Prospección geofísica aplicada a investigaciones mineras

La aplicación de la magnetrometría y radares terrestres permiten acceder a recursos minerales de forma efectiva y económica.

Por Joaquim Casellas*

 

Por geofísica se define a la ciencia destinada a estudiar los fenómenos físicos que toman lugar en la tierra, los cuales pueden ser captados y analizados a través de equipos de prospección geofísica con la ayuda de personal cualificado. Diversas técnicas geofísicas permiten en la actualidad la captación de fenómenos o características propias del terreno a medir.

Para ello, contamos con dos tipos de métodos de detección. Los métodos activos nos permiten obtener información al aplicar en el suelo un elemento externo, ya sea mediante sondeos sísmicos, eléctricos o electromagnéticos. Los elementos pasivos, por su parte, no aplican ningún tipo de acción externa e incluyen los magneto-telúricos, sísmica pasiva o gravimétricos, entre otros.

Las antenas de georadar GPR están también disponibles en 20 y 25 MHz, con una profundidad de 30 y 40 metros para minería.

 En el ámbito de la prospección minera, las técnicas de prospección más utilizadas son la magnetometría, la gravimetría aérea y la sísmica 3D. Si bien ninguna determina la presencia de minerales, la primera nos conduce a áreas con campos magnéticos más fuertes (es decir rocas mineralizadas sin distinguir los minerales que hay). La segunda determina la densidad del terreno.

La sísmica se encarga de determinar las diferentes capas de la tierra al detectar las ondas acústicas. Podemos determinar el tipo de rocas en función de la densidad y la capacidad de respuesta acústica de estas.

En este artículo se pretende mostrar una novedosa metodología de trabajo de prospección geofísica utilizando únicamente el tratamiento de ondas electromagnéticas en distintos espectros de frecuencias, ubicadas todas ellas entre las microondas (106 Hz) y los infrarrojos lejanos (1012 Hz).

 La teledetección

Mediante técnicas de teledetección Se pueden localizar heterogeneidades a grandes distancias. Las variaciones de absorción, reflexión y emisión de determinadas ondas electromagnéticas sobre la superficie del planeta son

buenos ejemplos de ellas. De esta forma, se obtienen imágenes directas o registros que dan lugar, una vez procesados, a imágenes, perfiles y mapas.

Existen cuatro tipos básicos de teledetección: Fotografía Espacial (Luz visible), teledetección multiespectral visible (en varias longitudes de onda separadamente), teledetección térmica o termografía (Infrarrojos), así como radar grama (ondas radar emitidas y reflejadas).

Por lo que respecta al espectro de las ondas infrarrojas, la Banda 1 o azul está creada para la penetración en cuerpos de agua y es útil para el mapeo de costas, diferenciar entre suelo y vegetación, además de clasificar entre distintos cubrimientos boscosos, así como distinguir los diferentes tipos de rocas en la superficie terrestre.

La Banda 2 o verde permite diferenciar los distintos tipos de roca y la presencia de limonita. La Banda 3 o roja también nos ayuda a diferenciar las distintas clases de roca y la presencia de limonita. La Banda 4 (infrarrojo cercano) determina el contenido de biomasa para la delimitación de cuerpos de agua y la clasificación de las rocas.

Por su parte, la Banda 5 o infrarrojo medio, nos indica el contenido de humedad en la vegetación y el suelo, así como para distinguir entre nieve y nubes. La Banda 6 o Infrarrojo termal es útil en el análisis del estrés de la vegetación, la determinación de la humedad del suelo y en el mapeo termal. La Banda 7 o infrarrojo medio muestra gran potencial para la discriminación de rocas y el mapeo hidrotermal. Mide la cantidad de hidroxilos y la absorción de agua.

 Espectros de emisión

Cada átomo puede emitir o absorber radiación electromagnética, aunque solamente en algunas frecuencias que son características propias de cada uno de los diferentes elementos químicos. Si emitimos radiación a un determinado elemento, este a su vez, emite radiación en ciertas frecuencias conocidas definidas como espectro de emisión.

El mismo elemento, cuando recibe radiación electromagnética la absorbe selectivamente, precisamente en las mismas las mismas en las que emite . Este será su espectro de absorción. Se cumple, así, la llamada Ley de Kirchhoff, que nos indica que todo elemento absorbe radiación en las mismas longitudes de onda en las que la emite. Los espectros de absorción y de emisión resultan ser, pues, el negativo uno del otro.

El espectro de la radiación electromagnética emitida es su espectro de emisión. Hay cuerpos que emiten mas en la banda infrarroja, por ejemplo, y otros cuerpos no tanto. Los cuerpos absorben selectivamente la radiación emitida de otros, hecho que nos permite determinar de que elemento se trata.

Por lo que respecta al espectro de microondas, la frecuencia de emisión de onda es la que determinará la resolución y profundidad de alcance de la onda. En el caso de las antenas de mayor frecuencia (entre 800 y 250 MHz), no permiten llegar a profundidades superiores a los 10 metros, pero a cambio ofrecen una excelente resolución.

 Equipos utilizados

Por lo que respecta a la prospección extensiva, el radar aéreo M2 permite ser instalado en helicópteros o aviones y abarcar grandes extensiones de superficie y profundidad en relativamente poco tiempo con el objetivo de determinar las zonas de mayor interés.

Este es un sofisticado equipo de Radar M2 pasivo que registra de ondas electromagnéticas procedentes de la corteza terrestre y que permite localizar zonas mas importantes con presencia de heterogeneidades. Las anomalías pueden relacionarse con estructuras geológicas del subsuelo con emisión, absorción o reflexión de una determinada frecuencia de onda. Los resultados pueden determinarse por una presencia o ausencia de dicha frecuencia mediante técnicas de análisis espectral.

Para prospección intensiva, el equipo de radar terrestre (GPR) permite realizar en detalle una caracterización de la estratigrafía geológica superficial del subsuelo, una vez el equipo aéreo ha determinado los puntos significativos.

El ensayo de GPR es un ensayo activo de reflexión electromagnética que permite obtener información del subsuelo terrestre a través de la emisión, propagación y posterior recepción de pulsos electromagnéticos. En minería suele usarse para realizar cubicaciones de material, determinar zonas de fractura de rocas, etc.

Respecto a los casos prácticos de localización de minerales, la presentación de resultados se suele realizar mediante la presentación de planos con las zonas con una elevada presencia de anomalías con las características deseadas. Estos son bidimensionales (un vector con la dirección de la anomalía y profundidad estimada) y tridimensionales (una superficie plana y la profundidad estimada).

 Conclusiones

El trabajo de prospección para la localización de nuevas fuentes de recursos minerales requiere avances tecnológicos y sostenibles que permitan mejorar su productividad con el mínimo impacto ambiental. Este hecho debe conllevar una necesaria reducción de costes y mejora el hallazgo de dichas fuentes, sean éstas de agua, hidrocarburos o bien minerales, eliminando las máximas incertidumbres posibles.

La prospección geofísica con los equipos M2 y GPR permite realizar una exploración detallada del subsuelo con la finalidad de explorar extensas áreas con una gran resolución y maximizar las posibilidades de éxito.

MPA

 *Joaquim Casellas es director de Movinmarine, una empresa especializada en exploración minera en la búsqueda y localización de los principales depósitos auríferos mediante un Radar M2 (magnetrometría) y un geo-radar (GPR).

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