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Metodologías de Estudio de las
Rocas Sedimentarias
Sedimentología
2011
Introducción
Métodos de campo
Observaciones y colecta de datos
Muestreo
Levantamiento de secciones estratigráficas
Sondeos y Diagrafías
Métodos Sísmicos
Métodos de laboratorio
Pre-tratamiento de muestras
Análisis Granulométrico (rocas clásticas)
Preparación de muestras para estudio
microscópico (frotis, secciones pulidas,
láminas delgadas, “etching”, tinciones,
láminas de acetato)
Petrografía sedimentaria
Cátodoluminiscencia
MEB
Difracción de Rayos X
Análisis Geoquímicos (microsonda,
fluorescencia de rayos x, EAA, EEA,
geoquímica isotópica)
Métodos de campo
Básicos
Observación de materiales
Equipo: lupa de mano, piqueta, brújula, cinta métrica, libreta de campo, comparadores visuales, tabla de colores
Objetivos básicos:
Reconocimiento de materiales
Colecta de datos y muestras
Organización del conjunto de depósitos observados en unidades estratigráficas
Principales aspectos a registrarse en campo:
Litología
Propiedades texturales (granulometría, selección, fábrica, etc.)
Geometría de estratos Registro Gráfico
Estructuras sedimentarias (“graphic log”)
Contenido fosilífero
Patrón de paleocorrientes
Levantamiento de secciones estratigráficas
Se debe conocer:
Unidades litoestratigráficas del área
Distribución de las mismas
Coordinación con mapeo geológico y cortes
geológicos
Modelo de levantamiento de secciones
estratigráficas Elección de un sistema de representación de la columna
estratigráfica
Normalización de presentación de datos aplicable a cualquier escala
Uso de claves de litologías texturas, estructuras sedimentarias y fósiles (símbolo = concepto concreto)
Claves gráficas que expresen los diferentes tipos de contactos
Expresiones gráficas para segmentos de las secciones en los que alternen 2 tipos de materiales (especialmente si hay variación en la vertical)
Expresiones gráficas simples que indiquen cuando un elemento textural, una estructura o un fósil son abundantes (círculo con signo), normales (signo) o raros (signo entre paréntesis)
Perfil Estratigráfico: secuencia estratigráfica local levantada y medida a gran detalle
Permite apreciar variaciones a pequeña escala
En segmentos seleccionados de cortes estratigráficos
Escala entre 1:100 a 1:10
Objetivo: reconocimiento de asociaciones y
secuencias de facies de una (o parte de una) unidad litoestratigráfica, para facilitar su
interpretación genética
Combinables con esquemas 3D a escala detallada de relaciones
laterales y verticales de facies (reconocimiento
e interpretación de asociaciones de facies)
Sección Estratigráfica Local – distribución de materiales de una localidad determinada
Se levanta a partir de un corte estratigráfico (secciones estratigráficas simples) o a partir de cortes parciales complementarios (secciones estratigráficas compuestas)
Con 2 o más secciones locales (simples o compuestas) de una misma región puede construirse una Sección Estratigráfica Regional
Sección Estratigráfica Regional – ordenación temporal de todas las unidades presentes, con indicación de variaciones laterales de facies y potencias
Técnicas de Subsuperficie
Sondeo = perforación realizada por percusión, rotación o rotopercusión
Logueo o “logging”
Obtención de muestras (“cutting” o testigos corona)
Diagrafías = métodos geofísicos aplicables a las paredes de un sondeo (“well-logging”)
Registro continuo, en función de la profundidad, de
las variaciones de una propiedad física de las unidades sedimentarias atravesadas por el sondeo
Algunas propiedades físicas que se estudian:
Conductividad eléctrica
Resistividad
Radioactividad
v de propagación de ondas sonoras
Magnetismo
Geometría (buzamiento de estratos, inclinación del sondeo, orientación del sondeo, diámetro)
