Magnetismo (página 2)

1.1 Declinación.

Una vez obtenido el rumbo geográfico, se calcula
el rumbo magnético: si la declinación de la zona es
Este debe restarse el valor de la
declinación; si la declinación es Oeste debe
sumarse. Por ejemplo, si la declinación es de 5º
Oeste, para volar a un lugar en el rumbo geográfico
210º hay que mantener un rumbo magnético de
210º+5º=215º.

La declinación varía de un lugar a otro.
Dado que las variaciones no son muy grandes, se suele asumir una
misma declinación para zonas geográficas
próximas (p.ejemplo la Península Ibérica,
uno o más Estados en EE.UU, etc…).

1.2. Polos Magnéticos.

Una simple barra imantada puede utilizarse para explicar
el concepto de polos
magnéticos. Si se espolvorea limadura de hierro sobre
una hoja de papel que se apoya sobre este imán, tienden a
alinearse a lo largo de la orientación que designa
generalmente las líneas de fuerza. Cada
una de estas líneas va de un punto cercano a uno de los
extremos de la barra a otro cercano en el otro extremo, donde
estos extremos son denominados polos.

La estructura de
las líneas de fuerzas creadas por un imán o por
cualquier objeto que genere un campo
magnético puede visualizarse utilizando una brújula o
limadura de hierro. Los imanes tienden a orientarse siguiendo las
líneas de campos magnéticos. Por lo tanto, una
brújula, que es un pequeño imán que puede
rotar libremente, se orientara en la dirección de las líneas hasta
alinearse según el campo magnético terrestre.
Marcando la dirección que señala la brújula
al colocarla en diferentes puntos alrededor de la fuente del
campo magnético puede deducirse el esquema de las
líneas de fuerzas.

En el caso de una barra imantada, las líneas de
fuerzas salen de un extremo y se curvan para llegar al otro
extremo; estas líneas pueden considerarse como bucles
cerrados con una parte del bucle dentro del imán y otra
afuera. En los extremos del imán, donde las líneas
de fuerzas están más próximas, el campo
magnético es más intenso; en los lados del
imán, donde las líneas de fuerza están
separadas, el campo magnético es débil.
Según su forma y su fuerza magnética, los distintos
tipos de imán producen diferentes esquemas de
líneas de fuerzas.

Un extremo del imán siempre se orientará
en la dirección general del polo norte
terrestre; cerca de este extremo está el polo norte, o
polo positivo de la aguja, el otro extremo es el polo sur o
negativo.

Los polos siempre existen en pares, pero en un
imán muy largo las líneas de fuerzas cercanas al
polo positivo no serán afectada de forma perceptible por
la presencia del polo negativo, cada uno de ellos pueden
considerarse como un polo aislado. Otra característica
observada en los imanes son la atracción y
repulsión de los polos observados al acercar dos imanes;
donde los polos de un imán se atraen al ser diferentes y
tienden a repelerse cuando son polos de signos
iguales.

1.3. Líneas de Fuerza.

Es posible conseguir una representación
gráfica de un campo de fuerzas empleando las llamadas
líneas de fuerza. Son líneas imaginarias que
describen los cambios en dirección de las fuerzas al pasar
de un punto a otro. Las líneas de fuerza son la ruta que
describe de norte a sur la energía de los polos de un
imán. El sentido de las líneas de fuerza de un
imán es de norte a sur, expresándole de otra forma
las líneas de fuerza salen del polo norte y llegan al polo
sur del imán.

1.4. Unidad de Intensidad
Magnética.

En la magnetometría se emplean varias
unidades:

1Oersted = 1Gauss = 105gamma =
105nT (T = Tesla). 1gamma = 10-9T =
1nT.

La unidad Gauss se introdujeron en honor al
matemático alemán Carl Friedrich Gauss, nacido 1777
en Braunschweig, fallecido 1855 en Göttingen. Gauss
desarrolló el método
para la determinación absoluta del campo
geomagnético e inició la observación del campo geomagnético
en intervalos regulares. Las unidades Gauss y gamma son las
unidades del sistema cgs, la
unidad nT es la unidad del sistema SI.

