UNIVERSIDAD DE AQUINO - BOLIVIA

UNIDAD ACADEMICA REGIONAL COCHABAMBA

FACULTAD DE INGENIERIA

ING.GAS Y PETROLEO

6to SEMESTRE

GEOFISICA

APLICADA

TRABAJO DE INVESTIGACION:

TEMA 3: EL MAGNETISMO

DOCENTE: MSC. ING.

ESTUDIANTE: Herboso Alvarado Jean Marco

Guaman Mendoza Alejandra Rocio

Olivera Peña Jhosiac

Rocha Angulo Jhonatan

Siles Arias Kelly

MATERIA: Geofísica Aplicada

6to Semestre

GRUPO: “A”

FECHA DE PRESENTACION: 19-08-2015

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6to SEMESTRE

INDICE

1. INTRODUCCION.

2. ANTECEDENTES.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

3.1IDENTIFICACION DEL PROBLEMA.

3.2FORMULACION DEL PROBLEMA.

4. OBJETIVOS.

4.1OBJETIVO GENERAL.

4.2OBJETIVO ESPECIFICO.

5. JUSTIFICACION.

5.1LEYES BASICAS Y UNIDADES.

5.1.1 LEYES BÁSICAS.

5.1.1.1 LEY DE FARADAY.

5.1.1.2 LEY DE LENZ.

5.1.2 UNIDADES.

5.2MAGNETISMO DE LAS ROCAS Y MINERALES.

5.3CAMPO GEOMAGNETICO.

5.4INSTRUMENTOS DE MEDIDA.

5.5CORRECIONES DE LAS OBSERVACION: CORRELACIONES DE

DERIVA, REDUCCION AL IGRF.

5.6INTERPRETACION DE LAS ANOMALIAS MAGNETICAS: DIRECTA E

INDIRECTA.

5.7APLICACIONES.

6. CONCLUSIONES.

7. BIBLIOGRAFIA.

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1. INTRODUCCION.

Los métodos y equipos geofísicos empezaron a formar parte de los recursos técnicos

disponibles al explorador petrolero en la segunda década del siglo XX. Sus aplicaciones

en la resolución de la posible presencia de estructuras favorables a la acumulación de

petróleo en el subsuelo han servido para completar el aporte de los estudios geológicos

regionales de superficie.

2. ANTECEDENTES.

Aprovechando la fuerza de atracción que tiene el campo magnético de la Tierra, es

posible medir esa fuerza por medio de aparatos especialmente construidos que portan

magnetos o agujas magnéticas, magnetómetros, para detectar las propiedades

magnéticas de las rocas.

Durante el proceso y desarrollo del equipo se ha logrado mucho perfeccionamiento en sus

aplicaciones. El uso del magnetómetro aéreo ha facilitado la cobertura de grandes

extensiones, mucho más rápidamente que el levantamiento hecho sobre el propio terreno.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.3.1. IDENTIFICACION DEL PROBLEMA.

Reconocimiento de estructuras geológicas para la búsqueda de reservorios de

petróleo a través del estudio del magnetismo de las rocas.

3.2. FORMULAMIENTO DE PROBLEMA. ¿De qué manera el magnetismo de las rocas nos ayuda a identificar los

reservorios de petróleo?

¿Cómo es el mecanismo del magnetómetro usado en la prospección petrolera?

4. OBJETIVOS.4.1. OBJETIVO GENERAL.

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Estudiar e Investigar las propiedades del magnetismo para la prospección

petrolera.

4.2. OBJETIVO ESPECIFICO.

Investigar las leyes, unidades, efecto del magnetismo en las rocas y minerales, los

instrumentos para la medición, las anomalías y correcciones de las observaciones

y las aplicaciones utilizadas en la prospección petrolera.

