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RESUMEN

Se realizó el levantamiento geomagnético en el cerro MeriHill del Radio Observatorio de Jicamarca el 8 de setiembre de 2010, en cuatro zonas previamente definidas. Obteniéndose datos geomagnéticos para 2350 puntos, con sus respectivas coordenadas, distribuidos regularmente.

Para la elaboración del mapa de gradientes geomagnéticos ∆F se ha utilizado dos

magnetómetros de protones, un magnetómetro principal “estación móvil” (POS-1 Overhauser) dotado de un GPS para la determinación de las coordenadas y un magnetómetro auxiliar (Scintrex ENVI Mag) como “estación base”.

Se ha determinado que las cuatro zonas elegidas muestran un bajo gradiente geomagnético por lo que se ha elegido la zona asignada como (zona-02) como la mejor región que reúne las mejores condiciones para establecer una estación geomagnética para registro continuo y toma de observaciones absolutas.

En la zona-02 se ha determinado un punto referencial para observaciones absolutas donde se ha elegido dos puntos referenciales para Azimuth geográfico. Mediante técnicas de observaciones astronómicas se ha determinado el Azimuth geográfico para ambos puntos referenciales. Así mismo, se realizó las primeras mediciones absolutas, determinándose los valores de: Declinación, Inclinación e Intensidad Total.

Los datos obtenidos se encuentran en CD adjunto.

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ÍNDICE

1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 4

1.1 Prospección Geofísica: Levantamiento geomagnético ........................................................................ 4 2 MAGNETÓMETRO DE PROTONES .................................................................................. 5

3 CONSIDERACIONES TEORICAS ...................................................................................... 5

3.1 Limpieza magnética y posición del sensor ........................................................................................... 5 3.2 Consideraciones operacionales ........................................................................................................... 5 3.2.1 Registros válidos y ruido ...................................................................................................................... 5 3.2.2 Orientación del sensor ......................................................................................................................... 6 3.2.3 Lectura de registro de datos................................................................................................................. 6 3.3 Reducción de las mediciones geomagnéticas ..................................................................................... 6 3.3.1 Corrección de variaciones temporales ................................................................................................. 6 3.3.2 Anomalías geomagnéticas ................................................................................................................... 8 3.3.3 Nivel cero.............................................................................................................................................. 8 3.3.4 Mapa de contorno ................................................................................................................................ 9 4 RESULTADOS ................................................................................................................... 9

4.1 Mapa de Contorno Zona-01 ................................................................................................................. 9 4.2 Mapa de contorno Zona-02 ................................................................................................................ 10 4.3 Mapa de contorno Zona-03 ................................................................................................................. 11 4.4 Mapa de contorno Zona-04 ................................................................................................................ 12 4.5 Elección de lugar para establecer una estación geomagnética......................................................... 12 4.6 Observaciones absolutas ................................................................................................................... 13 5 CONCLUSIONES ............................................................................................................. 15

6 RECOMENDACIONES ..................................................................................................... 15

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LEVANTAMIENTO GEOMAGNÉTICO CERRO MERIHILL – RADIO OBSERVATORIO DE JICAMARCA

1 INTRODUCCIÓN

En el Radio Observatorio de Jicamarca (ROJ) existe la necesidad de contar con un lugar adecuado para realizar trabajos de calibración de magnetómetros, así como poder realizar registro continuo de la variación del campo geomagnético.

Dentro del perímetro del ROJ las condiciones para establecer una zona para calibración y registro geomagnético no son las más apropiadas, registra un alto gradiente y fuertes variaciones del campo geomagnético debido a las características geológicas que corresponde a una zona de relave de río y a las antenas instaladas en el ROJ.

Ante el problema surge la necesidad de localizar un lugar apropiado, próximo al ROJ, para realizar trabajos geomagnéticos por lo que se decide explorar el cerro localizado al lado sureste (SE) llamado “MeriHill”.