Los geofísicos prefieren emplear el
parámetro 'intensidad del campo magnético H' en vez
del parámetro 'inducción o densidad del
flujo B'. Se puede sustituir uno de estos parámetros por
el otro, porque la permeabilidad del aire varía
solo poco de la permeabilidad del vacío. La densidad del
flujo B de un campo magnético está relacionada con
la intensidad magnética H como sigue: B =
µ0 x H, donde µ0 =
permeabilidad del vacío = 1,25 x 10-6 Vs/Am. La
permeabilidad se refiere a la facilidad, que ofrece un cuerpo al
paso del flujo magnético.

A partir del año 1930 la unidad cgs de la
intensidad magnética del campo H se debería
denominar Oersted (1Oersted =
1cm-1/2g1/2s-1), pero los
geofísicos siguen empleando la unidad Gauss para la
intensidad magnética. La unidad comúnmente empleada
es gamma, introducida 1896 por M. ESCHENHAGEN como esta unidad es
útil para expresar las variaciones pequeñas del
campo magnético. 

1.5. Componentes internas y externas del campo
magnético.

La expresión del campo magnético, en las
proximidades de una esfera está compuesta de dos series de
términos, unos debidos al material magnético dentro
de ella, y otros de fuente externa. A cualquier latitud, estos
diferentes aportes tienen efectos también diferentes en la
componente N-S del campo terrestre que en la componente
E-O.

Campo Interno: Por medio de los análisis del campo terrestre se ha deducido
que el 94% de él depende, de fuentes
internas de la tierra,
mediante la aplicación de armónicos
esféricos que pueden expresar el campo interno observado
como el efecto de una serie de dipolos magnéticos
teóricos, cada uno de orientación diferentes,
situados en el centro de la tierra.

Campo Externo: Se establece mediante el análisis
matemático del campo terrestre que ha demostrado la
existencia de otra fuente de magnetismo fuera
de la tierra, pero solo podría explicarse a
pequeños porcentajes del campo terrestre. Muchas teorías
propuestas por investigadores para explicar esta componente
externa, proponen un efecto inductivo de corrientes
eléctricas que circulan en la ionosfera. Otros no creen en
la existencia de este campo exterior y atribuye esta componente
del campo terrestre, a defectos de los datos de
observación.

Campo No Potencial: Los campos interno y externo
pueden ser descritos por expresiones matemáticas deducidas en el supuesto de que
cada tipo de campo deriva de un potencial. Algunos autores opinan
que cuando se compra la teoría
con los datos de observación hay un pequeño residuo
de intensidad magnética (aproximadamente el 3%), el cual
representa un componente "no potencial" del campo
magnético terrestre, que puede ser explicado admitiendo
corrientes eléctricas que circulan del interior al
exterior de la Tierra y viceversa. El campo magnético en
los polos es I=90º (en el polo Norte) y Z=0.65 oerste da
aproximadamente, en el Ecuador es
I=0º y H=0.33 oersted aproximadamente.

Anomalías Regionales: Se consideran como
anomalías regionales las desviaciones localizadas en el
campo magnético terrestre respecto de la distribución que habría en el
supuesto de que el campo magnético terrestre fuese
originado por un solo imán orientado según el eje
magnético. Estas anomalías tienen máximos de
orden de10000 gammas, es decir, la tercera parte de la intensidad
del ecuador; donde puede afectar a zonas de dos a tres millones
de kilómetros cuadrados.

1.6. Magnetismo Inducido

Gilbert, que fue el primero en estudiar el magnetismo en
forma científica en el 1600, sabía que los imanes
podían atraerse o repelerse entre sí –polos
iguales se atraen, polos opuestos se repelen, tal y como pronto
aprenden la mayoría de los estudiantes. También
saben que el hierro no magnético es atraído por los
imanes. Sin embargo, Gilbert fue el primero en preguntarse
¿Por qué ocurre eso?

