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Geofísica y métodos de exploración

(CI616)(CI616)

Profesor: MsC. Daniel Antonio Yari Rodríguez

Para conocernos…

Antes de iniciar, favor responder las siguientes preguntas:

• Nombre y apellido / Correo electrónico / Carrera que estudia

• ¿Por qué decidió estudiar esta carrera profesional?

• ¿Que espera usted de este curso?• ¿Que espera usted de este curso?

Normas de la clase

1. Puntualidad.

2. Durante la clase todos los aparatos electrónicos deben permanecer

apagados (celulares, tablets, laptops, videojuegos, reproductores de música

y video, etc.).y video, etc.).

3. Conservar los buenos modales y mantener una actitud respetuosa en todo

momento.

4. Para intervenir se debe levantar la mano y esperar a que el profesor

conceda el derecho de palabra.conceda el derecho de palabra.

5. Mientras un compañero esté haciendo uso del derecho de palabra el resto

del curso debe prestar atención y no interrumpir.

2Geofísica y métodos de exploración - Introducción

Plan de EvaluaciónPlan de Evaluación

Tareas 35%

Participación en clase 5%

Examen Parcial #1 10%Examen Parcial #1 10%

Examen Parcial #2 20%

Examen Final 30%

Período de clases: 13 de enero – 14 de mayo

Cualquier cambio será informado con anticipación

Contacto

[email protected]


Textos de referencia:

An introduction to geophysical exploration, Kearey, Brooks and Hill, 2002

Encyclopedic Dictionary of Applied Geophysics, 4th Ed, Robert E. Sheriff, 2002

An introduction to geophysical exploration, Kearey, Brooks and Hill, 2002


TEMAS Y SUBTEMASTEMAS Y SUBTEMAS

1. INTRODUCCIÓN A LA GEOFÍSICA

2. GRAVIMETRÍA2. GRAVIMETRÍA2.1. Gravedad Terrestre

2.1.1. Ley de Newton y aceleración gravitacional.

2.1.2. Campo de gravedad en una Tierra esférica.2.1.2. Campo de gravedad en una Tierra esférica.

2.1.3. Aceleración gravitacional y efecto de rotación terrestre.

2.1.4. Potencial de gravitación.

2.1.5. Fórmula de la gravedad.

2.2. Isostasia y mareas terrestres2.2. Isostasia y mareas terrestres

2.3. Instrumentos de medición

2.3.1. Medidas de la gravedad, absolutas y relativas.

2.3.2. Gravímetros2.3.2. Gravímetros


TEMAS Y SUBTEMAS (Continuación)TEMAS Y SUBTEMAS (Continuación)

3. MAGNETOMETRÍA3.1. Campo Magnético Terrestre

3.1.1. Elementos del campo geomagnético.3.1.1. Elementos del campo geomagnético.

3.1.2. Campo magnético Interno.

3.1.3. Campo magnético externo.

3.1.4. Modelos de campo geomagnético.3.1.4. Modelos de campo geomagnético.

3.1.5. El campo geomagnético internacional de referencia.


3.2.1. Magnetómetros.

3.2.2. Medidor de susceptibilidad magnética.3.2.2. Medidor de susceptibilidad magnética.

3.2.3. Observatorios geomagnéticos.

3.3. Paleomagnetismo

3.3.1. Magnetización de las rocas.

3.3.2. Muestreo y medidas en rocas.

3.3.1. Magnetización de las rocas.

3.3.2. Muestreo y medidas en rocas.

3.3.3. Pruebas de estabilidad del campo.

3.3.4. Cálculo de paleodirecciones, paleopolos y paleolatitudes.


TEMAS Y SUBTEMAS (Continuación)TEMAS Y SUBTEMAS (Continuación)4. SISMOLOGÍA4.1. Definición y temas de estudio.

