¿Qué es la Geofísica?
La geofísica aplica los principios de la física al estudio de la Tierra. Los geofísicos utilizan una variedad de métodos y herramientas para estudiar fenómenos como ondas sísmicas, campos magnéticos, gravedad y propiedades eléctricas de la superficie y el subsuelo de la Tierra. Estos métodos pueden proporcionar una imagen del subsuelo terrestre. Estas técnicas de imagen son comparables al uso de resonancias magnéticas y ecografías en la obtención de imágenes médicas.
¿Cómo se recopilan los datos?
Los datos geofísicos se pueden recopilar bajo tierra mediante registros de pozos de sondeo, directamente en la superficie utilizando transmisores y receptores en bucle o en la superficie utilizando aviones, helicópteros, drones o satélites.
Ejemplos de recopilación de datos geofísicos aéreos, terrestres, y de pozo
Se pueden utilizar diferentes principios físicos para medir diferentes propiedades físicas de la roca asociadas con el subsuelo. Cada método mide propiedades físicas específicas como:
Los levantamientos magnéticos miden la intensidad total del campo magnético de la Tierra (TMI) producido por el núcleo y la corteza terrestre. El campo magnético de la Tierra induce un campo magnético secundario en los cuerpos geológicos magnéticos (generalmente asociado con el contenido de mineral de hierro de las rocas) que localmente produce anomalías. Al restar la componente del campo magnético producido por el núcleo de la Tierra (IGRF) del campo total, los geofísicos generan mapas de intensidad magnética residual (RMI), que representan el campo magnético producido por los cuerpos magnéticos locales. En la exploración de minerales, los datos TMI o RMI procesados se utilizan para mapear la geología y las estructuras o para la detección directa de minerales magnéticos como magnetita, pirrotita y otros minerales ferromagnéticos. Los geólogos también pueden utilizar la respuesta magnética de diferentes cuerpos litológicos (relacionada con su contenido de hierro o procesos responsables de la destrucción de la magnetita) para interpretar la posición de litologías contrastantes, zonas de alteración o la presencia de fallas, donde los cuerpos magnéticos se ven interrumpidos por características lineales.
Las prospecciones gravitacionales miden el campo de gravedad de la Tierra, que es sensible a las variaciones de densidad de las rocas subyacentes. Por ejemplo, el exceso local de masa (cuerpos de roca más densos) produce un aumento en el campo de gravedad medido, mientras que una deficiencia local de masa (cuerpos de roca menos densos) produce una disminución en el campo medido. Como la gravedad también está influenciada por las variaciones topográficas, es necesario aplicar correcciones para eliminar estos efectos (correcciones de aire libre y de Bouguer). Estas correcciones se aplican en relación con un datum vertical, comúnmente el nivel del mar. La anomalía de gravedad de Bouguer es el parámetro de gravedad comúnmente más utilizado para la exploración minera. En cuanto al magnetismo, la gravedad se puede utilizar para interpretar la posición de litologías contrastantes, como intrusiones volcánicas máficas más densas o la presencia de fallas, donde los cuerpos más densos se ven interrumpidos por características lineales. Los estudios gradiométricos de gravedad aéreos miden los componentes del tensor de gravedad correspondientes a los gradientes de gravedad a lo largo de tres direcciones ortogonales. Este método de alta resolución es capaz de detectar objetivos pequeños, como tubos de kimberlitas que generalmente muestran un contraste de densidad negativo en relación con las rocas anfitrionas o lentes de mena VMS, que muestran un contraste de densidad positivo en relación con las rocas circundantes.
Los sistemas electromagnéticos (EM) funcionan en el dominio de la frecuencia o del tiempo utilizando un transmisor para emitir un campo electromagnético que genera un campo secundario cuando encuentra material conductor bajo tierra. Este campo secundario lo miden los receptores. Los métodos magnetotelúricos utilizan fuentes naturales, como la actividad global de tormentas eléctricas, como su campo electromagnético primario. Los sistemas EM utilizan una amplia gama de frecuencias para detectar una amplia gama de conductividades. La configuración de las bobinas transmisora y receptora se utiliza para discriminar entre conductores horizontales y verticales. En la exploración de minerales, las mediciones EM se pueden procesar para producir mapas de resistividad, constante de tiempo (TAU), campo B, etc. para diferentes frecuencias o canales de tiempo con el fin de visualizar e interpretar las mediciones EM. A partir de estas mediciones, se pueden calcular modelos de conductividad o interpretar modelos de placas (objetos 3D) a partir de anomalías EM. Estos métodos se pueden utilizar para la detección directa de depósitos de metales base conductores, donde existe un gran contraste de conductividad entre las rocas anfitrionas y la mineralización, por ejemplo: cuerpos masivos de sulfuro de cobre o níquel. Además, los métodos EM también pueden servir para mapear diferentes litologías, como intrusiones resistivas, espesores de sobrecarga conductiva, fallas y procesos de alteración que reducen o aumentan la resistividad de las rocas (alteración argílica o silicificación).