Analizar y hacer una comparación de los demás métodos

5. JUSTIFICACION.5.1. LEYES BASICAS: UNIDADES.

5.1.1. Leyes básicas.5.1.1.1. Ley de Faraday.

En electrostática, las fuerzas que experimentan una carga eléctrica tiene la dirección del

campo eléctrico. En el caso del Campo Magnético, la fuerza que experimenta una carga

tiene un carácter algo extraño. Si la carga está en reposo, esta no experimenta fuerza

alguna.

Las corrientes eléctricas están constituidas por muchas partículas cargadas en

movimiento a lo largo del conductor. Por lo tanto, si el conductor se encuentra sumergido

en un campo magnético, todas las partículas que forman la corriente, experimentan una

fuerza.

Esta fuerza se traduce en una fuerza neta sobre el conductor. La idea de que corriente

eléctrica (campo eléctrico), produce Campo Magnético, esto induce a pensar que, imanes

o campos Magnéticos puedan producir Campos Eléctricos.

En 1840 Faraday diciendo que observaba efectos eléctricos a partir de campos

magnéticos siempre que algo este variando. El fenómeno observado lo denomina fuerzas

electromotrices inducidas o simplemente FEM. La que inducida se origina en todo lugar,

donde el flujo de Campo Magnético varia con respecto al tiempo. La corriente eléctrica

inducida por la FEM circula de tal forma que crea un Campo Magnético que se opone al

Campo Magnético que la origina.

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5.1.1.2. Ley de Lenz.

Faraday explica por qué se producen las corrientes inducidas, pero no determina la

dirección de estas.

Es aquí donde entra la aportación de Heinrich Friedrich Lenz. Lenz siguió indagando en

las corrientes inducidas descubiertas por Faraday y enunció la ley que lleva su nombre:

“El sentido de la corriente inducida es tal que se opone siempre a la causa que la ha

producido”.

La ley de Lenz para el campo electromagnético relaciona cambios producidos en el

campo eléctrico en un conductor con la variación de flujo magnético en dicho conductor, y

afirma que las tensiones o voltajes inducidos sobre un conductor y los campos eléctricos

asociados son de un sentido tal que se oponen a la variación del flujo magnético que las

induce.

Estos efectos quedan establecidos en la ley de Faraday y Lenz, que dice:

”La FEM producida por variaciones del flujo magnético en el tiempo, tienen un sentido que siempre se opone a la causa que lo produce”

5.1.2. Unidades.

Las unidades utilizadas son:

Unidades del SI relacionadas con el magnetismo:

Tesla [T] = unidad de campo magnético.

Weber [Wb] = unidad de flujo magnético.

Ampere [A] = unidad de corriente eléctrica, que genera campos magnéticos.

Otras unidades:

Gauss, abreviado como G, es la unidad CGS de inducción magnética (B).

Oersted, es la unidad CGS de campo magnético.

Maxwell, es la unidad CGS de flujo magnético.

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5.2. MAGNETISMO DE LAS ROCAS Y LOS MINERALES

5.3. CAMPO GEOMAGNETICO.

El geomagnetismo se ocupa del estudio del campo magnético terrestre, tanto de su

generación como de su variación espacial y temporal.

Dentro de su estudio distingue entre campo interno y campo externo. En el campo interno

intenta buscar una explicación para la generación y mantenimiento de un campo

magnético propio y para las variaciones espaciales y temporales detectadas en la

superficie terrestre, basándose en la teoría de la dinamo. En el campo externo estudia el

efecto del campo magnético interno y del campo magnético solar sobre la ionosfera.

Figura 1. Campo magnético de la tierra.

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El campo magnético terrestre se descompone en dos campos principales:

Campo interno: Es el preponderante, pues viene a ser un 97% del total. Este

campo presenta una variación secular que resulta ser de 8-y por año, y cuyo

mecanismo no es aún conocido.

Este campo interno es, a su vez, la resultante de dos campos distintos:

1) Campo Geomagnético: que representa un momento magnético tan grande que

no se puede justificar por los elementos ferromagnéticos de la corteza, dado que los

elementos ferromagnético del núcleo están a una temperatura superior a la de Curie y

han perdido su carácter de ferromagnéticos.

