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 (emisor-

receptor)

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 Correcciones requeridas

Resistividad y resistencia

88 Necesario Sin entubarAnálisis químico agua filtrado del lodo.

Diámetro sondeo y temperatura si se intenta

cuantificar

PotencialEspontáneo

88 Necesario Sin entubarAnálisis químico agua filtrado del lodo. Resistividad

fluido de perforación, diámetro del sondeo

Radiación gamma natural

57No necesario

Cualquier tipo o sin

entubarNinguna en interpretaciones cualitativas. Diámetro sondeo, espesor y naturaleza del revestimiento, y

densidad del fluido perforación para cuantitativas

Gamma-gamma(densidad)

88

No necesarioCualquier tipo o sin

entubar

Idem que para gamma natural, mas densidad de la

matriz y naturaleza fluido formación

Sónico 88 Necesario Sin entubar En interpretaciones cuantitativas correcciones por

diámetro, matriz y naturaleza fluido formación

Neutrónico88 No necesario

Cualquier tipo o sin

entubar

Idem que para gamma natural, más temperatura y

salinidad del fluido perforación. Matriz rocosa

Calibre 51No necesario

Cualquier tipo o sin

entubar

Ninguna

Temperatura 51 Necesario Cualquier tipo o sin

entubar

Ninguna

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

Arena

Margas

Arena gruesa

Limos

Limos

Arena limosa

Arcillas

Ag

ua d

ulc

eA

gu

a s

ala

da

SP 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