ESTUDIO DE RESISTIVIDAD Y POLARIZACIÓN INDUCIDA ......iii FIGURA A. 18 SEUDOSECCIONES DE POLARIZACIÓN INDUCIDA (ARRIBA) Y RESISTIVIDAD (ABAJO) DE LA LÍNEA 4600

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

UNIDAD TICOMÁN

CIENCIAS DE LA TIERRA

“ESTUDIO DE RESISTIVIDAD Y POLARIZACIÓN

INDUCIDA EN LA ASIGNACIÓN MINERA ARTESILLAS”

TESIS

PARA OBTENER EL TÍTULO DE

INGENIERO GEOFÍSICO

PRESENTA:

JOSÉ ANTONIO MARTÍNEZ ESPINOSA

ASESOR INTERNO:

M. en C. MARCOS ROBERTO CHAVACÁN ÁVILA

ASESOR EXTERNO:

ING. ANTONIO CANO MARTIN

CIUDAD DE MEXICO 2019

AGRADECIMIENTOS

A mis padres por siempre guiar mis pasos, por su apoyo incondicional, por ser los pilares en

cada uno de mis logros y por todo el esfuerzo y la dedicación que siempre han hecho para

sacarnos adelante a mis hermanos y a mí.

A mis hermanos Alejandra y Sebastián por ser siempre mi más grande motivación para

seguir adelante, nunca habría llegado tan lejos sin ustedes.

A mis tíos y abuelos, que de una u otra forma siempre han estado ahí para apoyarme

cuando lo necesito, siempre les estaré agradecido.

Al Ing. Antonio Cano por compartirme un poco de su valioso tiempo y conocimiento, sin su

apoyo y paciencia este trabajo no hubiera sido posible, las palabras no alcanzan para

expresar mi gratitud.

Al M. en C. Marcos Chavacan, quien tiene todo mi respeto y admiración por todas sus

enseñanzas y dedicación además de todo el apoyo que me brindó durante la realización de

este trabajo y el valioso tiempo que me dedico.

Al Instituto Politécnico Nacional porque me brindó algo más que educación y preparación

para mi futuro, experiencias y amistades que jamás olvidaré.

Al Servicio Geológico Mexicano por todas las facilidades para poder utilizar la información

geofísica del proyecto de la Asignación Minera Artesillas y darme la oportunidad de conocer

lo que es la vida laboral de un geofísico a lado de personas maravillosas, ha sido mejor de

lo que esperaba.

He sido alentado, apoyado e inspirado por los mejores amigos que uno podría tener, Xoco,

Yolotzin, Quique y Casandra; porque la universidad no fue un camino tan difícil al caminarlo

a su lado, gracias.

A Itzel, Felipe, Lalo, Ricardo, Lore, Max, Alondra, Itzel-chan, Dani, Alejandro, Anita por

brindarme su amistad y compartir conmigo momentos increíbles. Y lazos tan fuertes que el

tiempo no ha podido romper, Jessy, Juan, Ricardo, Liz y Luis E.

A Brenda, Kucho, Dulce, Memo, Gerardo, Mariana, Bere, Karen y Wicho por hacer del

voleibol algo más que un deporte, una familia.

Cualquier cosa que hagas en esta vida, no será legendaria

a menos que tus amigos estén ahí para verlo.

ÍNDICE GENERAL

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................................... i

LISTA DE TABLAS ............................................................................................................................... iii

RESUMEN .......................................................................................................................................... iv

ABSTRACT ........................................................................................................................................... v

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................1

OBJETIVO............................................................................................................................................3

1 MARCO TEÓRICO .............................................................................................................................4

1.1 RESISTIVIDAD............................................................................................................................4

1.1.1 Arreglos electródicos .........................................................................................................8

1.1.1.1 Arreglo Polo-Dipolo ....................................................................................................9

1.1.1.2 Arreglo Wenner ..........................................................................................................9

1.1.1.3 Arreglo Schlumberger ...............................................................................................10

1.1.1.4 Arreglo Dipolo-Dipolo ...............................................................................................10

1.2 POLARIZACIÓN INDUCIDA ......................................................................................................11

1.2.1 Tipos de polarización .......................................................................................................12

1.2.1.1 Polarización de membrana .......................................................................................13

1.2.1.2 Polarización de electrodo .........................................................................................14

1.2.2 Mediciones de polarización inducida ..............................................................................16

1.2.2.1 Mediciones en el dominio del tiempo ......................................................................16

1.2.2.2 Mediciones en el dominio de la frecuencia ..............................................................17

1.2.3 Fuentes de ruido en las mediciones. ...............................................................................19

1.2.4 Valores negativos de cargabilidad ...................................................................................21

2 ZONA DE ESTUDIO .........................................................................................................................23

2.1 LOCALIZACIÓN ........................................................................................................................23

3 MARCO GEOLÓGICO......................................................................................................................25

3.1 GEOLOGÍA GENERAL ...............................................................................................................25

3.2 TECTONISMO ..........................................................................................................................26

3.3 ESTRATIGRAFÍA ......................................................................................................................27

4 DESARROLLO .................................................................................................................................30

4.1 EQUIPO ...................................................................................................................................30

4.2 PLANEACIÓN ..........................................................................................................................30

4.3 LEVANTAMIENTO ...................................................................................................................31

5 PROCESAMIENTO ..........................................................................................................................34

6 RESULTADOS .................................................................................................................................36

7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................................40

APÉNDICE .........................................................................................................................................43

REFERENCIAS ....................................................................................................................................64

i

LISTA DE FIGURAS

FIG. 1 VISTA DE LA LOCALIDAD DE ARTESILLAS ............................................................................................... 3 FIG. 2 A) REPRESENTACIÓN DEL PASO DE LA CORRIENTE DE INTENSIDAD, I, A TRAVÉS DE UN BLOQUE DE

LONGITUD, L, Y SECCIÓN TRANSVERSAL, S. B) REPRESENTACIÓN EQUIVALENTE EN UN CIRCUITO

ELÉCTRICO (REYNOLDS, 2011). ............................................................................................................... 4 FIG. 3 LÍNEAS DE CORRIENTE EQUIPOTENCIALES CERCA DEL ELECTRODO A, CON UNA INTENSIDAD I (AUGE,

2008) ..................................................................................................................................................... 5 FIG. 4 REPRESENTACIÓN DE UN ARREGLO TETRAELECTRÓDICO (REYNOLDS, 2011) ........................................ 6 FIG. 5 REPRESENTACIÓN DE UN MEDIO HETEROGÉNEO DEL SUBSUELO. (DE LA TORRE, 2010) ....................... 7 FIG. 6 ARREGLO POLO-DIPOLO ....................................................................................................................... 9 FIG. 7 ARREGLO TIPO WENNER ....................................................................................................................... 9 FIG. 8 ARREGLO TIPO SCHLUMBERGER ......................................................................................................... 10 FIG. 9 ARREGLO DIPOLO-DIPOLO .................................................................................................................. 10 FIG. 10 GRAFICA DE DECAIMIENTO DE LA DIFERENCIA DE POTENCIA (ESTRADA, 2013)L ............................... 12 FIG. 11 DISTRIBUCIÓN DE IONES DURANTE LA POLARIZACIÓN (SLATER & LESMES, S.F.) ............................... 12 FIG. 12 DIFERENCIA DE POTENCIAL CAUSADA POR LA REDUCCIÓN DEL CANAL POROSO (REYNOLDS, 2011) . 13 FIG. 13 POLARIZACIÓN DE LAS PARTÍCULAS DE ARCILLA. (MÉTODOS ELÉCTRICOS DE PROSPECCIÓN, S.F.) ... 14 FIG. 14 POLARIZACIÓN ELECTRÓDICA. A) FLUJO ELECTROLÍTICO. B) POLARIZACIÓN DEL MATERIAL

CONDUCTIVO POR UN BLOQUEO EN EL FLUJO DE CORRIENTE (REYNOLDS, 2011)................................ 15 FIG. 15 ÁNGULO DE FASE (ESTRADA, 2013) .................................................................................................. 19 FIG. 16 DISTRIBUCIÓN DE ZONAS SENSIBLES PARA ARREGLOS WENNER (A) Y DIPOLO-DIPOLO (B), (DAHLIN,

2015) ................................................................................................................................................... 21 FIG. 17 UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO, A.M. ARTESILLAS,

(HTTP://WWW.DATUOPINION.COM/ESTADO-DE-NUEVO-LEON-Y-COAHUILA,2013) ........................... 23 FIG. 18 MAPA DE CARRETERAS, RECORRIDO SALTILLO-ARTESILLAS (MODIFICADO DE GOOGLE MAPS, 2018).

