tema 01 la ciencia geofísica

Ctedra de Geofsica Aplicada, U.N.P.S.J.B., Chubut, Argentina. Tema 1 La Ciencia Geofsica Chelotti, L., Acosta, N., Foster, M., 2010.

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El cuadro adjunto sintetiza la fuerza relativa y el alcance de los cuatro campos de fuerza fundamentales del Universo. En el caso de la gravedad y el electromagnetismo (campos potenciales ambos), como es sabido, la fuerza disminuye en relacin inversa con el cuadrado de la distancia. Las fuerzas Nuclear Fuerte y Dbil slo actan a escala del ncleo atmico: la primera mantiene unidos a los protones y neutrones (formados por quarks) contrarrestando al electromagnetismo, y la segunda es responsable de fenmenos como la desintegracin beta, que acta sobre los leptones (electrones, positrones, neutrinos). Tras la unificacin de las fuerzas electromagntica y nuclear dbil, hecha por el paquistan Abdul Salam y el estadounidense Steven Weinberg en 1964, muchos fsicos han estado trabajando para hallar el vnculo entre stas y la Nuclear Fuerte y, objetivo ms complejo an, el vnculo con la gravedad para unificar en una nica gran teora a toda la fsica del universo. Al momento del Gran Estallido o Big Bang, inicio del espaciotiempo y de la entropa, se presume que todas las fuerzas estaban indiferenciadas. Teoras como la de las Supercuerdas con supersimetra intentan comprender estos conceptos fundamentales de toda la fsica.

En lo que a nosotros atae, la geofsica se las arregla bien con las cuatro fuerzas principales disjuntas. De hecho, en algunos mtodos estudiamos magnetismo y electricidad como fenmenos separados, o analizamos las perturbaciones ssmicas en forma separada de la gravedad, a la cual en ltima instancia se remite, o la radioactividad sin reparar en las fuerzas electromagntica y nuclear dbil, y a la geotermia sin analizar que en esencia es tambin un fenmeno electromagntico.

Vayamos entonces al abordaje de la geofsica. La propuesta es navegar virtualmente la Tierra buscando el impulso de favorables fuerzas fsicas. Desde el espacio, por aire, agua y sumergindonos en el interior slido del planeta que habitamos.


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standing on the shoulders of Giants * Isaac Newton

LA CIENCIA

---- --- -- ---- --- -- -La Tierra tiene unas mareas gravitacionales fuertes--------------- - - - provocadas por su cercano satlite natural,------------------------- - - el ms grande del Sistema Solar con relacin al tamao del planeta,- - - tiene unos flujos radioactivo y trmico significativos,------------------ - - y un gran ncleo de hierro, en buena parte lquido,----------------- -- - que con la rotacin planetaria origina un fuerte campo magntico. - - Tiene tambin corrientes elctricas en su atmsfera e interior,--- - - as como masas convectivas en sus capas fluidas y slidas,-------- - - tiene placas corticales mviles, sismicidad y vulcanismo, ------ - - - mucha agua lquida en su superficie, rocas granticas, vida, ---- ---- - - y una moderada atmsfera de nitrgeno------- - - que unos verdes seres fotosintetizadores contaminaron de oxgeno. - - Adems pululan sobre la Tierra unos bichos (a veces) inteligentes--- - - que tratan de entender la naturaleza de su mundo-------- - - y de maximizar la explotacin de sus recursos. ----- -- -- - De varios de estos temas trata la Geofsica. ---- --- -- ----- -- - ---- --- - -

GEOFSICA

La Geofsica (etimolgicamente, del griego, naturaleza de la Tierra) es la ciencia que estudia los campos fsicos vinculados a nuestro planeta. Es decir, que estudia la Tierra mediante mtodos de la fsica, de carcter indirecto, a fin de conocer su evolucin y caractersticas actuales (geofsica pura) y tambin como herramienta de prospeccin de recursos (geofsica aplicada). Pueden medirse directamente los campos fsicos naturales (gravedad, magnetismo, radioactividad, geotermas, etc.) o generarse campos artificiales por emisin de electricidad, energa ssmica, etc., para as obtener mediciones ms efectivas a los fines exploratorios.

Algo de Historia:

En la antigua Grecia encontramos los primeros estudios rigurosos sobre la Tierra y el cielo, que aparecen tambin despus en otras civilizaciones (Chinos, Mayas, etc.), destacndose Eratstenes de Cirene quien a finales del siglo III a. C. calcul con escaso error el radio terrestre, as como la distancia de la Tierra al Sol y la inclinacin del eje planetario. El conocimiento de la Tierra se aceler desde el Renacimiento. El trmino geofsica es empleado inicialmente por Julius Frbel en 1834 y otros autores en aos siguientes, pero aparece publicado por vez primera en Alemania gracias a Adolf Mhry en 1863: Beitraege zur Geophysik und Klimatographie, y luego nuevamente en 1887 en el Handbuch der Geophysik de S. Gnther. Si bien hubo algunas exploraciones geofsicas informales ya desde la alta Edad Media, el primer aparato especfico de prospeccin geofsica data de 1879, el magnetmetro de los alemanes Thalen y Tiberg, con el que exitosamente buscaron yacimientos de hierro. Y la primera ctedra de geofsica se debe a Emil Wiechert, en 1898 en Gttingen, Alemania.


