Polarización inducida (IP)
La polarización inducida (IP) es parte de los métodos eléctricos. Además, es parte de los métodos geofísicos de prospección y de la ciencia geofísica, por lo que su estudio se considera importante.
Polarización inducida (IP) principios
Cuando se utiliza una dispersión de resistividad de cuatro electrodos estándar en un modo de corriente continua, si la corriente se desconecta bruscamente, la tensión entre los electrodos potenciales no cae a cero inmediatamente.
Después de una gran disminución inicial, el voltaje sufre una disminución gradual y puede tardar muchos segundos en alcanzar un valor cero (Fig. 1).
Se observa un fenómeno similar a medida que se conecta la corriente.
Después de un aumento repentino de voltaje inicial, el voltaje aumenta gradualmente en un intervalo de tiempo discreto a un valor de estado estable.
La tierra actúa como un condensador y almacena la carga eléctrica, es decir, se polariza eléctricamente.
Si, en lugar de utilizar una fuente de corriente continua para medir la resistividad, se usa una fuente de corriente alterna de baja frecuencia variable, se encuentra que la resistividad aparente medida del subsuelo disminuye a medida que aumenta la frecuencia.
Esto se debe a la capacidad de la tierra inhibe el paso de las corrientes directas, pero transmite corrientes alternas con mayor eficiencia a medida que aumenta la frecuencia.
La propiedad capacitiva de la tierra causa tanto la caída transitoria de una tensión residual como la variación de la resistividad aparente en función de la frecuencia.
Los dos efectos son representaciones del mismo fenómeno en los dominios de tiempo y frecuencia, y están vinculados por la transformación de Fourier.
Estas dos manifestaciones de la propiedad de capacitancia del terreno proporcionan dos métodos de estudio diferentes para las investigaciones del efecto.
La medición de un voltaje decreciente en un cierto intervalo de tiempo se conoce como método de polarización inducida (IP) en el dominio del tiempo.
La medición de la resistividad aparente en dos o más frecuencias de baja corriente alterna se conoce como levantamiento de polarización inducida (IP) en el dominio de la frecuencia.
Mecanismos de polarización inducida.
Los experimentos de laboratorio indican que la energía eléctrica se almacena en las rocas principalmente mediante procesos electroquímicos.
Esto se logra de dos maneras.
El paso de la corriente a través de una roca como resultado de un voltaje impuesto externamente se realiza principalmente por el flujo electrolítico en el fluido de poro.
La mayoría de los minerales formadores de roca tienen una carga negativa neta en sus superficies externas en contacto con el fluido de los poros y atraen iones positivos sobre esta superficie (Fig. 2 (a)).
La concentración de iones positivos se extiende aproximadamente 100 mm en el fluido de poros, y si esta distancia es del mismo orden que el diámetro de las gargantas de poros, se inhibe el movimiento de los iones en el fluido resultante del voltaje impreso.
Los iones negativos y positivos se acumulan en ambos lados del bloqueo y, al eliminar la tensión impresa, vuelven a sus ubicaciones originales durante un período de tiempo finito, lo que provoca una caída gradual de la tensión.
Este efecto se conoce como polarización de membrana o polarización electrolítica.
Es más pronunciado en presencia de minerales arcillosos donde los poros son particularmente pequeños.
El efecto disminuye al aumentar la salinidad del fluido poroso.
Cuando los minerales metálicos están presentes en una roca, existe una ruta electrónica alternativa disponible para el flujo de corriente.
La Figura 2 (b) muestra una roca en la que un grano mineral metálico bloquea un poro.
Cuando se aplica un voltaje a cada lado del espacio poroso, se imponen cargas positivas y negativas en los lados opuestos del grano.
Los iones negativos y positivos luego se acumulan en cada lado del grano que intenta liberar electrones al grano o aceptar electrones conducidos a través del grano.
La velocidad a la que se conducen los electrones es más lenta que la velocidad de intercambio de electrones con los iones.
En consecuencia, los iones se acumulan a ambos lados del grano y causan una acumulación de carga.
Cuando se elimina la tensión impresa, los iones se difunden lentamente a sus ubicaciones originales y causan una tensión transitoria decreciente.
Este efecto se conoce como polarización de electrodo o sobretensión.
Todos los minerales que son buenos conductores (por ejemplo, sulfuros y óxidos metálicos, grafito) contribuyen a este efecto.
La magnitud del efecto de polarización del electrodo depende tanto de la magnitud del voltaje impreso como de la concentración de mineral.
Es más pronunciado cuando el mineral se disemina a lo largo de la roca hospedadora, ya que el área de superficie disponible para el intercambio iónico-electrónico se encuentra al máximo.
El efecto disminuye a medida que aumenta la porosidad a medida que más rutas alternativas están disponibles para una conducción iónica más eficiente.
En la prospección de minerales metálicos, el interés está obviamente en el efecto de polarización (sobretensión) del electrodo.
La polarización de la membrana, sin embargo, es indistinguible de este efecto durante las mediciones de polarización inducida (IP).
En consecuencia, la polarización de la membrana reduce la efectividad de las inspecciones de polarización inducida (IP) y provoca un «ruido» geológico que puede ser equivalente en magnitud al efecto de sobretensión de una roca con hasta un 2% de minerales metálicos.
Aplicaciones del levantamiento de polarización inducida.
A pesar de sus inconvenientes, el método de polarización inducida (IP) se usa ampliamente en la exploración de metales básicos, ya que tiene una alta tasa de éxito en la localización de depósitos de mineral de baja ley, como los sulfuros diseminados.
Estos tienen un fuerte efecto de IP, pero no son conductores y, por lo tanto, no son fácilmente detectables por los métodos electromagnéticos.
La polarización inducida (IP) es, con mucho, el método geofísico más efectivo que se puede usar en la búsqueda de dichos objetivos (sulfuros diseminados).
La Figura 3 muestra el perfil de capacidad de carga para una adquisición geofísica de polarización inducida utilizando una matriz polo-dipolo a través del cuerpo mineral de cobre-plata en Irlanda.
Si bien el depósito es de bajo grado y contiene menos de 2% de minerales conductores, la anomalía de cargabilidad está bien definida y centrada sobre el cuerpo mineral.
En contraste, el correspondiente perfil de resistividad aparente refleja el gran contraste de resistividad entre la arenisca roja antigua y la piedra caliza dolomítica, pero no da indicios de la presencia de la mineralización.
Otro ejemplo del método de polarización inducida (IP) se ilustra en la figura 4, que muestra una travesía sobre un cuerpo de pórfido de cobre en la Columbia Británica, Canadá.
Los cruces de polarización inducida IP y resistividad se realizaron a tres diferentes espaciados de electrodos de una matriz polo-dipolo.
Los resultados de la Constant separation traversing CST muestran poca variación en el cuerpo, pero los perfiles de IP (cargabilidad) muestran claramente la presencia de la mineralización, permiten determinar sus límites y proporcionar estimaciones de la profundidad.
Soy ingeniero geólogo con experiencia y conocimiento en el área de exploración minera, hidrocarburos, evaluación de depósitos minerales metálicos y no metálicos, exploración de piedras preciosas y de metales preciosos, procesamiento de datos geológicos en software especializado y métodos de explotación de recursos naturales.
Además, tengo conocimiento en geología aplicada a la ingeniería geológica, donde se incluye el estudio de suelos, rocas y agua para la construcción de obras de ingeniería civil.
