas o gravimétricas, un estudio combinado de ambas, dentro de la misma zona, puede ser útil para llegar ala interpretación más probable en cuanto a su

significación geológica. Salvo en el caso de ciertos minerales magnéticos, la prospección magnetometrica es netamente un metido de reconocimiento.

Una Prospección Magnética permite determinar :

- Minerales magnéticos- Hidrocarburos- Disposición espacial del dipolo- Fracturas geológicas

Orden de magnitud de la Anomalía:

- Magnetita , hematita, pirrotita 104 - Asociación semimagnetica 103 - Trampas de hidrocarburos 102

6.-Magnetómetro para prospección aérea :

En la prospección magnetometrica anteriormente descrita, el instrumento se estaciona sobre le suelo y las observaciones se efectúan en puntos elegidos. Después de la Segunda Guerra Mundial se ha perfeccionado una nueva técnica, en la cual el magnetómetro se suspende del extremo de un cable, ordinariamente de unos 30m de longitud, suspendido de un avión, y cuyas lecturas son registradas automáticamente y de un modo continuo por medio de hilos que pasan a lo largo de un cable mientras la aeronave esta en vuelo. El registro o obtenido es un perfil de variaciones magnéticas a lo largo de la línea de vuelo.Cuando se trata de hacer la prospección de una zona determinada se planea el recorrido de tal modo que esta sea cubierta por las líneas de vuelo paralelas entre si por cierta distancia que depende de la naturaleza del terreno y los resultados que se desea obtener. Ordinariamente, la separación adoptada varia entre 800 m y 3Km, siendo la mas frecuente de .5Km.Vuelos transversales, a mayores ponen en conexión los perfiles y permiten el ajuste y la corrección. El plano de vuelo se mantiene a una altitud en lo posible constante sobre el nivel medio de la superficie del terreno, pudiendo variar esta altitud con la naturaleza del problema entre 100 y 500 m, aunque lo mas frecuente es de unos 30m. El objeto es volar a bastante altura para eliminar la influencia perturbadora de las vías férreas, líneas de alta tensión, oleoductos, etc.; pero, con todo, suficientemente baja para predecir los efectos magnéticos diferenciales de las masas rocosas terrestres.

Es esencial el conocimiento de la posición correcta del avión (y del magnetómetro) mientras dura el vuelo. La posición vertical se determina por radioaltimetro, y la posición horizontal por medio de una serie de fotografías el terreno sobre el cual se vuela, allí donde los rasgos del mismo son fácilmente reconocibles, o por medio de Shoran cuando se trabaja en la costa o sobre

territorios cuyos accidentes no se pueden reconocer con facilidad (como selvas, zonas pantanosas, etc.). El perfil magnético, la lectura del altímetro, y la tira o faja de fotografías para la posición horizontal se registran de un modo automático y continuo, y para la correcta correlación de estos registros, cada uno de ellos se marca similar y simultáneamente a intervalos regulares frecuentes.Las ventajas del magnetómetro para prospección aérea sobre le instalado en estaciones sobre el terreno, son las siguientes:

1.- Mucha mayor velocidad para batir la zona (aunque es de notar que las comprobaciones de gabinete sobre las lecturas del magnetómetro sobre avión requieren mas tiempo que el mero vuelo del itinerario)

2.- Costo mas bajo por unidad de superficie si el tiempo se toma en cuenta.

3.- Facultad de prosperar zonas de acceso difícil o imposible (8es decir, marjales, selvas, aguas, etc.).

4.-Perfil continuo de variaciones magnéticas, en lugar de registro por puntos (estaciones).

5.-Eliminación de defectos perturbadores locales, tales como gravas magnéticas, cuerpos de origen volcánico, cubetas enterradas por aluviones, etc., y asimismo, como se ha dicho, los de oleoductos, líneas de altas tensión, vías férreas, etc.

Después de obtener un mapa de anomalías magnéticas a partir de los datos proporcionados por el magnetómetro aéreo, lo mismo que ocurre con el mapa constituido a base de la proporción sobre el terreno queda pendiente todavía el problema de interpretar su significación geológica.

Limitaciones de los métodos

En la estructura de la litosfera la formaciones de rocas cuyo carácter físico varia están diversamente dispuestas. En términos generales, la rocas son mas densas a medida que aumenta la profundidad; pero en algunas lugares hay formaciones de densidad relativamente baja que se hallan enterradas a gran profundidad , y en otros lugares, rocas densas se hallan cerca de la superficie. Análogamente, yendo de una localidad a otra, pueden existir diferencias muy amplias en la elasticidad de las formaciones subterráneas. O también materiales de susceptibilidad magnética relativamente elevada pueden hallarse en depósitos a escasa profundidad en un distrito, y a gran profundidad en otro. Y finalmente, se pueden observar marcadas diferencias en la conductividad eléctrica de ciertas formaciones, en contraste con otras.

Teóricamente, una masa rocosa subterránea se puede distinguir, por medidas de carácter geofísico, de las masas contiguas, de las cuales difiere por alguna de estas propiedades; pero en la practica los resultados de tales medidas están estrictamente limitados, en parte a causa de la sensibilidad inadecuada de los instrumentos, en parte a causa de las dificultades que existen para efectuar observaciones de precisión en las condiciones en que se realizan los trabajos de campo, y en parte a causa de la dificultada, y con frecuencia a la imposibilidad de discernir entre los numerosos efectos subterráneos desconocidos, los cuales, en conjunto, componen la resultante en realidad medida en una localidad dada.

Es muy importante que el geólogo reconozca:

1) Que en la prospección geofísica, los métodos aprovechables son aquellos que aquel puede utilizar con ventaja al buscar una explicación de la estructura del subsuelo;

2) Que todos estos métodos presenten limitaciones que deben ser conocidas y valoradas hasta donde sea posible para la mejor y mas satisfactoria interpretación de los resultados ,

3) Que todos estos métodos no son igualmente apropiados para cualquier problema o región dados.

El mejor método se debe elegir después de una cuidadosa consideración de todos los factores implicado, y estos factores son geológicos y geofísicos a la vez.De los cuatro grupo de métodos geofísicos que hemos descrito brevemente, los métodos sísmicos han proporcionado los resultados de mayor confianza. De modo especial, el método de la reflexión ha sido muy empleado tanto en la cartografía de reconocimiento como en la de detalle. Los métodos gravimetrico y magnetométrico tienen su principal aplicación en el reconocimiento, si bien el primero de ellos puede ser de importancia para el detalle de domos de sal, y el segundo para el detalle de distribución de minerales magnéticos. Los métodos eléctricos son muy poco usados por razón de su limitada penetración en el subsuelo. Localmente, tienen alguna aplicación para la prospección de ciertos minerales, así como ara efectuar algunas prospecciones de ingeniería. Todas las diferentes clases de exploración geofísica requieren para su adecuada ejecución, personal muy especializado y entrenado en matemáticas y física. En cambio, la Interpretación de los datos obtenidos por medio de estos métodos puede lograrse satisfactoriamente con solo los esfuerzos combinados del geofísico y el geólogo.