Geoelectricidad
| ||||||
La Geoelectricidad es la ciencia encargada de estudiar los fenómenos eléctricos que se producen en la Tierra. Estos son de gran importancia para la industria minera y las construcciones industriales.
Sumario
La conductividad
La conductividad es una característica presente en las rocas de silicato fundido y en el agua salada caliente que se encuentra de forma natural al interior de aquellas. Es como comparar una ecografía y una resonancia magnética en el cuerpo humano, son diferentes tecnologías de imagen, explica uno de los autores del estudio, Michael Zhdanov, profesor de geofísica en la Universidad de Utah, en Salt Lake City.
Nuevos estudios realizados
El nuevo estudio, basado en la conductividad puede ver sólo hasta una profundidad de 320 kilómetros bajo tierra. Sin embargo muestra que la parte conductora de la roca se sumerge más suavemente, en un ángulo de 40 grados, y se extiende en una columna de 640 kilómetros del este al oeste.
Según los expertos, esas dos radiografías pueden parecer diferentes porque las dos técnicas muestran cosas ligeramente distintas.
Imágenes sísmicas
Las imágenes sísmicas se generan en función de los distintos materiales que hacen que las ondas sísmicas se frenen. En cambio, la técnica geoeléctrica retrata los fluidos salados que conducen electricidad.
Las imágenes halladas en 2009 utilizando ondas sísmicas mostraron que la formación de roca caliente semifundida que hay en las profundidades de Yellowstone estaba en un ángulo de 60 grados y se extendía en una superficie de 240 kilómetros y hasta 660 kilómetros de profundidad en algunos puntos.
Métodos eléctricos
En los métodos eléctricos, con la ayuda de una fuente de poder se aplica una corriente eléctrica al suelo por medio de electrodos; su principio se basa en que las variaciones de la conductividad del subsuelo alteran el flujo de corriente en el interior de la tierra, lo que ocasiona una variación de la distribución del potencial eléctrico.
El mayor o menor grado de las anomalías del potencial eléctrico en la superficie del terreno depende del tamaño, forma, localización y resistividad eléctrica de los cuerpos del subsuelo. Las propiedades de los materiales terrestres, consolidados y no consolidados, son muy variables. En términos generales, las rocas, con excepción de los filones metálicos, tienen una capacidad de conducción de la electricidad que es proporcional, al volumen, al tamaño, a la continuidad de los espacios vacíos y de los fluidos que ocupan a estos.
Los diversos tipos de materiales no consolidados difieren significativamente en sus espacios vacíos y en su contenido de fluidos; y las rocas consolidadas, como por ejemplo, la arenisca y el granito, también, difieren por su porosidad y por su contenido de fluidos. Estas diferencias afectan a la conductividad y a la resistencia que a ella se contrapone.
Los contrastes entre los materiales consolidados y no consolidados suelen ser de mayor grado que los que existen dentro de los sulfuros, dan lugar espontáneamente a corrientes eléctricas de las capas profundas de materiales no consolidados tengan generalmente éxito.
Aunque algunas masas de roca, como los yacimientos de sulfuros, dan lugar espontáneamente a corrientes eléctricas, la mayor parte de las exploraciones eléctricas para fines de ingeniería, requieren electrificación artificial del terreno.
Método geoeléctrico de resistencia
El método aplica las propiedades eléctricas de las rocas y minerales que las constituyen, siendo la conductividad (inversa de la resistividad) una de las propiedades.
El comportamiento físico de las rocas depende de las propiedades y modo de agregación de los minerales, de la forma, volumen y relleno (generalmente agua o aire) de los poros.
La Resistividad
Ø Resistividad.- Si se aplica a un trozo de roca de sección transversal s y largo l, una tensión V, fluye a través de la misma una corriente de intensidad I. La resistividad de acuerdo a la Ley de ohm es:
Donde = resistividad (ohm*m)
La resistividad es una medida de la dificultad que la corriente eléctrica encuentra a su paso en un material determinado; pero también podría haberse considerado la facilidad de paso. Resulta así el concepto de conductividad, que expresado numéricamente será el inverso de la resistividad.
