TEMA I

INTRODUCION A LA GEOFISICA

• Definiciones de geofísica, geofísica pura y geofísica aplicada

• Relación de la geofísica y las ciencias básicas.

• Clasificación de los métodos geofísicos.

• La geofísica en el campo petrolero, minero, ingeniería civil, la búsqueda de recursos hídricos.

GEOFISICA• “Geofísica es la aplicación de los principios

físicos al estudio de la Tierra y su entorno, por lo tanto estudia la física de la Tierra sólida, la física de su envoltura líquida y la física de los gases, sus contornos magnéticos y las partículas cósmicas, además, la definición moderna, incluye el estudio del sol, la Luna y el Universo, en la medida que esos tengan una influencia directa sobre la Tierra.”

• La geofísica que estudia la Tierra sólida s/subdivide:• a) Geofísica Pura.- Es la investigación de campos

físicos asociados a la Tierra• Estudio y conocimiento le permiten conocer las

propiedades y constitución interna de la tierra, así como los procesos físicos que se desarrollan en la superficie y en el interior de ella, como: magnetismo.

• Geofísica Pura es el estudio de los fenómenos de la naturaleza, relacionados con las propiedades físicas, estructura y composición de la Tierra.

• Es la base de la geofísica recurriendo a la física-matemática, para encontrar el desarrollo de relaciones o fórmulas para la explicación geofísica.

• b) Geofísica Aplicada, Prospección o Exploración, se refiere al estudio de la parte superior de la corteza terrestre y heterogeneidades que existen en el subsuelo, orientadas a la búsqueda de recursos naturales con valor económico (hidrocarburos, minerales, aguas subterráneas, a la fundación de obras civiles, investigaciones arqueológicas y estudios relacionados al medio ambiente).

• Geofísica Aplicada se basa en la aplicación de las bases teóricas de la Geofísica Pura, con el objetivo de determinar anomalías o estructuras geológicas como recursos de interés económico.

Relación de la geofísica y las ciencias básicas

• La geofísica se relaciona con:• La Física (Principios aplicados como las leyes de

atracción gravitacional, densidad de las rocas, susceptibilidad magnética propagación de ondas, conductividad, resistividad),

• La Matemática (cálculo y desarrollo de formulas ),• La Electricidad,• La Computación, • La Geología (geología estructural, estratigrafía,

geología de campo, geoquímica),• La Geografía• La Geoquímica.

Relación de la geofísica y las ciencias básicas• Ultimas décadas su avance es significativo por:1. Avance tecnológico2. Aplicación de las técnicas de computación,3. Mejorando la adquisición de datos por equipos

computarizados cada ves mas sensibles y exactos que trabajan a tiempo real;

4. Procesamiento de gran cantidad de datos en poco tiempo y gran exactitud;

5. Obtención de productos a todo color, con técnicas de realce de información e integración de datos;

6. Uso de sistemas de posicionamiento global (GPS)7. Uso de sistemas de Información Geográfica (GIS), para la

adquisición e interpretación de datos.8. Desarrollo de nuevas técnicas geofísicas terrestres y

aéreas.

Objetivo de la Geofísica• Investigar zonas sin acceso para el ser humano, como el

interior de la tierra, basados en las propiedades físicas delos minerales y rocas del subsuelo que aplicando el métodocorrecto pueden dar información sin la perforación de pozoque es de altos costos.

• Todos los métodos geofísicos dan solamente informacionesindirectas, es decir nunca sale una muestra de una roca. Losresultados de investigaciones geofísicas son hojas de datosque esperan a una interpretación.

• Se pueden inferir informaciones sobre la composición del subsuelo mediante algún parámetro físico-matemático medido en superficie (velocidad de una onda mecánica, variaciones de un campo gravitacional, la intensidad de una corriente).

ANOMALIAS GEOFÍSICAS• La parte superior de la corteza terrestre

esta formada por una serie de unidades que comprenden diferentes tipos de rocas, depósitos minerales y estructuras geológicas.

• Estas unidades debido a su litología y composición química diferente presentan a su vez propiedades diferentes, dando lugar a la existencia de un contraste de propiedades físicas entre estos.

ANOMALIAS GEOFÍSICAS

• Anomalía Geofísica.- Son las variaciones de los campos físicos (magnético, gravimétrico, eléctricos, etc.) naturales o artificiales, producidos por las propiedades existentes en el subsuelo, y medidos en superficie mediante técnicas y aparatos apropiados.

ANOMALIAS GEOFÍSICAS• La forma de las anomalías para una

determinada estructura es diferente para cada método, por que la mayoría de los casos estas, dependen de otros factores a mas del contraste, por ejemplo en el magnético de la declinación del campo magnético, en los geoeléctricos de campos constantes de la configuración electródica, etc.