............................................................................................................................................................ 24 FIG. 19 TERRENOS TECTONOESTRATIGRÁFICOS DE MÉXICO (DESCARGAMAPAS, 2018) ................................ 25 FIG. 20 SUBPROVINCIAS DE LA SIERRA MADRE ORIENTAL (MARTÍNEZ, 2018) ............................................... 26 FIG. 21 PARTE DE LA CARTA GEOLÓGICO-MINERA HUACHICHIL G14-C44 CON ESCALA 1:50,000; DONDE SE

MUESTRAN LAS LÍNEAS PLANEADAS PARA LOS LEVANTAMIENTOS GEOFÍSICOS EN EL ÁREA DE

ESTUDIO; SE APRECIA EL PUEBLO DE ARTESILLAS (MODIFICADA DE SERVICIO GEOLÓGICO MEXICANO,

2018). .................................................................................................................................................. 29 FIG. 22 LÍNEAS PROGRAMADAS PARA LOS LEVANTAMIENTOS GEOFÍSICOS EN LA A.M. ARTESILLAS. ............ 31 FIG. 23 DIAGRAMA DE LA DISTRIBUCIÓN DEL EQUIPO PARA LEVANTAMIENTO DE PI Y RESISTIVIDAD .......... 31 FIG. 24 OPERADOR ENVIANDO CORRIENTE EN EL TRANSMISOR GDD ........................................................... 32 FIG. 25 VARILLAS CONECTADAS AL CABLE PARA INYECTAR LA CORRIENTE EN EL SUELO. .............................. 32 FIG. 26 TAZA IMPOLARIZABLE COLOCADA EN LA ESTACIÓN; HACIA EL FONDO PUEDE OBSERVARSE EL CABLE

AMARILLO QUE SE DIRIGE HACIA EL EQUIPO RECEPTOR IPR12. ........................................................... 33 FIG. 27 EQUIPO DE RESISTIVIDAD Y POLARIZACIÓN INDUCIDA IPR 12 ........................................................... 33 FIG. 28 ARCHIVO .TXT DE LOS DATOS OBTENIDOS EN CAMPO ...................................................................... 34 FIG. 29 PRESENTACIÓN DE LOS DATOS EN EL SOFTWARE OASIS MONTAJE ................................................... 34 FIG. 30 EJEMPLO DE SEUDOSECCIÓN DE POLARIZACIÓN INDUCIDA (ARRIBA) Y RESISTIVIDAD (ABAJO) DE LA

LÍNEA 5200........................................................................................................................................... 35 FIG. 31 SEUDOSECCIÓN DE LA LÍNEA 2200, REPRESENTATIVA DEL CONTRASTE DE RESISTIVIDADES ENTRE LA

FORMACIÓN TARAISES Y LA FORMACIÓN CUPIDO. .............................................................................. 36 FIG. 32 SEUDOSECCIÓN DE LA LÍNEA 3400, REPRESENTATIVA DE LA ANOMALÍA DE RESISTIVIDAD EN LA

ZONA. .................................................................................................................................................. 36

ii

FIG. 33 SEUDOSECCIÓN DE LA LÍNEA 5200, REPRESENTATIVA DE LA ANOMALÍA DE RESISTIVIDAD EN EL ÁREA,

LLEGA A ALCANZAR VALORES DE 20000 ΩM. ....................................................................................... 37

FIG. 34 SEUDOSECCIÓN DE LA LÍNEA 2000, REPRESENTATIVA DE LA ANOMALÍA DE POLARIZACIÓN INDUCIDA

EN LA ZONA. ........................................................................................................................................ 37 FIG. 35 SEUDOSECCIÓN DE LA LÍNEA 3400, REPRESENTATIVA DE LA ANOMALÍA DE POLARIZACIÓN INDUCIDA

EN LA ZONA. ........................................................................................................................................ 38 FIG. 36 SECCIÓN DE LA LÍNEA 5200, REPRESENTATIVA DE LA ANOMALÍA DE POLARIZACIÓN INDUCIDA,

ATRAVIESA EL ÁREA DE ESTUDIO EN DIRECCIÓN NOROESTE-SURESTE. ................................................ 39 FIG. 37 PROPUESTA DE BARRENO-1, LÍNEA 2000, ESTACIÓN 925 .................................................................. 40 FIG. 38 PROPUESTA DE BARRENO-2, LÍNEA 4200, ESTACIÓN 1350 ................................................................ 41 FIG. 39 PROPUESTA DE BARRENO-3, LÍNEA 5200, ESTACIÓN 1525 ................................................................ 42

LISTA DE FIGURAS DEL ANEXO. FIGURA A. 1 SEUDOSECCIONES DE POLARIZACIÓN INDUCIDA (ARRIBA) Y RESISTIVIDAD (ABAJO) DE LA LÍNEA

1200 ..................................................................................................................................................... 43 FIGURA A. 2 SEUDOSECCIONES DE POLARIZACIÓN INDUCIDA (ARRIBA) Y RESISTIVIDAD (ABAJO) DE LA LÍNEA

1400. .................................................................................................................................................... 44 FIGURA A. 3 SEUDOSECCIONES DE POLARIZACIÓN INDUCIDA (ARRIBA) Y RESISTIVIDAD (ABAJO) DE LA LÍNEA

1500 ..................................................................................................................................................... 45 FIGURA A. 4 SEUDOSECCIONES DE POLARIZACIÓN INDUCIDA (ARRIBA) Y RESISTIVIDAD (ABAJO) DE LA LÍNEA














4400. .................................................................................................................................................... 59

iii

FIGURA A. 18 SEUDOSECCIONES DE POLARIZACIÓN INDUCIDA (ARRIBA) Y RESISTIVIDAD (ABAJO) DE LA LÍNEA




5200. .................................................................................................................................................... 63

LISTA DE TABLAS

TABLA 1 PRODUCCIÓN DE MINERALES NO METÁLICOS EN EL ESTADO DE COAHUILA, 2016 (SERVICIO

GEOLÓGICO MEXICANO, 2017). ............................................................................................................. 1 TABLA 2 PRODUCCIÓN DE MINERALES METÁLICOS EN EL ESTADO DE COAHUILA, 2016 (SERVICIO

GEOLÓGICO MEXICANO, 2017). ............................................................................................................. 2 TABLA 3 RESISTIVIDADES REPRESENTATIVAS DE ALGUNOS MATERIALES (TELFORD,1990). ............................. 8 TABLA 4 CARGABILIDAD DE ALGUNOS MATERIALES (TELFORD, 1990) .......................................................... 17

iv

RESUMEN

La minería en México es una de las actividades con mayor retribución económica.

Actualmente, nuestro país es el primer productor de plata a nivel mundial y se ubica en los

diez primeros puestos en la producción de otros minerales tales como cobre, fluorita, zinc,

oro, sal, plomo, molibdeno, etc. (Secretaría de Economía, 2018).

En el afán de seguir contribuyendo con esta industria, el Servicio Geológico Mexicano por

medio de la Gerencia de Yacimientos Minerales y la Gerencia de Geofísica llevó a cabo el

proyecto de la Asignación Minera Artesillas ubicada en el límite entre los estados de

Coahuila y Nuevo León, para realizar estudios de exploración geológica y geofísica con el

propósito de determinar el potencial de yacimientos minerales en la zona de estudio.

Para este fin, se llevó acabo el levantamiento geofísico de 21 líneas paralelas con los

métodos de resistividad y polarización inducida, por medio de un arreglo electródico

Dipolo-Dipolo.

Estas líneas atravesaron el área de estudio con una dirección SW-NE para obtener

mediciones que posteriormente fueron procesadas e interpretadas, buscando anomalías

atribuidas a efectos de mineralización, con el objetivo de determinar el sitio con las mejores

condiciones geofísicas y geológicas para su barrenación.

v

ABSTRACT

Mining in Mexico is one of the activities with the highest economic rewards. Nowadays, our

country ranks first in silver production in the world and is in the top ten in other minerals

such as copper, fluorite, zinc, gold, salt, lead, molybdenum, etc.

In an effort to continue contributing with this industry, the Mexican Geological Survey

through the Mineral Deposits Management and the Geophysics Management was carried

out the project of the Artesillas Mining Assignment in the boundary between the states of

Coahuila and Nuevo Leon, to realize studies of geological and geophysics exploration to

determine the potential of mineral deposits in the study area.

To accomplish this objective, the project consisted in the geophysical survey of 21 parallel

lines with resistivity and induced polarization methods, using a Dipole-Dipole arrangement.

These lines crossed the study area with a SW-NE direction to obtain measurements that

afterwards would be processed and interpreted, looking for anomalies attributed to

mineralization effects, in order to determine the site with the best geophysical and

geological conditions for drilling.

1

INTRODUCCIÓN

México es uno de los países con mayor diversidad biológica y cultural en el mundo. La

variedad de sus climas, la gentileza de su gente, la riqueza de sus tradiciones, su

gastronomía y los paisajes de los que se pueden disfrutar hacen del país un lugar

privilegiado.

Otro de los puntos a destacar es la variedad de los recursos de los que puede valerse el

mexicano, la cual es tan extensa que algunas apenas si han sido explorados; agricultura,

ganadería, pesca, energías renovables, etc.

Dentro de esta gama de actividades, la minera es una de las que genera mayor retribución

económica en México; actualmente es el primer productor de plata a nivel mundial y se

ubica en los diez primeros puestos en otros minerales como fluorita, celestita, plomo, oro,

zinc, sal, barita, molibdeno y yeso (Secretaría de Economía, 2018).