Clases de conductividad eléctrica de las rocas
Existen dos clases de conductividad eléctrica de las rocas. En una de ellas, bajo la influencia de un campo eléctrico, los electrones migran a lo largo de los haces de corriente. Esta forma de conducción es típica de los metales, por el cual se denomina conductividad metálica.
En el otro tipo la conducción bajo la influencia de un campo eléctrico, se transportan iones cargado negativo o positivo. Esta conducción se denomina electrolítica. Por ejemplo los sulfuros son de alta conductividad y baja resistividad eléctrica; las micas son de conductividad muy baja, y las rocas porosas saturadas con agua son de alta conductividad.
Mediciones
Las mediciones se realizan con configuraciones de electrodos. En los métodos activos como en la polarización inducida se generan una corriente eléctrica y se detecta la repuesta de las rocas a esta corriente penetrante por medio de otros electrodos. Su alcance con respecto a la profundidad depende de la longitud de la configuración.
Los métodos eléctricos son útiles para determinar la potencia de estratos de una secuencia de rocas sedimentarias +/- horizontales. Se los aplican en la búsqueda de acuíferos o es decir de estratos, que llevan agua subterránea, en la búsqueda de depósitos de sulfuros.
En las empresas eléctricas por ejemplo por el método eléctrico se localizan los lugares de baja y de alta conductividad eléctrica para evitar pérdidas de electricidad durante la transferencia de energía.
Exploración eléctrica
Para la exploración eléctrica se utilizan principalmente dos arreglos electroditos que son: Los sondeos eléctricos verticales (SEV), permite tener una visión general de las unidades geoelectricas y litológicas en el subsuelo del área bajo estudio hasta una profundidad de 400 m, el SEV consiste en hacer una serie de mediciones con arreglo electrodito de 4 polos, para obtener la resistividad a distintas profundidades en un punto dado de la superficie.
Los electrodos de potencial (M, N) se fijan en una posición y se toman varias lecturas moviendo los electrodos de corriente (A, B), cuando las lecturas ya son lejanas, se llega máximo con una separación:
- Entonces se moverán los electrodos de potencial a una nueva posición fija y se continúa la secuencia.
- La separación progresiva de los electrodos del dipolo de emisión, se traduce en un aumento en la profundidad de penetración de corriente, pudiéndose determinar para cada separación de electrodos la resistividad del medio detectado.
Donde: Ra: Resistividad aparente del medio (ohm x m).
k: Constante geométrica que depende de la separación electródica
V: Potencial generado (voltios).
I: Intensidad de corriente aplicada (Amperios).
La medición sucesiva de Ra para diferentes profundidades suministra una curva de distribución de resistividades aparentes del subsuelo o curva SEV; esta curva se interpreta mediante métodos monográficos y analíticos; obteniéndose como resultados los espesores y resistividades verdaderas de los diferentes intervalos de espesores del subsuelo.
Los rangos de resistividades determinados se correlacionan con elementos litológicos, lo cual se aprecia en la tabla, obteniéndose una sección geoeléctrica del subsuelo, la cual es indicativa de las capas permeables, semi-permeables e impermeables.
Tipos de SEV
Existen dos tipos de SEV, el SEV con arreglo Wenner y el SEV con arreglo Schlumberger.
La mejor calidad de las curvas de campo, la mayor sencillez de las operaciones y ventajas económicas hace preferible el arreglo Schlumberger en la mayoría de los casos. Este método es mas efectivo si las formaciones geológicas sobre las que se aplica tienen un echado de 30° y su resistividad es homogénea lateralmente y contrastante verticalmente.
Aplicaciones
Las principales aplicaciones de este método son:
- Salinidad de aguas.
- Cuantificación de bancos de materiales.
- Localización de posibles zonas cársticas (cavernas).
- Localización de fallas, diques, etc.
- Para levantamientos de las estructuras superficiales, reconocimiento de la presencia de anticlinales enterrados, que es la más común de los tipos de estructuras que favorece la acumulación de petróleo, determinando las profundidades de los estratos de mayor o menor resistencia.
- En minería en la determinación de estructuras subterráneas y para la delimitación de depósitos de cierto interés económico.
- Localización de niveles de agua, existencia y profundidad del agua subterránea.
- Delimitación en la zona litoral en el contacto del agua dulce con el agua salada.
- Estimación de la profundidad y espesor de estratos.