Se eligen cuatro zonas donde se realizan trabajos de levantamiento geomagnético y según los resultados obtenidos de las mediciones, se determina la zona más apropiada para establecer una futura estación geomagnética con todas las facilidades y prestaciones de un observatorio geomagnético con toma de mediciones absolutas (ver figura 1).

Figura 1 Zonas de levantamiento geomagnético.

1.1 Prospección Geofísica: Levantamiento geomagnético

El levantamiento geomagnético es una herramienta fundamental en los trabajos de prospección, y para tales fines se utilizó dos magnetómetros de protones: el magnetómetro “principal móvil” (POS-1 Overhauser) con resolución de 0.01 nT dotado con sistema GPS

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para determinación de las coordenadas geográficas y control de tiempo, y un magnetómetro auxiliar como “estación base” (Scintrex ENVI Mag) con resolución de 0.1 nT.

2 MAGNETÓMETRO DE PROTONES

Basado en el fenómeno de resonancia magnética atómica. El primer magnetómetro de protones fue desarrollado por M. E. Packard y R. H. Varian, en 1954 (Udiaz A. V., y Mezcua J. M., 1986, pag. 293). Estos magnetómetros constituyen en la actualidad uno de los instrumentos más precisos para determinar la intensidad total del campo geomagnético. Se basa en el fenómeno de precesión del espín de los protones de los átomos de hidrógeno, que se produce al aplicarle un campo magnético polarizador fuerte a un líquido rico en protones (puede ser por ejemplo: agua o kerosene). Los protones se alinean en dirección de este campo. Cuando de forma repentina se corta este campo intenso, los protones tienden a orientarse en la dirección del campo geomagnético, produciéndose un movimiento de precesión entorno al campo geomagnético, emitiendo una frecuencia proporcional a la intensidad total del campo geomagnético F en dicho instante. Dicha frecuencia es registrada y la intensidad total del campo geomagnético viene dado por la relación:

F = (2π f)/ɣp (1)

Donde: ɣp es el factor giromagnético del protón que es una constante y f es la frecuencia emitida

por la precesión de los protones. El valor de la constante ɣp recomendado por la Asociación Internacional de Geomagnetismo y Aeronomía (IAGA) en 1992 es ɣp = 2.67515255x108 T-1 s-

1 . El factor giromagnético determinado para el magnetómetro Pos-1 Overhauser es: ɣp =

2.6751629x108 T-1 s-1 y para el Scintrex ENVI Mag testeado en el Observatorio de Kakioka en el año 2004 es: ɣp = 2.6751360x108 T-1 s-1 .

3 CONSIDERACIONES TEÓRICAS

3.1 Limpieza magnética y posición del sensor

Para iniciar con el trabajo de levantamiento geomagnético se requiere que el operador o los operadores estén relativamente libre de materiales magnéticos dentro de su indumentaria, es decir: llaves, navaja, reloj, alambres de acero en las monturas de las gafas, cierres de cremalleras, hebillas del cinturón, clavos de los zapatos, etc. Así mismo, el sensor del magnetómetro debe de estar libre de cualquier posible contaminación magnética como puede ser polvo de magnetita pegado en la superficie del sensor.

La orientación del sensor también es otro punto a tomar en cuenta, porque depende de ello la correcta operación de los magnetómetros. También es necesario tomar en cuenta que la parte electrónica del magnetómetro y el sistema de adquisición de datos debe de estar a una distancia adecuada en el que no afecte al sensor.