El estado de Coahuila forma parte fundamental en estos logros, desde tiempos coloniales y

como se muestra en las tablas 1 y 2, ha sido un importante productor de hierro, plata,

cadmio y bismuto, además de algunos otros minerales no metálicos tales como la barita,

celestita, fluorita, entre otros.

Tabla 1 Producción de minerales no metálicos en el estado de Coahuila, 2016 (Servicio Geológico Mexicano, 2017).

2

El valor de la producción estatal en este rubro durante el año 2016 ascendió a más de quince

mil millones de pesos, el ingreso más alto en los últimos cinco años, lo que representó el

3.36% del valor total nacional de ese año (Servicio Geológico Mexicano, 2017).

Así mismo, existe un gran número de áreas sin explorar que geológicamente son favorables

para emplazar yacimientos tanto metálicos como no metálicos

Uno de los métodos geofísicos más utilizados en la búsqueda de estos recursos minerales

es la prospección eléctrica, la cual, a partir de las propiedades conductivas de los materiales,

nos proporcionan información relevante del subsuelo, que se traduce en una idea clara de

cuáles son los materiales geológicos bajo la superficie.

Por medio de la exploración con métodos geofísicos eléctricos se desarrolló el proyecto de

la Asignación Minera Artesillas, en el municipio de Arteaga, Coahuila, para el cual se

pretende delimitar las estructuras mineralizadas asociadas a plomo, zinc y plata conocidas

en la zona y determinar su potencial de explotación.

Para lograr esto, se llevó acabo el levantamiento de 21 líneas paralelas que atravesaron el

área de estudio con una dirección SW-NE para obtener mediciones con los métodos de

resistividad y polarización inducida, por medio de un arreglo Dipolo-Dipolo que

posteriormente serían procesadas e interpretadas, buscando anomalías atribuidas a efectos

de mineralización, con el objetivo de determinar con las mejores condiciones geofísicas y

geológicas para su barrenación.

Tabla 2 Producción de minerales metálicos en el estado de Coahuila, 2016 (Servicio Geológico Mexicano, 2017).

3

OBJETIVO

Objetivo General

Determinar por medio de los métodos geoeléctricos de resistividad y polarización inducida

las condiciones de los yacimientos minerales metálicos y no metálicos en la Asignación

Minera Artesillas.

Objetivos Específicos:

• Generar seudosecciones que muestren el comportamiento de las propiedades de

resistividad y cargabilidad en la asignación.

• Definir la ubicación y conocer la continuidad de anomalías geofísicas que

probablemente estén asociadas a las estructuras mineras que se ubican en la zona.

• Identificar otros posibles cuerpos de interés que no resultan visibles en el área.

• Presentar propuestas de barrenación adecuadas en las zonas con las mejores

condiciones geológicas y geofísicas para obtener información detallada en la búsqueda

de minerales para ser extraídos y aprovechados en el desarrollo minero.

Fig. 1 Vista de la localidad de Artesillas

4

1 MARCO TEÓRICO

1.1 RESISTIVIDAD La resistividad (ρ) se define como la dificultad que sufre una corriente eléctrica al querer

atravesar un cuerpo y se encuentra determinada por la resistencia del material y la

geometría del cuerpo conductor. Las técnicas basadas en esta propiedad se emplean como

métodos de reconocimiento y de detalle con la finalidad de detectar estructuras geológicas

midiendo variaciones en las propiedades eléctricas de las rocas y minerales, inyectando

corriente y midiendo la diferencia de potencial en las caras opuestas del cuerpo.

Teóricamente la resistencia es proporcional a la longitud, L, e inversamente proporcional a

la sección transversal, S, que atraviesa (ver figura 2). Además, se considera el valor de la

resistividad del material, ρ, que está atravesando la corriente, entonces tenemos que

(Dobrin, s.f.):

𝑅 = ρ𝐿

𝑆 ( 1)

Ahora, considerando la Ley de Ohm, se establece una relación entre las variables que

afectan al circuito eléctrico, en donde la resistencia, R, es directamente proporcional a la

diferencia de potencial en los extremos del cuerpo, V, e inversamente proporcional a la

intensidad de la corriente inyectada, I, (Tippens, 2005). Matemáticamente la Ley de Ohm

se expresa de la siguiente manera:

V = 𝐼 𝑅

( 2)

Fig. 2 A) Representación del paso de la corriente de intensidad, I, a través de un bloque de longitud, L, y sección transversal, S. B) Representación equivalente en un circuito eléctrico (Reynolds, 2011).

S

5

Despejando y sustituyendo la ecuación 1 en 2, obtenemos que:

𝑉 = 𝐼 𝜌𝐿

𝑆

( 3)

Teniendo en cuenta un electrodo por el cual se inyecta corriente y que el suelo propaga la

misma intensidad de corriente en todas direcciones, es decir, es homogéneo e isótropo,

podemos considerar una media esfera de radio, r, que será la sección atravesada por las

líneas de corriente (figura 3), cuya área estará dada por 1

2(4πr2) = 2πr2 , (Estrada, 2013).

Y sabiendo que S=2r2, y que la longitud de la esfera será r, entonces para un electrodo

puntual tenemos que:

𝑉 = 𝐼𝜌1

2𝜋𝑟 ( 4)

Ahora bien, según Estrada (2013) en sus apuntes de prospección geoeléctrica, además del

electrodo de corriente A, para cerrar el circuito eléctrico y que la corriente pueda circular,

en la figura 4 vemos que es necesario colocar un electrodo B y también conectarlos a dos

electrodos M y N para medir la diferencia de potencial.

Fig. 3 Líneas de corriente equipotenciales cerca del electrodo A, con una intensidad I (Auge, 2008)

6

Teniendo en cuenta esta consideración, para cualquier punto en el subsuelo, el voltaje, Vp,

es una atribución del voltaje de ambos electrodos de potencial, M y N.

𝑉𝑃 = 𝑉𝑀 − 𝑉𝑁 ( 5)

En donde VM y VN son, respectivamente:

𝑉𝑀 =𝐼𝜌

2𝜋(

1

𝐴𝑀−

1

𝐵𝑀) ( 6)

𝑉𝑁 =𝐼𝜌

2𝜋(

1

𝐴𝑁−

1

𝐵𝑁) ( 7)

Entonces, sustituyendo las ecuaciones 6 y 7 en la ecuación 5, tenemos que:

𝑉𝑃 =𝐼𝜌

2𝜋[(

1

𝐴𝑀−

1

𝐵𝑀) − (

1

𝐴𝑁−

1

𝐵𝑁)]

( 8)

Fig. 4 Representación de un arreglo tetraelectródico (Reynolds, 2011)

7

A partir de la fórmula 8, podemos despejar las variables para poder calcular la resistividad,

entonces la ecuación resulta como:

𝜌 =2𝜋

[(1

𝐴𝑀 −1

𝐵𝑀) − (1

𝐴𝑁 −1

𝐵𝑁)] •

𝑉𝑃

𝐼

( 9)

O en su forma más simplificada:

𝜌 = 𝑘 • 𝑉𝑃

𝐼

( 10)

En donde k es conocido como factor geométrico y depende del tipo de arreglo utilizado, ya

que se determina por la distancia entre los electrodos.

Calculando la diferencia de voltaje, V, conociendo la intensidad de la corriente inyectada, I,

y sabiendo la geometría del arreglo utilizado es posible calcular la resistividad del subsuelo.

La resistividad es la propiedad inversa a la conductividad eléctrica y las unidades en que se

expresa es en Ohm*metro (Ωm).

Para un suelo homogéneo e isotrópico, esta resistividad es constante para cualquier tipo de

arreglo. Sin embargo, en la vida real, la composición geológica del suelo es heterogénea

(figura 5) por lo que las superficies equipotenciales y las líneas de corriente no son regulares

Fig. 5 Representación de un medio heterogéneo del subsuelo. (De la Torre, 2010)

8

y la resistividad obtenida corresponderá a una integración de los valores medios, en los que

inciden la anisotropía, la heterogeneidad y el arreglo de los electrodos; a esta resistividad

se la denomina aparente (ρa), (Auge, 2008).

La resistividad de la mayoría de las rocas es elevada por lo que en general actúan como

semiconductores. Sin embargo, debido a la existencia de fracturas y porosidades se genera

una disminución de los valores de resistividad ya que provocan almacenamiento de agua

aumentando su capacidad de conducción eléctrica.

Otros factores que alteran la resistividad del medio es la salinidad del agua, la composición

mineralógica, porosidad y los fluidos presentes en la roca. Por la influencia de todos estos

factores, los rangos de los valores de resistividad para una misma roca suelen ser muy

amplios.

Tabla 3 Resistividades representativas de algunos materiales (Telford,1990).

1.1.1 Arreglos electródicos

Como se mencionó anteriormente el valor de la resistividad depende de la geometría del

arreglo electródico usado en el levantamiento (factor geométrico k). Para la ejecución existe

9

una gran variedad de arreglos (Reynolds, 2011), sin embargo, son cuatro los más usados, en

los cuales los electrodos de inyección de corriente (A y B) y los de medición del potencial

(M y N) se disponen alineados.