Primeras aplicaciones
relacionadas a la
industria del petróleo
Primer equipamiento
para diagrafía
(Schlumberger, 1927)
Diferencias de
porosidad en areniscas
por cambios en la
resistividad
Aplicaciones:
Complementar/completar la información
obtenida por sondeo: composición,
variabilidad y propiedades físicas de las
rocas
Prospección de petróleo
Exploración y monitoreo en minería
Exploración y evaluación de acuíferos
Sondeo
Introducción de equipo de medida (en gral, pozo sin
entubar)
2 tipos de sondas: suspendida de un cable o con un dispositivo receptor-emisor que toca las paredes
Medición continua de propiedades a medida que asciende
Comparación de resultados con diagrafías tipo
Calibre
Diagrafía simple
“Caliper logging” (D)
Simultánea a otros tipos
Determina diámetro del sondeo y su
variación con la profundidad
Diámetro determinado por el trépano/corona
utilizado ± derrumbes de la pared/formación
de costras/entubado
Diagrafías Acústicas
“Sonic logging”
Medida del tiempo (ms/m) que tarda una
onda sonora en atravesar una d fija (emisor-
receptor)
vp ondas sonoras en materiales
inversamente proporcional t necesario para
atravesar una d
Factores que afectan la vp: litología, grado
de compactación, textura y estructuras
2 módulos: 1 transmisor y 2 o más receptores
Conector de goma (evita transmisión
directa)
Generación de ondas
acústicas y recepción de las mismas
Información sobre la densidad promedio (vía más rápida) de las rocas y cambios con la profundidad
Utilizable tanto en regolitos como rocas blandas y duras
Permite obtener factores de corrección de vp
para sísmica
Diagrafías Eléctricas Miden propiedades relacionadas con la electricidad
Ampliamente utilizadas
Factores que afectan las propiedades eléctricas de las rocas (de mayor a menor importancia):
Porosidad y contenido de agua
Hidroquímica
Geoquímica y mineralogía
Grado de alteración y/o mineralización
% evaporitas
% ácidos húmicos
Temperatura
Resistividad
Conductividad
Potencial Espontáneo
Polarización Inducida
Resistividad y Conductividad son
propiedades inversamente proporcionales
Existencia de partículas cargadas libres en
los materiales rocosos
Aplicación de un ∆V – generación de
corriente eléctrica
Resistencia al paso de corriente
Resistividad (R): mide la resistencia (Ω/m)
al paso de corriente eléctrica entre 2 puntos
(pared del sondeo y punto de referencia)
Rocas más compactas – mayor R (menor conductividad)
Rocas más porosas –menor R (mayor
conductividad)
Porosidad – fluidos –
pasaje de corriente
Nivel freático alto o
bombeo de agua
Cuando se mide Conductividad (C) se utiliza una sonda de inducción (electromagnetismo)
Pozo seco o con fluido
Propiedades físicas que afectan la conductividad:
Porosidad y fracturación
Mineralogía
Alteración
% fluido en poros
Salinidad
Conectividad de poros
Potencial espontáneo (SP): mide pequeñas ∆V (mV) entre un electrodo fijo en superficie y otro móvil dentro del sondeo
Brinda información sobre porosidad y permeabilidad
Simultáneo a los sondeos de R
Polarización Inducida (IP): mide variación
de V en el tiempo, luego de aplicar una
corriente eléctrica
Se aplica corriente de alto V. Se deja de
aplicar y luego se monitorea el cambio en el
V con el tiempo
Técnica muy utilizada
en prospección
mineral en superficie
y subsuperficie
Sulfuros diseminados,
carbón y zonas de
alteración
Diagrafías de Radioactividad
Radioactividad Natural (“gamma-ray log”, GR): medida de radioactividad (API) emitida por las rocas con un escintilómetro
Depende del contenido en isótopos radioactivos (series radioactivas K, Th y U) que emitan rayos gamma
Contenido isotópico materiales variable de acuerdo al origen, afectado por hipergénesis – información sobre geología y procesos geológicos
