“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO CLIMÁTICO”

UNIVERSIDAD CONTINENTAL DE CIENCIAS E INGENIERÍA

TITULO:

INTEGRANTES

CENTENO YALLE KENRE JESUS

DOCENTE : Ing. Vidal Víctor Calsina Colqui

CURSO : GEOLOGIA GENERAL

SECCION : BI 1003

HUANCAYO – PERÚ

2014

PROSPECCIONES GEOFÍSICAS

PROSPECCION GEOFÍS IC A

La prospección geofísica es un conjunto de técnicas físicas y matemáticas, aplicadas a la exploración del subsuelo para la búsqueda y estudio de yacimientos de substancias útiles (petróleo, aguas subterráneas, minerales, carbón, etc.), por medio de observaciones efectuadas en la superficie de la tierra.

1. METODOS DE PROSPECCION GEOFÍSICA

1.1. MÉTODO DE PROSPECCIÓN GRAVIMÉTRICAEl método está basado en el estudio la variación del componente vertical del campo gravitatorio terrestre. Se realiza mediciones relativas o es decir se mide las variaciones laterales de la atracción gravitatoria de un lugar al otro puesto que en estas mediciones se pueden lograr una precisión satisfactoria más fácilmente en comparación con las mediciones del campo gravitatorio absoluto.El método gravimétrico se emplea como un método de reconocimiento general en hidrología subterránea para definir los límites de los acuíferos (profundidad de las formaciones impermeables, extensión de la formación acuífera, naturaleza y estructura de las formaciones del subsuelo).

Una prospección gravimétrica es capaz de detectar anomalías de gravedad que se traducen en diferencias de densidad del terreno. Por ejemplo, un déficit de gravedad (baja densidad) puede corresponder a domos de sal e hidrocarburos, mientras que un exceso de gravedad (alta densidad) puede corresponder a un cuerpo altamente mineralizado.En el caso de estar en un terreno con topografía plana, tendremos que cualquier anomalía de gravedad se deberá a desviaciones de la densidad del subsuelo respecto de la “densidad base”. En otras palabras, las anomalías gravitatorias son originadas por variaciones en la distribución de la densidad másica punto a punto (3D).por otro lado, si la topografía es compleja, las anomalías de gravedad podrán estar relacionadas ya sea con la geometría del terreno y/o con la distribución de densidades.

ÁREAS DE APLICACION Geometría de cuencas sedimentarias Estudios en zonas arqueológicas Evaluación de campos petroleros en apoyo a la exploración sísmica.

1.2. MÉTODOS DE PROSPECCIÓN SÍSMICA

El registró e interpretación de los sismos naturales motivo a los geofísicos a adaptar la tecnología “pasiva” y convertirla en prospección sísmica, donde el microsismo puede ser generado por una explosión (“tronadura”), golpe de martillo, caída de un objeto muy masivo, etc.El análisis de muchas curvas camino/tiempo permite encontrar las primeras llegadas de diversas ondas mecánicas. A partir de estos datos se puede deducir directamente.

Rap idez de cada onda

Espesor de cada estrato

Su topografía

Los métodos sísmicos se dividen en dos clases:

1.2.1. EL MÉTODO SÍSMICO DE REFLEXIÓN: es el más empleado en prospección petrolífera ya que permite obtener información de capas muy profundas. Permite definir los límites del acuífero hasta una profundidad de 100 metros, su saturación (contenido de agua), su porosidad. Permite también la localización de los saltos de falla.

1.2.2. EL MÉTODO SÍSMICO DE REFRACCIÓN: es un método de reconocimiento general especialmente adaptados para trabajos de ingeniería civil, prospección petrolera, y estudio hidrogeológicos. Permite la localización de los acuíferos (profundidad del sustrato) y la posición y potencia del acuífero bajo ciertas condiciones.