3.2 Consideraciones operacionales

3.2.1 Registros válidos y ruido

Es importante establecer que los magnetómetros con los que se está haciendo el levantamiento geomagnético estén entregando registros válidos. Las más pequeñas variaciones puedan significar registros magnéticos y no ruidos aleatorios que puedan estar alterando los registros. En circunstancias en que se esté produciendo tormentas magnéticas es necesario tomar en cuenta ya que ello puede producir variaciones en pocos segundos entre ±10 a ±100 nT, si esto es observado los registros representan ruido o degradación señal-ruido, con la correspondiente pérdida de sensibilidad. En estos casos es

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recomendable postergar el levantamiento para otro momento. Si se toma en cuenta que la variación del campo geomagnético no corresponde a un día perturbado o de tormenta magnética, pero se sigue observando variaciones aleatorias considerables, es necesario revisar los perímetros que rodean a los sensores porque puede haber objetos magnéticos adyacentes al sensor tales como: algunos zapatos, reloj, ropa, algunas rocas, etc. Registro con variaciones aleatorias entre ±10 a ±100 nT o más también pueden producirse debido a la no correcta orientación del sensor. Finalmente, se toma registros a intervalos incrementando la distancia respecto a un punto con la finalidad de conocer la anomalía magnética. Altos gradientes magnéticos pueden ser consecuencia de las características propias del terreno o también a objetos de hierro que se encuentran bajo el suelo.

3.2.2 Orientación del sensor

De acuerdo a la teoría de operación de un magnetómetro de protones, la intensidad total, medida como la frecuencia de precesión, es independiente de la orientación del sensor. Sin embargo, la amplitud de la señal varía con el ángulo entre la dirección del campo aplicado dentro del sensor y la dirección del campo magnético terrestre en razón de sen2(ɵ).

Variaciones de la amplitud de la señal normalmente no afectan los registros a menos que la señal sea insuficiente para ser medido con precisión.

3.2.3 Lectura de registro de datos

Las mediciones normalmente son realizadas en intervalos regulares a lo largo de una grilla previamente definidos (por medio de estacas o marcas). El tamaño de la grilla dependerá de la resolución a la que se quiera realizar el levantamiento geomagnético. Por ejemplo, si se desea estudiar una zona geológica o minera la grilla será cada 25, 50, o 100 metro. Por el contrario, si se desea estudiar el efecto de micro-topografías, rocas en la superficie, o búsqueda de objetos ocultos bajo el suelo, la grilla será de 0.5, 1, 2, 5 o 10 metros.

Un método alternativo es mediante el uso de un magnetómetro dotado de un GPS con un sistema de adquisición de datos portable, lo que permitirá tomar mediciones mucho más rápidas teniendo un control del tiempo de la posición geográfica proporcionada por el GPS.

3.3 Reducción de las mediciones geomagnéticas

3.3.1 Corrección de variaciones temporales

A diferencia del campo gravitacional de la Tierra en el que puede considerarse constante, el campo geomagnético varía con el tiempo: variaciones temporales. Sus variaciones más importantes son: variación diurna (ver figura 2), variación secular, periódicas, no periódicas, jerks geomagnéticos y pulsaciones magnéticas (ver variaciones rápidas figura 3). Es necesario eliminar algunas de estas variaciones. Las más importantes para este caso son: variaciones temporales y pulsaciones magnéticas, y para ello existen varios métodos que pueden aplicarse.

El método más simple de corrección es por medio de repetir varias lecturas en el mismo punto (en diferentes tiempos) y repetir la lectura en la “estación base” después de un intervalo T de una o dos horas. Si un ajuste de curva es determinado con lecturas tomadas como función del tiempo, estos valores pueden ser substraídos de todas las otras lecturas.

Otro método para eliminar las variaciones diurnas y micropulsaciones es por medio de un magnetómetro adicional colocado en una estación base con registro continuo o un observatorio geomagnético cercano. Este método es el más ideal y preciso para poder

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remover las variaciones del tipo temporal. La estación base no debe de estar a más de 160 kilómetros del área de estudio. Alternativamente, es mejor colocar la estación base a pocos cientos de metros del área de estudio, tomando en cuenta que dicha estación base debe de estar lejos de la influencia de fuentes electromagnéticas artificiales, como líneas de alta tensión, tráfico vehicular, fuera de zonas urbanas, torres de comunicaciones, etc.