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Observatorio Maya en Chichn Itz (Mxico) y primera pgina de Mundus Subterraneus. de A. Kircher, publicado en 1664, libro que tuvo gran influencia en las primeras teoras sobre el interior de la Tierra.

DESARROLLO DE LA GEOFSICA: Muchos de los contenidos cientficos de la Geofsica son tan antiguos como la ciencia misma. Esto no

es de extraar, ya que la Tierra es el primer laboratorio en el que se realizan observaciones y al que se aplican las teoras cientficas. Muchas de las disciplinas que componen hoy la Geofsica extienden sus races hasta los orgenes de las ciencias en la Antigedad. Entre los antiguos griegos de los siglos III y IV a. de C., como, por ejemplo, Eratstenes y Aristteles, por slo citar a dos, se encuentran ya clculos geodsicos del tamao de la Tierra y discusiones sobre el origen de los terremotos. La Geofsica moderna se desarrolla a la par de la ciencia en los siglos XVI Y XVII con Galileo, Gilbert, Newton, Halley, etc., y progresa juntamente con ella en los siglos XVIII y XIX. Sin embargo, el trmino Geofsica, de acuerdo con W. Kertz, aparece por primera vez en 1863 en el tratado de Adolf Mhry Beitraege zur Geophysik und Klimatographie. Georg van Neumayer, en 1871, define la Geofsica como el conocimiento de las relaciones fsicas de la Tierra. En 1880, el profesor de Geografa de Knisberg Karl J. Zoeppritz define ms concretamente la Geofsica como aquella parte de las ciencias de la Tierra que trata del estudio de la actividad de las fuerzas fsicas responsables del origen, evolucin y estructura de la Tierra. La Geofsica para l llena un vaco existente en las ciencias de la Tierra que entonces constituan la Geografa y la Geologa

Antes de la generalizacin del trmino Geofsica, los contenidos de esta ciencia se designaron con otros nombres. A. G. Werner, que proceda de la minera y geologa, utiliza en 1755 el trmino Geognosia, y mucho antes, en el siglo XVII, J. Zahn y A. Kircher utilizaron el de Geoscpica. Alejandro von Humbolt, al que se le considera como uno de los padres de la Geofsica moderna y cuya influencia en esta ciencia fue muy grande, utiliz el trmino Physikalische Geographie (Geografa Fsica) y Franz Neumann el de Physik der Erde (Fsica de la Tierra). A finales del "siglo XVIII v principios del XIX, fuera del mbito germano, en Francia, encontramos el uso del trmino Theorie de la Terre (Teora de la Tierra) por De la Metherie y el de Physique du Globe (Fsica del Globo) por Saigey, trmino este ltimo que sigue usndose en la actualidad. En Inglaterra, el profesor de Cambridge W. Hopkins introduce en 1838 el trmino "Physical Geology (Geologa Fsica) para designar la ciencia que trata de los aspectos fisicomatemticos de la Geologa

Como resume Kertz, al final del siglo XIX, la Fsica haba perdido el inters por la Tierra, para la Geologa los mtodos de la Geofsica le eran extraos y sus temas demasiado generales y algo parecido le suceda a la Geografa. Esta situacin justificaba el nacimiento de una ciencia separada con un nombre y contenido especfico, la Geofsica. Esta ciencia queda consagrada definitivamente a finales del siglo XIX


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con el texto de S. Gnther Handbuch der Geophysik, publicado en 1887, con la primera revista especializada creada en 1893 por G. Gerland, Beitrge zur Geophysik, y con la primera ctedra de Geofsica establecida en 1898 en la Universidad de Gottingen y que ocup Emil Wiechert.

La tendencia a unificar en una sola ciencia, a la que finalmente se dio el nombre de Geofsica, los aspectos fisicomatemticos de los fenmenos relacionados con la Tierra encuentra desde sus principios el problema de establecer su relacin con dos ciencias ms antiguas, la Geografa y la Geologa. Ya Gnther en el prlogo de su obra se extiende en este sentido sobre el significado de la Geofsica y su carcter fsico en contraste con el carcter ms descriptivo de la Geografa y el limitado a los materiales directamente observables en la superficie de la Tierra y en pequea escala de la Geologa. Sin embargo, la separacin entre Geologa y Geofsica no es tan clara al principio, como lo demuestran la obra de E. Suess Das Anlitz der Erde, y M. Neumayr y E. Suess, Erdgeschichte. que tratan igualmente temas de ambas ciencias.

