Este artículo analiza métodos no invasivos para identificar recursos y estructuras subterráneas utilizando la gravedad, el magnetismo, las ondas elásticas y la exploración de resistividad eléctrica sin excavar en el interior de la Tierra.
Cuando queremos ver el interior de nuestro cuerpo sin excavar, utilizamos técnicas de imagen como la resonancia magnética y la tomografía computarizada. Podemos observar y fotografiar el interior del cuerpo proyectando el interior desde el exterior sin dañar el cuerpo. Esto nos permite obtener información de calidad sobre el interior del cuerpo. ¿Qué pasaría si pudiéramos ver el interior de la Tierra sin excavar en ella? Sería fantástico si pudiéramos tomar fotografías del interior de la Tierra. Sería fantástico poder ver exactamente a cuántos kilómetros por debajo de una zona hay petróleo, o a cuántos kilómetros por debajo de una zona hay minas de diamantes, sin tener que excavar.
Existen tres tecnologías principales para explorar el subsuelo desde la superficie. La primera son los estudios de gravedad y magnetismo, la segunda son los estudios de ondas elásticas y la tercera son los estudios de resistividad eléctrica. Son herramientas importantes para comprender de forma no invasiva la estructura y los recursos del interior de la Tierra. El principio básico es que las propiedades físicas de las rocas subterráneas o de estructuras específicas varían de un tipo de roca a otro, y las propiedades físicas se pueden medir para inferir las rocas subyacentes. Con base en estas mediciones e inferencias, se puede modelar la estructura interna del subsuelo.
Estas técnicas de estudio del interior de la Tierra tienen muchas implicaciones para nuestras vidas e industrias. Por ejemplo, las técnicas de exploración subterránea son esenciales para descubrir y explotar recursos naturales como el petróleo y el gas. Sin ellas, tendríamos que excavar en el suelo, lo que supondría una gran pérdida de tiempo y recursos. Además, estas tecnologías también desempeñan un papel importante en los estudios sísmicos y la exploración de los recursos de agua subterránea.
Veamos cada uno de ellos con más detalle. En primer lugar, los estudios gravitacionales y magnéticos aprovechan los diferentes campos gravitacionales y magnéticos que reciben los distintos tipos de rocas. En primer lugar, las sondas gravitacionales miden los cambios en el campo gravitacional, o aceleración gravitacional, causados por las diferencias en la densidad de las rocas. Al medir el cambio en la aceleración gravitacional, es posible inferir la densidad de las rocas en el subsuelo, lo que a su vez revela el tipo y la distribución de las rocas. De hecho, esta técnica tiene la ventaja de poder delinear la distribución de las rocas en un área grande. Por lo tanto, es el primer y principal método utilizado en la exploración. Los estudios gravitacionales también se pueden realizar desde el aire para descubrir yacimientos petrolíferos económicamente viables en áreas inaccesibles.
Los estudios magnéticos están ampliamente disponibles, desde pequeña hasta gran escala. Básicamente, tienen un principio similar a la prospección gravitacional. Al medir los cambios en el campo magnético, se pueden determinar las propiedades magnéticas de las rocas subterráneas, que luego se pueden utilizar para predecir la estructura interna de la roca. Especialmente en la exploración a gran escala, a menudo se lleva a cabo simultáneamente con la exploración gravitacional. En este caso, los estudios gravitacionales y magnéticos se complementan entre sí y brindan datos útiles que no se pueden obtener mediante ninguno de los estudios por separado. Por lo tanto, los estudios gravitacionales y magnéticos a menudo se consideran juntos debido a su capacidad para cubrir rápidamente grandes áreas, que es la base principal de todos los estudios físicos y permite la exploración primaria de áreas significativas.
En segundo lugar, y quizás el más importante y preciso, están los estudios de ondas elásticas. Cuando un medio elástico se somete a un choque, se generan ondas. A medida que estas ondas viajan a través del suelo y encuentran diferentes tipos de roca, se reflejan o refractan en la interfaz. Al escuchar la onda de retorno después de estas reflexiones y refracciones, la imagen del subsuelo se puede modelar a partir de su velocidad, tiempo y forma de onda. La capacidad de medir límites precisos permite realizar mediciones más precisas en comparación con la gravedad y el magnetismo. Para derivar la estructura real del subsuelo, se utiliza un método llamado cálculo inverso. Si envía una onda elástica a una formación, regresará con una forma determinada cuando la formación tenga una estructura determinada. Esto se llama retrocálculo, que es una forma de averiguar la cantidad de casos de este tipo y utilizar la programación para unirlos uno por uno. Una vez que los estudios de gravedad y magnéticos han identificado la ubicación aproximada de los recursos y las diferentes estructuras en la roca y el interior, los estudios de ondas elásticas son útiles cuando queremos localizar con mayor precisión los recursos que queremos.
En tercer lugar, está la resistividad eléctrica. Todos los materiales resisten el flujo de electricidad en distintos grados, o en otras palabras, tienen distintas resistividades eléctricas. Si se introducen electrodos en el suelo desde arriba y se hace pasar una corriente a través de ellos, se puede medir la resistividad eléctrica para determinar el tipo y la distribución de las rocas en el subsuelo. Lo bueno de la exploración de la resistividad eléctrica es que hay muchas formas de medir esta propiedad física. Si los resultados obtenidos con distintos métodos son los mismos, los datos son más fiables y pueden considerarse precisos, y se puede obtener un modelo que se aproxime lo más posible a la estructura real del subsuelo con un alto grado de confianza.
En la ingeniería de recursos, no funciona el método de “perforar un pozo”. No tiene sentido ir a un lugar cualquiera y cavar un pozo si no hay ningún recurso útil. Desde recursos energéticos como el petróleo y el gas hasta recursos minerales como el oro, los diamantes y el hierro, los recursos subterráneos son indispensables para nuestra vida diaria y el desarrollo económico nacional. Y la obtención de estos recursos mediante la perforación intensiva y el desarrollo de áreas de alto potencial es un área que ha atraído la atención mundial. Identificar con precisión las estructuras subterráneas con tecnología avanzada y hacer planes de desarrollo basados en ellas es de suma importancia en el futuro próximo.
Si se puede comprender y analizar la tecnología y los principios de la exploración física, el valor añadido y las posibilidades de desarrollo son muy prometedores. La exploración subterránea no se limita a encontrar recursos, sino que también sirve para comprender la historia de la Tierra y predecir los desastres naturales. Por ejemplo, se utiliza para estudiar los mecanismos de los terremotos o predecir la actividad volcánica. También desempeña un papel importante en la exploración y la gestión de los recursos hídricos subterráneos. Los recursos de la Tierra son finitos, y la gestión y utilización eficientes de estos recursos son esenciales para nuestro futuro sostenible.
Por lo tanto, los avances en la tecnología de exploración del subsuelo pueden enriquecer nuestras vidas y contribuir a proteger el medio ambiente global. Con los avances tecnológicos, lograremos una comprensión más profunda de los misterios de la Tierra, lo que nos ayudará a prosperar y proteger la salud de nuestro planeta.