La justificación que se pretende dar es la rotación de grandes cargas eléctricas en el

magma, aunque queda la duda del comportamiento de los materiales de Fe-Ni, que

componen el núcleo, a las grandes presiones a que están sometidos.

2) Campo cortical: que es debido a los elementos de la corteza y es el que

interesa analizar en Geofísica, pues las anomalías que presenta, al pasar de un punto a

otro, nos permitirán conocer la desigual repartición de los materiales sobre la corteza

terrestre.

Campo Externo: Este campo se supone producido por corrientes inducidas en

la ionosfera, al desplazarse esta con respecto al campo terrestre. El

desplazamiento de la atmósfera, se debe principalmente al movimiento

ascensional de convección, por calentamiento diurno solar y a las mareas

atmosféricas que por tanto dependen de la posición de la luna y del Sol.

Este campo externo es solo un 3% del campo total y a él se debe la periodicidad

diaria del campo terrestre, al reflejar las variaciones repetitivas de las posiciones

del Sol y la Luna.

Por otra parte, la emisión solar no es homogénea y en ciertas ocasiones se

produce con mayor intensidad, dando lugar a perturbaciones irregulares en el

campo magnético terrestre, que se conocen con el nombre de tormentas

magnéticas.

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Figura 2. Esquema comparativo del campo magnético de los diferentes planetas.

5.4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA.

La Magnetometría se funda

en que el campo magnético

terrestre varía con la latitud,

pero también varía en forma

irregular debido a la

diferente permeabilidad

magnética de las distintas

rocas de la corteza terrestre.

Un objetivo principal de

levantamientos

magnetométricos es ganar

una mejor comprensión de

la geología regional a fin de

limitar económicamente los

estudios sísmicos tan

costosos a las áreas de una

concesión petrolera. Figura 3. Magnetómetros SQUID.

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Se llaman magnetómetros a los dispositivos que sirven para cuantificar en fuerza o

dirección la señal magnética de una muestra. Los hay muy sencillos, como la balanza de

Gouy o la balanza de Evanz, que miden el cambio en peso aparente que se produce en

una muestra al aplicar un campo magnético (por el momento magnético que se induce), y

también muy sofisticado, como los dotados de SQUID, que son los más sensibles

actualmente.

Figura 4. Componentes Básicos de un magnetómetro.

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5.5. CORRECIONES DE LAS OBSERVACION: CORRELACIONES DE DERIVA, REDUCCION AL IGRF.

La magnetometría es como la gravimetría un método geofísico relativamente simple en su

aplicación. El campo magnético de la tierra afecta también yacimientos que contienen

magnetita (Fe). Estos yacimientos producen un campo magnético inducido, es decir su

propio campo magnético. Un magnetómetro mide simplemente los anomalías magnéticas

en la superficie terrestre, cuáles podrían ser producto de un yacimiento.

• Se basa en la medida de las variaciones del Campo magnético terrestre.

• Está relacionado con el movimiento de rotación de la Tierra alrededor de su

eje N-S.

• Está producido por el núcleo que se comporta como una geodinamo.

• Los polos magnéticos de la Tierra no coinciden con los geográficos.

• La distancia a la cual se encuentran dichos polos se denomina declinación

magnética.

• Para su estudio se usa el magnetómetro.

VARIACIONES.

1. Depende de variaciones espaciales en el campo electromagnético introducido en

corteza terrestre por descarga troposférica (troposfera 0-10km).

2. El gradiente geotérmico depende del lugar. En una zona de subducción en la zona

del hundimiento de la placa el gradiente es mucho menor en comparación al

gradiente geotérmico establecido en el arco magmático, donde el gradiente

geotérmico puede alcanzar a T = 100°C/km. El gradiente geotérmico causado por

un metamorfismo de soterramiento en una cuenca sedimentaria es alrededor de

10°C/km. Un valor medio es 30°/km.