Encontró la respuesta en lo que conocemos como
"magnetismo inducido", el hecho de que el hierro normal se
convierte en un imán temporal cuando se le coloca cerca de
uno permanente, con una polaridad que provoca la
atracción. Tome un imán e introdúzcalo en
una caja llena de alfileres: algunos alfileres se adhieren al
imán, que es lo que quizás se esperaba. Pero unos
alfileres se adhieren con otros que a su vez están unidos
al imán: esto sugiere que los alfileres se convierten en
magnéticos.

2.
PALEOMAGNETISMO.

Estudios de antiguas rocas
volcánicas muestran que al enfriarse se ?congelaban? con
sus minerales
orientados en el campo magnético existente en aquel
tiempo.
Mediciones mundiales de estos depósitos minerales muestran
que a través del tiempo geológico la
orientación del campo magnético se ha desplazado
con respecto a los continentes, aunque se cree que el eje sobre
el que gira la tierra ha sido siempre el mismo.

Por ejemplo, el polo norte magnético hace 500
millones de años estaba al sur de Hawai y durante los
siguientes 300 millones de años el ecuador
magnético atravesaba a los estados unidos.
Para explicar esto, los geólogos creen que diferentes
partes de la corteza exterior de la tierra se ha desplazado poco
a poco en distintas direcciones. Si esto fuera así, los
cinturones climáticos habrían seguido siendo los
mismos, pero los continentes se habrían desplazado
lentamente por diferentes ?paleo latitudes?.

Este magnetismo se conoce también con el nombre
de magnetismo remanente natural (MRN) y puede concordar o no con
la orientación actual del campo terrestre y haber sido
adquirido de diversas maneras. La identificación, medida e
interpretada de los diferentes componentes del MRN de una roca
constituye la base del paleomagnetismo, "que es el estudio del
campo magnético terrestre en el pasado
geológico".

El MRN de la roca ígnea está considerado
por el magnetismo inducido, procedente del campo magnético
de la tierra, presente. Este magnetismo inducido es paralelo al
campo terrestre presente, pero es débil en
comparación con el termo magnetismo remanente de la
roca.

Las rocas sedimentarias adquieren magnetismo remanente
en la forma diferente a las rocas ígneas. Las
partículas magnéticas tales como la magnetita
tienden a orientarse por si misma en el campo magnético
terrestre conforme se deposita y esta orientación persiste
mientras los sedimentos suaves se mitifican. Este magnetismo,
llamado magnetismo remanente e deposito o MRN, es un indicador
del campo terrestre en el momento en que se depositaron las
partículas de las rocas ígneas, pueden adquirir
también un magnetismo inducido que refleja el campo
magnético actual.

3. PROPIEDADES
MAGNÉTICAS DE LAS ROCAS.

• Susceptibilidad (k): la susceptibilidad
  magnética de una sustancia es la relación que
  existe entre la intensidad magnética que posee dicha
  sustancia y el campo magnético o fuerza magnética
  terrestre.
• Magnetismo inducido: es el magnetismo que adquieren
  los cuerpos cuando son colocados en un campo
  magnético.

4.
INSTRUMENTOS.

Brújula de Inclinación: es una
aguja imantada que puede moverse libremente en un plano vertical
y que lleva fijada a un lado del eje un peso ajustable. El peso
es desplazado hasta que la aguja quede aproximadamente horizontal
y en equilibrio
entre los pares de torsión gravitatorio y
magnético. Cualquier variación de la componente
vertical del campo terrestre cambia el momento de la fuerza
magnética y, por lo tanto, el ángulo de
inclinación de la aguja. En la actualidad se dispone de un
tipo perfeccionado de brújula de inclinación queda
lectura con un
error probable de unas 150 gammas; resultados bastante aceptables
sobre masas de magnetita y de pirrotina.

Balanza de Campo Magnético Tipo Schmidt:
consiste en un imán pivoteando cerca, pero no en el
centro, de su masa, de manera que el campo magnético de la
tierra origine un par de torsión entorno del pivote
opuesto al par de torsión de la atracción
gravitatoria sobre el centro. El ángulo para el cual se
alcanza el equilibrio depende de la intensidad del campo. Para
conseguir una elevada sensibilidad se requiere una gran cantidad
de trabajo de
precisión en la disposición y construcción de los sistemas
mecánicos y ópticos. Los magnetómetros tipo
Schmidt no miden campos absolutos sino que responden
apequeñas variaciones en las componentes del campo con una
precisión de una gamma en condiciones
favorables.

