Apuntes Geología
S. Griem-Klee (2016)

Apuntes Exploraciones Mineras

Métodos eléctricos: Polarización inducida

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Métodos de Exploración y Prospección

Capitulo
7.4

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Métodos eléctricos: Polarización inducida  


7.4 Polarización inducida

El método de la polarización inducida aplicado la primera vez el fin de la década 1940 ha sido utilizado frecuentemente en la búsqueda de depósitos de sulfuros diseminados. Durante la década 1960 se volvió el método más empleado de todas las técnicas geofísicas superficiales en la exploración minera.


Fundamentos

Algunas rocas y depósitos minerales no exhiben un potencial propio. Solo al dejar pasar una corriente por las rocas a través de un par de electrodos de corriente se genera una polarización inducida en ellos, un proceso comparable a la carga de un acumulador. Después de la interrupción de la corriente el potencial generado se puede medir un cierto intervalo de tiempo todavía, mientras que se disminuye lentamente. Se puede demostrar el voltaje inducido midiendo la diferencia de potencial entre dos electrodos colocados en la superficie un intervalo de tiempo definido después de la interrupción de la corriente.



Más detalles acerca del método de la polarización inducida

Cuando una corriente pasa por material terrestre, que no lleva minerales metálicos la cantidad de la corriente se relaciona con el potencial solo por la resistencia óhmica de las formaciones rocosas penetradas. Si las formaciones albergan minerales metálicas las corrientes provocan un intercambio de iones, que ocurre en la superficie de contacto entre los minerales y los electrolitos disueltos en los fluidos, que llenan los espacios de poros situados entre los granos. Tal intercambio electroquímico genera un voltaje opuesto al flujo de corriente, que pasa por el material. Un voltaje adicional es necesario para superar esta barrera creada por el intercambio electroquímico. Este voltaje adicional necesario para dejar pasar la corriente por la barrera se denomina sobrevoltaje. Al apagar la corriente introducida en el subsuelo los voltajes electroquímicos se diseminan paulatinamente. Los voltajes desintegrándose paulatinamente se pueden medir un cierto intervalo de tiempo después de haber apagado la corriente introducida en el subsuelo. El voltaje varía con el tiempo disminuyéndose paulatinamente como ilustra la figura 18-52.  La razón entre la amplitud del sobrevoltaje establecido inmediatamente después de la interrupción de la corriente y la amplitud del sobrevoltaje establecido brevemente antes de la interrupción de la corriente es una medida para la concentración de los minerales metálicos en las formaciones rocosas, que han sido penetradas por la corriente.

Introduciendo una corriente alterna en el subsuelo, el sobrevoltaje observado en la superficie metálica se disminuirá con la frecuencia aumentándose, pues que el crecimiento del voltaje opuesto hasta su valor final requiere un intervalo de tiempo más largo en comparación con el periodo de tiempo que demoran los cambios de dirección de la corriente aplicada. Con la frecuencia de la corriente alterna incrementándose el sobrevoltaje alcanza un valor máximo que representa una proporción disminuyéndose de la amplitud de la corriente alterna. La razón del potencial de la polarización alterna inducida a dos distintas frecuencias está relacionada con la concentración de los minerales metálicos situados a lo largo del corrido de la corriente. Lo mismo vale para la razón entre la corriente alterna y la corriente directa.


Procedimiento en el terreno

Las técnicas empleadas en el terreno para medir la polarización inducida semejan en muchos aspectos a las empleadas para las mediciones de la resistividad. La corriente se introduce en el subsuelo con dos electrodos. Para la transmisión de la corriente en el subsuelo se emplean transmisores. Por ejemplo el 'Induced Polarization Transmitter' (N250 I.P. Transmitter) de Crone se caracteriza por una potencia de 250W y un rango de voltaje de -120V, 212V (intensidad de corriente correspondiente I = 1,18A), 300V, 425, 600V y 850V (I = 0,3A). El potencial se mide entre dos otros electrodos después de haber interrumpido la corriente. Generalmente se mantiene la configuración de los electrodos uniforme y solo se varía la posición de la configuración lateralmente a lo largo de un perfil. Esta técnica es muy bien adecuada para el reconocimiento de áreas todavía no conocidas.

La corriente introducida en el subsuelo puede ser de

● de forma de pulsos, generalmente formados como ondas cuadráticas o
● de forma de corrientes alternas de frecuencias muy bajas (1Hz o menos).


