Metodologías de Estudio de las Rocas Sedimentarias
Anuncio
Metodologías de Estudio de las Rocas Sedimentarias Sedimentología 2011 Introducción Métodos de campo Observaciones y colecta de datos Muestreo Levantamiento de secciones estratigráficas Sondeos y Diagrafías Métodos Sísmicos Métodos de laboratorio Pre-tratamiento de muestras Análisis Granulométrico (rocas clásticas) Preparación de muestras para estudio microscópico (frotis, secciones pulidas, láminas delgadas, “etching”, tinciones, láminas de acetato) Petrografía sedimentaria Cátodoluminiscencia MEB Difracción de Rayos X Análisis Geoquímicos (microsonda, fluorescencia de rayos x, EAA, EEA, geoquímica isotópica) Métodos de campo Básicos Observación de materiales Equipo: lupa de mano, piqueta, brújula, cinta métrica, libreta de campo, comparadores visuales, tabla de colores Objetivos básicos: Reconocimiento de materiales Colecta de datos y muestras Organización del conjunto de depósitos observados en unidades estratigráficas Principales aspectos a registrarse en campo: Litología Propiedades texturales (granulometría, selección, fábrica, etc.) Geometría de estratos Registro Gráfico Estructuras sedimentarias (“graphic log”) Contenido fosilífero Patrón de paleocorrientes Levantamiento de secciones estratigráficas Se debe conocer: Unidades litoestratigráficas del área Distribución de las mismas Coordinación con mapeo geológico y cortes geológicos Modelo de levantamiento de secciones estratigráficas Elección de un sistema de representación de la columna estratigráfica Normalización de presentación de datos aplicable a cualquier escala Uso de claves de litologías texturas, estructuras sedimentarias y fósiles (símbolo = concepto concreto) Claves gráficas que expresen los diferentes tipos de contactos Expresiones gráficas para segmentos de las secciones en los que alternen 2 tipos de materiales (especialmente si hay variación en la vertical) Expresiones gráficas simples que indiquen cuando un elemento textural, una estructura o un fósil son abundantes (círculo con signo), normales (signo) o raros (signo entre paréntesis) Perfil Estratigráfico: secuencia estratigráfica local levantada y medida a gran detalle Permite apreciar variaciones a pequeña escala En segmentos seleccionados de cortes estratigráficos Escala entre 1:100 a 1:10 Objetivo: reconocimiento de asociaciones y secuencias de facies de una (o parte de una) unidad litoestratigráfica, para facilitar su interpretación genética Combinables con esquemas 3D a escala detallada de relaciones laterales y verticales de facies (reconocimiento e interpretación de asociaciones de facies) Sección Estratigráfica Local – distribución de materiales de una localidad determinada Se levanta a partir de un corte estratigráfico (secciones estratigráficas simples) o a partir de cortes parciales complementarios (secciones estratigráficas compuestas) Con 2 o más secciones locales (simples o compuestas) de una misma región puede construirse una Sección Estratigráfica Regional Sección Estratigráfica Regional – ordenación temporal de todas las unidades presentes, con indicación de variaciones laterales de facies y potencias Técnicas de Subsuperficie Sondeo = perforación realizada por percusión, rotación o rotopercusión Logueo o “logging” Obtención de muestras (“cutting” o testigos corona) Diagrafías = métodos geofísicos aplicables a las paredes de un sondeo (“well-logging”) Registro continuo, en función de la profundidad, de las variaciones de una propiedad física de las unidades sedimentarias atravesadas por el sondeo Algunas propiedades físicas que se estudian: Conductividad eléctrica Resistividad Radioactividad v de propagación de ondas sonoras Magnetismo Geometría (buzamiento de estratos, inclinación del sondeo, orientación del sondeo, diámetro) Primeras aplicaciones relacionadas a la industria del petróleo Primer equipamiento para diagrafía (Schlumberger, 1927) Diferencias de porosidad en areniscas por cambios en la resistividad Aplicaciones: Complementar/completar la información obtenida por sondeo: composición, variabilidad y propiedades físicas de las rocas Prospección de petróleo Exploración y monitoreo en minería Exploración y evaluación de acuíferos Sondeo Introducción de equipo de medida (en gral, pozo sin entubar) 2 tipos de sondas: suspendida de un cable o con un dispositivo receptor-emisor que toca las paredes Medición continua de propiedades a medida que asciende Comparación de resultados con diagrafías tipo Calibre Diagrafía simple “Caliper logging” (D) Simultánea a otros tipos Determina diámetro del sondeo y su variación con la profundidad Diámetro determinado por el trépano/corona utilizado ± derrumbes de la pared/formación de costras/entubado Diagrafías Acústicas “Sonic logging” Medida del tiempo (ms/m) que tarda una onda sonora en atravesar una d fija (emisorreceptor) vp ondas sonoras en materiales inversamente proporcional t necesario para atravesar una d Factores que afectan la vp: litología, grado de compactación, textura y estructuras 2 módulos: 1 transmisor y 2 o más receptores Conector de goma (evita transmisión directa) Generación de ondas acústicas y recepción de las mismas Información sobre la densidad promedio (vía más rápida) de las rocas y cambios con la profundidad Utilizable tanto en regolitos como rocas blandas y duras Permite obtener factores de corrección de vp para sísmica Diagrafías Eléctricas Miden propiedades relacionadas con la electricidad Ampliamente utilizadas Factores que afectan las propiedades eléctricas de las rocas (de mayor a menor importancia): Porosidad y contenido de agua Hidroquímica