Los métodos de resistividad eléctrica y polarización inducida (DC/IP) utilizan corriente inyectada en el suelo mediante dos electrodos transmisores para medir el voltaje y el voltaje de caída en dos electrodos receptores. Las mediciones de IP se realizan en el dominio del tiempo o en el dominio de la frecuencia. Se pueden utilizar diferentes configuraciones de electrodos (polo-dipolo, dipolo-dipolo, etc.). Variar la distancia entre los electrodos transmisores y receptores da como resultado la recopilación de mediciones a diferentes profundidades. Generalmente, estas mediciones se visualizan como pseudosecciones de resistividad aparente y capacidad de carga debajo de la ubicación de los electrodos. En la exploración de minerales, las mediciones de resistividad se pueden utilizar para identificar ciertos cuerpos minerales que muestran un buen contraste de resistividad con las rocas anfitrionas o mapear litologías como espesor de sobrecarga, vetas de cuarzo resistivas y fallas. La capacidad de carga puede responder bien a los sulfuros diseminados, como los halos de alteración pirítica; los minerales arcillosos también pueden producir una fuerte respuesta de cargabilidad.
Los estudios sísmicos utilizan ondas sísmicas de una fuente controlada, como dinamita o camiones vibroseis, o de una fuente de ruido ambiental (señal sísmica de fondo). Cuando las ondas sísmicas viajan hacia abajo en la Tierra, encuentran cambios en las capas geológicas de la Tierra, lo que hace que la señal se refleje hacia la superficie. Esta señal es luego registrada por receptores (geófonos o hidrófonos) colocados en la superficie. Los datos se pueden recopilar en 2D o 3D en la superficie o bajo tierra mediante métodos de perforación. Aunque tradicionalmente se han utilizado ampliamente utilizada en la industria del petróleo y el gas, la sísmica se utilizada cada vez más en un entorno de roca cristalina para ayudar a interpretar estructuras relacionadas con el mineral, la profundidad del basamento cristalino, fallas y para la detección directa de ciertos depósitos como el mineral de hierro. Las ondas sísmicas se procesan para producir imágenes y modelos que mapean contrastes significativos de velocidad y densidad en profundidad.
¿Cuál es el soporte de los datos?
Los datos geofísicos pueden estar disponibles en varios formatos, según el proceso que se aplicó a los datos. A continuación se muestra una breve descripción de los formatos más comunes que admiten productos geofísicos:
Datos de puntos/líneas: Base de datos de Geosoft (.gdb, .XYZ), archivos ASCII que contienen ubicaciones de datos y mediciones.
Datos de cuadrícula: Productos de datos en malla que forman una imagen 2D de los datos, pueden incluir filtros que mejoran la calidad de los datos y/o la información contenida en los datos. Por lo general, se proporcionan en formato Geosoft GRD o formato de archivo ERS.
Modelos de inversión: se puede realizar un proceso de inversión (1D, 2D, 3D) para modelar la distribución del subsuelo de una propiedad física a partir de datos recopilados en el campo. Estos modelos de inversión suelen proporcionarse en formatos como UBC-ASCII mesh, archivos de modelos, Geosoft Voxels, ASCII Block Models o OMF (Open Mining Format).
Los Productos de interpretación: los modelos de placas interpretados a partir de estudios electromagnéticos pueden estar disponibles en formato PTE o DXF. Los lineamientos interpretados o selecciones de estudios geofísicos pueden estar disponibles en formato de archivo Shapefile, DXF o ASCII.
Ejemplo de datos de una línea topográfica aérea de gradiometría gravitacional.
¿Cómo se muestran normalmente estos datos en el software geocientífico?
Los datos geofísicos suelen mostrarse en un entorno 2D o 3D. Los modelos de inversión geofísica 3D se muestran en entornos tridimensionales donde es posible realizar cortes en el modelo de bloques. Las escalas de color se pueden ajustar para ver diferentes rangos de valores de propiedades geofísicas utilizando visualizaciones cartográficas típicamente lineales, logarítmicas o de áreas iguales.
Ejemplo de ajuste de escala de colores para la propiedad Bouguer en los puntos de datos de la prospección gravitacional.
Visualización de cortes horizontales y verticales a través de un modelo de inversión de susceptibilidad magnética en 3D.
Perfiles EM terrestres trazados sobre un modelo de placa de una anomalía conductiva enterrada.
¿Qué significa esto para los geólogos que buscan sistemas minerales?
Se han aplicado métodos geofísicos para mapear sistemas minerales y detectar directamente cuerpos mineralizados, basándose en contrastes de propiedades físicas entre minerales de mena, minerales relacionados con la mena y rocas anfitrionas. Además, los datos geofísicos y sus diversas representaciones se pueden utilizar para modelar estructuras como fallas y pliegues. También es posible modelar cuerpos geológicos utilizando estos conjuntos de datos.
¿Cómo se utiliza esto en el flujo de trabajo de segmentación por IA de VRIFY?
Los productos geofísicos se compilan como mapas ráster de las diferentes propiedades físicas medidas/modeladas. La distancia a los lineamientos rasterizados interpretados también se compila como mapas, junto con los mapas de densidad de lineamientos y complejidad estructural calculados a partir de los datos cuadriculados.
Estos datos luego se utilizan en la etapa de Ingeniería de características para extrapolar otros conjuntos de datos geofísicos y no geofísicos con menor cobertura.
Estos mapas ráster luego se incorporan al pila de datos (Data Stack), que el Modelado predictivo utilizará para generar el VPS (VRIFY Prospectivity Score o Puntuación de Prospectividad VRIFY).
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