La temperatura de Curie para magnetita es T = 573°C.

CORRECCIONES.

Antes de trazar un mapa de la componente vertical o del campo total que sirva para su

interpretación, es necesario efectuar una serie de correcciones de las observaciones.

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1. Corrección de temperatura Generalmente es despreciable en los magnetómetros

actuales.

2. Corrección de las variaciones diurnas (y cualesquiera otras variaciones temporales

periódicas o no) y de la deriva instrumental.

Las variaciones diurnas y de deriva instrumental con frecuencia se agrupan en el término

"deriva" y se eliminan globalmente volviendo periódicamente a realizar observaciones en

algunos puntos y repartiendo proporcionalmente al tiempo las desviaciones de cierre. Las

variaciones diurnas pueden alcanzar varias decenas de gammas; la deriva instrumental

es mucho menor.

POR LATITUD: función de una constante obtenida en el área de trabajo

POR VARIACIONES DIURNAS: producidas por el desplazamiento de la ionosfera

INFLUENCIA DEL AVIÓN: campo magnético normal de la zona y ángulo de

colocación del avión

TORMENTAS MAGNÉTICAS: producida por manchas solares

Aplicando el método magnético en la prospección minera se quiere delinear variaciones

del campo geomagnético o es decir anomalías magnéticas relacionadas con un depósito

mineral con un cierto contenido en magnetita o pirotina por ejemplo. Generalmente las

mediciones magnéticas se realizan a lo largo de perfiles en estaciones de observación en

distancias regulares. Combinando perfiles paralelos se obtiene un mapa de observaciones

magnéticas.

La mayoría de los magnetómetros disponibles para la prospección minera mide

variaciones de la intensidad vertical (interpretación más clara en comparación a la

medición de variaciones en las intensidades total y horizontal). Por lo tanto se trata de

mediciones relativas, cuya precisión es más alta en comparación a las mediciones

absolutas. El campo geomagnético sufre variaciones con respecto al tiempo y a su forma

como la variación diurna por ejemplo. Estas variaciones, que no están relacionadas con

un depósito mineral con un cierto contenido en magnetita por ejemplo superponen los

valores medidos. Por esto se debe corregir los valores medidos. La variación diurna se

corrige repitiendo la medición de la variación de la intensidad vertical en una estación de

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base en intervalos de tiempo regulares desde el principio hasta el fin de la campaña de

medición.

Los valores medidos en la estación de base se presentan en función del tiempo, que

permite calcular el valor de corrección correspondiente a cada medición en una estación

de observación. Los valores reducidos se presentan en perfiles y/o mapas.

REDUCCIÓN AL IGRF.

Campo Magnético Teórico

La fórmula teórica del Campo Geomagnético Internacional de Referencia (referido como

IGRF por sus siglas en inglés) describe el campo principal y su variación secular en una

serie de términos esféricos y polinomios definida por.

Describe el potencial geomagnético inducido por fuentes de origen interno, y consiste de

un conjunto de coeficientes armónicos esféricos conocidos generalmente como

coeficiente de Gauss. De esta ecuación se tiene que a es la constante del radio medio de

la Tierra (aproximadamente 6371.2 km), r la distancia del centro de la Tierra al sitio de

medición, Φ es la longitud, θ es la colatitud, y son los coeficientes armónicos para las

fuentes internas o coeficientes de Gauss y m n g m n h (θ) m Pn es asociado a un

polinomio de Legendere de grado n y orden m [Blakely, 1996].

Los valores teóricos de los modelos IGRF son obtenidos de aproximaciones a valores

registrados en la superficie y por satélites del campo geomagnético durante un periodo de

5 años. Estás fórmulas son elaboradas y publicadas por la Asociación Internacional de

Geomagnetismo y Aeronomía (IAGA por sus siglas en inglés). El IGRF representa un

modelo representativo para épocas definidas de cada 5 años desde 1940 hasta hoy; ya

que no es fácil contar con una base de datos diaria para un posición determinada sobre la

superficie terrestre.

