Es
un concepto que se lo escucha muy frecuentemente,
particularmente en el transcurso de las tareas
de campo para encontrar anomalías.
Se expresan distintos métodos, pero
por lo general no estamos seguros. Por lo
que podemos iniciar preguntándonos
¿De qué se trata la geofísica?
Adolfo
D. Castro, Ph.D. del Área Geología
y Manejo de Aguas de Golder Associates Argentina
nos aproxima a la historia y posterior concepto
de lo que es la geofísica: “Casi
tres siglos han pasado desde que Pierre Bouguer
publicara sus observaciones acerca del efecto
de la atracción que grandes masas de
terreno ejercen sobre un péndulo libre.
Era previsible que los enormes cuerpos montañosos
andinos causaran una desviación de
la plomada, pero Bouguer encontró un
comportamiento anómalo: la pequeña
masa del péndulo se desviaba más
de lo que indicaban los cálculos previos.
Así se dedujo que el espesor de la
corteza terrestre es considerablemente mayor
en zonas montañosas. En otras palabras,
la masa de las montañas y el efecto
de su densidad sobre los cuerpos cercanos,
es factible de ser medido y esa magnitud sirve
para indicar propiedades (naturaleza, forma,
extensión) de entes que no son directamente
visibles.”
De
este modo, es posible comprender experimentalmente
el planeta que habitamos. Pero también
hay dos tipos de Geofísica; aquella
que es Pura, y la restante que se denomina
Aplicada.
La
Geofísica Pura comprende el estudio
de la Tierra como un todo: “Esta opción
nos permite: investigar el interior del Planeta,
su magnetismo, su conformación y el
estado en el cual se encuentra. Pero además,
nos acerca al estudio de fenómenos
más superficiales que se relacionan
íntimamente, como lo son: los terremotos
y el porqué de ellos, el movimiento
de los continentes, la expansión de
los fondos oceánicos, la generación
de corteza en el mecanismo de una TIERRA móvil
y dinámica y el efecto que tiene las
diferencias de temperaturas en su interior”,
nos informa el Licenciado Arturo Guell Quiroga,
Jefe del Departamento de Geofísica
y Astronomía de la Facultad de Ciencias
Exactas Físicas y Naturales de la Universidad
Nacional de San Juan.
Por
su parte, la Geofísica Aplicada es
una parte de la Geofísica que utiliza
los principios básicos de la ciencia
para estudiar la parte más superficial
del planeta, a fin de descubrir y cuantificar
reservas de interés económico
para su posterior explotación, tales
como: los yacimientos minerales, depósitos
de petróleo y gas, reservas de aguas
subterráneas.
No
escapan a ésta parte el estudio geotécnico
desde el ángulo de la Geofísica,
que nos permitirá saber sobre qué
tipo de terrenos debemos implementar las grandes
obras, como túneles, diques, puentes,
etc. a fin de preservar su estabilidad y nuestra
seguridad.
Guell
Quiroga señala que hay distintos métodos
utilizados para aplicar la Geofísica,
quien los detalla a continuación.
Figura 1
Los
Métodos Eléctricos (Figura 1)
se basan en el estudio de la conductividad
(o su inverso la resistividad) del terreno,
mediante dispositivos relativamente simples:
un sistema de introducción de corriente
al terreno, y otro de medida de la resistividad/conductividad.
Se utilizan para identificar materiales de
diferentes conductividades: por ejemplo, los
sulfuros suelen ser muy conductores, al igual
que el grafito. También se utilizan
mucho para la investigación de agua,
debido a que las rocas que contienen agua
se hacen algo más conductoras que las
que no la contienen, siempre y cuando el agua
tenga una cierta salinidad que la haga a su
vez conductora.Los Métodos Electromagnéticos
(Figuras 2 y 3) se sustentan en el estudio
de otras propiedades eléctricas o electromagnéticas
del terreno. El más utilizado es el
método de la Polarización Inducida,
que consiste en medir la cargabilidad del
terreno: se introduce una corriente eléctrica
de alto voltaje en el terreno y al interrumpirse
ésta se estudia cómo queda cargado
el terreno y cómo se produce el proceso
de descarga eléctrica. Muy utilizado
para prospección de sulfuros, ya que
son los que presentan mayores cargabilidades.
Otras técnicas: polarización
espontánea, métodos magnetotelúricos,
y otros.
Figura
2
Figura
3
Figura
4
Por
su parte, los Métodos Magnéticos
(Figura 4) están basados en la medida
del campo magnético sobre el terreno.
Este campo magnético, como se sabe,
es función del campo magnético
terrestre, pero puede verse afectado por las
rocas existentes en un punto determinado,
sobre todo si existen en la misma minerales
ferromagnéticos, como la magnetita
o la pirrotina. Estos minerales producen una
alteración del campo magnético
local que es detectable mediante los denominados
magnetómetros.
Los
Métodos Gravimétricos (Figuras
5 y 6) radican en la medida del campo gravitatorio
terrestre y, al igual que en el caso anterior,
puede estar modificado de sus valores normales
por la presencia de rocas específicas,
en este caso de densidad distinta a la normal.
