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:
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.
Apuntes
- Geología
Contenidos Exploración Minera
1. Introducción
2. Remote Sensing
3. Geoquímica en prospección
4. Métodos sísmicos
5. Método magnético
6. Método gravimétrico
7. Métodos eléctricos
Los
métodos
Resistividad
Configuración Electrodos
●
Polarización Inducida
Páginas de Geología
Apuntes Geología General
Apuntes Geología Estructural
Apuntes
Depósitos Minerales
Colección de Minerales
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Figuras históricas
Citas geológicas
Exploración - Prospección
Módulo de Citas
Depósitos
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Depósitos en Chile
Depósitos en Atacama
Bibliografía Depósitos Minerales