4.2. Terremotos y definición de parámetros.

4.2.1. Epicentro y foco.4.2.1. Epicentro y foco.

4.2.2. Sismogramas y ondas P, S.

4.2.3. Estimación de la distancia y tiempo de origen.

4.2.4. Escala de intensidad sísmica.

4.2.5. Magnitud de Richter y magnitud Ms.4.2.5. Magnitud de Richter y magnitud Ms.

4.2.6. Momento sísmico y magnitud Mw.

4.2.7. Observatorios sismológicos.

4.3. Ondas sísmicas

4.3.1. Constantes elásticas.4.3.1. Constantes elásticas.

4.3.2. Ecuaciones de propagación de ondas.

4.3.3. Tipos de ondas sísmicas.

4.4. Características del interior de la Tierra.

4.4.1. Corteza. Manto superior y manto inferior.4.4.1. Corteza. Manto superior y manto inferior.

4.4.2. Núcleo exterior y núcleo interior.

4.4.3. Parámetros elásticos en el interior de la Tierra y el modelo terrestre.


4.5.1. Sismógrafo4.5.1. Sismógrafo

4.5.2. Sismómetros

4.6. Introducción al método sísmico7Geofísica y métodos de exploración - Introducción

TEMAS Y SUBTEMAS (Continuación)TEMAS Y SUBTEMAS (Continuación)

5. GEOELECTRICIDAD5.1. La ionosfera y conductividad en la atmósfera.5.1. La ionosfera y conductividad en la atmósfera.

5.2. Corrientes magnetotelúricas.

5.3. Corrientes terrestres globales.

5.4. Corrientes locales (potencial espontáneo).5.4. Corrientes locales (potencial espontáneo).

5.5. Resistividad y conductividad en las rocas.


6. RADIOACTIVIDAD6. RADIOACTIVIDAD6.1. Elementos radiactivos.

6.2. Métodos de datación.



Geografía

INTRODUCCIÓN

Ciencias de la Tierra

Geografía

Geología

GeofísicaGeodesia

Geociencias de la Tierra sólida

Ciencias de la TierraGeodesia

Paleontología

Hidrología

Meteorología

Oceanografía

¿Qué es la Geofísica?

Oceanografía

• Edmund Halley (1656-1742) fue uno delos primeros en mencionar el término.

Es considerado por algunos autores como el Padre de la Geofísica.

• En 1880 Karl J. Zöppritz la define como aquella parte de las ciencias de la

Tierra que estudia la actividad de las fuerzas físicas responsables del origen,Tierra que estudia la actividad de las fuerzas físicas responsables del origen,

evolución y estructura de la Tierra.

Es una geociencia experimental que estudia los fenómenos físicos del planetatierra mediante el uso de métodos cuantitativos.tierra mediante el uso de métodos cuantitativos.


Los métodos de prospección geofísica miden fenómenos físicos, tales como:

• Gravedad

Magnetismo• Magnetismo

• Ondas Elásticas

• Electricidad

• Ondas Electromagnéticas• Ondas Electromagnéticas

Los cuales son sensibles (o dependientes) a propiedades físicas como:

• Densidad

• Susceptibilidad Magnética

• Velocidad de las ondas elásticas y densidad del medio• Velocidad de las ondas elásticas y densidad del medio

• Resistividad

• Inductancia y Permitividad Eléctrica


Métodos Pasivos

Son aquellos que miden fenómenos que ocurren de forma naturalSon aquellos que miden fenómenos que ocurren de forma natural

• Campo gravitacional

• Campo Magnético

• Sismos• Sismos

Son métodos que requieren de la transmisión de una señal o estímulo al medio

Métodos Activos

Son métodos que requieren de la transmisión de una señal o estímulo al medio

• Métodos sísmicos (Explosiones, Vibradores)

• Corriente Eléctrica

• Ondas Electromagnéticas


Los métodos que desglosaremos en este curso son

aplicados en estudios

• Ambientales (Environmental Geophysics)• Ambientales (Environmental Geophysics)

• Geotecnia (Engineering Geophysics)

• Exploración (Exploration Geophysics)

Escala de observación… desde centímetros hasta kilómetros


Métodos geofísicos y objetivos de estudio


Perfil o mapa?

Cuál es la naturaleza del objetivo?Cuál es la naturaleza del objetivo?

• 2D o 3D?

• Se requiere evaluación preliminar?