El gravímetro es el instrumento que
se emplea para detectar estas variaciones
y por la influencia que presentan las variaciones
topográficas requieren correcciones
muy detalladas, y por tanto, también
muy costosas. Esta técnica ha sido
utilizada con gran efectividad en la detección
de cuerpos de sulfuros masivos en Fajas Piríticas.
Figura
5
Figura
6
Los
Métodos Radiométricos consisten
en la detección de radioactividad emitida
por el terreno, y se utilizan fundamentalmente
para la prospección de yacimientos
de uranio, aunque excepcionalmente se pueden
utilizar como método indirecto para
otros elementos o rocas.
Esta
radioactividad emitida por el terreno se puede
medir o bien sobre el propio terreno, desde
el aire, desde aviones o helicópteros.
Los instrumentos de medida más usuales
son básicamente de dos tipos: Scintilómetros
(también llamados contadores de centelleo)
o contadores Geiger. No obstante, estos instrumentos
solo miden radioactividad total, sin discriminar
la longitud de onda de la radiación
emitida. Más útiles son los
sensores capaces de discriminar las distintas
longitudes de onda, porque éstas son
características de cada elemento, lo
que permite discriminar el elemento causante
de la radioactividad.
Por
cuanto a los Métodos Sísmicos,
la transmisión de las ondas sísmicas
por el terreno está sujeta a una serie
de postulados en los que intervienen parámetros
relacionados con la naturaleza de las rocas
que atraviesan. De esta forma, si causamos
pequeños movimientos sísmicos,
mediante explosiones o caída de objetos
pesados y analizamos la distribución
de las ondas sísmicas hasta puntos
de medida estratégicamente situados,
al igual que se hace con las ondas sonoras
en las ecografías, podemos establecer
conclusiones sobre la naturaleza de las rocas
del subsuelo.
Se
diferencian dos grandes técnicas diferentes:
la sísmica de reflexión y la
de refracción, que analizan cada uno
de estos aspectos de la transmisión
de las ondas sísmicas. Es una de las
técnicas más caras, por lo que
solo se utiliza para investigación
de recursos de alto costo, como el petróleo.
El
Jefe del Departamento de Geofisica y Astronomía
de la Facultad de Ciencias Exactas Físicas
y Naturales de la Universidad Nacional de
San Juan comenta que, en definitiva, “la
geofísica dispone de toda una gama
de herramientas distintas de gran utilidad,
pero que hay que saber aplicar a cada caso
concreto en función de dos parámetros:
su costo, que debe ser proporcional al valor
del objeto de la exploración, y la
viabilidad técnica, que debe considerarse
a la luz del análisis preliminar de
las características físicas
de este mismo objeto.”
Calicatas
A
menudo, tras la aplicación de las técnicas
anteriores se siguen teniendo dudas razonadas
sobre si lo que se está investigando
es o no algo con interés minero. Por
ejemplo, puede existir una anomalía
geoquímica de plomo y una anomalía
de geofísica eléctrica, pero
¿será una mineralización
de galena o una tubería antigua enterrada?
En estos casos, para verificar a bajo costo
nuestras interpretaciones sobre alineaciones
de posible interés minero se pueden
hacer zanjas en el terreno mediante pala retroexcavadora,
que permitan visualizar las rocas situadas
justo debajo del suelo analizado o reconocido.
Además, estas calicatas permitirán
obtener muestras más representativas
de lo que exista en el subsuelo, aunque no
hay que olvidar que por su pequeña
profundidad de trabajo (1-3 metros, a lo sumo)
siguen sin ser comparables a lo que pueda
existir por debajo del nivel de alteración
meteórica, dado que, precisamente las
mineralizaciones suelen favorecer la alteración
supergénica.
Sondeos
Mecánicos
Los
sondeos son una herramienta vital de la investigación
minera, que permite confirmar o desmentir
las interpretaciones, ya que esta técnica
permite obtener muestras del subsuelo a profundidades
variables. Su principal problema deriva de
su representatividad, pues no hay que olvidar
que estas muestras constituyen, en el mejor
de los casos (sondeos con recuperación
de testigo continuo) un cilindro de roca de
algunos centímetros de diámetro,
que puede no haberse recuperado completamente
(ha podido haber pérdidas durante la
perforación o la extracción),
y que puede haber cortado la mineralización
en un punto excepcionalmente pobre o excepcionalmente
rico. No obstante, son la información
más valiosa de que se dispone sobre
la mineralización mientras no se llegue
hasta ella mediante labores mineras. Los sondeos
mecánicos son un mundo muy complejo,
en el que existe toda una gama de posibilidades,
tanto en cuanto al método de perforación
(percusión, rotación, rotopercusión),
como en lo que se refiere al diámetro
de trabajo (desde diámetros métricos
a milimétricos), en cuanto al rango
de profundidades alcanzables (que puede llegar
a ser de miles de metros en los sondeos petrolíferos),
en cuanto al sistema de extracción
del material cortado (recuperación
de testigo continuo, arrastre por el agua
de perforación, o por aire comprimido).