Ventajas y desventajas de la r e fracción y reflexión sísmica

REFRACCIÓN REFLEXIÓN

VENTAJAS DESVENTAJAS

Utiliza menos geófonos y menos fuentes de generación. Esto hace mas barato la adquisición de los equipos.

Requiere mas geófonos y mas fuentes de generación de ondas para producir una imagen del interior de la tierra. Esto hace mas caro la adquisición de los equipos.

El procesamiento es muy corto, solo requiere aplicar

adecuados filtros a la señales para leer mejor los tiempos de llegada de la onda P.

El procesamiento en computador es mas complejo, requiere hardware especializado y experiencia.

Del sismograma registrado en cada punto de observación solo se requiere leer el tiempo de llegada de la onda P

Requiere analizar el sismograma completo.

Como se utiliza solo una parte del sismograma los modelos desarrollados y las interpretaciones no son muy complicadas.

Debido a las grandes cantidades de información registrada que debe ser usada, hay mayor complejidad en la

Interpretación de la propagación de las ondas. Adicionalmente se presenta un mayor grado de complejidad por las suposiciones que se hacen.

DESVENTAJAS VENTAJAS

Requiere tendidos sísmicos relativamente largos. Requiere tendidos más cortos.

Solamente funciona cuando la velocidad incrementa con la profundidad.

Funciona independiente de la velocidad de propagación de las ondas en profundidad.

Generalmente se interpreta en términos de capas. ÉstasPueden tener inclinación y rugosidad.

Se interpreta en términos de estructuras geológicas más complejas.

Como solo usa una parte del sismograma, el resto deinformación se desperdicia-

No se desperdicia nada.

El modelo del suelo es construido a partir de los primeros tiempos de llegada.

El modelo del suelo es construido directamente con las Observaciones adquiridas.

AREAS DE APLICACIÓN

Determinación de la profundidad a la roca sana Caracterización del basamento rocoso Determinación de la estratigrafía y geometría del subsuelo Cálculo de parámetros elásticos del subsuelo a partir de las velocidades de onda

(P y S). Apoyo en la detección de agua subterránea Evaluación de bancos de material (arena, grava, roca, etc.)

1.3. MÉTODOS DE PROSPECCIÓN ELÉCTRICA

En la búsqueda y aplicación de métodos para detectar las posibles acumulaciones de minerales e hidrocarburos, los científicos e investigadores no cesan en sus estudios de las propiedades naturales de la tierra con este fin han investigado las corrientes telúricas, producto de variaciones magnéticas terrestres o han inducido artificialmente en la tierra corrientes eléctricas, alternas o directas, para medir las propiedades físicas de las rocas.Los métodos eléctricos son un tipo de método geofísico, y constituyen pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de u n terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento geotécnico.

Esta prospección tiene como objetivo determinar la resistividad eléctrica de las rocas que constituyen el subsuelo y su distribución.De tal manera que se puedan interpretar los cambios que se producen, debidos a la presencia del agua subterránea o al contenido mineralógico que presentan las formaciones de roca. Estos métodos eléctricos utilizan la distribución del subsuelo en términos de homogeneidad, basados en la caracterización resistiva.

En esta distribución del subsuelo, es posible observar zonas anómalas que pueden ser debidas a estructuras geológicas contrastantes o bien la presencia de fluidos conductores como el agua y el contenido mineralógico que altera los valores de la resistividad del medio.

Algunos instrumentos utilizados en los métodos exploratorios eléctricos son:

Sondeo s R e s i s ti vo s:

Estos métodos miden las variaciones que generan las propiedades eléctricas de las rocas y minerales, especialmente su resistividad. De manera común se induce un campo artificial eléctrico creado en superficie al hacer pasar una corriente eléctrica en el subsuelo.Dentro de los sondeos resistivos encontramos:

Sondeo Eléctrico Vertical SEV Calicatas eléctricas Métodos Dipolares ERT Tomografía Eléctrica

