PWG - PAPERS
Visualización del Subsuelo Mediante Prospección Geoeléctrica de Última Generación
Resumen del Trabajo de Titulación de Alonso Arellano para optar al Título Profesional de Ingeniero de Ejecución en Minas, USACH
Recibido el 20 de Diciembre de
2001
Recibido con correcciones el 29 de Diciembre de 2001
1. Introducción
Los métodos geofísicos son rápidos, económicos y confiables. Por estas
razones se decidió utilizar y presentar los nuevos desarrollos tecnológicos,
tales como nuevo tipo de sondaje geoeléctrico, programas computacionales y equipos
diseñados en nuestro país por parte de TGT.
2. Métodos Geofísicos
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 |
Electromagnético | Reacción ante estímulos electromagnéticos | Conductividad eléctrica e inductancia | Petróleo y minería |
3. Métodos Eléctricos
3.1 Método de Resistividad
La resistividad para cualquier disposición de electrodos es:
En el caso de un medio uniforme, la resistividad debe ser constante y no debe depender del arreglo electródico ni del punto de medición. En caso contrario, la presencia de anomalías debe hacer cambiar el valor de la "Resistividad Aparente" al cambiar la posición de los electrodos.
Interpretación
de los Datos de un Sondaje Geoeléctrico
La resistividad correspondiente a cada configuración se
calcula en base de la Ecuación de Laplace considerando
condiciones de borde o integrando directamente. Una simplificación
del método se logra asumiendo que los campos eléctricos se
propagan igual que los rayos de luz (Método de las imágenes,
Gummel) También puede utilizarse el método indirecto de
Koerfoed et al (1979) En general, el potencial eléctrico en la
superficie sobre una capa múltiple, donde la capa superior tiene
una resistividad Rho1 a una distancia r de una fuente puntual de
corriente I, se determina como:
donde lambda es la variable de integración, J0 es la función de Bessel de orden cero y K es un Kernel que depende de la potencia y de la resistividad de las capas inferiores
Problema de
Interpretación de los Datos
a) Problema de Equivalencia
- Equivalencia T: una curva de terreno con un máximo puede ser
visualmente semejante a otras curvas que mantienen constante el
producto h*Rho (=T) para una capa intermedia
- Equivalencia S: una curva de terreno con un mínimo puede ser
visualmente semejante a otras curvas que mantienen constante el
cuociente h/Rho (=S) para una capa intermedia
b) Problema de Superposición
Una curva de terreno correspondiente a n capas puede también
corresponder a muchos modelos de m>n capas
3.2 Método de
Polarización Inducida
Los suelos actúan como condensadores que se polarizan y acumulan
carga. La susceptibilidad a la polarización puede cuantificarse
observando la curva de decaimiento del potencial eléctrico
("IP en el dominio del tiempo") u observando la
dependencia de la impedancia con la frecuencia ("IP en el
dominio de la frecuencia")
Mecanismos de
Polarización Inducida
a) Polarización de membrana: observada en medios porosos
con presencia de electrolitos (poros del orden de los 100 mm)
b) Polarización de electrodos: observada en minerales
diseminados con buena conductividad (sulfuros, óxidos, grafito,
etc.)
4. Desarrollo
El desarrollo del trabajo de titulación se realiza con los datos obtenidos
a partir de un nuevo tipo de Sondaje Geoeléctrico: "Sondaje Híbrido".
Este nuevo sondaje pernite obtener una doble verificación para la detección,
ubicación y delimitación de los cuerpos mineralizados. Para superar las ambigüedades
de la interpretación, los datos se correlacionan con la información geológica
y además se incluyen cuatro correcciones:
* Corrección Geoléctrica: los parámetros geoeléctricos se
corrigen según los ángulos sólidos presentes en el terreno
* Corrección espacial al eje del sondaje: se determina el
verdadero punto superficial estudiado junto con los ángulos
directores del eje del sondaje
* Análisis de sensibilidad: se estudian los modelos extremos de
acuerdo con las ambigüedades de Equivalencia
* Penetración del sondaje: se determina la penetración
alcanzada por el sondaje a partir de dos modelos equivalentes
Estudio Geoeléctrico
El lugar estudiado fue el sector de Cabildo que se encuentra
en la provincia de La Ligua, V Región.
Equipos utilizados
* Transmisor de corriente CANOV I
* Receptor geoeléctrico CANOV III
* Software GEOMOD PE Gold 4.0
A continuación se muestra el resultado de realizar un sondaje híbrido:
A continuación se resolvió computacionalmente la Ecuación de Laplace para el potencial electrostático utilizando el software GEOMOD. A diferencia de otros programas, los algoritmos utilizados contienen la solución exacta de la Ecuación de Laplace a través de funciones especiales (Bessel, Hankel, Legandre, etc.) en lugar de métodos aproximativos, lo que permite obtener un perfil estratigráfico de gran precisión.
El modelo de un perfil para cuatro Sondajes Híbridos es el siguiente:
Primera capa (línea
negra): suelo vegetal húmedo
Segunda capa (color azul): grava húmeda
Tercera capa (color verde): andesita
Cuarta capa (color rojo): andesita con calcopirita (anomalía)
Vista tridimensional (cuatro perfiles):
5.
Conclusiones
La identificación correcta de un estrato metálico
implica mucho tiempo en terreno a un alto costo. En el caso del
Sondaje Híbrido, la detección de un cuerpo mineralizado se
realiza con muy pocos sondajes, a un bajo costo y con una alta
eficacia, lo que hace muy atractiva su utilización.