1.1.1.1 Arreglo Polo-Dipolo

Este tipo de arreglo se caracteriza por utilizar únicamente un electrodo de corriente, debido

a que el otro se ubica al “infinito”, posicionado en un lugar alejado de la línea de medición

y su única función será la de cerrar el circuito (figura 6).

Este tipo de acomodo facilita el desplazamiento en campo y presenta buena resolución

horizontal, aunque también resulta sensible a efectos superficiales, y en caso de algún

contratiempo se dificulta cualquier revisión del electrodo en el “infinito”.

El factor geométrico para un arreglo Polo-Dipolo esta descrito por k= 2πan(n+1).

1.1.1.2 Arreglo Wenner

Es el acomodo más simple, en donde todos los electrodos se encuentran a una distancia a,

equidistantes uno del otro (ver figura 7), es sensible a los cambios verticales (diferencias en

la resistividad horizontal) en la resistividad del subsuelo, pero relativamente pobre en la

detección de variaciones laterales como en el caso de estructuras verticales estrechas. El

factor geométrico queda dado por k= 2πa

Fig. 6 Arreglo Polo-Dipolo

Fig. 7 Arreglo tipo Wenner

10

1.1.1.3 Arreglo Schlumberger

Donde los electrodos AB y MN se ponen simétricamente en línea, donde la distancia de los

electrodos de potencial MN es mucho menor que las de los electrodos de corriente AB

(figura 8). Por lo tanto, este arreglo es sensible tanto a estructuras verticales como a

horizontales (cambios en la resistividad vertical).

Debido a que en los extremos se realizan una cantidad de mediciones menor que las que se

hacen al centro, la cobertura de la información no suele ser tan precisa en esta zona.

La expresión matemática para el factor geométrico de este arreglo es: k = πan(n+1)

1.1.1.4 Arreglo Dipolo-Dipolo

La disposición para este arreglo, de igual manera se realiza sobre una línea, sin embargo, el

orden se modifica, los electrodos de corriente, A y B, quedan en posiciones contiguas,

seguidas de los electrodos de potencial, M y N.

Este tipo de arreglo tiene una buena resolución de las variaciones laterales de resistividad

por lo que es bueno en la detección de estructuras verticales, por lo que es útil para detectar

estructuras como plumas contaminantes y cavidades, aunque resulta un arreglo regular

Fig. 8 Arreglo tipo Schlumberger

Fig. 9 Arreglo Dipolo-Dipolo

11

para detectar estructuras horizontales como capas sedimentarias delgada. Es el arreglo que

presenta mayor número de mediciones y alcanzar una buena profundidad dependiendo de

la abertura de los dipolos, aunque a mayor abertura de los electrodos, la intensidad de la

corriente se ve disminuida.

El factor geométrico que resulta de este tipo de arreglo es: k=πna(n+1)(n+2)

En general, los arreglos con fuente dipolar proporcionan una mejor resolución de las

anomalías de resistividad. De tal manera que el arreglo de electrodos se debe escoger con

base en el equipo disponible, las condiciones del terreno, el personal con que se cuenta y

el objetivo de la exploración.

1.2 POLARIZACIÓN INDUCIDA

Las investigaciones han probado que basarse en la distribución de la resistividad no siempre

es suficiente para encontrar algunas zonas de interés. Por lo que hay que valerse de toda la

información que puede obtenerse durante la adquisición de datos resistivos para

complementar la información de las características del subsuelo mediante la obtención de

la polarización que ha sufrido el medio durante la inyección de corriente.

Tal es el caso de la Polarización Inducida (PI), la cual, hoy en día es aplicada ampliamente

en las exploraciones mineras. Dado que la PI en rocas con significativa impregnación de

minerales semiconductores es mucho mayor que la de las rocas que no los contienen, el

método es utilizado principalmente para la detección de este tipo de minerales en

exploraciones mineras, siendo también empleada para localizar y determinar la extensión

de cuerpos de sulfuros diseminados y de posible mineralización en cuerpos intrusivos

Fue descrito por Conrad Schlumberger en 1920, sin embargo, no fue investigado a fondo

sino hasta que fue redescubierto en 1946 por Brant y un grupo en Newmont Exploration

Limited. Seguido de una serie de artículos entre 1957 y 1959 por parte del Instituto

Tecnológico de Massachusetts, atrayendo el interés de universidades, compañías mineras

y agencias de gobierno debido al éxito obtenido por el método en la exploración de

minerales metálicos (Summer, 1976).

12

El efecto de la polarización inducida es la respuesta al grado en que el suelo puede retener

la corriente eléctrica al ser inyectada. Esto es, consideramos una corriente aplicada, E0, que

se interrumpe después de un tiempo de ser inyectada (figura 10), la diferencia de potencial

no desaparece instantáneamente, sino que decae gradualmente, Es, desde que se corta la

corriente en un tiempo, t0, hasta que se disipa completamente, en t1. (Estrada, 2013)

1.2.1 Tipos de polarización

El fenómeno de la polarización se da por procesos que ocurren cuando se hace pasar una

corriente eléctrica a través de algún material constituido por minerales y electrolitos y se

explica principalmente por dos formas, conocidas como polarización de membrana y

polarización de electrodo (Telford, 1990).

t0

E

Es

Interrupción

de

Corriente

T

V

0

Fig. 10 Grafica de decaimiento de la diferencia de potencia (Estrada, 2013)l t

t1

Fig. 11 Distribución de iones durante la polarización (Slater & Lesmes, s.f.)

E=0 E≠ 𝟎

13

1.2.1.1 Polarización de membrana

Podemos encontrar dos causas para la polarización de membrana, la primera de ellas es

debido a la reducción del flujo de alguna solución iónica a través de algún canal poroso

(figura 12). Se forma una capa con carga negativa en la interacción de los minerales de las

rocas con los fluidos dentro de los poros, por lo que las cargas positivas dentro de los fluidos

serán atraídas hacia la capa rocosa, formando de esta manera una capa de carga positiva y

las cargas negativas serán repelidas, por lo que al momento de la reducción del canal

poroso, la concentración de cargas creará una diferencia de potencial que podrá ser medida

mientras las cargas retornan a su dispersión normal cuando se interrumpa la corriente

(Reynolds, 2011).

Así mismo, la segunda causa de este tipo de polarización es la presencia de arcilla, material

que habitualmente tiene un exceso superficial de cargas negativas que hace que iones

positivos del electrolito inmediato formen una capa adyacente alrededor de la partícula de

arcilla, conocida como Capa de Stern.

Al mismo tiempo, otros iones positivos son atraídos por la partícula de arcilla, pero de

manera simultánea son repelidos por la Capa de Stern, constituyendo una zona llamada

Capa Difusa.

El efecto de atracción irá decreciendo poco a poco hasta desaparecer y alcanzar una zona

de equilibrio (figura 13).

Fig. 12 Diferencia de potencial causada por la reducción del canal poroso (Reynolds, 2011)

14

Considerando estas condiciones, inyectar una corriente eléctrica alterará el equilibrio,

desplazando gran parte de los iones positivos de la capa difusa a lo largo de los capilares, lo

que provocará una concentración anormal en la solución, tanto en la capa difusa de la capa

binaria como en los extremos de los capilares, provocando la aparición de un potencial de

difusión conocido como polarización de membrana.

Al interrumpir la corriente, se produce el lento restablecimiento de la capa original con la

zona de difusión y concentración inicial, con lo que el potencial debido a la polarización

inducida desaparece lentamente.

Inicialmente, con presencia moderada de arcilla en la roca, este es un efecto de fondo,

aunque siempre presente, que se amplifica con la presencia de minerales conductores.

1.2.1.2 Polarización de electrodo

Cuando un electrodo metálico se coloca dentro de una solución iónica o un electrolito

mientras se inyecta corriente eléctrica, las cargas con diferentes polaridades tienden a

separarse, lo que da como resultado una diferencia de potencial entre el electrodo y la

solución

Desde el punto de vista geológico, la corriente atraviesa las rocas por medio de poros

interconectados o de pequeñas fracturas, pero cuando algún material conductivo

interfiere en el flujo de electricidad, la carga se acumula, polarizando el material y creando

una diferencia de potencial que puede ser medida.

Fig. 13 Polarización de las partículas de arcilla. (Métodos eléctricos de prospección, s.f.)

15

Así como en la polarización de membrana cuando la corriente se interrumpe, los iones

pueden regresar a su distribución normal y la diferencia en el potencial gradualmente se irá

reduciendo a cero (Reynolds, 2011).

La cargabilidad de los materiales de la Tierra es esencialmente un efecto electroquímico

que al momento de ser cuantificado puede ser afectado por varios factores (Jones, 2007):

• Tipo de mineral

• El tamaño de grano de las partículas

• La interacción entre los iones dentro de los fluidos en los poros con la superficie

sólida.