AREAS DE APLICACIÓN

Detección de agua subterránea (acuíferos y corrientes subterráneas) Investigación de depósitos de minerales (metálicos y no metálicos) Determinación de intrusión salina en acuíferos costeros. Detección de cavidades y fracturas. Detección de plumas contaminantes por hidrocarburos o lixiviados Estudios para zonas arqueológicas Determinación de la estratigrafía del subsuelo. Evaluación de bancos de materia (arena y grava) Determinación de la profundidad al nivel freático Búsqueda de vapor de agua en campos geotérmicos

1.4. MÉTODO DE PROSPECCIÓN MAGNÉTICA

La magnetometría es un método que permite caracterizar el subsuelo a través de la distribución de la susceptibilidad magnética de los distintos materiales del subsuelo directamente relacionada con el contenido de minerales con propiedades magnéticas, haciendo mediciones del campo natural magnetométrico terrestre. Permite caracterizar el subsuelo desde algunos metros hasta decenas de kilómetros de profundidadPor otro lado los artefactos y estructuras metálicas creadas por el hombre también generan anomalías magnéticas, razón por la cual este método también se utiliza en arqueología.

A R EA S DE A P L I C A C I Ó N : Petróleo Minería Obras civiles Arqueología Descubrimiento de meteoritos y estudio de sus cráteres. Geología (seguimiento de estructuras subterráneas) Estudio de anomalías generadas por dispositivos electrónicos, etc. Predicción de terremotos Este último lo podemos observar explicar con el siguiente ejemplo

1.5. MÉTODOS DE PROSPECCIÓN ELECTROMAGNÉTICOS

Los dos métodos más utilizados en estudios hidrogeológicos son:a. Very Low Frequency (VLF): Medidas electromagnéticas que permiten delimitar las

fracturas o fallas de un acuífero. Particularmente útil en caso de estudio de acuíferos fracturados como los sistemas kársticos.

b. Sondeos Electromagnéticos en el dominio temporal (SEDT o TDEM en ingles): El método tienen aventajas sobre métodos electromagnéticos entre otras por su capacidad de mayor poder de penetración que permite obtener información hasta profundidad más altas y a través de recubrimientos conductores.

1.6. OTROS MÉTODOS DE PROSPECCIÓN GEOFÍSICA

A. RESONANCIA MAGNÉTICA PROTÓNICA (EN INGLES MAGNETIC RESONANCE SOUNDING- MRS).Sirve para medir de manera directa la presencia de agua en las zonas saturadas y/o no saturadas de los acuíferos. El MRS permite estimar las propiedades del acuífero como cantidad de agua, porosidad o permeabilidad hidráulica.

B. GEO-RADAR O GRP (GROUND PENETRATING RADAR).Es un método eléctrico particular utilizando fuentes de corriente alterna donde se usa la reflexión de ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia (80 a 500 MHz). Permite, de manera versátil y rápida, la investigación a poca profundidad del subsuelo

C. TOMOGRAFÍA ELECTROMAGNÉTICA POR RADIO-ONDAS.Este método se utiliza para investigar la estructura geológica.

D. MÉTODOS AGNETOTELÚRICO.Permiten definir los límites de acuíferos, zonas de alta transitividad, variaciones de permeabilidad y la localización de sistemas de fracturas.

E. POLARIZACIÓN INDUCIDA.Este método está basado en el estudio de la cargabilidad del subsuelo. Permite la localización de contaminación por hidrocarburos.

F. MÉTODOS RADIOMÉTRICOS.En este caso se utilizan sensores radiactivos (como un contador Geiger -Müller), lo que permite medir procesos radiactivos naturales y artificiales.- Ejemplo de proceso radiactivo natural: Desintegración del potasio 40 en suelos arcillosos.- Ejemplo de proceso radiactivo artificial: Estudio de los fotones reflejados vía interacción Compton cuando se utiliza una fuente radiactiva de Cs-137.