Otro problema es la relacin entre la Geofsica y la Geodesia, ciencia con una larga tradicin y vinculada en muchos aspectos a la Astronoma. Sobre este asunto hay muchas opiniones, aunque se suele vincular a la Geofsica la parte de la Geodesia fsica y Gravimetra.

Hemos visto que el inicio de la Geofsica como una ciencia independiente se realiza en la tradicin alemana desde la Fsica y las Matemticas y de una manera un tanto desligada de la Geologa. Esta desconexin se agudiza en cierta manera durante la primera mitad de este siglo, durante la cual las interrelaciones entre ambas disciplinas fueron escasas. Esta situacin es algo distinta en Estados Unidos, al estar en muchas universidades la Geofsica integrada en un mismo departamento junto con la Geologa. El contacto entre ambas disciplinas es, en efecto, muy necesario. La parte de la Geofsica que trata de la Tierra slida necesita del conocimiento detallado de las capas superficiales que aporta la Geologa, y su interpretacin de la evolucin temporal de las estructuras, y la Geologa a su vez necesita de la Geofsica, si no quiere anclarse en una interpretacin meramente cualitativa y descriptiva de los fenmenos geolgicos. El gelogo, que estudia una regin muy concreta, necesita relacionar sus observaciones con procesos tectnicos y estructuras ms amplias y profundas cuya informacin le aporta la Geofsica. Afortunadamente, la tendencia actual es la de un acercamiento de ambas disciplinas, al acentuarse la matematizacin y el empleo de mtodos fsicos en el estudio de los problemas geolgicos. Baste mencionar, entre otros, la determinacin de las edades de estratos y fsiles por mtodos radiactivos, el uso del magnetismo remanente de las rocas para determinar el movimiento relativo de bloques de la corteza terrestre y el empleo, cada vez ms frecuente, de los mtodos geofsicos al estudio de los estratos y formaciones geol6gicas. Por otra parte, al enfrentarse la Geofsica con problemas cada vez ms concretos de la estructura y dinmica de la corteza terrestre, necesita para la interpretacin de sus observaciones la informacin de los estudios geolgicos, un gran impulso a esta cooperacin interdisciplinar se ha logrado con los proyectos internacionales Geodinmico y de la Litosfera en los que entre 1970 y 1990 se aunaron esfuerzos de todas las disciplinas de las ciencias de la tierra para abordar problemas relacionados con la estructura y dinmica de litosfera, corteza y manto superior de la Tierra. Es muy posible que con el tiempo la separacin tan rgida entre Geofsica y Geologa desaparezca en beneficio de unas ciencias de la Tierra unificadas, en las que las distintas metodologas cientficas tengan su aplicacin al estudio de los fenmenos relacionados con la Tierra. (texto extrado de Udas y Mezca, 1997, p. 19-22)

Ciencias Afines:

Lgicamente, la Geologa y la Fsica son las ciencias ms estrechamente vinculadas con la Geofsica. En menor grado, tambin la Geoqumica es una ciencia afn. Ahora bien, en su definicin en sentido amplio estn includas en la geofsica disciplinas a veces consideradas independientes, como Aeronoma, Meteorologa, Oceanologa, Hidrologa u otras que se vinculan con la geologa como Geodinmica y Tectonofsica. La Planetologa y la Astrofsica pueden, a su vez, considerarse emparentadas o hasta todava ms amplias, inclusivas de la Geofsica. En su definicin en un sentido ms restringido estn comprendidas la Gravimetra (conectada con la Geodesia), la Magnetometra (con Geomagnetismo y Paleomagnetismo), la Geoelectricidad, la Sismologa y dos disciplinas tambin vinculadas con la geologa: Radiometra (incluyendo Geocronologa) y Geotermia (relacionada a la Vulcanologa).


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En todas ellas existen vertientes puras y prospectivas, a veces de difcil discernimiento, las cuales se comparan a continuacin:

Geofsica Pura Geofsica Aplicada

Gravimetra (con Geodesia) Prospeccin Gravimtrica Magnetometra (con Geo y Paleomagnetismo) Prospeccin Magnetomtrica Geoelectricidad Prospeccin Geoelctrica Radiometra (con Geocronologa) Prospeccin Radiomtrica Geotermia (con Vulcanologa) Prospeccin Geotrmica Sismologa Prospeccin Ssmica (Refraccin y Reflexin) El Perfilaje de Pozos es una subdisciplina comn a cada metodologa geofsica, y ha tenido un enorme desarrollo principalmente a partir de los requerimientos de la exploracin y explotacin de hidrocarburos.

