Métodos Geofísicos: Aplicaciones en la Exploración del Subsuelo

Los métodos geofísicos son herramientas fundamentales en la exploración del subsuelo, permitiendo identificar estructuras geológicas y depósitos minerales. A continuación, se describen algunos de los métodos más utilizados:

Sísmica

La sísmica estudia el comportamiento de las ondas sísmicas en diferentes medios litológicos. Se basa en la generación de ondas sísmicas artificiales (mediante explosiones o impactos controlados) y el registro de su propagación a través del subsuelo.

Tabla de Velocidades de Ondas Sísmicas en Diferentes Medios:

Medio:    Velocidad de la onda primaria (m/s):     Velocidad onda secundaria (m/s):
Granito               5200                                             3000
Basalto                6400                                             3200
Calizas                2400                                             1350
Areniscas            3500                                             2150

Tipos de Ondas Generadas:

• Onda Directa: Se propaga en el medio superior con velocidad uniforme (v1).
• Onda Reflejada: Se genera por la reflexión de la onda directa en la interfase entre dos medios y se propaga con velocidad v1.
• Onda Refractada: Una porción de la onda incidente pasa a través de la interfase y se propaga en el segundo medio con velocidad v2.

El análisis de las ondas reflejadas permite identificar cambios en los materiales del subsuelo, como estratos o fallas tectónicas.

Gravimetría

La gravimetría se basa en la medición de las variaciones del campo gravitatorio terrestre. Estas variaciones pueden indicar la presencia de cuerpos de mayor o menor densidad en el subsuelo, como depósitos minerales.

La gravitación normal (promedio) en la Tierra es de 9.80665 m/s². Los cuerpos mineralizados de alta densidad pueden aumentar localmente este valor. El gravímetro es el instrumento utilizado para medir estas pequeñas diferencias en la gravedad.

Magnetometría

La magnetometría mide las anomalías en el campo magnético terrestre. Estas anomalías pueden ser causadas por la presencia de minerales magnéticos, como la magnetita (Fe), que generan un campo magnético inducido.

Sismos o Terremotos: Causas, Tipos y Medición

Los sismos o terremotos son fenómenos naturales causados por la liberación repentina de energía en la corteza terrestre. Esta liberación de energía se produce principalmente por:

1. Fuerzas Tectónicas: La corteza terrestre está sometida a fuerzas tectónicas que deforman las rocas. Cuando estas fuerzas superan la resistencia de las rocas, se produce una ruptura y liberación de energía en forma de ondas sísmicas.
2. Explosiones Volcánicas: Las erupciones volcánicas explosivas pueden generar ondas sísmicas.
3. Hundimientos Subterráneos: Derrumbes en cavernas o zonas con depósitos de sal pueden generar temblores locales.

Foco y Epicentro

• Foco o Hipocentro: Es el punto en el interior de la Tierra donde se origina el terremoto.
• Epicentro: Es la proyección del foco en la superficie terrestre.

La distancia al foco se puede determinar midiendo la diferencia de tiempo (Δt) entre la llegada de las ondas primarias (P, más rápidas) y las ondas secundarias (S, más lentas). Un Δt mayor indica un foco más lejano.

El epicentro se localiza utilizando datos de al menos tres estaciones sismológicas. Se calcula la distancia al foco desde cada estación y se trazan círculos con radios proporcionales a esas distancias. El punto de intersección de los círculos es el epicentro.

La mayor parte de la energía sísmica se libera a profundidades menores a 70 km (85%). Un 12% se libera entre 70 y 300 km, y solo un 3% entre 300 y 700 km. No se han detectado terremotos por debajo de 720 km.

Escalas de Medición de Terremotos

Escala de Richter (Magnitud)

La escala de Richter mide la magnitud de un terremoto, es decir, la energía liberada. Es una escala logarítmica, lo que significa que un aumento de un punto en la escala representa un aumento de diez veces en la amplitud de las ondas sísmicas y aproximadamente 32 veces en la energía liberada.

La magnitud (M) se calcula mediante la siguiente fórmula:

M = log₁₀(A/T) + F(D,P) + constante

Donde:

• A = Amplitud máxima de la onda sísmica (en micrómetros).
• T = Período de la onda (en segundos).
• F = Función empírica que depende de la distancia (D) al epicentro y la profundidad (P) del foco.

Efectos según la Magnitud en Escala Richter:

• Menos de 3.5: Generalmente no se siente.
• 3.5 – 5.4: A menudo se siente, daños menores.
• 5.5 – 6.0: Daños ligeros a edificios.
• 6.1 – 6.9: Daños severos en áreas pobladas.
• 7.0 – 7.9: Terremoto mayor, graves daños.
• 8 o mayor: Gran terremoto, destrucción total.

Escala de Mercalli Modificada (Intensidad)

La escala de Mercalli mide la intensidad de un terremoto, es decir, los efectos observados en un lugar específico. Se basa en la percepción de las personas y los daños causados a las estructuras. No se basa en registros instrumentales, sino en observaciones directas.

La intensidad de Mercalli se expresa en números romanos (del I al XII) y depende de varios factores:

• Energía del terremoto.
• Distancia al epicentro.
• Tipo de suelo.
• Percepción de la población.

Descripción de los Grados de Intensidad en la Escala de Mercalli:

• Grado I: Sacudida sentida por muy pocas personas.
• Grado II: Sacudida sentida por pocas personas en reposo.
• Grado III: Sacudida sentida en interiores, vibración como un carro pesado.
• Grado IV: Sacudida sentida por muchos en interiores, vibración de objetos.
• Grado V: Sacudida sentida por casi todos, algunos objetos se rompen.
• Grado VI: Sacudida sentida por todos, daños ligeros.
• Grado VII: Daños sin importancia en edificios bien construidos.
• Grado VIII: Daños ligeros en estructuras de diseño especial.
• Grado IX: Daño considerable en estructuras bien diseñadas.
• Grado X: Destrucción de algunas estructuras de madera, agrietamiento del terreno.
• Grado XI: Casi ninguna estructura de mampostería queda en pie.
• Grado XII: Destrucción total, ondas visibles en el terreno.