• Fluidos no iónicos (como contaminantes) pueden cambiar drásticamente el

comportamiento de la relación superficie-electrolito.

• Un cambio en la concentración de iones (por ejemplo, por aumento en la cantidad

de sal).

Solución

iónica

Flujo de

corriente

Flujo de

corriente

Fig. 14 Polarización electródica. A) Flujo electrolítico. B) Polarización del material conductivo por un bloqueo en el flujo de corriente (Reynolds, 2011)

16

1.2.2 Mediciones de polarización inducida

La polarización inducida puede medirse tanto en el dominio del tiempo como en el de la

frecuencia, dependiendo si se identifican variaciones de la frecuencia o mediciones en los

pulsos de corriente eléctrica.

1.2.2.1 Mediciones en el dominio del tiempo

El efecto de polarización inducida es un fenómeno que depende del tiempo de carga y

descarga, por esta razón se aplica al terreno una corriente continua durante un periodo fijo,

creando entre los electrodos de potencial (M y N) una diferencia de potencial, la cual está

en función directa de la intensidad de corriente, de la disposición geométrica de los

electrodos y de la polarizabilidad.

Durante el intervalo de flujo de corriente, se mide el voltaje entre los electrodos de

potencial (M y N); este voltaje se define como voltaje primario (Vp). Después de interrumpir

la corriente se lee el voltaje de polarización, definido como voltaje secundario (Vs), que

disminuye a cero con el tiempo. Este potencial eléctrico secundario se explica por la

polarización del volumen de roca por donde pasa la corriente eléctrica y se puede

cuantificar usando los siguientes parámetros:

a. Polarizabilidad:

Es la manera más simple la cual resulta de comparar el voltaje residual en un cierto

tiempo, V(t), inmediatamente después de interrumpir la corriente. Entonces la

polarizabilidad, P, queda definida por la relación entre la amplitud del voltaje

secundario, Vs, después del corte de la corriente y la amplitud del voltaje primario. Esta

relación podría expresarse matemáticamente como:

( )

PV t

V

S

P

= ( 11)

Ya que Vs(t) resulta mucho más pequeño que Vp y ambos constan de las mismas unidades,

la relación suele expresarse en porcentaje (Telford, 1990).

b. Cargabilidad

De acuerdo con Telford (1990), cuando la curva de decaimiento de la corriente es

considerada en varios puntos (en diferentes tiempos), el valor de la integral con

respecto al tiempo es equivalente a la medición del potencial en ese instante. Así

17

definimos la cargabilidad, M, que es la cantidad más usada en las mediciones en el

dominio del tiempo, se expresa en milisegundos (ms) y matemáticamente se define

como:

𝑀 =1

𝑉∫ 𝑉(𝑡)𝑑𝑡

𝑡2

𝑡1

( 12)

Tabla 4 Cargabilidad de algunos materiales (Telford, 1990)

Tal como afirma Jones (2007), algunas de las causas que afectan la cargabilidad son:

• La polarización es mayor cuando existen regiones más grandes de carga anómala

absorbida.

• La presencia de fluidos no iónicos puede cambiar drásticamente el comportamiento

de la interacción entre la superficie y el electrolito.

• Cambios en la concentración de iones.

• El tamaño de grano.

• Tipo de mineral.

• Presencia de arcilla.

1.2.2.2 Mediciones en el dominio de la frecuencia

El efecto de polarización inducida es un fenómeno que depende del tiempo de carga, por

lo que también dependerá de la frecuencia del voltaje aplicado. Si hacemos circular

corriente alterna de baja frecuencia a través de un volumen de roca y observamos el flujo

de corriente, veremos que éste puede descomponerse en partes: una corriente en fase con

18

el voltaje aplicado independiente de la frecuencia y una corriente de desplazamiento

directamente proporcional a la frecuencia y 90° fuera de fase con el voltaje aplicado

Existen varias maneras de expresar las observaciones hechas en el dominio de las

frecuencias. Algunos investigadores utilizan el llamado "efecto de frecuencia por ciento" y

"ángulo de fase".

El Efecto de Frecuencia (PFE) es considerado el equivalente a la cargabilidad utilizado en el

dominio del tiempo y Sumner (1976) lo define como:

𝑃𝐹𝐸 = (𝜌𝑎 − 𝜌𝑏

𝜌𝑏) ∗ 100 ( 13)

Donde ρa y ρb son las resistividades aparentes medidas a dos diferentes frecuencias.

Por otro lado, la medición de la fase en polarización inducida es la diferencia en el ángulo

de fase entre la señal de voltaje recibida y la forma de onda de la corriente de entrada,

suponiendo para ambas ondas formas senoidales. En el caso de que la corriente de entrada

sea una onda cuadrada, la medida de fase estará definida como el ángulo de fase entre el

armónico fundamental de las señales trasmitidas y recibidas.

El cambio de fase en el dominio de la frecuencia es análogo a un retraso en el dominio del

tiempo. Más exacto, el retraso en el dominio del tiempo es igual a la derivada de la fase

respecto a la frecuencia.

En términos de resistividad, el ángulo de fase se define como el arco tangente del cociente

de la componente imaginaria de resistividad dividida por su componente real.

𝑎 = 𝑎𝑛𝑔. 𝑡𝑎𝑛𝑔 𝐼𝑚(𝜌)

𝑅𝑒(𝜌) ( 14)

19

Al comparar las medidas en el dominio de las frecuencias y el dominio del tiempo es

necesario utilizar el límite en la ecuación (Sumner, 1976), considerando los limites iguales a

la frecuencia cero y la frecuencia infinita, es decir el límite superior para la frecuencia.

( 15)

En la práctica se recomienda utilizar múltiplos de diez en las frecuencias utilizadas para

obtener mejores aproximaciones y esto se debe a que la cargabilidad es un efecto de

polarización total y el efecto de frecuencia es un parámetro de polarización diferencial.

Para cualquier tipo de medición en polarización inducida, el parámetro es sensible a la

presencia de sulfuros metálicos diseminados en el subsuelo y a algunos tipos de arcilla que

alteran el flujo de las cargas eléctricas.

1.2.3 Fuentes de ruido en las mediciones.

Sherif (1989) considera que el principal objetivo en el procesamiento de la información es

resaltar la señal, la parte de la información que queremos medir respecto a todo lo demás,

también considerado como ruido de fondo.

Definimos como ruido a todo aquello que es parte del dato adquirido pero que no

proporciona información sobre el fenómeno esperado.

Por ello es importante tener claro el objetivo en la adquisición de datos para observar

aquellos factores que pudieran perturbar las mediciones.

Componente Real

Com

ponen

te Im

agin

aria

Fig. 15 Ángulo de fase (Estrada, 2013)

20

• Potencial espontáneo (SP)

Este tipo de fenómeno es producido por las reacciones electroquímicas entre los minerales

y las soluciones con las cuales tienen contacto (Sherif, 1989). Por ejemplo, los cuerpos

sulfurosos o grafito, que son buenos conductores, llevan corriente desde una zona de

oxidación (por encima del nivel de agua) hacia otra de reducción (por debajo).

• Corrientes telúricas

Son corrientes naturales que atraviesan la corteza de la Tierra y producen diferencias de

potencial. Son inducidas en la atmósfera por campos variables en el tiempo que, a su vez,

son causadas por el bombardeo de partículas provenientes del sol o por tormentas

eléctricas.

• Polarización de los electrodos

En el campo, el empleo del tipo de electrodos usados tanto para resistividad como para

polarización inducida, dependen de las condiciones del suelo y la reacción que pueda

desarrollarse con el electrodo en presencia del flujo de corriente.

Esto significa que los electrodos están sujetos a reacciones electroquímicas que también

dependen de la temperatura, componentes químicos, estructura molecular y densidad de

corriente.

• Distorsión por acoplamiento inductivo

Este tipo de fenómeno, también llamado acoplamiento electromagnético, genera ruido en

las lecturas de polarización, causadas por la impedancia mutua inducida en los circuitos

eléctricos, sobre todo en altas frecuencias, grandes distancias o resistividad baja de la tierra

(Sherif, 2002).

Si un cable que transporta corriente esta tendido paralelamente a otro, una corriente será

inducida en el segundo cable. Si esta inducción sucede en los cables conectados a los

electrodos de potencial las mediciones resultaran alteradas, por lo que es recomendable

mantener alejados los cables de corriente de los de potencial. De no ser posible, lo mejor

es asegurarse de que los cables se crucen perpendicularmente para reducir lo más posible

el efecto de inducción.

• Efectos electromagnéticos producidos por fuentes artificiales

Estos efectos son generados principalmente por líneas de alta tensión eléctrica,

generadores particulares de corriente, antenas de emisión radiofónica, ruido electrónico

del equipo de cómputo, etc., que producen variaciones electromagnéticas en frecuencias

específicas. Este tipo de ruido puede eliminarse por medio del filtrado digital y puede ser

muy útil si se conoce la frecuencia en la que perturba la señal que se necesita.

21

• Sincronización transmisor-receptor.