DIVISIN DE LA GEOFSICA: Uno de los problemas de una ciencia tan amplia como la Geofsica es el de establecer un criterio racional para su divisin. Si en un principio era fcil el considerarla como una nica ciencia, el desarrollo de los ltimos aos hace cada vez menos posible el abarcar tanto los campos en los que se ha ido subdividiendo como la diversidad de los mtodos que en cada uno de ellos se utilizan. No solamente los distintos campos de la Geofsica se van independizando cada vez ms, sino que se van creando otros nuevos, necesitndose as de nuevas divisiones, como es el caso del Paleomagnetismo, la Geocronologa y la ciencia del interior de los planetas. Este ltimo tema, el estudio del interior de los planetas, su estructura y dinmica, su atmsfera y su sismicidad, posibles ya gracias a los viajes espaciales, ha planteado la cuestin de hasta qu punto la Geofsica se refiere slo a la Tierra.

Mantenindonos de momento en el estudio de la Tierra, su mismo objeto impone sobre la Geofsica una cierta unidad. Todos los procesos y estructuras localizadas desde el centro de la Tierra, hasta el lmite exterior de la Magnetosfera, son objeto de estudio de la Geofsica. Una de las primeras divisiones propuestas por Gutenberg en el prlogo del libro Lehrbuch der Geophysik, publicado en 1929, se basa en los distintos campos de la Fsica que se aplican a la Tierra slida, los mares y la atmsfera. La Geofsica queda de esta forma dividida en captulos de Mecnica, Gravitacin, Electricidad, Magnetismo, ptica. Calor y Composicin de la Materia. Ms extendida que esta divisin es la que se basa en una serie de distintas disciplinas que se han ido formando en el seno de la Geofsica. No existe unanimidad de criterios para esta divisin, y algunas disciplinas forman ciencias con entidad propia, como la Geodesia y la Meteorologa. Una divisin incluyendo estas materias es la siguiente:

Geodesia y Gravimetra. Sismologa. Geomagnetismo y Aeronoma. Oceanografa fsica. Meteorologa. Geodinmica. Geoqumica y Volcanologa. Planetologa Prospeccin Geofsica

Parecida a esta divisin es la propuesta por la Unin lnternacional de Geodesia y Geofsica (IUGG) para sus secciones:

Geodesia. Sismologa y Fsica del interior de la Tierra. Meteorologa y Fsica de la atmsfera. Geomagnetismo y Aeronoma. Ciencias fsicas de los ocanos. Hidrologa cientfica. Volcanologa y Qumica del interior de la Tierra.


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Corte esquemtico de la envoltura gaseosa

de la Tierra.

La Unin Geofsica Americana (AGU) aade a estas divisiones las de Paleomagnetismo, Tectonofsica, Planetologa y Fsica solar e Interplanetaria. Es difcil, por tanto, el dar una divisin nica y algunas de estas disciplinas, como la Geoqumica o la Fsica interplanetaria, parecen quedar un poco fuera del mbito de la Geofsica. Por otro lado, algunas disciplinas se han desarrollado hasta formar casi ciencias separadas, como pueden serlo la Oceanografa y la Meteorologa Una parte importante de la Geofsica la constituye su aplicacin a la bsqueda de recursos minerales, es decir, lo que se suele llamar Geofsica aplicada o Prospeccin geofsica. La existencia de esta rama ha llevado a establecer una primera divisin de la Geofsica en pura y aplicada. Tanto la divisin como los trminos empleados no son muy afortunados. No est claro por qu el solo inters econmico hace de una ciencia que sea pura o aplicada. Este planteamiento lleva a situaciones un tanto absurdas. Por ejemplo, la refraccin ssmica para el estudio de la estructura de la corteza terrestre pertenece a la Geofsica pura, mientras que si se aplica a la bsqueda de petrleo, pertenece a la aplicada. Naturalmente, no se puede ignorar que la Geofsica aplicada a la bsqueda de minerales se ha convertido en una disciplina en s misma con sus revistas especializadas y sus asociaciones internacionales Otra divisin de tipo muy general y que se ha utilizado, sobre todo en Francia, es la de Geofsica interna


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y externa. La primera trata de los fenmenos relacionados con la Tierra slida., dejando para la segunda los de la atmsfera, ocanos, campo magntico externo, medio interplanetario. etc. En realidad, todas las divisiones tienen un poco de arbitrarias, ya que es muy difcil poner lmites a unas disciplinas con respecto a otras. No se puede buscar. por tanto, una racionalidad completa en la definicin di todo lo que se ha de incluir en la Geofsica y cmo se ha de dividir sta. Por ejemplo es difcil decidir si el estudio del medio interplanetario o de la actividad del Sol debe pertenecer a la Geofsica o a la Astrofsica. Muchas veces las inclusiones y divisiones tienen un peso histrico y no corresponden a una clasificacin puramente metodolgica. El problema, adems, no es excesivamente importante y podemos dejarlo a la interminables discusiones de los congresos de las asociaciones cientficas. (texto extrado de Udas y Mezca, 1997, p. 22-23)