Balanza vertical: Supongamos un imán
aproximadamente horizontal, orientado perpendicularmente al
meridiano magnético, de modo que la componente horizontal
de la tierra no ejerce efecto. El imán esta en equilibrio
sobre un cuchillo desplazado por el centro de gravedad con una
distancia horizontal y una distancia vertical. El campo
magnético vertical de la tierra al actuar sobre los polos
tiende a originar una rotación en sentido contrario a las
agujas del reloj y la fuerza de gravedad una rotación a la
derecha. La posición de equilibrio es indicada sobre una
escala graduada
por un rayo de luz reflejado un
espejo fijado al imán. Al variar el campo vertical, la
posición de equilibrio se desplaza.

Balanza Horizontal: es similar en su
construcción a la balanza vertical, excepto en que las
puntas del imán apuntan en dirección vertical en
lugar de hacerlo en la horizontal. Cualquier variación en
la componente horizontal de la gravedad origina la
rotación del imán que es contrarrestada por una par
de torsión gravitacional.

Magnetómetro: conocido también con
el nombre de Reactor de Núcleo Saturable, hace uso de un
elemento ferromagnético de una permeabilidad tan elevada
que el campo terrestre puede inducir en él una
magnetización que es una proporción considerable de
su valor de saturación. Si se superpone el campo terrestre
a un campo cíclico inducido a una bobina que rodea el
imán por una corriente alterna
suficientemente intensa el campo resultante saturara el
núcleo.

5. FENÓMENOS
MAGNÉTICOS DE LA MATERIA

Al someter la materia a un
campo exterior se presentan 3 fenómenos
magnéticos:

• Diamagnetismo: consiste en una
  variación del radio y de la
  velocidad de
  giro de las cargas de los átomos, con lo que varia el
  momento magnético de estos. Este fenómeno se
  presenta a todos los átomos, pero se aprecia cuando el
  número de electrones es grande y dispuesto con una
  simetría tal, que el momento magnético del
  átomo
  no es nulo. El campo magnético en el interior de estos
  cuerpos es menor, por lo tanto, K<0. Los materiales
  diamagnéticos se caracterizan por ser
  difícilmente o nada imantables.
• Paramagnetismo: este fenómeno se
  presenta cuando en las sustancias el momento magnético
  del átomo no es nulo, esta en todas las direcciones, con
  lo que las sustancias aparecen como no magnéticas pero
  en presencia de un campo exterior se ordenan de forma que
  refuerzan la acción de este y presentan
  susceptibilidad>1. Este fenómeno depende de la
  agitación térmica de las moléculas y por
  lo tanto de la temperatura.
  Los materiales paramagnéticos son fáciles de
  magnetizar.
• Ferromagnetismo: se presentan en
  sólidos interatómicos suficientemente grandes
  como para producir un paralelismo de los momentos
  atómicos de un conjunto de átomos
  próximos, los cuales se ordenan al someterlos a un campo
  exterior como sucede en el paramagnetismo.

6. APLICACIONES DE
LA GEOFÍSICA EN LA MINERÍA, HIDROCARBUROS,
AGUAS SUBTERRÁNEAS E INGENIERÍA
CIVIL

• La Geofísica en la
  Minería

Es muy importante ya que mediante su empleo es
posible localizar depósitos minerales en el subsuelo
aprovechando las propiedades físicas de dichos minerales;
su densidad, las propiedades magnéticas o
eléctricas, su elasticidad,
radiactividad? La condición necesaria para la
detección de un yacimiento por medio de métodos
geofísicos, es que el mineral posea alguna propiedad
física; es
prescindible que la Mena se diferencie notablemente de la roca
encajante en lo que respecta a la propiedad en
cuestión.