Durante periodos de tormentas geomagnéticas es más recomendable suspender las mediciones de campo y reanudarlas cuando haya pasado la tormenta.

Figura 2 Variación diurna del 8 de setiembre 2010, Observatorio de Huancayo.

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Figura 3 Variación rápidas del 8 de setiembre 2010, Observatorio de Huancayo.

3.3.2 Anomalías geomagnéticas El campo geomagnético observado sobre la superficie de la Tierra, sus valores reflejan la contribución de varias fuentes como son: el campo interno, el campo externo y la influencia de las propiedades magnéticas de la corteza terrestre. Por tanto, se define las anomalías magnéticas en la forma:

∆B = B(r, t) – B0 (r0, t) (2)

donde B es la inducción del campo geomagnético observado en un punto (r, t) y B0 corresponde al campo geomagnético observado en una estación base (r0, t). Las anomalías ∆B son una cantidad vectorial y se suelen usar sus componentes escalares. En

este caso tomaremos en la dirección del campo geomagnético total ∆F. Esta anomalía es de gran importancia para detectar la presencia de minerales que posean propiedades magnéticas o para estudiar la estructura zonal del basamento cristalino. Las variaciones del campo geomagnético con la altura o con la latitud no son muy importantes cuando se hacen medidas sobre extensiones pequeñas, como es el caso de prospecciones. Por su extensión, las anomalías magnéticas se pueden dividir en regionales y locales. Las anomalías regionales están producidas por la magnetización del zócalo cristalino y nos describen su estructura, presencia de fallas, etc. Las anomalías locales sirven de base a los métodos de prospección magnética de minerales y estudio de la superficie terrestre. Tanto las observaciones de anomalías locales y regionales, los levantamientos de mapas geomagnéticos se realizan por observaciones en la superficie o desde el aire mediante avionetas o helicópteros. 3.3.3 Nivel cero Durante el proceso de datos una cuestión importante es considerar las anomalías magnéticas de una zona a nivel cero (o campo normal), es decir, la lectura del

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magnetómetro en los puntos en que no existen perturbaciones apreciables producidas por cuerpos subterráneos, de modo que sólo está presente el campo geomagnético normal. Generalmente no es posible escoger “ab initio” a un nivel cero adecuado; por lo que se utiliza un “cero de trabajo”, y al terminar el trabajo de toma de datos en el campo, se corrigen todas las lecturas añadiendo o sustrayendo una cantidad constante deducida del estudio de las anomalías obtenidas. 3.3.4 Mapa de contorno

Cuando las lecturas han sido expresadas en unidades apropiadas y convenientemente corregidas, se llevan a un mapa junto a los puntos que representan las estaciones de observación. La preparación de un mapa facilita tomar información de cómo está distribuido el fenómeno sobre la zona de estudio. Al trazar líneas isoanómalas concentramos la atención sobre puntos en los cuales las observaciones toman ciertos valores escogidos, y las líneas isoanómalas muestran cómo se distribuyen dentro de la zona. Datos numéricos abundantes o de difícil manejo pueden presentarse de modo sencillo en forma de mapas de isoanómalas “mapas de contorno”.

Partiendo del mapa de contorno, pueden deducirse fácilmente ciertas conclusiones cualitativas, como características geológicas, presencia de elementos o cuerpos anómalos, incluso subterráneos.

4 RESULTADOS

Coordenadas de la “estación base”:

Latitud Sur: 11º 57' 29.4''

Longitud Oeste: 76º 51' 31.7''

Altitud: 1120 m.

Los mapas de gradiente de las cuatro zonas están en dados en unidades de nT. Se ha tomado el nivel cero de trabajo el valor constante de -10 nT.

4.1 Mapa de Contorno Zona-01

Zona localizado al costado de construcción de cemento y ladrillo “Caseta Meri Hill”, lado noreste (ver figura 4). La “estación base” se encuentra a 24 metros de dicha construcción.

Coordenadas Caseta Meri Hill:



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Figura 4 Zona-01.