La Anomala:

Es el concepto central de la geofsica prospectiva (del latn prospicere, examinar). De lo que se trata es de registrar, procesar y graficar la respuesta dada por distintos campos fsicos en las reas de potencial inters exploratorio o de desarrollo de recursos. Y entonces buscar los sectores de valores anmalos respecto al fondo local o regional e interpretarlos en trminos geolgicos a fin de determinar los sitios de inters econmico. La bsqueda de anomalas se har, antes que nada, evaluando informacin previa de las potenciales reas a prospectar, para comenzar all donde las condiciones geolgicas y/o de factibilidad econmica sean a priori ms promisorias. Cuando se ha definido el rea, se establece el mallado de mediciones, sea que tales mediciones se hagan a lo largo de trayectorias predefinidas (paralelas entre s, o formando una cuadrcula, o cualquier otra figura que se considere oportuna) o bien si son puntos ms o menos distantes ubicados segn las facilidades geogrficas de la zona. Usar una malla ms fina o ms gruesa -es decir, hacer mediciones ms cercanas o ms lejanas entre s- depender indirectamente de la escala del trabajo -por cuestiones prcticas y de costos- pero fundamentalmente depender del tamao mnimo de las anomalas de inters. En otras palabras, la red es ms cerrada o abierta segn sea el tamao del pescado que queremos capturar. Una vez hecho el registro o adquisicin de los datos de campo (mediciones fsicas, posicionamiento y eventualmente otros) se harn los clculos correctivos que constituyen el procesamiento necesario para homogeneizarlos, es decir hacerlos comparables, y poder entonces graficarlos para finalmente hacer su interpretacin en trminos geolgicos y eventualmente de recursos potencialmente explotables. Los datos pueden presentarse en forma de perfiles de pozo (datos esencialmente unidimensionales en el eje z 1D, salvo componentes de desviacin horizontal del pozo), cortes (tambin llamados secciones verticales, transectas, calicatas o perfiles, en este caso bidimensionales en x, z, 2D), mapas (o secciones horizontales, que tambin son datos 2D pero llevados a un plano horizontal x,y en lugar de vertical), o volmenes de informacin (tridimensional 3D, en x, y, z). Y tambin cualquiera de los anteriores incorporando la variable de cambio temporal, esencialmente all donde se est explotando un recurso y los registros fsicos se modifican en funcin de la disminucin de dicho recurso, por lo que en todos los casos se agrega la dimensin temporal: por ejemplo un volumen (3D) pasa a un delta de volumen (4D, con x, y, z, t). Las curvas que unen puntos de igual valor de la magnitud fsica relevada se denominan isoanmalas, aunque no necesariamente estemos en presencia de una anomala significativa. Y los perfiles o cortes o mapas o volmenes son denominados genricamente grficas de anomala gravimtrica, magntica, radiomtrica, de velocidades ssmicas, etc. La prospeccin geofsica suele hacerse sobre la superficie terrestre, pero tambin dentro de pozos, o puede ser marina (o lacustre o fluvial), area e incluso satelital, dependiendo de las limitaciones inherentes a las magnitudes fsicas a medir -por ejemplo, la radioactividad medida sobre el mar es casi nula o las ondas ssmicas pierden sus propiedades distintivas al entrar al aire- y tambin segn sean las tecnologas disponibles y sus costos.


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Prospeccin aeromagntica y mapa resultante en perspectiva.

Es muy importante tener en cuenta que distintas realidades del subsuelo pueden producir semejantes anomalas geofsicas, lo que hace indispensable la cuidadosa evaluacin de todos los antecedentes geolgicos, geoqumicos, de pozos, de otros mtodos geofsicos, etc.