Los datos provenientes de las corrientes alternas de frecuencias muy bajas usualmente se comparan a una variedad de frecuencias.

Dos técnicas de introducir los pulsos de corriente en el subsuelo se emplean comúnmente.

Una técnica consiste en una sola interrupción repentina de la corriente directa pasando por el subsuelo y en mediciones subsecuentes de las características de disminución del voltaje. La corriente pasa por el subsuelo un intervalo de tiempo de 1 a 5 min. antes de interrumpirla. La duración del pulso debe ser registrada precisamente. El voltaje transitorio se registra en intervalos poco espaciados después de la interrupción de la corriente o se lo registra continuamente. Comúnmente se mide el área situado debajo de la curva voltaje-tiempo (hasta el tiempo para que el voltaje no se puede registrar más) para determinar el sobrevoltaje generado durante el corrido de la corriente.

La otra técnica hace uso de una serie de pulsos idénticos repetidos en intervalos cortos y uniformes. La forma de la señal puede ser distinta en comparación con la señal generada por un solo pulso también si el intervalo entre los pulsos repetidos es largo, pues que la señal disminuyéndose del primero pulso puede superponer la señal correspondiente al siguiente pulso. El voltaje observado durante el periodo entre dos pulsos se promedia y este promedio se usa para la interpretación de los datos.


Método de frecuencia variable

Este método se aplica para medir las variaciones de la resistividad aparente en función de cambios de frecuencia. La polarización que se opone a la disminución del potencial externamente aplicado tendría el mismo efecto como una resistencia conectada en serie con la resistencia actual de las formaciones excepto el caso que el efecto variaría con la frecuencia. En las rocas, que no llevan minerales que responden a la polarización inducida se producirá una disminución muy pequeña de la resistividad cuando se aumenta la frecuencia, usualmente la disminución es menor a 1%. En el caso de rocas, que responden a la polarización inducida la disminución de la resistividad será mucho mayor, de vez en cuando puede llegar a 10 o 20% para un incremento de la frecuencia de 10veces. El porcentaje P de la disminución se puede expresar por la formula siguiente:

texto 7

Aplicaciones

Exploración de sulfuros diseminados: según ROGERS (1966, en DOBRIN & SAVIT, 1988) tomando en cuenta ciertas limitaciones en lo que concierne las dimensiones, la profundidad y la concentración de los sulfuros a través de la polarización inducida se puede detectar la presencia o ausencia de un depósito de sulfuros diseminados en 80% de los casos solo aplicando este método y con un porcentaje mayor en combinación con otros métodos de exploración.

Exploración de agua subterránea: localización del nivel freático. Experimentos de VACQUIER et al. (1957 en DOBRIN y SAVIT, 1988)) con mezclas de arena y arcilla han mostrado, que las partículas de arcillas pueden causar una polarización formando una barrera para el flujo de fluidos, que llevan electrolitos y que pasan por el espacio poroso de la roca. Los intercambios iónicos en las moléculas de las arcillas pueden provocar que la mezcla de arena y arcilla actúe como una membrana electronegativa. Una interpretación adecuada de los datos de la polarización inducida puede resultar en la determinación de la profundidad, en que ocurren tales efectos y la cual coincide con el nivel freático.



7.5 Método de potencial propio o espontáneo respectivamente

Principio del método de potencial propio

Los depósitos minerales a menudo se encuentran en distintos niveles freáticos (de acuíferos respectivamente), especialmente si se extienden desde niveles cercanos de la superficie terrestre hasta profundidades mayores. Debido a la alta conductividad de algunos depósitos minerales se genera en ellos un elemento eléctrico, cuyo efecto se puede registrar en la superficie terrestre en forma de una diferencia de potencial. El modelo de la figura (en prep.) se puede interpretar aproximadamente como un dipolo vertical, el diagrama correspondiente (en prep.) delinea la distribución del potencial.


Procedimiento de medición

El potencial se mide entre dos electrodos de potencial. Uno de ellos se instala en forma fija afuera del área perturbada (matemáticamente se lo coloca en el infinito). Con el otro electrodo se establece una red de estaciones de observación dentro del área perturbada. Los valores medidos se presentan en un mapa de líneas equipotenciales.

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1. Introducción
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3. Geoquímica en prospección

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