Habrá casos en los que el receptor no será capaz de percibir la corriente inyectada por el

equipo transmisor. Esto puede ser causado por distintos factores tales como una mala

conductividad del terreno, mala conexión de los electrodos y resistencias de contacto

elevadas.

1.2.4 Valores negativos de cargabilidad

Ocasionalmente pueden aparecer valores negativos de cargabilidad y es común que se

asuma que la presencia de estos valores sea un error en la medición, así como ruido y mala

calidad de la señal.

En particular los valores de cargabilidad negativa pueden ocurrir en el dominio del tiempo

cuando el voltaje de la corriente llegue a cero antes de que decaiga completamente. Este

efecto puede ocurrir debido al acoplamiento en los flancos de objetivos 3D y sobre

estructuras estratificadas de tipo K (ρ1 < ρ2 > ρ3) y Q (ρ1 > ρ2 > ρ3), (Jones, 2007).

Es bien documentado que los datos negativos de polarización pueden aparecer como

resultado de una zona o capa superficial cargable y se entiende que podría ser causado por

un simple efecto geométrico dado por la distribución de la sensibilidad relacionada con las

zonas cercanas a la ubicación de los electrodos (figura 16).

Fig. 16 Distribución de zonas sensibles para arreglos Wenner (a) y Dipolo-Dipolo (b), (Dahlin, 2015)

La sensibilidad determina como las diferentes partes de suelo contribuyen a la medición de

la resistividad y la cargabilidad para un cierto tipo de arreglo electródico.

22

En la figura 16 se puede notar que la sensibilidad es mayor en la superficie cercana a los

electrodos; esto significa que las variaciones cercanas a la superficie tendrán un mayor

impacto y deberá ser tomado en cuenta al momento de la interpretación.

Otras razones por las que pueden ser causados los efectos de PI es por cables de teléfono

o de corriente, así como por heterogeneidades laterales y estratificación, y puede ocultar

fuentes más profundas, más fácilmente si tanto la superficie como las capas objetivo son

más conductivas que las rocas intermedias.

La polarización inducida ha tenido muchas aplicaciones, desde la detección de sulfuros en

la exploración de pórfidos de cobre hasta el mapeo de sulfuros diseminados y alteraciones

sobre metales preciosos.

23

2 ZONA DE ESTUDIO

2.1 LOCALIZACIÓN La Asignación Minera Artesillas se localiza en la porción noreste de México en el límite de

los estados de Coahuila y Nuevo León, en la comunidad de Artesillas, municipio de Arteaga,

Coahuila y Galeana, en Nuevo León (figura 17). La zona de estudio está delimitada por las

coordenadas UTM de la Zona 14R, 327102.00 m a 330938.00 m Este y 2789452.00 m a

2792939.00 m Norte.

Se encuentra aproximadamente a una hora de la ciudad de Saltillo, capital de Coahuila de

Zaragoza, por la carretera Matehuala-Saltillo (figura 18 Mapa de carreteras).

El lugar donde se colocó el campamento para realizar el estudio fue en la localidad de San

Rafael, en el municipio de Galeana, Nuevo León. Desde donde el tiempo de recorrido es de

aproximadamente una hora, por la carretera Matehuala-Saltillo hacia el noroeste, hasta

llegar a la localidad de Artesillas, para luego utilizar un camino de terracería que conduce

hasta el área de estudio.

Fig. 17 Ubicación de la zona de estudio, A.M. Artesillas, (http://www.datuopinion.com/estado-de-nuevo-leon-y-coahuila,2013)

24

Fig. 18 Mapa de carreteras, recorrido Saltillo-Artesillas (Modificado de Google Maps, 2018).

25

3 MARCO GEOLÓGICO

3.1 GEOLOGÍA GENERAL La república mexicana está situada dentro de la porción sur de la cordillera Norteamericana,

que está formada por bloques de diferente naturaleza limitados por fallas, que se distinguen

entre sí por su particular estratigrafía y arreglo estructural interno. Estos elementos son

conocidos como Regiones o Provincias Fisiográficas (figura 19).

En general, el estado de Coahuila está constituido por los terrenos Coahuila, Chihuahua y

Sierra Madre. El primero de ellos ocupa el 90% de la superficie del estado y se interpretan

a los esquistos de la Sierras del Carmen como su basamento, así como a la secuencia

vulcano-sedimentaria de la Serie Delicias de edad Paleozoico Superior, que pueden formar

la parte sur del Orógeno Maratón-Ouachita, consolidado a Norteamérica en el Pérmico, por

la colisión de Laurasia contra Gondwana (Rivera Carranza, 2008). El área de estudio se

localiza dentro del Terreno Sierra Madre.

El Terreno Sierra Madre tiene pobremente expuesto su basamento relacionado con el

Paleozoico y Precámbrico en zonas que constituyen ventanas erosiónales de las secuencias

mesozoicas. Según Zenteno (1980) el basamento en esta región constituye una

Fig. 19 Terrenos Tectonoestratigráficos de México (Descargamapas, 2018)

26

continuación del Cinturón Ouachita del sureste de Estados Unidos, esta información se

corrobora por el basamento de rocas carbonatadas que se interpreta en los pozos

petroleros en Nuevo León y Tamaulipas.

Por las diferentes características que presenta a lo largo de su estructura la Sierra Madre

Oriental está dividida en ocho sectores (figura 20) la cual refleja una dirección Noroeste-

Sureste en la parte sur, mientras que a la altura de Monterrey adquiere una orientación

Este-Oeste hacia Torreón. Hacia el norte de esta estructura los elementos orográficos se

vuelven más espaciados, disminuyendo gradualmente hasta constituirse la llanura costera

del golfo, mientras que hacia el occidente son gradualmente cubiertos por rocas volcánicas

de la Sierra Madre Occidental (Zenteno, 1980).

3.2 TECTONISMO Si bien se sabe que la región de la Sierra Madre Oriental evolucionó sobre un basamento

Precámbrico y Paleozoico considerado como una prolongación del Cinturón Ouachita del

sureste de Estados Unidos (Eguiluz, Aranda, & Randall, 2000), las características conocidas

son pocas debido a los limitados afloramientos encontrados.

La primera alteración tectónica que se interpreta es la apertura del Golfo de México durante

la primera mitad del Mesozoico, estos movimientos determinaron la distribución de

cuencas y plataformas, las cuales controlarían la sedimentación posterior.

Durante el Triásico, debido a una evolución de forma continental dio lugar a una tectónica

distensiva, lo cual originó la formación de fosas y rellenos de sedimentos continentales y

Fig. 20 Subprovincias de la Sierra Madre Oriental (Martínez, 2018)

27

para el Jurásico se establecen dos dominios importantes como resultado de la apertura del

Océano Atlántico y el Golfo de México debido a la migración de Norteamérica hacia el

noroeste (Zenteno, 1980).

El primer dominio ubicado al occidente del país, descrito como un margen convergente y

una zona de arco magmático de tipo andino por el hundimiento de la Placa Paleopacífica

debajo del continente norteamericano.

El segundo dominio, en el oriente, de tipo geosinclinal y debido a la transgresión marina del

Jurásico Superior se dio lugar a considerables depósitos calcáreos, en el marco de una

subsidencia intermitente y a la presencia de elementos cratónicos en forma de porciones

emergidas y de altos fondos marinos.

A principios del Cretácico Superior, los dominios que venían actuando de manera

autónoma, y con características propias, comienzan a relacionarse con las deformaciones

causadas por la Placa Paleopacífica que seguía subduciendo la porción del territorio

mexicano, dando como resultado un levantamiento y deformación en el dominio

occidental, por lo que los sedimentos detríticos comenzaron a cubrir las secuencias

calcáreas en el dominio oriental, alcanzado grandes espesores.

De acuerdo con el modelo presentado por Coney (1976), las deformaciones orogénicas

presentadas a principios del Terciario concuerdan con un cambio en la dirección del

movimiento de las placas tectónicas Norteamericana y Paleopacífica, que chocaban de

manera oblicua, comenzaron a hacerlo de manera frontal y a una velocidad mayor.

3.3 ESTRATIGRAFÍA La zona de estudio pertenece a la subprovincia estratigráfica Gran Sierra Plegada (figura 21)

la cual es identificada por anticlinales bifurcados, angostos y alargados, estos pliegues

corresponden con un estilo de deformación identificado en la Cuenca de Sabinas, pero que

no se encuentran en otras secciones de la Sierra Madre Oriental (Eguiluz, Aranda, & Randall,

2000).

Los pliegues forman un arco convexo hacia el noreste, desde la ciudad de Saltillo en

Coahuila hasta Aramberri, en Nuevo León, las cuales destacan notablemente entre los

pliegues del Golfo de Sabina, los de la Cuenca de Parras y con la planicie costera del golfo.

Esta sección se ubica al sureste del Golfo de Sabinas, y su peculiar forma arqueada fue

generada durante la Orogenia Laramide (Padilla y Sanchez, 1985), tiempo en que las rocas

del Mesozoico fueron deslizadas hacia el noreste sobre evaporitas y lutitas que fueron

plegadas y cabalgadas contra el horst de la Isla de Coahuila al norte y al noroeste con el

horst de la Isla de San Carlos.