Secuencias sedimentarias con señales
radioactivas naturales altas: sedimentos
arcillosos (arcillas ricas en K)
Secuencias sedimentarias con señales
radioactivas naturales bajas: areniscas
cuarzosas y calizas
Detección de niveles con anomalías (cenizas
volcánicas, fosfatos, evaporitas potásicas)
Porosidad neutrónica (NN): medida del flujo de neutrones a través de la roca (porosidad)
Fuente de neutrones de alta E y gran poder de penetración (salvo cuando hay mucho H libre o en minerales como OH) – estimado inicial de contenido
de arcillas
Pozo con fluido, entubado o no
Resultados influenciados por el propio sondeo
Técnica sensible a la litología
Perfil de Buzamiento
“Dipmeter”
Medida de rumbo y buzamiento de las capas
Sonda con 4 o 6 brazos en plano horizontal, orientados según puntos cardinales
Emiten y reciben corriente eléctrica, registrando µR
Capas horizontales – recorrido de las 4 ondas es =
valores de µR son =
Capas inclinadas – recorridos ≠
valores de µR son ≠
se comparan los 4 registros y
mediante software se integran
Medidas cada 2-10 m
Se expresan como círculos con un segmento hacia
donde se hunde la capa
Detección de discordancias (cambios en buzamiento)
Mayor resolución (intervalos
mm) detectan geometrías
especiales (estratificaciones cruzadas, acuñamiento de
capas, etc)
Información obtenida:
Datos de rumbo y buzamiento y cambios en
los mismos con la profundidad
Refleja variaciones de mineralogía,
granulometría, selección, empaquetamiento,
% fluidos, espesor y geometría de estratos
Diagrafía Diám. Mín.
(mm)
Fluido sondeo
Entubación Correcciones requeridas
Resistividad y resistencia
88 Necesario Sin entubarAnálisis químico agua filtrado del lodo.
Diámetro sondeo y temperatura si se intenta
cuantificar
PotencialEspontáneo
88 Necesario Sin entubarAnálisis químico agua filtrado del lodo. Resistividad
fluido de perforación, diámetro del sondeo
Radiación gamma natural
57No necesario
Cualquier tipo o sin
entubarNinguna en interpretaciones cualitativas. Diámetro sondeo, espesor y naturaleza del revestimiento, y
densidad del fluido perforación para cuantitativas
Gamma-gamma(densidad)
88
No necesarioCualquier tipo o sin
entubar
Idem que para gamma natural, mas densidad de la
matriz y naturaleza fluido formación
Sónico 88 Necesario Sin entubar En interpretaciones cuantitativas correcciones por
diámetro, matriz y naturaleza fluido formación
Neutrónico88 No necesario
Cualquier tipo o sin
entubar
Idem que para gamma natural, más temperatura y
salinidad del fluido perforación. Matriz rocosa
Calibre 51No necesario
Cualquier tipo o sin
entubar
Ninguna
Temperatura 51 Necesario Cualquier tipo o sin
entubar
Ninguna
Composición litológica – diagrafías acústicas, de densidad, neutrónica y gamma-ray
Porosidad y otras texturas – diagrafías de potencial espontáneo, acústicas, neutrónicas, de densidad y resistividad
Estructuras sedimentarias – dipmeter (cambio geométrico)
Alteraciones diagenéticas (cementación) –diagrafías acústicas
Combinación de varias diagrafías permite definir tipos litológicos presentes
Arena
Margas
Arena gruesa
Limos
Limos
Arena limosa
Arcillas
Ag
ua d
ulc
eA
gu
a s
ala
da
SP ES FEL IEL GR D
Parámetros geológicos que definen facies:
Composición (litológica/mineralógica)
Textura (porosidad/permeabilidad)
Estructuras sedimentarias
Presencia/ausencia de fluidos afecta propiedades
Registros de pozo responden con señales
características a las facies presentes
Electrofacies: conjunto de respuestas de
diagrafías que caracterizan una capa y
permiten distinguirla de otras
Se observa la forma de las curvas obtenidas
por logueo
Los ambientes pueden caracterizarse por un
arreglo de electrofacies agrupadas en una
electrosecuencia típica
Desierto
Río
Meandriforme
Delta