SEÑAL Y RUIDO• La variación de los campos físicos no solo se debe

a la existencia de un contraste de propiedades físicas en el subsuelo, sino también a otras causas, como las producidas artificialmente por la presencia de líneas de alta tensión, de rieles de tren, desechos metálicos, etc.

• Estas perturbaciones indeseadas para fines de exploración se denominan RUIDO, mientras que las variaciones que llevan información generada por la presencia de cuerpos o estructuras asociadas con el objetivo buscado se denomina SEÑAL.

SEÑAL Y RUIDO• El ruido puede enmascarar o distorsionar

las señales al sobreponerse a estas, en la práctica, el ruido es parte de la señal.

• El ruido a mas de ser generado por las acciones del hombre, denominado ruido

cultural, puede ser producido por la presencia de heterogeneidades del material superficial o próximo a la

superficie , tormenta eléctricas, magnéticas, ruido instrumental.

CLASIFICACION DE LOS METODOS GEOFISICOS

Gravimetrícos (Fenómeno natural)

Magnéticos (Fenómeno natural)

Geoelectricidad (Fenómeno inducido)

Sismicos (Fenómeno natural e inducido)

Radiométricos ( Fenómeno natural)

Geotermales (Fenómeno natural)

METODOS ELECTROMAGNETICOS

• Se tienen métodos como el

• V.L.F

• SLINGRAM

• E.M. 34

• G.P.R.

• GEORADAR

FENOMENOS NATURALES

• En las investigaciones geofísicas se aprovechan fenómenos naturales y creados artificialmente

• Los artificiales.- Se tiene la ventaja de controlar su origen en el tiempo y en el espacio, lo permite un tratamiento matemático e interpretación más precisa.

METODOS GRAVIMETRICOSSe basa en la medición de la gravedad mediantegravímetros, en la búsqueda de un yacimiento se

aprovechando las diferencias de la gravedad en distintossectores.

Mapa de Anomalías Gravitacionales

METODOS MAGNETICOS Y AEROMAGNETICOS

•La tierra genera un campo magnético y puede definirse como un

gigantesco imán irregular. •Es un fenómeno natural, y se utiliza

un aparato llamado MAGNETÓMETRO, que mide la componente vertical del campo

magnético terrestre en estaciones muy próximas entre si, dentro de un

área determinada.

Método Magnético

MAGNETOMETRO

MAGNETOMETRÍALas distorsiones del campo magnético permiten encontrar

anomalías magnéticas de hidrocarburos, hematita, pirorrita, etc.

Plano magnético de campo total

METODOS ELECTRICOS• Las rocas, con excepción de los filones metálicos,

tienen una capacidad de conducción de la electricidad que es proporcional, al volumen, al tamaño, y la continuidad de los espacios vacíos y de los fluidos que ocupan a estos.

• Todas las rocas conducen electricidad en diferentes medidas. La resistencia al flujo de corriente eléctrica es llamada “resistividad”.– SONDAJE ELECTRICO VETICAL SEV.– PERFILAJE ELECTRICO– POTENCIAL INDUCIDO– LINEAS EQUIPOTENCIALES

El equipo que se utiliza generalmente es un resistivimetro

Aplicacion de los Campo de electricos

GEOELECTRICA

Resultados

Estudio IP-Res

Estudio IP-Res

CONSTRUCCION DE MAPAS

METODOS SISMICOS

• SISMICA DE REFRACCION (con uso en agua subterránea, obras civiles, etc.)

• SISMICA DE REFLEXION (con uso primordial en yacimientos hidrocarburíferos

Aplicación de las velocidades al Método Sísmico

Relevamiento Sísmico en el Campo

Figura cortesia de Veritas

Para levantamientos marinos los sensores son colocados en largos cables detrás del barco.Cañones de aire se utilizan como fuentes de Energía

CablesCañones

Registro de datos Sísmicos en el Océano

Métodos Radiométricos• Se emplean para determinar la distribución

de los elementos radioactivos (K, U, Th) naturales.

• En exploración, de los tres tipos de radiación emitidos por los elementos radioactivos (alfa, beta y gama), se emplean los rayos gama, porque tiene mayor poder de penetración.

• Este método se emplea generalmente para mapeo geológico y para la búsqueda de minerales radiactivos.

Métodos Geotermales• Estudian la distribución de la temperatura

con medidas en la superficie de la tierra o en los pozos de baja profundidad perforados exclusivamente para este fin.

• Adicionalmente se realizan medidas en pozos profundos para determinar el gradiente geotérmico.

• Se emplea para la detección de reservorios geotermales, de hidrocarburos, estudios estructurales profundos, etc.