PROSPECCION GEOFSICA: La tecnologa geofsica, es decir, la aplicacin de los conocimientos que brinda la Geofsica en favor de la humanidad, es lo que se denomina "prospeccin geofsica". Esta sera, a primera vista, un conjunto de tcnicas fsicas y matemticas aplicadas a la exploraci6n del subsuelo; para la bsqueda y posterior estudio de yacimientos, de sustancias tiles (petrleo, aguas subterrneas, minerales, carbn, etc.) por medio de observaciones en la superficie de la Tierra de las propiedades fsicas de los materiales en el interior de la misma. Los mtodos geofsicos pueden detectar solamente discontinuidades o sea regiones donde las propiedades fsicas de las rocas difieren considerablemente de las otras zonas. Esto, que parecera ser una desventaja, resulta una limitacin universal ya que el hombre no puede percibir lo que es homogneo en su naturaleza, sino que reconoce nicamente lo que tiene alguna variaci6n o discontinuidad en el tiempo y en el espacio. Esas variaciones, denominadas "anomalas" son las que evidencian estructuras o acumulaciones de sustancias tiles que tienen valor econmico. Por eso, el objetivo de los mtodos geofsicos es ubicar las anomalas ms que descubrir el mineral buscado. Para el geofsico tienen ms inters las desviaciones respecto al valor normal de las propiedades que el valor absoluto de las mismas. La mayora de las interpretaciones geofsicas se llevan a cabo con el propsito de determinar la geologa profunda por el anlisis de las anomalas, pero en muy pocas ocasiones se busca el mineral directamente. Si se considera a la Geofsica como el estudio de los campos fsicos ligados a la Tierra, resulta evidente que la Prospeccin habr de apoyarse en la primera, que le brindar la informacin que necesita sobre tales campos. Pero a su vez, la primera necesita aplicar los mtodos de la segunda para la resolucin de problemas puramente tericos. El primer paso en el uso de la Geofsica con fines prcticos se dio en 1843 cuando se postul que el teodolito magntico; un instrumento de laboratorio usado para medir variaciones de la declinacin (ngu-lo que forma la direccin al norte magntico con el norte geogrfico), poda usarse en el descubrimiento de vetas de minerales magnticos. Hace poco ms de un siglo (1879) se construy el primer instrumento para ser usado en la prospeccin de mineral de hierro. Pero, si bien la prospeccin minera fue la primera aplicacin prctica de los conocimientos brindados por la geofsica, los avances ms espectaculares y rpidos son producto de la prospeccin petrolera. Desde que en 1924 se descubri petrleo por primera vez en un pozo ubicado por medios geofsicos (ssmica de refraccin), la actividad en la prospeccin geofsica se ha expandido a una velocidad extraordinaria. Esto es un resultado lgico de la competencia creciente como as tambin del desafo cada vez ms fuerte que representan los depsitos que faltan descubrir ya que los yacimientos ms fciles de hallar son progresivamente descubiertos y explotados. La demanda del petrleo y minerales ha llegado a su pico y como las nuevas fuentes que pueden ser halladas con medios geolgicos convencionales son cada vez ms escasas, salvo en los rincones ms alejados de la Tierra, la carga principal de hallar las futuras reservas descansa sobre los geofsicos.


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RESUMEN DE LOS MTODOS DE PROSPECCIN GEOFSICA Los mtodos de exploracin geofsica usados en la bsqueda de minerales o fluidos en el interior de la Tierra pueden c1asificarse segn los siguientes grupos principales, de acuerdo a cul sea:

GRAVIMTRICO MAGNETOMTRICO

ELCTRICO SSMICO

RADIOACTIVO PERFILAJES EN POZOS

Si bien este 1timo grupo combina una serie de tcnicas cuyos fundamentos residen en alguno de los otros grupos, merece ser considerado como punto separado por la importancia que reviste. La e1ecci6n de una tcnica o de un conjunto de las mismas para localizar un determinado mineral est condicionada por su naturaleza y la de las rocas que lo rodean. En muy pocos casos el mtodo que se haya e1egido puede indicar directamente la presencia del mineral buscado. Por lo general, lo que se consigue, aun con un buen programa de exp1oraci6n, son indicios si se dan o no las condiciones para la existencia del mismo. El rango de problemas que pueden ser encarados con estos mtodos es muy amplio y va desde los estudios de carcter regional que cubren grandes reas, a los trabajos de detalle que pueden requerir diferentes mediciones en un mismo punto. Por otro lado, considerando que diferentes condiciones geo1gicas estn asociadas a los yacimientos metlicos y a los yacimientos de hidrocarburos, resulta 1gico que la exp1oraci6n minera se 11eve a cabo en reas favorables a la existencia del mineral que se est buscando. As, 1a bsqueda de minerales metalferos se concentra generalmente en reas en las que se sabe que hay rocas gneas y metamrficas. A su vez, la exploracin para carbn, petrleo y gas se confina a las cuencas sedimentarias, excepto en las raras situaciones en que el petrleo y el gas pueden migrar a rocas gneas y metamrficas fracturadas. Los costos son tambin muy variados. Por lo general, los mtodos ms econmicos son aquellos que permiten la registracin en un avin o barco, con lo que se consigue rpidamente un recubrimiento areal grande. En trminos generales puede decirse que del total invertido en exploracin geofsica, el 90 % se invierte en prospeccin petrolfera, mientras que el 10% restante se invierte en proyectos mineros o de ingeniera. (texto extrado de Apuntes del I.S.E.P., 1982, p. 15-18)

Conformacin del interior de nuestro planeta,

a la luz de la geofsica.