G. MÉTODOS GEOQUÍMICOS.Estudio de muestras (normalmente extraídas de los nodos de una grilla) para su posterior análisis químico, lo que incluye la determinación de concentraciones de los diversos elementos químicos.Algunas pruebas:- Estudios microscópicos de la estructura cristalina.

- Cromatógrafo de gases.- Espectrógrafo óptico de emisión.- Determinación de la distribución isotópica mediante espectrómetros de gases.

H. MÉTODOS GEOTÉRMICOS.Estudio de los gradientes de temperatura del terreno mediante sensores térmicos (efecto Seebek y efecto Peltier).

I. EXTRACCIÓN Y ANÁLISIS DE TESTIGOS.Perforación de pozos y extracción de muestras a distinta profundidad con el objetivo de caracterizar físicamente el terreno. Evidentemente si las perforaciones se realizan en los nodos de una grilla, será posible obtener una visión 3D del subsuelo.

CUADRO RESUMEN DE LOS MÉTODOS MÁS COMUNES

MÉTODOS PRINCIPIOS PARÁMETROS OBTENIDOS

GeoeléctricoConductividad o resistividad

eléctrica

Geometría del acuífero (profundidad de formaciones impermeables y estructura del subsuelo), extensión lateral, propiedades de las formaciones (arena-arcilla), salinidad del agua, plumas de contaminación

Sísmica de RefracciónVelocidad de propagación de

un esfuerzo mecánico

Depósitos secos-saturados, espesores de diferentes estratos y detección de zonas de fracturamiento

Sísmica de ReflexiónVelocidad de propagación de

un esfuerzo mecánicoZonas de fallas, cartografías deestructuras de recubrimiento

Gravimetría Densidad Relleno-basamento

Magnetometría Susceptibilidad magnética

Geometría del acuífero (profundidad de formaciones impermeables y estructura del subsuelo), extensión lateral

ElectromagnetismoConductividad o resistividad

eléctrica y magnetismo

Localización de las áreas más conductivas, detección de fracturas que no afloran en superficie

APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE PROSPECCIÓN GEOFÍSICA A LA ING. CIVIL

PROSPECCIÓN

EN:MÉTODO

FENÓMENO FÍSICO

OBSERVADO

PROPIEDADES FÍSICAS OBTENIDAS

APLICACIÓN

SU

PE

RF

ICIE

Prospección

Sísmica reflexión, refracción y medición demicrotrepidaciones).

Ondas elásticasVelocidad de las ondas elásticas

Estructura y características dinámicas del subsuelo

Prospección sónicaReflexión de las ondas de sonido

Impedancia acústicaEstructura del subsuelo(área marina)

Prospección eléctricaCorriente terrestre eléctrica

Potencial espontáneo y Resistividad

Estructura del suelo y de aguas subterráneas

MicrogravimetríaGravedad terrestre

GravedadUbicación de fallas, fracturas, ubicación de cavidades

PR

OF

UN

DID

AD

Sondeo de velocidad (borehole, downhole, uphole)

Ondas elásticasVelocidad de las ondas elásticas

Estructura y características dinámicas del subsuelo

Sondeo PS Ondas elásticasVelocidad de las ondas elásticas

Estructura y características dinámicas del subsuelo

Sondeo de reflexiónReflexión de las ondas de sonido

Impedancia acústicaDureza y grietas en el subsuelo

Prospección eléctricaCorriente eléctrica de la tierra

Potencial espontáneo, resistividad específica

Estructura del suelo y de aguas subterráneas

Sondeo radioactivoIntensidad de los rayos radioactivos

Densidad y contenido de humedad

Propiedades de los suelos

A. GEOTECNIA Espesor de la capa superficial del terreno

alterado. Estudios de estabilidad y riesgos geológicos (posición del contacto entre la

roca sana y la roca alterada o los depósitos sueltos que se asientan sobre ella, deslizamientos en laderas).

Estudios de cimentaciones (profundidad del terreno sano).