EQUIPOS SOFISTICADOS UTILIZADOS

FASES DE LA GEOFISICAFASE DE CAMPO

Elección el Método• En la practica se pueden aplicar uno o

varios métodos a un determinado objetivo con base al contraste de las propiedades físicas que se suponen que existen entre el objeto y el medio en cual se encuentra.

• Otros factores son la topografía, ruido cultural, heterogeneidades superficiales y la naturaleza de la cubierta que tiene bastante influencia en la mayoría de lo métodos, y el costo.

Elección el Método• El planteamiento de una prospección se inicia

con un estudio geológico para conocer las características de la cuenca, luego se pasa al estudio de la zona por un método geofísico.

• Determinado el método a utilizar, se programa la disposición de los perfiles de

medida.

• El intervalo de los puntos de medida, el tipo de dispositivo electrónico a emplear en el caso de los métodos geoeléctricos de resistividad y polarización inducida.

Elección el Método• El tipo de fuente primaria y separación de

bobinas en el caso de las métodos electromagnéticos; detalles que están en función de la profundidad de investigación, tamaño y geometría del que se espera detectar.

• Los perfiles de medida o líneas geofísicas, donde están ubicadas los puntos de medida o estaciones, son usualmente líneas rectas distribuidas regularmente cuando las investigaciones son a detalle.

• En algunos trabajos regionales y preliminares los puntos de medida se ubicas en forma irregular utilizando caminos, sendas, etc. (vías de fácil acceso) y no preparados para tal fin.

Elección el Método• El rumbo de los perfiles así como la extensión de los

perfiles, están en función del rumbo dominante de las estructuras de interés u objetivo de trabajo.

• La ubicación de los perfiles y las estaciones de terreno, en el caso de investigaciones terrestres, se realiza mediante estacas identificadas por un número o letra, Ej.: se denominan perfiles 0,5S y 10S;

• En cada perfil los puntos de medida son igualmente marcados con números o letras son denominados 0, 1E, 2E, 3E

• La línea base es una línea ubicada perpendicularmente a los perfiles mencionados y denominados también perfiles transversales a la línea base

LINEAS GEOFÍSICAS

PROPIEDADES FISICAS DE LAS ROCASBASICAS EN LAS MEDICIONES GEOFISICAS

Son cinco

1. Densidad

2. Magnetismo de las rocas

3. Radioactividad natural

4. Resistividad eléctrica

5. Velocidad sísmica

METODOS MAS USADOS

Figura cortesia de Brian Russell

FASE DE LABORATORIO “Interpretación”

REPRESENTACION DE LOS DATOS

• Los datos geofísicos se representan de diferentes maneras, siendo los más principales:

• Perfiles,• Mapas de contornos,• Pseudosecciones,• Secciones• Representaciones tridimencionales.

Datos sísmicos 2D Datos Sísmicos 3D Figuras cortesia de Phillips Petroleum Co.

Figuras cortesía de Phillips Petroleum Co.

Este cuerpo de sal es demas de tres millas de ancho!

CUERPO DE SAL GOLFO DE MEXICO

La geofísica en el campo petrolero• La geología, por sus propios medios, no puede

determinar con precisión, probables depósitospetrolíferos.

• Por que los primeros campos petrolíferos descubiertosfueron a partir de métodos geofísicos como lagravimetría y sísmica de refracción, a partir de estedescubrimiento y con el aumento de la tecnología, nose puede realizar prospección de petróleo sin la ayudade métodos geofísicos.

• Los problemas que se presentan en la geología puedenser resueltas solo por la geofísica como la ubicación detrampas estructurales, trampas estratigráficas (cambiosde facies, discordancias), y trampas mixtas.

La geofísica en el campo Minero• Mediante el empleo de métodos

geofísicos es posible localizar depósitos minerales en el subsuelo, aprovechándose para ello de alguna de las propiedades físicas de los minerales como son:

• su densidad, propiedades magnéticas o eléctricas, su elasticidad, su radioactividad.

La geofísica en el campo en la búsqueda de Aguas Subterráneas

• Debido a la composición del agua, también es posible emplear métodos geofísicos para detectar por su resistividad el posible manto acuífero, bien este delimitado por la configuración estructural estratigráfico del subsuelo, de esta manera encontrar los puntos mas próximos o mas probables de la acumulación de aguas subterráneas.

La geofísica en el campo de la Ingeniería Civil

• En trabajos de ingeniería civil, para cimientos y fundaciones firmes, embalses, túneles, carreteras, etc. juega su papel la geofísica aplicada con la determinación de la profundidad de la roca adecuada que sirva de cimientos a las obras, etc.