Geoquímica y mineralogía Grado de alteración y/o mineralización % evaporitas % ácidos húmicos Temperatura Resistividad Conductividad Potencial Espontáneo Polarización Inducida Resistividad y Conductividad son propiedades inversamente proporcionales Existencia de partículas cargadas libres en los materiales rocosos Aplicación de un ∆V – generación de corriente eléctrica Resistencia al paso de corriente Resistividad (R): mide la resistencia (Ω/m) al paso de corriente eléctrica entre 2 puntos (pared del sondeo y punto de referencia) Rocas más compactas – mayor R (menor conductividad) Rocas más porosas – menor R (mayor conductividad) Porosidad – fluidos – pasaje de corriente Nivel freático alto o bombeo de agua Cuando se mide Conductividad (C) se utiliza una sonda de inducción (electromagnetismo) Pozo seco o con fluido Propiedades físicas que afectan la conductividad: Porosidad y fracturación Mineralogía Alteración % fluido en poros Salinidad Conectividad de poros Potencial espontáneo (SP): mide pequeñas ∆V (mV) entre un electrodo fijo en superficie y otro móvil dentro del sondeo Brinda información sobre porosidad y permeabilidad Simultáneo a los sondeos de R Polarización Inducida (IP): mide variación de V en el tiempo, luego de aplicar una corriente eléctrica Se aplica corriente de alto V. Se deja de aplicar y luego se monitorea el cambio en el V con el tiempo Técnica muy utilizada en prospección mineral en superficie y subsuperficie Sulfuros diseminados, carbón y zonas de alteración Diagrafías de Radioactividad Radioactividad Natural (“gamma-ray log”, GR): medida de radioactividad (API) emitida por las rocas con un escintilómetro Depende del contenido en isótopos radioactivos (series radioactivas K, Th y U) que emitan rayos gamma Contenido isotópico materiales variable de acuerdo al origen, afectado por hipergénesis – información sobre geología y procesos geológicos Secuencias sedimentarias con señales radioactivas naturales altas: sedimentos arcillosos (arcillas ricas en K) Secuencias sedimentarias con señales radioactivas naturales bajas: areniscas cuarzosas y calizas Detección de niveles con anomalías (cenizas volcánicas, fosfatos, evaporitas potásicas) Porosidad neutrónica (NN): medida del flujo de neutrones a través de la roca (porosidad) Fuente de neutrones de alta E y gran poder de penetración (salvo cuando hay mucho H libre o en minerales como OH) – estimado inicial de contenido de arcillas Pozo con fluido, entubado o no Resultados influenciados por el propio sondeo Técnica sensible a la litología Perfil de Buzamiento “Dipmeter” Medida de rumbo y buzamiento de las capas Sonda con 4 o 6 brazos en plano horizontal, orientados según puntos cardinales Emiten y reciben corriente eléctrica, registrando µR Capas horizontales – recorrido de las 4 ondas es = valores de µR son = Capas inclinadas – recorridos ≠ valores de µR son ≠ se comparan los 4 registros y mediante software se integran Medidas cada 2-10 m Se expresan como círculos con un segmento hacia donde se hunde la capa Detección de discordancias (cambios en buzamiento) Mayor resolución (intervalos mm) detectan geometrías especiales (estratificaciones cruzadas, acuñamiento de capas, etc) Información obtenida: Datos de rumbo y buzamiento y cambios en los mismos con la profundidad Refleja variaciones de mineralogía, granulometría, selección, empaquetamiento, % fluidos, espesor y geometría de estratos Diagrafía Diám. Mín. (mm) Fluido sondeo Entubación Resistividad y resistencia 88 Necesario Sin entubar Potencial Espontáneo 88 Necesario Sin entubar No necesario Cualquier tipo o sin entubar Radiación gamma natural 57 Gammagamma (densidad) 88 Sónico Neutrónico Correcciones requeridas Análisis químico agua filtrado del lodo. Diámetro sondeo y temperatura si se intenta cuantificar Análisis químico agua filtrado del lodo. Resistividad fluido de perforación, diámetro del sondeo Ninguna en interpretaciones cualitativas. Diámetro sondeo, espesor y naturaleza del revestimiento, y densidad del fluido perforación para cuantitativas Idem que para gamma natural, mas densidad de la matriz y naturaleza fluido formación No necesario Cualquier tipo o sin entubar 88 Necesario Sin entubar En interpretaciones cuantitativas correcciones por diámetro, matriz y naturaleza fluido formación 88 No necesario Cualquier tipo o sin entubar Idem que para gamma natural, más temperatura y salinidad del fluido perforación. Matriz rocosa No necesario Cualquier tipo o sin entubar Ninguna Cualquier tipo o sin entubar Ninguna Calibre 51 Temperatura 51 Necesario Composición litológica – diagrafías acústicas, de densidad, neutrónica y gamma-ray Porosidad y otras texturas – diagrafías de potencial espontáneo, acústicas, neutrónicas, de densidad y resistividad Estructuras sedimentarias – dipmeter (cambio geométrico) Alteraciones diagenéticas (cementación) – diagrafías acústicas Combinación de varias diagrafías permite definir tipos litológicos presentes SP Arena limosa Limos Arena gruesa Margas Agua salada Limos Arena Agua dulce Arcillas ES FEL IEL GR D Parámetros geológicos que definen facies: Composición (litológica/mineralógica) Textura (porosidad/permeabilidad) Estructuras sedimentarias Presencia/ausencia de fluidos afecta propiedades Registros de pozo responden con señales características a las facies presentes Electrofacies: conjunto de respuestas de diagrafías que caracterizan una capa y permiten distinguirla de otras Se observa la forma de las curvas obtenidas por logueo Los ambientes pueden caracterizarse por un arreglo de electrofacies agrupadas en una electrosecuencia típica Desierto Río Meandriforme Delta