Todo ello hace que la realización de
sondeos mecánicos sea una etapa especialmente
importante dentro del proceso de investigación
minera, y requiera la toma de decisiones más
detallada y problemática.
La
incidencia de la tecnología
Ha
pasado tiempo desde la ápoca de Bouguer,
pero la idea de medir propiedades de la Tierra
y relacionar estas mediciones con las propiedades
de entidades geológicas no sólo
continúa vigente, sino que ha sido
protagonista de un proceso evolutivo, de la
mano del avance tecnológico, de la
curiosidad científica y de las necesidades
de la Industria. El enlace con la Minería
resulta, entonces, bastante obvio. Que el
florecimiento de la Minería en los
últimos decenios coincida geográficamente
con el lugar de nacimiento de la Geofísica
no deja de tener algo de poético.
Geófonos
de componentes vertical y horizontal para
sísmica de refracción
En
cuanto a las técnicas geofísicas
basadas en la medición de campos naturales
(gravitatorio, eléctrico y magnético)
hasta hace pocos años eran de ardua
y ambigua interpretación. Desde Golder
Associates, Adolfo Castro señala que
“hoy en día, la posibilidad de
realizar modelos inversos en poco tiempo gracias
al crecimiento exponencial del poder de computación,
posibilita generar imágenes de las
“anomalías”, generalmente
a escala regional, que son una guía
insustituible en las primeras etapas de la
exploración minera. Otras técnicas
están basadas en la medición
de la respuesta del terreno a perturbaciones,
y entre ellas encontramos herramientas ya
clásicas como la sísmica (fundamental
en la exploración petrolera) y la geoeléctrica.”
“De amplia aplicación en la determinación
de la posición y extensión de
estructuras subsuperficiales, la sísmica
de reflexión ha evolucionado desde
la dificultosa y lenta elaboración
de secciones sísmicas en el dominio
del tiempo, para proveer hoy en día
imágenes tomográficas 3D muy
precisas. La sísmica de ondas refractadas
se aplica en la detección de estructuras
más someras y en la determinación
de características geotécnicas,
importantes en el proyecto de obras de infraestructura
minera (presas, diques de colas, caminos,
emplazamiento de plantas de tratamiento).”
Un
tendido de líne sísmica en el
futuro emplazamiento de un TSF
Existen
ahora equipos multicanal para registrar las
tres componentes del movimiento del terreno,
que junto a técnicas de interpretación
basadas en inversión, han acelerado
enormemente el proceso de obtención
de imágenes del subsuelo. Otro tanto
puede decirse de la geoeléctrica clásica,
consistente en principio en inyectar corriente
y medir la tensión resultante de la
circulación de esa corriente por el
subsuelo: Los equipos modernos permiten realizar
la medición de varios tendidos de electrodos
en un solo paso, y la interpretación
con la ayuda de medidas paramétricas,
ha ido reduciendo la incertidumbre del resultado.
Las
herramientas de geofísica en sondeos
exploratorios es toda una especialidad. Y
este es un punto vital en la evolución
de la Geofísica aplicada a la minería:
la especialización de profesionales
y técnicos en las tareas de campaña
e interpretación. La demanda de profesionales
capacitados en técnicas concretas es
creciente, así como la de personal
auxiliar familiarizado con la metodología
de obtención de buenos datos de campaña.
La demanda de personal es importante y creciente,
tanto por parte de las compañías
mineras como (y muy especialmente) de las
empresas de servicios.
En
conclusión, la Geofísica evolucionó
y continúa evolucionando, acompañando
el avance tecnológico y científico
en todas las áreas que abarca. Este
es un proceso dinámico que se ve favorecido
con la formación de recursos humanos
especializados. Y el camino, como en todo
aquello que evoluciona, es altamente promisorio.
Interpretación
de Resultados
De
esta forma, cada etapa de la investigación
debe ir encaminada precisamente a apoyar o
desmentir las interpretaciones preliminares,
mediante nuevos datos que supongan una mejora
de la interpretación, pero sin buscar
sistemáticamente la confirmación
a toda costa de nuestra idea: la terquedad
puede ser muy costosa para la compañía,
aunque sin ella a menudo no habría
investigación minera. En definitiva,
la interpretación de los resultados
debe ser muy detallada, y debe buscar las
coincidencias que supongan un apoyo a nuestras
ideas, pero también las no coincidencias,
que debe analizarse de forma especialmente
cuidadosa, buscando las explicaciones alternativas
que puedan suponer la confirmación
o el desmentido de nuestras interpretaciones,
sin olvidar que al final los sondeos confirmarán
o no éstas deforma casi definitiva.
Deberían
realizarse varios estudios de geofísica
para que la definición de la locación
de la perforación sea la más
acertada asumiendo que la geofísica
es un método indirecto que nos aproxima
muy bien a la realidad del subsuelo, y de
esta forma poder optimizar la misma.
Resistiviad en Veladero
– 1997
Aeromagnetismo en Veladero
– 1997