28

Las rocas más antiguas que se han observado en la región pertenecen al Grupo Huizachal

del Triásico Tardío, consiste principalmente de depósitos continentales de lechos rojos, que

se vuelven más finos hacia la base.

En el Jurásico Superior ocurrió una transgresión que resulta en la formación del Golfo

Sabinas, la Isla de Coahuila, La Península y Archipiélago de Tamaulipas. Según Raúl González

(1976), ocurrió una gran evaporación durante las primeras etapas de dicha transgresión en

el golfo, lo que resultó en el desarrollo de extensas plataformas sobre las cuales se

depositaron carbonatos y evaporitas representados por la caliza Zuloaga, que aflora en las

porciones oeste y norte, y la Formación Olvido, que se puede observar aflorando en la parte

sureste.

Lateralmente la Formación Zuloaga cambia sus facies a yeso, caliza y limolitas

interestratificadas que conforman a la Formación Olvido, la cual descansa

discordantemente sobre el Grupo Huizachal.

El depósito de las Formaciones La Casita y La Caja se presentaría a finales del Jurásico

Superior. La primera compuesta de conglomerados gruesos con fragmentos redondeados

de cuarzo, esquistos y granitos, que cambian gradualmente hacia arriba a una composición

de areniscas de grano más fino con intercalaciones de limolita y en su parte más alta con

lutitas y limolitas. Mientras que la Formación La Caja consiste en calizas, lutitas y limolitas,

puede hallarse aflorando en la parte central y suroccidental de la sección de la curvatura de

Monterrey.

El área de estudio se caracteriza por el afloramiento de las Formaciones Taraises y Cupido,

las cuales se sitúan en el Cretácico Inferior.

De acuerdo con Imlay (1944) la Formación Taraises consiste en calizas fosilíferas y calizas

arcillosas y usualmente es subdividida en dos sectores: un miembro superior, que se

encuentra constituido por calizas con estratificación delgada a mediana, altamente

arcillosas y nodulares, que generalmente contienen amonites y belemnites y algunas

intercalaciones muy escasas de limolitas; y un miembro inferior, formado por calizas de

color gris en estratos gruesos con abundantes amonites.

Inmediatamente sobre esta formación, sobre yace la Formación Cupido, datado entre el

Hauteriviano Tardío y el Aptiano Temprano con base en la presencia de los géneros de

foraminíferos. Fue definido por Humphrey y Díaz (2003) como una secuencia carbonatada

con estratificación delgada a muy gruesa, con escasas intercalaciones arcillosas y pobre en

contenido fósil.

Los valles entre los plegamientos de la Curvatura de Monterrey están generalmente

rellenos de depósitos de aluvión.

29

En general, en la zona se presentan depósitos minerales del tipo Mississippi Valley, los

cuales Leach y Sangster (1993) describen como una familia de minerales epigenéticos

precipitados (aquellos minerales formados posterior al acomodo de la roca encajonante),

suelen quedar almacenadas en secuencias carbonatadas en los bordes de las cuencas

controlados por otros elementos estratigráficos (estratos, porosidad) o estructurales

(fracturas, cabalgamientos, brechas) usualmente ligados a algún evento.

Los yacimientos que presentan estas características además son clasificados como

metálicos (zinc, plomo y plata) y no metálicos (carbonatos de calcio, calcita, fosforita, y

barita).

Los sulfuros presentes en los yacimientos son de origen hidrotermal, tanto de alta

(hipotermales), como de media (mesotermales) temperatura. Los elementos metálicos

procedentes de focos magmáticos se depositan cuando bajan las presiones y las

temperaturas. Estos compuestos son transportados en disolución, hasta que al bajar más la

temperatura y aumentar la disociación del SH2, se forman los aniones sulfuro.

Fig. 21 Parte de la carta geológico-minera Huachichil G14-C44 con escala 1:50,000; donde se muestran las líneas planeadas para los levantamientos geofísicos en el área de estudio; se aprecia el pueblo de Artesillas (Modificada de Servicio Geológico Mexicano, 2018).

30

4 DESARROLLO

4.1 EQUIPO A continuación, se describe el equipo utilizado para realizar los levantamientos geofísicos

de resistividad y polarización inducida en la Asignación Mineral Artesillas:

- GPS marca Trimble modelo Pathfinder

- Motor generador marca Honda

- Transmisor de polarización inducida y resistividad, GDD TXII.

- Receptor de polarización inducida y resistividad, modelo IPR 12.

- Electrodos impolarizables.

- Cables de 25, 50, 100 y 200 m.

- Carretes de cable de acero.

- Varillas para transmitir la corriente eléctrica.

- Radios Motorola modelo DEP450

La duración del proyecto en la Asignación Minera Artesillas fue de cinco meses, durante los

cuales se tuvo la participación total de cinco operadores de campo por parte del Servicio

Geológico Mexicano y nueve trabajadores que fueron contratados de los pueblos cercanos

de Artesillas y Galeana, los cuales brindaron apoyo durante el levantamiento de los datos

geofísicos.

4.2 PLANEACIÓN El área de estudio consta de 4.8 km2, en los cuales se planificaron 21 líneas para los

levantamientos geofísicos con dirección SW-NE con una separación de 100 m o 200 m; la

longitud de cada línea fue de 1.2 km distribuidas y nombradas conforme a su distribución,

de izquierda a derecha, comenzando con la línea 1200 y así hasta la 5200; a lo largo de cada

línea se ubicaron 48 puntos de medición o estaciones, ubicadas a 25 metros entre ellas. la

cual se aprecia en la figura 22.

Estas líneas se levantaron con los métodos de resistividad y polarización inducida con el

arreglo Dipolo-Dipolo, con aberturas, a, de 25 m, 50 m y 100 m donde se obtuvieron tres

niveles de profundidad teóricos con cada abertura, profundizando conforme se aumenta la

separación entre electrodos.

31

4.3 LEVANTAMIENTO Como primer paso para el estudio se utilizó un GPS marca Trimble para ubicar estacas de

madera cada 25 metros representando los puntos donde se realizaron las medidas de

resistividad y polarización inducida sobre las líneas programadas. Cabe mencionar que al

tiempo que se iban colocando las estacas, también se realizó una brecha a lo largo de la

línea, la cual facilitó el desplazamiento del personal y del equipo durante el levantamiento.

Una vez terminada la brecha, se procedió a realizar las mediciones de la siguiente manera,

distribuyendo el personal para ocupar todas las posiciones como se muestra en la figura 23.

Transmisor

GDD

Motor

Generador P1 P4 P3 P2

C1 C2

Ubicación del equipo receptor IPR 12.

Fig. 23 Diagrama de la distribución del equipo para levantamiento de PI y resistividad

Fig. 22 Líneas programadas para los levantamientos geofísicos en la A.M. Artesillas.

32

Se requirió de una persona para mantenerse en el transmisor GDD (ver figura 24), desde

donde todo el personal comenzó a desplazarse hacia sus respectivas posiciones. Ya que el

arreglo electródico utilizado es el Dipolo-Dipolo, dos personas fueron ubicadas en las

primeras dos estaciones de la línea respectivamente (electrodos de corriente), en donde se

entierraron varillas conectadas a un carrete con cable que viene desde el transmisor para

inyectar la corriente en el terreno (figura 25).

Para desplazar las tazas impolarizables, se requirió de una persona por estación, la cual

contaba con un cable de longitud variable (25 m, 50 m, 100 m) para conectarla con el

receptor IPR 12 (figura 26). Se utilizaron cuatro tazas para medir tres niveles de

profundidad, la cual es variable según la abertura entre electrodos.

Adicionalmente para cada posición se utilizaba un garrafón con agua para reducir la

resistencia de contacto entre los electrodos y el terreno.

Fig. 24 Operador enviando corriente en el transmisor GDD

Fig. 25 Varillas conectadas al cable para inyectar la corriente en el suelo.

33

Las mediciones realizadas con el equipo IPR 12 de Scintrex (figura 27), fueron controladas

por el operador ubicado en la segunda posición de los electrodos de potencial, sitio elegido

por conveniencia, al que deben llegar los cables que conectan las tazas impolarizables con

el equipo receptor.

Fig. 27 Equipo de resistividad y polarización inducida IPR 12

Fig. 26 Taza impolarizable colocada en la estación; hacia el fondo puede observarse el cable amarillo que se dirige hacia el equipo receptor IPR12.

34

5 PROCESAMIENTO Los datos adquiridos en campo se descargaron digitalmente con el programa GEMLink, del

cual se obtuvo un archivo de texto con el formato necesario para ser utilizado en el software

de procesamiento de Geosoft, Oasis Montaje.

Como se observa en la figura 28, se muestra un encabezado con información del

levantamiento tales como la fecha, el nombre del operador y el tipo de arreglo, el número

de la línea a la cual pertenece el archivo, además de los títulos de las columnas y los valores

Fig. 28 Archivo .txt de los datos obtenidos en campo

Fig. 29 Presentación de los datos en el software Oasis Montaje

35

adquiridos, los cuales fueron cargados en Oasis Montaje para realizar una depuración,

debido a que, al realizar el levantamiento estando en campo se tomaron varias lecturas del

mismo punto para compararlas y corroborar la veracidad de la información.

