Recursos Minerales

Historia de los métodos de resistividad eléctrica

Los primeros intentos de utilización de los métodos eléctricos datan desde Robert W. Fox en 1830, quien observó corrientes eléctricas fluyendo en las minas de cobre en Cornish, resultado de las reacciones químicas dentro de las vetas de los depósitos (Ward, 1980).

A principio de 1882, Carl Barus condujo experimentos en Comstock Lode, Nevada, que lo convencieron de que este método podía ser usado para la búsqueda de sulfato de oro oculto (Ward, 1980).

Fred H. Brown en la era de 1883 a 1891, Alfred Williams y Leo Daft en 1897, hicieron el primer intento en determinar la diferencia en la resistividad de la Tierra asociada con los depósitos de oro, le fueron otorgadas patentes por esos métodos. La primera aproximación práctica de los métodos eléctricos, donde la tierra es estimulada por una fuente controlada y son medidos los potenciales artificiales que resultan fue hecha por Schlumberger en 1912. En esa época él introdujo los métodos de líneas equipotenciales de corriente directa (Ward, 1980).

El concepto de resistividad aparente se introdujo alrededor de 1915, por dos personas principalmente, Wenner en 1912 del U. S. Bureau of Standards y por Schlumberger en 1920. Las técnicas de campo fueron desarrolladas por O. H. Gish y W. J. Rooney del Carnegie Institution of Washington y por Marcel Schlumberger, E. G. Leonardon, E. P. Poldini y H.g. Doll del grupo Schlumberger. Wenner utilizó un arreglo de electrodos equiespaciados (el cual aun lleva su nombre), mientras que el grupo Schlumberger estandarizó una configuración en que los electrodos de potencial están muy pegados, y la medida de campo eléctrico es hecha en la mitad de la distancia de los electrodos de corriente (llamado arreglo Schlumberger).

En los últimos 20 años han aparecido nuevos métodos geofísicos de alta resolución bien adaptados para suministrar información precisa sobre la profundidad, espesor y continuidad lateral de las capas del subsuelo, dando lugar a una nueva disciplina conocida con el nombre de “Near Surface Geophysics”. Para este tipo de estudios es especialmente efectiva la técnica geofísica denominada tomografía eléctrica, que puede considerarse como fruto de la evolución de los métodos geoeléctricos clásicos, como el SEV y la calicata eléctrica.

Aplicaciones e los Métodos Geoeléctricos

La Geoeléctrica es la rama de la Geofísica que trata sobre el comportamiento de rocas y sedimentos en relación a la corriente eléctrica. Los métodos geoeléctricos más empleados en Hidrogeología se basan en la inyección artificial de una corriente eléctrica (sondeos eléctricos verticales SEV y calicatas eclécticas CE); de menor utilidad son la polarización inducida (PI) y el potencial espontáneo (PE), este último basado en la medición de campos eléctricos naturales

Los métodos eléctricos permiten caracterizar las propiedades eléctricas de las rocas.

Las aplicaciones de los métodos geoeléctricos cubren un amplio espectro:

• Minería

• Hidrogeología

• Medio ambiente y contaminación

• Hidrocarburos

• Tectónica

La capacidad de conducir la corriente eléctrica depende de factores intrínsecos de la estructura y composición química de la roca, como así también de factores externos como la temperatura, presión y el grado de saturación de soluciones salinas.

Composición mineralógica: Las rocas se conforman de agregados de minerales de ocurrencia natural. Estos minerales conducen la corriente eléctrica si permiten el paso de los portadores de cargas eléctricas electrones o iones.

Dependiendo de esto es posible distinguir dos tipos de

Conductividad:

Electrónica (metales y semiconductores)

Iónica (dieléctricos y electrolitos), cuyo origen está controlado en ultima instancia por el tipo de enlace atómico dominante.

Metales (Au, Ag, Cu, Sn, Grafito): enlace metálico con gran movilidad de los electrones de valencia, en consecuencia los electrones tienen gran capacidad de desplazamiento y la resistividad es muy baja (~ 10-8-10-7 [OHM-m]).

Semiconductores (Cpz, Bornita, Py, Magnetita, Pirrotita):

No existe la misma facilidad para el movimiento de los electrones, siendo necesaria la presencia de campos eléctricos fuertes para producir la conducción.

Dieléctricos (Micas, feldespatos, cuarzo, calcita, silicatos en general): En estos compuestos los electrones están fuertemente ligados a los átomos mediante enlaces covalentes o enlaces iónicos (electrolitos sólidos). La mayor parte de los minerales constituyentes de la corteza terrestre son dieléctricos con resistividades del orden de 10^7 [OHM-m].

Electrolitos líquidos (soluciones salinas): En las soluciones acuosas los portadores de la corriente eléctrica son los cationes y aniones. Al aplicar un campo eléctrico los iones presentes en las soluciones acuosas tienden a desplazarse en la dirección de las cargas opuestas neutralizando la polarización del medio.

En síntesis se aprecia que las propiedades eléctricas de los constituyentes de las rocas, parametrizadas en la resistividad eléctrica, presentan una variabilidad de mas de 10 ordenes de magnitud (~ 10-7 – 10+7 [OHM-m]).

Si bien la mayor parte de los constituyentes de las rocas son dieléctricos, lo cual estaría implicando que la conducción eléctrica debería estar ausente en las estructuras corticales (medio aislante).

Afortunadamente todas las rocas presentan cierto grado de porosidad, volumen que generalmente esta ocupado total o parcialmente por electrolitos que condicionan una conducción iónica de resistividad muy variable, que dependen fundamentalmente de las características de las soluciones acuosas y el tipo de porosidad y grado de interconexión entre poros.

RESISITIVIDAD DE LAS ROCAS: LITOLOGIAS COMUNES

MÉTODOS GEOELÉCTRICOS DE PROSPECCIÓN

Otros métodos menos utilizados son: sondeos eléctricos bipolares, sondeos de frecuencia, corrientes telúricas, AFMAG (audio frecuencia magnética). En los últimos tiempos se ha difundido el método conocido como imagen eléctrica o tomografía eléctrica.

El flujo de una corriente eléctrica a través de las rocas o los sedimentos, puede explicarse mediante la Ley de Ohm que establece que la caída de potencial V entre 2 puntos por los que circula una corriente eléctrica de intensidad I, es proporcional a ésta y a la resistencia R que ofrece el medio al pasaje de la corriente (figura 1).

LEY DE OHM

V = I . R (1)

La resistencia es función de la naturaleza y la geometría del conductor y si esta puede asimilarse a un cilindro de longitud L y sección S:

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