PLANEACIÓN DE UN ESTUDIO


Ejemplos: Método Gravimétrico

Modelo estructural de un domo de sal derivado de una sección

sísmica (abajo) y su perfil gravimétrico (arriba). Los contrastes


sísmica (abajo) y su perfil gravimétrico (arriba). Los contrastes

de densidad se basan en la densidad de la sal=2.17 g/cc.

Ejemplos: Método MagnéticoEjemplos: Método Magnético

Mapa de contornos que muestra las anomalías magnéticas

generadas por 4 tambores de acero enterrados 0.5m, 1m, 1.5m


generadas por 4 tambores de acero enterrados 0.5m, 1m, 1.5m

y 2m (de arriba abajo) (nT=nano Tesla).

Ejemplos: Método Eléctrico

Principio del sondeo eléctrico: (a) Electrodos C1-C2 separados corta

distancia proporcionan información sobre la primera capa con


distancia proporcionan información sobre la primera capa con

resistividad p1. (b) Al incrementar la separación se obtienen

lecturas que aportan mayor información de la capa 2

Ejemplos: Método Electromagnético

Esquema generalizado del sistema de prospección electromagnética. La bobina trasmisora

energizada con una corriente Ip genera un campo primario con corrientes inducidas de

Eddy Is al subsuelo. La bobina receptora mide la diferencia entre el campo primario (P) y


Eddy Is al subsuelo. La bobina receptora mide la diferencia entre el campo primario (P) y

el inducido (S).

Ejemplos: Método Electromagnético

T RT R

Ip

Is

Figure 14 – Principle of low-frequency near-field electromagnetic methods: the setup shown is a Slingram

system with a vertical magnetic dipole (Chouteau, 2001)

Gráfico resultante de un sondeo electromagnético a lo largo de un perfil 2D. En éste caso se

reproduce la respuesta de un dipolo magnético vertical o material conductor (Chouteau, 2001)

Is


Ejemplos: Método SísmicoEjemplos: Método Sísmico

Diagrama que muestra la producción de un sismograma. Las

12 trazas muestran los tiempos dobles de viaje de los pulsos


12 trazas muestran los tiempos dobles de viaje de los pulsos

reflejados en los 3 horizontes del subsuelo A, B y C.

Ejemplos: Método Sísmico (Reflexión)Ejemplos: Método Sísmico (Reflexión)


Ejemplos: Método Sísmico (Refracción)Ejemplos: Método Sísmico (Refracción)

Bases del método de refracción sísmica: Trazado de rayos y

curvas tiempo – distancia para un modelo de 3 capas.


curvas tiempo – distancia para un modelo de 3 capas.

Múltiples métodos simultáneosMúltiples métodos simultáneos

Es lo ideal para reducir la incertidumbre y generar correlaciones e interpretaciones

más precisas.

Ejemplo: Para la definición del espesor de un acuífero se puede usar sísmica de

refracción combinado con resistividad eléctrica.


Tarea 1

Leer el artículo de nombre The principles and limitations of geophysicalLeer el artículo de nombre The principles and limitations of geophysical

exploration methods (Prefacio del libro de Kearey, 2002) y responder las siguientes

preguntas:

1. ¿Es el método sísmico recomendado para explorar yacimientos minerales (ore1. ¿Es el método sísmico recomendado para explorar yacimientos minerales (ore

bodies) cercanos a la superficie terrestres? ¿Por qué?

2. Según el autor, ¿qué es una anomalía geofísica (geophysical anomaly)?

Argumente brevemente.Argumente brevemente.

3. Nombre las cuatro (4) características que definen a un domo salino (salt dome).

4. Explique brevemente a qué se refiere el problema de la ambigüedad en la

interpretación geofísica.


Tarea 2

Crear un glosario de palabras. Este será nutrido con palabras nuevas

proporcionadas en cada clase y será entregado al final del curso. Iniciaremos

agregando las siguientes definiciones:

Tarea 2

agregando las siguientes definiciones:

• Geotecnia• Geodesia• Densidad• Densidad• Gravedad absoluta• Gravedad relativa• Geoide• Geoide• Ley de Hooke• Ley de Gravitación Universal de Newton• Segunda Ley de Movimiento de Newton

Nos vemos en la próxima clase!


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