Una vez depurados los datos fue posible realizar las seudosecciones (figura 30), perfiles a

profundidad que interpolaran las propiedades de resistividad aparente calculada y

cargabilidad.

Fig. 30 Ejemplo de seudosección de polarización inducida (arriba) y resistividad (abajo) de la línea 5200.

36

6 RESULTADOS

Después de obtener las secciones de polarización inducida y resistividad, se seleccionaron

aquellos perfiles que se consideraron más representativos y con los cuales se muestra el

comportamiento general de las propiedades de resistividad y cargabilidad del subsuelo en

el área de la Asignación Minera Artesillas.

Se observa en primera instancia el contraste de resistividad entre la región Suroeste de las

seudosecciones (figura 31), la cual se identifica con valores de resistividad entre 100 Ωm y

1000 Ωm, los cuales se atribuyen a la Formación Taraises mientras que la parte Centro y

Noreste alcanza valores mayores a 1000 Ωm, los cuales se adjudican a la Formación Cupido.

La línea 3400 comienza a mostrar la formación de una anomalía de resistividad, conformada

a su vez de pequeñas anomalías que muestran valores mayores a los 5000 Ωm ubicadas a

lo largo de 400 m entre las estaciones 1100 y 1500 (figura 32). Esta anomalía sigue y

mantiene una dirección NW-SE.

Fig. 31 Seudosección de la línea 2200, representativa del contraste de resistividades entre la Formación Taraises y la Formación Cupido.

Fig. 32 Seudosección de la línea 3400, representativa de la anomalía de resistividad en la zona.

37

De esta forma, para los límites del área de estudio en la línea 5200, (figura 33), la anomalía

de resistividad se ha establecido y alcanzado valores de hasta 20,000 Ωm, alcanzando una

longitud de 2000 m; esta respuesta se asocia a una alta compactación de la roca caliza en la

Formación Cupido. También resulta importante resaltar que estas respuestas se encuentran

en zonas donde se tienen evidencias de mineralización metálica cerca de la superficie

halladas en las exploraciones geológicas.

Para la anomalía de la polarización inducida se determinaron dos respuestas, ambas con

rumbo NW-SE. Las cuales se atribuyen a la presencia de sulfuros metálicos diseminados, en

zonas adyacentes a las obras mineras existentes, tales como San Antonio y El Sacrificio.

La primera de las anomalías cuenta con una longitud de 1400 m entre la porción inicial de

las líneas 1200 y 2600 entre las estaciones 700 y 1000 (figura 34). Esta respuesta se alinea

sin problemas con lo que se considera, es el contacto entre las Formaciones Taraises y

Cupido, y que se ajusta con la respuesta de los contrastes de resistividad; además se

Fig. 33 Seudosección de la línea 5200, representativa de la anomalía de resistividad en el área, llega a alcanzar valores de

20000 Ωm.

Fig. 34 Seudosección de la línea 2000, representativa de la anomalía de polarización inducida en la zona.

38

correlaciona con la presencia de hierro y/o magnetita, que, aunque en superficie solo se

tienen evidencias de oxidación, es interpretada por la respuesta en la prospección llevada

a cabo con el método de magnetometría, como apoyo de la exploración con métodos

eléctricos.

La segunda anomalía, la mayor de las dos, cuenta con una longitud de 2400 m y tiene una

dirección NW-SE. Comienza a apreciarse en la línea 3400, (figura 35) en donde los valores

de cargabilidad alcanzan los 15 mseg. Se ubica entre las estaciones 1300 y 1400, aunque

aumenta su espesor a profundidad.

Asimismo, podemos observar en la sección de polarización inducida de la línea 5200 (figura

36) que esta anomalía se ha definido y en esta zona muestra valores de hasta 25 mseg, lo

que hace pensar que ésta se prolonga más allá del área de estudio.

La interpretación para esta anomalía corresponde a que es generada por la presencia de

mineralización de sulfuros, esta teoría se basa en la presencia de las obras mineras

abandonadas tales como El Castillo, San Antonio y El Sacrificio.

Fig. 35 Seudosección de la línea 3400, representativa de la anomalía de polarización inducida en la zona.

39

De igual manera, se buscó identificar alguna respuesta de resistividad o cargabilidad que se

asociara a las estructuras mineralizadas por la cercanía y/o continuidad de obras mineras

previas en el área de estudio, las cuales actualmente se encuentran abandonadas, aunque

no se detectaron estas respuestas, probablemente debido a que resultan muy pequeñas en

comparación con las anomalías principales detectas en la asignación.

Fig. 36 Sección de la línea 5200, representativa de la anomalía de polarización inducida, atraviesa el área de estudio en dirección noroeste-sureste.

40

7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Posterior a los levantamientos geofísicos, se realizaron 21 seudosecciones para el método

de resistividad y otras 21 seudosecciones para la polarización inducida correspondientes a

las líneas planeadas dentro de la asignación.

A pesar de que se buscó identificar alguna respuesta de resistividad o cargabilidad que se

asociara a las estructuras mineralizadas por la cercanía y/o continuidad de obras mineras

previas en el área de estudio, aunque no se detectaron estas anomalías, probablemente

debido a que resultan muy pequeñas en comparación con las anomalías principales

detectas en la asignación.

Dentro del área de estudio, se identificó la presencia de una anomalía de polarización

inducida, con dirección NO-SE, donde los valores de cargabilidad llegan a alcanzar hasta los

25 mseg. en la región más oriental de la zona.

Además, se determinó la presencia de otra anomalía en los valores de resistividad con

longitud de 2000 m dentro del área de estudio, tiene una dirección NO-SE; los valores de

esta anomalía van a aumentando gradualmente desde los 1500 Ωm hasta alcanzar valores

mayores a los 20,000 Ωm en las últimas líneas de la asignación.

Fig. 37 Propuesta de Barreno-1, línea 2000, estación 925

41

De acuerdo con estos resultados se llegó a la conclusión de recomendar la perforación de 3

barrenos exploratorios, con el objetivo de constatar la causa de las anomalías identificadas.

De esta forma se propone situar el Barreno-1 ubicado en la estación 900 de la línea 2000,

como se ilustra en la figura 35, zona en donde destaca la primera anomalía asociada al

contacto entre las formaciones Taraises y Cupido y se presenta con mayor intensidad. Se

recomienda que este barreno alcance una profundidad de 75 m. para obtener muestras de

la porción anómala que se puedan analizar y definir con certeza los materiales presentes.

Aunado a este y como se muestra en la figura 36, se recomienda colocar el Barreno-2 en la

línea 4200, a una profundidad de 75 m. en la estación 1350 en donde se presenta otra de

las anomalías de interés reconocidas por la respuesta de cargabilidad; la cual se extiende a

lo largo de más de dos kilómetros dentro del área, y se proyecta con intensidad fuera de la

zona de estudio con dirección NW-SE.

Fig. 38 Propuesta de Barreno-2, Línea 4200, estación 1350

42

Finalmente, como se sugiere en la figura 37, el Barreno-3 debería contar con un alcance de

150 m en la estación 1525 de la línea 5200, para corroborar el origen de la anomalía de alta

resistividad, que llega a indicar valores de hasta 20,000 Ωm.

Las seudosecciones geofísicas obtenidas permitirán realizar una exploración eficiente y

económica para ayudar en los objetivos de extracción de la asignación minera y una vez

realizadas las perforaciones exploratorias y con el sustento de la información obtenida con

el muestreo en las zonas indicadas, se tendrán las bases para decidir si es que es

conveniente el proseguir con los trabajos de exploración y explotación de los minerales en

la Asignación Minera Artesillas.

Fig. 39 Propuesta de Barreno-3, Línea 5200, estación 1525

43

APÉNDICE

A continuación se presentan las 21 seudosecciones totales de resistividad y polarización inducida

realizadas.

FIG

UR

A A

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44

FIG

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14

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.

45

FIG

UR

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15

00

46

FIG

UR

A A

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19

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.

47

FIG

UR

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00

.

48

FIG

UR

A A

. 6 S

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22

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.

49

FIG

UR

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.

50

FIG

UR

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.

51

FIG

UR

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52

FIG

UR

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53

FIG

UR

A A

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0.

54

FIG

UR

A A

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Lín

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0.

55

FIG

UR

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56

FIG

UR

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57

FIG

UR

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58

FIG

UR

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59

FIG

UR

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60

FIG

UR

A A

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0.

61

FIG

UR

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62

FIG

UR

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63

FIG

UR

A A

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Lín

ea 5

20

0.

64

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ESTUDIO DE RESISTIVIDAD Y POLARIZACIÓN INDUCIDA ......iii FIGURA A. 18 SEUDOSECCIONES DE POLARIZACIÓN INDUCIDA (ARRIBA) Y RESISTIVIDAD (ABAJO) DE LA LÍNEA 4600