El IGRF incluye un término que es función del tiempo, para predecir el comportamiento

variable del campo asumiendo que los coeficientes cambian linealmente con respecto al

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tiempo. Los errores producidos por esta predicción son corregidos al establecer un nuevo

IGRF, además se tiene la ventaja de mejorar un modelo de IGRF de alguna época

anterior, cuando se hacen estudios en retrospectiva. De esta forma se obtiene el IGRF

definitivo que recibe el nombre de Campo Geomagnético Definitivo de Referencia (DGRF)

[Blakely, 1996].

CORRECCIÓN DE DERIVA INSTRUMENTAL.

Existen varios métodos de medición y varios tipos de magnetómetros, conque se puede

medir una componente del campo magnético. El primero método para determinar la

intensidad horizontal absoluta del campo geomagnético desarrolló el matemático alemán

Carl Friedrich Gauss (desde 1831).

Los magnetómetros, que se basan en principios mecánicos, son entre otros la brújula de

inclinación, la superbrújula de Hotchkiss, el variómetro del tipo Schmidt, el variómetro de

compensación. El primero magnetómetro útil para la prospección minera fue desarrollado

en los años 1914 y 1915 .El llamativo variómetro del tipo Schmidt mide variaciones de la

intensidad vertical del campo magnético con una exactitud de 1g, que es la dimensión de

las variaciones locales de la intensidad magnética.

El 'flux-gate-magnetometer' se basa en el principio de la inducción electromagnética y en

la saturación y mide variaciones de la intensidad vertical del campo magnético.

El magnetómetro nuclear se basa en el fenómeno de la resonancia magnética nuclear y

mide la intensidad total absoluta del campo magnético a tiempos discretos.

El magnetómetro con célula de absorción se funda en la separación de líneas espectrales

(absorción óptica) por la influencia de un campo magnético. Este instrumento mide la

intensidad total del campo magnético continuamente, con sensibilidad alta y una exactitud

hasta 0.01gamma.

5.6. INTERPRETACION DE LAS ANOMALIAS MAGNETICAS: DIRECTA E INDIRECTA.

Las anomalías magnéticas detectadas a través de estudios magnéticos en el terreno se

explican con variaciones en las propiedades físicas de las rocas como la susceptibilidad

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magnética y/o la imantación remanente. En el caso que no se puede definir claramente la

forma de una anomalía magnética y en presencia de conductividad ya detectada y

diseñada se orienta el eje de la anomalía magnética en la misma dirección como el eje de

la anomalía conductiva o como otras estructuras geofísicas o geológicas ya conocidas.

Las estructuras causantes de anomalías magnéticas a menudo están paralelas entre sí

como un sistema de diques paralelos con alto contenido en magnetita por ejemplo.

Frecuentemente se puede localizar una anomalía conductiva al mismo lugar, en la misma

orientación y de forma parecida como la anomalía magnética. En el caso de varias

estructuras paralelas causantes de anomalías magnéticas se trata distinguir estas y

diseñarlas separadamente.

En el caso que los conductores eléctricos se ubican en los flancos de una anomalía

magnética, se distingue entre la anomalía magnética central y las anomalías magnéticas

asociadas con anomalías conductivas formando los flancos de la anomalía magnética

central. Por ejemplo un cuerpo de peridotita (roca plutónica de olivino y piroxeno) está

rodeado por sulfuros de alto contenido en pirotina (Fe1-xS).

El cuerpo de peridotita genera la anomalía magnética central y los sulfuros producen las

anomalías magnética y conductiva ubicadas en el hombro de la anomalía magnética

central. En áreas de gradientes de intensidad magnética bajos se trata de delinear

tendencias lógicas delineando la anomalía a partir de los valores más altos presentes.

Este método se emplea especialmente en el caso que un cuerpo conductivo está

orientado en la misma dirección como el alto magnético y se utiliza isolíneas intermedias.

5.7. APLICACIONES.

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