Utilizacin de los Mtodos Geofsicos:

Para alcanzar los objetivos, adems de los medios disponibles, es fundamental basarse en todo el conocimiento previo (geologa superficial, datos de pozos, geoqumica, etc.), en la objetividad y en el trabajo interdisciplinario.


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Las condiciones que favorecen o aconsejan el empleo de los mtodos geofsicos tienen que ver, en primer lugar, con la insuficiente informacin obtenida por mtodos ms directos, como la geologa de superficie, la informacin desde perforaciones o la geoqumica, entre otros, insuficiencia que puede deberse a escollos tcnicos o bien a costos excesivos. En segundo lugar, con la existencia de respuestas fsicas medibles en funcin de los prospectos de inters geolgico, sean stos de ndole econmica o puramente acadmica. En tercer lugar, con la factibilidad de resolucin tcnico-prctica en la ejecucin de el o los mtodos potencialmente tiles. Y naturalmente, en cuarto lugar, en las ecuaciones de costos (gastos o inversiones) y de los potenciales beneficios, o sea una buena relacin costo/beneficio. Ahora bien, dadas la primera condicin general y la segunda para varios mtodos con respuestas comparables, sern las posibilidades de abordaje prctico de la problemtica a resolver y las diferentes alternativas de costos versus beneficios las que permitirn tomar la decisin de emplear uno u otro mtodo geofsico, con tal o cual modalidad, o varios de ellos en forma complementaria, o ninguno. La relacin costo/beneficio estar siempre presente, incluso cuando el beneficio no sea netamente econmico sino ms bien cualitativo en trminos de un conocimiento buscado por su importancia cientfica o el prestigio acadmico. Gastamos ms (recursos tcnicos, mano de obra, esfuerzos, tiempo) cuando creemos poder ganar ms, apostamos ms cuando el premio es mayor o bien mayor es la probabilidad de ganarlo. Actualmente ms del 95% de la inversin mundial en estudios geofsicos est vinculada con actividades petroleras y cerca del 90% del gasto en geofsica corresponde a prospeccin ssmica y acstica. Estos porcentajes son atinentes tambin al impacto ambiental de los distintos mtodos geofsicos, mucho ms crtico en el caso de la ssmica dado su mayor despliegue de recursos.

EL PAPEL DE LA GEOFSICA EN LA PROSPECCIN DE MINERALES: () El estudio de la interrelacin tanto en espacio como en tiempo de las diferentes rocas, el comportamiento en el pasado de stas, segn deducciones, el estudio de los minerales en las rocas ordinarias y en las menas -dicho ms brevemente, la aplicacin de la geologa y de la mineraloga- pueden restringir an ms la zona de prospeccin. Sin embargo, el rea puede ser todava demasiado grande para que las labores de exploracin o cateo, tales como excavaciones y perforaciones, sean prcticas y econmicas, por lo que son deseables nuevas restricciones. Adems, tanto la geologa como la mineraloga dependen de la existencia de afloramientos de rocas, pero no siempre se dispone de stos. Si existen, puede que no sean 10 suficientemente abundantes para que la situacin de los yacimientos pueda predecirse con certeza razonable. Por otra parte, aunque las formaciones metalizadas sean bien conocidas, los yacimientos pueden hallarse ocultos a profundidad menor o mayor por debajo de la superficie accesible para el estudio directo geolgico o mineralgico. En realidad, este caso se da muy frecuentemente en la prospeccin moderna, ya que los yacimientos aflorantes han sido descubiertos desde hace mucho tiempo y en muchos casos estn agotados. El papel del examen geo16gico de la superficie, pierde importancia con el desarrollo de la industria minera. Este es el momento en que la Geofsica -la aplicacin de la Fsica al estudio de la Tierra- entra en escena. Los yacimientos suelen diferir en sus propiedades fsicas (susceptibilidad magntica, conductividad elctri-ca, densidad, etc.) respecto de las rocas que los rodean. Observando adecuadamente las variaciones de las propiedades fsicas del terreno, y mediante cuidadosa interpretacin de los resultados, podremos eliminar extensas zonas como de escasa probabilidad para contener menas de ciertos tipos especficos, y encauzar investigaciones ms detalladas sobre zonas reducidas y concretas. La eleccin de la zona inicial para el estudio geofsico, se hace frecuentemente tomando como gua consideraciones geolgicas. Las porciones que la Geofsica puede eliminar son, en trminos muy generales, aquellas dentro de las cuales la propiedad fsica relevante del terreno no presenta variaciones significativas (anomalas), mientras que deben escogerse para ulterior investigacin las zonas que muestran variaciones apreciables que puedan atribuirse razonablemente a cuerpos del subsuelo que difieren en dicha propiedad respecto de las rocas encajantes. En este sentido, la prospeccin de menas es una prospeccin directa, en contraste con la prospeccin petrolera, que es indirecta. En la prospeccin de petrleo no podemos aprovechar ninguna propiedad fsica del mismo petrleo, sino que hemos de buscar estructuras geo16gicas capaces de actuar como almacenes petrolferos.