4.2 Mapa de contorno Zona-02

Letrero de metal coordenadas:



Altitud: 1115 m.

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Figura 5 Zona-02.


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Figura 6 Zona-03.


Figura 7 Zona-04.

4.5 Elección de lugar para establecer una estación geomagnética

De las cuatro zonas estudiadas se ha determinado que la Zona-02 reúne las mejores condiciones geográficas (suelo casi plano) y geomagnéticas (bajo gradiente) menor a ±5 nT, considerándose que dicha zona es muy apropiada para establecer una estación

geomagnética, así como también un punto de observaciones absolutas (ver figura 5 y 8).

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Figura 8 Zona-02 superpuesto a imagen de Google Earth.

4.6 Observaciones absolutas

Dentro de la Zona-02 se ha elegido un punto para observaciones absolutas, respecto a dicho punto se seleccionó dos puntos de referencia como marcas de Azimuth.

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Figura 9 Zona-02 punto de observaciones absolutas.

Se utilizo técnicas de mediciones astronómicas para la determinación del valor de azimuth para ambos puntos, seguidamente se realizaron las primeras observaciones absolutas en dicho punto (En CD adjunto ver anexos: 5, 6, 7 y 8).

Los datos determinados en dicha zona son:

Punto de observaciones absolutas (determinado con GPS):

Magnetómetro Diflux (Barringer):

Latitud Sur: 11º 57' 34.60''


Altitud: 1119 m.

Magnetómetro Protones (Scintrex ENVI Mag):

Latitud Sur: 11º 57' 34.62''


Altitud: 1119 m.

Gradiente al pilar del Diflux: 0.0 nT

Determinación de azimuth de marca mediante observaciones de Sol:

Marca Principal: Segunda torre eléctrica (base de la torre) Azimuth 163º 43' 41''

Marca Auxiliar : Letrero próximo a construcción sala “Merry Hill” Azimuth 55º 01' 44''.

Observaciones Absolutas:

Fecha: 08 Setiembre 2010

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Primera Observación (Erick Vidal)

Componente Hora(UT) Magnitud

H 20:46:15 25462.3 nT

D 20:37:40 - 0º 23' 26''

Z 20:46:15 238.7 nT

F 20.46:15 25463.4 nT

Segunda Observación (Domingo Rosales)

Componente Hora(UT) Magnitud

H 21:01:45 25460.4 nT

D 20:52:42 - 0º 23' 28''

Z 21:01:45 240.8 nT

F 21:01.45 25461.5 nT

5 CONCLUSIONES

Las cuatro zonas donde se realizaron levantamiento geomagnético muestran una baja anomalía geomagnética salvo por los letreros de metal y la construcción donde se observan una fuerte anomalía Geomagnética. A diferencia de la zona dentro del perímetro del ROJ estas cuatro zonas muestran un bajo gradiente que son incluso menores a 10 nT lo cual son lugares óptimos para realizar trabajos geomagnéticos. La Zona-02 por sus características geográficas y geomagnéticas muestra un buen lugar para establecer una estación geomagnética con prestaciones incluso de poder realizar observaciones absolutas y registro de variaciones magnéticas.

6 RECOMENDACIONES

El letrero de metal localizado en la Zona-02 produce perturbaciones magnéticas por lo que para realizar trabajos geomagnéticos se recomienda estar alejado como mínimo a cinco (5) metros de dicho letrero.

Se debe de construir un pilar no magnético en el punto elegido para observaciones absolutas, así como también se debe de marcar un punto para la colocación del magnetómetro de protones para futuros trabajos.

Así mismo se recomienda hacer el estudio de factibilidad para la construcción de casetas para observaciones absolutas y caseta para registro de variaciones.

Debe de mantenerse la zona-02 libre de fuentes magnéticas artificiales, evitando construcciones con estructuras o componentes metálicas por lo menos en un radio de 100 metros.

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BIBLIOGRAFíA

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