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.