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Con slo datos geofsicos no puede decidirse si los cuerpos por ellos sealados corresponden o no a yacimientos mineros. No obstante, la combinacin de estos datos con datos geo1gicos e informacin de otro tipo, as como con la experiencia previa, permite con frecuencia escoger algunas de las indicaciones como las que presentan mayor probabilidad de estar causadas por la mena buscada. Las costosas labores de exploracin, tales como perforaciones, calicatas y pozos, nicas capaces de dar la prueba definitiva de la existencia del mineral, pueden concentrarse en esos pocos lugares. Adems, la interpretacin detallada de las anomalas geofsicas suministra frecuentemente estimaciones confiables acerca de la profundidad, longitud, anchura, posicin, etc., ms probables, de los cuerpos anmalos. Estos datos proporcionan ayuda para el establecimiento de programas de explotacin racionales y econmicos para la estimacin del tonelaje y valor del posible yacimiento y para la toma de decisiones sobre su explotacin. As, la finalidad primaria de la Geofsica en la prospeccin es la de separar zonas que aparecen como estriles de las que presentan posibilidades de contener yacimientos. Puesto que los yacimientos mineros son accidentes relativamente raros, las zonas estriles son naturalmente ms abundantes que las prometedoras, y los resultados de la mayora de las prospecciones geofsicas sern negativos (correctamente) como ocurre tambin con la mayor parte de las prospecciones geolgicas. Por consiguiente, el xito de una prospeccin geofsica bien ejecutada no puede medirse por el nmero de metalizaciones que ha descubierto, ni por el nmero de sondeos mecnicos que han cortado mineral, sino por el tiempo, esfuerzo y dinero que la prospeccin ha ahorrado al eliminar terrenos que, en caso contrario, habran debido ser desechados por el empleo de mtodos ms costosos. () Una prospeccin puede ser considerada como satisfactoria, aunque no se haya obtenido ninguna indicacin geofsica, o aunque en caso afirmativo, no se haya encontrado mineral despus de perforacin o calicateo. El criterio y medida del xito es simplemente el ahorro estimado en los costes, conseguido por la eliminacin de terreno estril efectuada por medio de la prospeccin geofsica. (Al estimar este ahorro, el coste de las labores efectuadas especficamente para comprobar los resultados de la prospeccin, como por ejemplo, perforaciones, debe incluirse, como es natural, en el coste de la prospeccin.) () (texto extrado de Parasnis y Orellana, 1971, p. 19-22)

Por ltimo, una definicin de autor no identificado, en cierto grado verdica, publicada por la revista de la American Association of Petroleum Geologists (contraparte natural de la Society of Exploration Geophysicists): A Geophysicist is a person who passes as an exacting expert on the basis of being able to turn out with prolific fortitude infinite strings of incomprehensible formulae calculated with micrometric precision from vague assumptions which are based upon debatable figures taken from inconclusive experiments carried out with instruments of problematic accuracy by persons of doubtful reliability and questionable mentality for the avowed purpose of annoying and confounding a hopeless group of fanatics known as Geologists who are themselves the lunatic fringe surrounding the hard-working Oil Operator.

Plataforma petrolera en alta mar.

Intentaremos no molestar demasiado, ni seguir contribuyendo a la confusin del lector, sea ste estudiante de Geologa, de Ingeniera en Petrleo o cualquiera otra fuese su formacin previa. En el peor de los casos, esperamos poder ayudar a conciliar el sueo


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CUESTIONARIO BSICO

- Dar una definicin de geofsica.

- Cules ciencias le son afines?

- Comentar brevemente los antecedentes histricos.

- En qu se fundamenta la separacin en geofsica pura y aplicada?

- Definir anomala geofsica.

- De qu depende la densidad del muestreo de datos?

- Qu condiciones favorecen el empleo de estos mtodos?

BIBLIOGRAFA

- Cantos Figuerola, J., 1972. Tratado de Geofsica Aplicada (p.18-34). Librera de Ciencia e Industria. - Parasnis y Orellana, 1971. Geofsica Minera (p.19-35). Editorial Paraninfo. - Udas y Mezcua, 1997. Fundamentos de Geofsica (p.19-35). Alianza Editorial. - Varios Autores, 1982. Apuntes del Instituto Superior de Exploracin Petrolera (p.15-18).

Yacimientos Petrolferos Fiscales.

* parado a hombros de Gigantes

tema 01 la ciencia geofísica

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