Muchas veces la prospección geofísica se
aplica indirectamente debido a que el mineral no tiene por si
mismo alguna propiedad física pero se encuentra asociado a
algún otro mineral o formación geológica que
si posee tales propiedades; solo en casos particulares los
métodos geofísicos permiten la búsqueda
directa, y este es el caso por ejemplo de los yacimientos de
magnetita, estudiados con los métodos magnéticos,
los yacimientos de sulfuros metálicos estudiados con los
potenciales naturales, las sustancias yaguas radiactivas buscada
con métodos radiactivos. Hoy en día la
mayoría de los yacimientos minerales se localizan con la
ayuda de los Métodos Geofísicos.

• La Geofísica en la Industria
  Petrolera.

En 1924 se descubrieron los primeros yacimientos
petrolíferos utilizando métodos geofísicos
como gravimetría con balanza de torsión y
sísmica de refracción. Desde esa fecha hasta
nuestros días, el auge de la geofísica ha ido en
progresivo aumento hasta el punto de que hoy en día no se
pueden localizar hidrocarburos sin recurrir a los métodos
geofísicos, estos se debe a que los geólogos por
sus propios medios no
pueden determinar con precisión posibles depósitos
petrolíferos en caso de: trampas estructurales,
anticlinales, fallas y anticlinales fallados; si la serie que la
cubre no es concordante con las capas de la estructura; si el eje
de la estructura petrolífera no coincide con el eje
estructural visto en superficie; si la falla que produce la
trampa no es visible en superficie. O en otro tipo de trampas;
cuando hay discordancia no visible en la superficie; cuando hay
variaciones laterales en la estratificación o cuando
existen arrecifes.

En la explotación petrolífera, los
métodos más empleados son: el método de
reflexión sísmica, el método gravitacional,
el método de refracción sísmica y los
métodos magnéticos.

• La Geofísica en Aguas
  Subterráneas.

Se pueden determinar posibles mantos acuíferos en
el subsuelo mediante el método de resistividad, bien sea
delimitando la configuración estructural y
estratigráfica del suelo y por lo
tanto lo puntos en donde puedan ser localizadas

• La Geofísica en la Ingeniería
  Civil.

La geofísica juega un importante papel en la
determinación de la profundidad de la roca adecuada que
sirve como cimiento a obras firmes para fundaciones, embalses,
tuneles, carreteras, puentes, edificaciones? También
permite definir zonas de alta peligrosidad (Zona sísmica)
para la construcción de zonas
urbanísticas.

CONCLUSIÓN

La Geofísica ha tenido un gran impacto en la vida
humana, ya que esta ciencia ha
permitido encontrar muchos recursos que son
explotados por el hombre para
luego transformarlos y convertirlos en productos
útiles y provechosos para su desarrollo y
bienestar.
El desarrollo de la Geofísica ha permitido crear nuevas y
mejores técnicas
he instrumentos, facilitando el descubrimiento de yacimientos
petrolíferos de alto nivel productivo a menor costo y de una
manera mas eficaz. El auge alcanzado por la Geofísica y el
perfeccionamiento en sus métodos prospectivos,
permitirán a la humanidad contar con yacimientos minerales
que sustituirán en futuro a los ya agotados y dará
la máxima seguridad sobre
el importante papel del petróleo como fuente energética
indispensable por muchos años mas.

Actualmente, cada ciencia se preocupa por presentar sus
deducciones de los fenómenos que estudia por medio de
métodos o sistemas cada vez más precisos. De
allí que la Geofísica se perfila como una ciencia
de gran confiabilidad, debido a que cada instante se ve
influenciada por los avances de gran numero de ciencias con
las cuales se relaciona.

BIBLIOGRAFÍA

• ALGOMEDA P., José C. La Geofísica en la
  Industria Petrolera.
  Universidad de Oriente, Núcleo Bolívar.
  Venezuela.
• ASTIER, Jean Luis. Geofísica Aplicada a la
  Hidrogeología.

Editorial Paraninfo. Madrid.
España,
1975.

• DOBRIN, Milton B.
  Introducción a la
  Prospección Geofísica..

Ediciones Omega. Barcelona, Madrid. 1961.

• INTERNET

Elaborado por:

Jean C. Rivera

Universidad de Oriente ? Núcleo
Bolívar

Área de Geofísica