Determinación del método de excavación del terreno superficial alterado (medios mecánicos o explosivos).

B. EXCAVABILIDAD-RIPABILIDAD La eficacia del ripado dependerá de la naturaleza de la roca sana y de la

distribución de sus discontinuidades. Un criterio para juzgar a priori la ripabilidad de un terreno consiste en

determinar la velocidad sísmica de las ondas de compresión a través del macizo rocoso, mediante una prospección geofísica de refracción sísmica.

C. DETECCIÓN DE FALLAS El espaciamiento entre sondeos consecutivos deja amplias zonas sin

investigar.

D. DETECCIÓN DE CAVIDADES Fenómeno cárstico, minados antiguo

E. PARÁMETROS GEOTÉCNICOS DEL TERRENO Parámetros dinámicos (coeficiente de Poisson dinámico, módulo de

elasticidad dinámico, módulo de corte dinámico y módulo volumétrico dinámico) derivados de la teoría de la elasticidad.

Reconocer los contactos entre las distintas unidades litológicas.

Evaluar las características geotécnicas de cada unidad geológica e identificar zonas de falla.

Realizar cálculos de comportamiento sísmico de túneles y estructuras.

F. CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DEL TERRENO Permite obtener los módulos de deformación y resistencia a compresión de

los macizos rocosos.

Las clasificaciones geotécnicas son algoritmos matemáticos que permiten asignar a cada tipo de terreno un número que expresa su calidad geotécnica.

Se utilizan en proyectos de obras subterráneas para valorar y seleccionar los sostenimientos más adecuados.

G. OTROS PARÁMETROS GEOTÉCNICOS Densidad de los terrenos Grado de fracturación de la roca

H. EMBOQUILLAJES DE TÚNELES Determinación del espesor del terreno alterado.

I. HIDROGEOLOGÍA Y AMBIENTE La construcción de obras de infraestructura puede afectar los acuíferos

locales.

La geofísica es una herramienta valiosa para verificar el estado de los acuíferos antes y después de la ejecución de la obra.

Detección de aguas subterráneas y acuíferos

Contraste de resistividad entre el terreno seco y los acuíferos en terrenos granulares o rocas fisuradas.

Detección de intrusiones salinas en acuíferos costeros

El agua marina intruida presenta una resistividad inferior al agua dulce del acuífero, por lo que la interfase agua dulce/salada es de fácil detección.

Determinación de zonas contaminadas en acuíferos

Detección de zonas saturadas de agua en terrenos sueltos susceptibles de sufrir roturas de ladera.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Utilizando el método de la gravimetría podemos localizar la falla y así prevenir desastres por sismos. Si sabemos que hay una falla, podremos adaptar las construcciones para minimizar los daños, evitar localizar industrias contaminantes que pongan en peligros a la población como pasó en Fukushima, o mantener un servicio de medición de temblores para avisar con antelación a los habitantes y poner en marcha protocolos de emergencia y salvamento.

Utilizando el método del sondeo de reflexión con ondas de sonido se puede reconocer la dureza de los suelos y si existen grietas en el subsuelo y la estructura de la tierra

Utilizando el método de prospecciones por ondas sísmicas se puede conocer se puede conocer estructura y características dinámicas del suelo, es decir los resultados de esta prospección nos dirán si el suelo es apto para hacer construcciones o no, determinado si el suelo es de fácil erosión como las arenas. Asimismo cuando se construye un edificio de más de cinco pisos, debe hacerse un estudio de suelos, tal y como lo estipula el Reglamento General de Edificaciones.

El método de prospección por ondas sísmicas nos dará a conocer los bancos de grava y arena que son elementos principales para la construcción.

En general los métodos de prospección geofísicas reconocen el suelo y sus distintas propiedades y todas las obras de ingeniería civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y estético estarán determinados, entre otros factores, por el desempeño del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por el del suelo utilizado para conformar los rellenos.